铜表面织构密度对铜/碳配副载流摩擦性能的影响

目的碳刷是大型水轮机组、风电、新能源汽车等装备中电机转子供电的唯一通道,在长期服役过程中其碳块磨耗过度,落粉现象严重,探索织构化对铜/碳配副载流性能和摩擦磨损性能的影响,提出改善碳刷服役性能的表面技术。方法在铜环表面制备不同织构密度的圆形微织构,与碳块构成滑动载流摩擦副,研究织构密度对铜/碳配副载流摩擦磨损性能的影响。采用光学显微镜、白光干涉三维形貌仪、扫描电子显微镜等表征手段分析试样的磨损形貌,并通过能谱仪分析铜环表面碳元素分布及含量,揭示织构化对铜/碳配副性能的影响机制。结果当织构密度从0%增至18%时,摩擦跑合时间下降了47.2%,碳块磨损量下降了31.8%,在同等名义接触面积下接触电阻增高了28.7%。结论铜表面织构化有利于收集和储存摩擦过程中产生的碳颗粒,促进碳转移膜的形成,织构密度的增加可有效缩短摩擦跑合时间、降低碳磨损率。由于织构化破坏了铜表面的连续性,且碳转移膜的导电性弱于铜,因此织构密度的增加导致接触电阻升高。铜表面织构化对于提高碳刷磨损寿命、减少落粉量有一定效果。

磨损产物对载流摩擦界面放电的影响

水轮发电机碳刷/集电环运行过程中接触界面产生的磨损微粒介入碳刷/集电环偏心摆振产生的瞬时间隙中时,会影响界面放电产生打火烧蚀的现象。为研究磨损微粒对碳刷/集电环接触界面影响,以D172碳刷与集电环常用材料45钢为摩擦副,设计不同磨损微粒覆盖率、不同种类磨损微粒覆盖的摩擦界面,通过正负极性下放电试验,观测界面产生电火花规律及对集电环表面损伤影响。结果表明:界面电火花相对强度随着界面磨损微粒覆盖率的增大而增强,且电火花主要集中出现在磨损微粒区域;电火花特性与磨损微粒种类相关,界面为碳粉、铁粉磨损微粒时,碳粉微粒下放电火花形状为长条与点状的集合,且正负极火花强度差异不明显,放电位置在接触面,而铁粉微粒下放电火花则呈喷射球/椭球状,放电位置偏离,飞溅现象明显。

碳纤维含量对铜-石墨电刷电磨损性能的影响

为进一步改善铜．石墨复合材料电刷的导电和耐磨性，提高其使用寿命，研究了在不通电和通电2种条件下，碳纤维含量对铜．石墨电刷磨损量的影响。结果表明，电磨损时，在电刷和换向器间形成一层润滑膜，可降低粘着磨损。随碳纤维含量的增加，电刷的电磨损量降低；当碳纤维含量大于0．5％时，电刷电磨损量增大。在同一磨损时间条件下，电刷的电磨损量约为机械磨损量的2～7倍。电刷在电磨损过程中有极性的差异，正刷的磨损量大于负刷的磨损量。

炭石墨材料/铜滑动摩擦的理论研究和电刷磨损的影响因素

综述了与炭石墨材料/铜滑动摩擦相关的吸附润滑理论、氧化膜润滑理论、通电磨损理论、电接触理论、换向理论和炭石墨材料疲劳磨损机理理论,并对电刷磨损的影响因素进行了探讨。指出了滑动摩擦理论存在的不足之处,有待完善,对此的进一步研究必将对改进滑动摩擦材料的生产工艺、提高产品性能产生重要的影响。

