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载流摩擦磨损试验机的研制及滑板材料摩擦磨损和载流性能研究

专 业: 机械设计及理论
关键词: 滑板材料 浸金属碳材料 铜基粉末冶金 载流摩擦学性能 摩擦磨损试验机
分类号: TS952.62  TH871.6
形 态: 共 124 页 约 81,220 个字 约 3.885 M内容
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内容摘要


以国家自然科学基金重点项目西部特殊环境下材料损伤与防护研究50432020和国家“973”课目强氧化环境下材料的磨损机制2007CB607603为依托,基于摩擦学特性不是材料所固有的特性而是系统的特性的原理,针对现有的低电流、低载荷和低滑动速度的摩擦学试验机及其在此基础上获得的摩擦学规律和结论,已经不能满足目前和将来铁路机车提速的需要的现状,为此对高速铁路滑板材料载流摩擦学特性的试验设备与滑板材料载流摩擦学性能开展系统深入的研究。

本论文开展的主要研究内容和所取得的成果如下:1、首次开发了大电流、高速度和重载荷的载流摩擦磨损专用试验机,能够稳定提供恒定交流电流密度2.5 A/mm<2>,相对滑动速度100 m/s12000 r/min,载荷可达500 N3.2MPa,脉动冲击载荷可达20 N,为研究提速接触网和滑板的高速载流摩擦学特性及其机理,以及开发新型高耐磨性、高载流性能滑板材料提供了先进可靠的试验手段该机已获得一项实用新型专利,ZL2006 2 0096036.5。

2、对铜基粉末冶金材料和浸金属碳材料的使用参数进行了试验研究,结果表明铜基粉末冶金材料的最佳使用参数为电流0.45 A/mm<2>、载荷0.37 MPa、滑动速度40 m/s,而浸金属碳材料的最佳使用参数为电流0.45 A/mm<2>、载荷0.37 MPa、滑动速度50 m/s,在此参数下,材料的耐磨性最好。

这与现阶段使用铜基粉末冶金滑板和浸金属碳滑板的电力机车的最佳运行参数完全一致,这表明:

铁路系统对这两种滑板材料选择的使用参数是非常正确的;同时也表明,所研制的载流高速摩擦磨损试验机具有很好的模拟性,能够满足今后研究、开发新型高耐磨性滑板材料及其配副导线材料,研究配副使用参数的优化,载流摩擦学过程和作用机理等问题的需要。

3、对铜基粉末冶金材料和浸金属碳材料的耐磨性、减摩性、回路电流相对稳定性和摩擦系数相对稳定性及其影响参数进行了较系统的研究。

结果表明:1铜基粉末冶金材料与QCr0.5配副时,电流不能超过0.45 A/mm<2>,载荷不能超过0.45。

MPa,滑动速度不能超过40~50 m/s,其中电流0.3 A/mm<2>,载荷0.37 MPa下,滑动速度不能超过50 m/s;电流0.45 A/mm<2>,载荷0.37 MPa下,滑动速度不能超过40 m/s否则磨损会急剧增大。

2浸金属碳材料与QCr0.5配副时,电流不能超过0.45 A/mm<2>,载荷不能超过0.55MPa,滑动速度不能超过50 m/s,其中电流0.37 A/mm<2>,载荷0.37 MPa下,滑动速度可以达到40 m/s 电流0.45 A/mm<2>,载荷0.37 MPa下,滑动速度不能超过50 m/s;电流0.6A/mm<2>,载荷0.37 MPa下,滑动速度不能超过40 m/s否则磨损会迅速增大。

3浸金属碳材料的耐磨性显著优于铜基粉末冶金材料的,其磨损率比铜基粉末冶金材料的磨损率降低了54.8%-79.8%;其次,浸金属碳材料的载流稳定性也优于铜基粉末冶金材料的。

4浸金属碳材料的减摩性不如铜基粉末冶金材料的,其摩擦系数比铜基粉末冶金材料的摩擦系数大,其值分别大了14.4%-150%;同时,浸金属碳材料的摩擦稳定性也不如铜基粉末冶金材料的。

4、研究过程中发现,载流摩擦过程比传统摩擦过程受系统参数的影响更复杂,参数对摩擦副摩擦性能的影响规律也不完全相同,如摩擦系数波动较大,为此首次提出、并考察了载流摩擦过程中的摩擦系数的稳定性、回路电流的稳定性,以评价载流摩擦过程中材料的特性..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1国内外高速铁路的发展状况
1.2载流摩擦磨损的研究现状
1.2.1国外载流摩擦磨损的研究现状
1.2.2国内载流摩擦磨损的研究现状
1.3载流摩擦磨损试验机现状
第二章 载流高速摩擦磨损试验机的研制
2.1总体技术指标
2.2结构设计与功能实现
2.2.1整体结构布局
2.2.2动力与润滑部分
2.2.3加载部分
2.2.4恒流源与绝缘系统
2.2.5控制与测量系统
2.3本章小结
第三章 铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能和载流性能研究
3.1配副材料
3.2试验方案
3.2.1摩擦磨损试验
3.2.2摩擦系数和载流稳定性试验
3.3试验结果与分析
3.3.1电流对摩擦磨损性能和载流性能的影响
3.3.2载荷对摩擦磨损性能和载流性能的影响
3.3.3滑动速度对摩擦磨损性能和载流性能的影响
3.4铜基粉末冶金材料的载流摩擦学性能
3.5本章小结
第四章 浸金属碳材料摩擦磨损性能和载流性能研究
4.1试验方案
4.1.1配副材料
4.1.2试验参数
4.2试验结果与分析
4.2.1电流对摩擦磨损性能和载流性能影响
4.2.2载荷对摩擦磨损性能和载流性能的影响
4.2.3滑动速度对摩擦磨损性能和载流性能的影响
4.3浸金属碳材料摩擦接触状态的转变
4.4本章小结
第五章 两种滑板材料摩擦磨损和载流性能比较
5.1电流对两种材料摩擦磨损性能和载流性能的影响
5.1.1磨损率与电流
5.1.2摩擦系数与电流
5.1.3载流稳定性与电流
5.1.4摩擦系数稳定性与电流
5.2载荷对两种材料摩擦磨损性能和载流性能的影响
5.2.1磨损率与载荷
5.2.2摩擦系数与载荷
5.2.3载流稳定性与载荷
5.2.4摩擦系数稳定性与载荷
5.3滑动速度对两种材料摩擦磨损性能和载流性能的影响
5.3.1磨损率与滑动速度
5.3.2摩擦系数与滑动速度
5.3.3载流稳定性与滑动速度
5.3.4摩擦系数稳定性与滑动速度
5.4本章小结
第六章 两种滑板材料的载流摩擦过程及特性
6.1滑板摩擦副摩擦过程及其特性的特殊性和复杂性
6.1.1传统机械摩擦副的摩擦过程及其特性
6.1.2载流摩擦副的摩擦过程及其特性
6.2电流对载流摩擦过程的影响
6.3载荷对载流摩擦过程的影响
6.4滑动速度对载流摩擦过程的影响
6.5本章小结
第七章 论文主要成果、结论及研究展望
7.1全文主要成果和结论
7.2研究展望
参考文献
附录

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中图分类: > TS952.62 > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 其他轻工业、手工业 > 体育器具制造工业
其他分类: > TH871.6 > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 材料试验机与试验仪器 > 金属材料试验机与仪器

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