碳管对Ni-P镀层摩擦磨损特性的影响

用电刷镀工艺制备了碳管加入量分别为0、0.5、1、2g/L的Ni-P/CNT复合镀层,取其一半进行400℃×1h热处理,从而获得晶态Ni-P/CNT复合镀层。然后对以上二种复合镀层的摩擦磨损特性进行研究。结果表明:碳管的加入减小了镀层的摩擦系数和磨损质量损失,而且碳管加入量越大,摩擦系数和磨损质量损失越小;即使在重摩擦条件下(高的载荷×滑动速度),摩擦系数和磨损质量损失增加幅度不大或基本保持不变。非晶镀层在低载低速磨损中以犁削磨损机制为主,而高载高速时以粘着机制为主;晶态Ni-P镀层主要是脆性剥落,而晶态碳管复合镀层主要是表层塑性变形和微犁削。

银基电刷材料的摩擦磨损性能研究

研究了碳-银基复合材料与铜银钒合金所组成的摩擦副的摩擦磨损过程,讨论了银基复合材料的成分和组织对摩擦磨损性能的影响,利用SEM对磨损表面进行了分析。结果表明,石墨和碳纤维均能提高复合材料电刷的磨损性能,添加的合金元素的质量分数在6%～9%之间时,电刷具有良好的耐磨性能和导电性能。

炭纤维对高阻电刷材料性能的影响

为进一步提高高阻电刷的性能,考察了炭纤维对石墨树脂粘结剂高阻电刷材料性能的影响。采用工业制造电刷的工艺流程制备了不同炭纤维含量的高阻电刷样品,并对电刷材料进行了性能测试和结构表征。结果表明,随着炭纤维含量的增加,电刷材料的抗折强度及导电性逐渐增加,电刷的磨损速率逐渐减小。炭纤维的加入能使电刷滑动系统接触性能变好,从而有效减小电刷换向火花,并促使电机系统的润滑膜保持完好的状态。对所制备的含炭纤维电刷进行磨损性能测试,其使用寿命达到了350h。

磺化石墨烯对树脂基炭刷载流磨损性能的影响

以磺化石墨烯共混包覆的天然鳞片石墨粉为导电填料,改性酚醛树脂作为粘结剂,采用分步分散、热轧片、二次造粒等工艺制得新型树脂基炭刷材料。采用Z1E-QC8-110石材切割机测试其载流磨损性能,利用XRD、SEM、EDS、TEM等表征手段对磺化石墨烯改性前后的鳞片石墨粉及其炭刷制品的磨损面进行微观结构分析。结果表明,经磺化石墨烯改性的鳞片石墨粉呈现出"搭接桥联"状态,且其制成的炭刷材料的磨痕区域呈现"互联粘附"状态。在同为220 V的加载电压下,含磺化石墨烯的炭刷载流磨损率为2.06×10^(-7)mg·N^(-1)·m^(-1),约是未含磺化石墨烯炭刷的31.3%,其抗磨性明显优于后者。树脂基炭刷/铜的磨损机理主要是电侵蚀磨损、氧化磨损和粘着磨损的交互作用。

水轮发电机励磁碳刷滑环发热分析及压力试验

碳刷和滑环是发电机励磁系统的重要组成部分。在发电机运行过程中,由于一些因素经常会出现碳刷发热、磨损的现象,严重影响发电机的安全运行。通过试验测试碳刷的受力情况,对两台发电机正极和负极各8块碳刷上的压簧压力进行分析,比较了两台发电机碳刷上的压簧压力,分析了碳刷发热、磨损的原因,并给出了更换建议。

有刷静止励磁发电机碳刷滑环磨损严重原因分析与对策

以12 MW有刷静止励磁发电机为例,分析了碳刷滑环磨损严重的原因,并根据实践总结提出有效的应对措施。

水轮发电机碳刷/集电环无载流与载流干滑动摩擦磨损性能研究

针对水轮发电机碳刷/集电环摩擦副磨损严重、打火和励磁电流不稳等现象.在对常用碳刷(D172、E468e)磨损原因及影响因素分析的基础上,采用碳刷/GCr15钢球配副在Anton Paar Tribometer多功能摩擦磨损试验机上,研究干滑动条件下载荷、速度及电流密度对碳刷/GCr15钢球配副摩擦学性能的影响.结果表明:碳刷/集电环摩擦副在载流与无载流时的摩擦磨损性能相差较大.无载流时,D172和E468e两碳刷的磨损率均随载荷的增大呈现先减小后增大的趋势,在达到最小值时出现大转折,两碳刷磨损率变化趋势呈“U”字型.无载流时D172碳刷磨损率远低于E468e,载流时则情况相反.D172碳刷无载流时磨损机理以磨粒磨损为主并伴有轻微黏着磨损,载流时碳刷除发生磨粒磨损、黏着磨损外还伴有氧化磨损.E468e碳刷在载流前后均为磨粒磨损.D172碳刷摩擦系数整体呈增大趋势,而E468e碳刷摩擦系数先缓慢增大随后逐渐减小,电流对D172碳刷摩擦系数的影响比E468e碳刷更明显.

大桥电厂水轮发电机集电环磨损分析

水轮发电机的集电环在运行十年后,其外圆直径减少两厘米多,而且负极滑环的磨损较正极滑环严重,正极碳刷的损耗较负极碳刷的损耗稍快。在直流电流的强迫作用下,接正极的材料因失去电子被氧化而从单质变为离子,接负极的材料则因得到电子而被还原,仍以单质形式存在,这就是腐蚀电池原理。利用该特性,可以对阴极材料进行保护。

重庆地铁6号线列车拖车接地轴端轴箱温度异常升高故障的分析

分析重庆地铁6号线列车拖车接地轴端轴箱温升异常故障,分别从接地轴端的作用、接地炭刷异常磨耗、接地电流大小、列车接地回流电路各方面进行深入分析,并进行接地回流电路试改,整改后验证效果良好。

某厂低压发电机碳刷磨损过快原因分析及处理对策

本文通过对某厂低压发电机碳刷磨损过快问题的长期监测和处理分析,结合国内同类机组发电机碳刷磨损的经验反馈,总结出处理该类发电机碳刷磨损过快问题的一系列方法,并将这些处理方法应用到实际发电机检修中,取得了良好的实践效果。

永磁直流电机碳刷磨损和PWM控制频率关系的研究

通过对不同条件下直流电机的碳刷磨损研究,发现碳刷磨损量和电流以及PWM控制频率之间的关系,为电机的碳刷设计提供了理论基础,同时对于控制频率的使用和电机控制器(ECU)成本之间的关系也指明了方向。

田湾河流域金窝一号机组集电环磨损原因分析及技术改造

对田湾河电站金窝一号机组集电环磨损的原因展开了多方面分析,基本明确了本机组集电环磨损的主要原因,提出了技术改造方案,技改后经过三年的实际运行检验效果明显。

石墨烯改性方法对树脂基炭刷载流磨损性能影响研究

本文采用直接混合和液态混合两种不同工艺制备了石墨烯改性树脂基炭刷材料,对炭刷材料进行物理性能和载流磨损性能测试,采用SEM、EDS等方法对炭刷材料磨损面形貌及成分进行表征。结果表明:石墨烯的加入能够有效的提高炭刷材料的抗磨性能,采用直接混合2wt%石墨烯和液态混合1wt%石墨烯制备炭刷材料载流磨损率分别降低28/和38%。直接混合法加入石墨烯提高了炭刷强度,减少了磨屑的产生,石墨烯能够调节炭刷磨损面,提高炭刷材料的润滑性能,降低磨抿液态混合法加入石墨烯增强了炭刷材料的韧性,有助于炭刷表面复合润滑膜的形成,避免了磨屑产生,有效降低磨损。

镍-碳纳米管复合电刷镀层的制备及其性能

利用电刷镀方法在45钢上制备了镍–碳纳米管(CNTs)复合镀层,并对其组织形貌、孔隙率、显微硬度和磨损性能进行了探讨。结果表明,碳纳米管的加入改善了镀层的组织形貌,使得晶粒更加细密、均匀,镀层表面粗糙度更小。当CNTs质量浓度为2g/L时,镀层厚度达到最高,为0.38μm;孔隙率最小,为0.3个/cm2;显微硬度最大,为680HV;磨损质量损失最小,减少量为25.6%。