浸石蜡对碳滑板载流摩擦磨损性能影响研究

为研究在载流条件下浸石蜡对碳滑板摩擦磨损性能的影响,在环-块载流摩擦磨损试验台上试验浸石蜡、未浸石蜡2种纯碳滑板与铜银合金接触线在载流条件下的摩擦磨损性能,并对比碳滑板在不同载荷、滑动速度、电流情况下的表面形貌变化。试验结果显示,浸石蜡对碳滑板载流摩擦磨损性能的影响与电弧烧蚀紧密相关。石蜡及其有机产物加剧电弧烧蚀,石蜡的不完全分解会削弱滑板的载流摩擦磨损性能,通过减小法向载荷、加快滑动速度、增大电流均能显著加剧浸石蜡碳滑板在试验中的电弧烧蚀。浸石蜡碳滑板的摩擦系数的变化规律是:随法向载荷、电流的增大呈现减小的趋势,随滑动速度的增加先增大后减小,60km/h时摩擦系数最大;浸石蜡碳滑板的平均电弧能量、磨耗量随法向载荷的增大呈现减少的趋势,随电流的增大而增加,平均电弧能量随滑动速度的增加而增大,磨耗量随滑动速度的增加先增加后减少,60km/h时磨耗量最大;在低速(40km/h)和高速(80km/h)时浸石蜡增强碳滑板的耐磨性能。

不同表面形貌的接触线对浸金属碳滑板载流摩擦磨损性能的影响

在受电弓-接触网载流摩擦磨损过程中,接触线会产生不同的横截面形状,而接触线形貌的改变可能会影响弓网间的接触关系,进而影响弓网间的载流摩擦磨损性能。为研究不同表面形貌的接触线对浸金属碳滑板载流摩擦磨损性能的影响,利用环-块式高速载流摩擦磨损试验机,研究载流条件下常规形貌、麻点形貌、斜切形貌的接触线与浸金属碳滑板的摩擦磨损性能,比较采用不同形貌接触线时的摩擦因数、电弧能量和浸金属碳滑板的磨损量、表面形貌。试验结果表明:在直流电情况下,常规接触线与浸金属碳滑板组成的摩擦副的摩擦因数最小,滑板磨损量最低;采用斜切形貌接触线时的摩擦因数最大,滑板磨损量最大。通过SEM电镜观测浸金属碳滑板表面的磨损形貌,发现接触线为常规形貌时,滑板以氧化磨损为主,有较多的氧化物产生;接触线为麻点形貌时,滑板以电弧烧蚀和磨粒磨损为主,产生了细小裂纹和烧蚀坑,有较多的磨屑和剥落层出现;接触线为斜切形貌时,滑板以电弧烧蚀为主,有大裂纹和犁沟产生,并且烧蚀区域出现了较多的白色小球。研究表明,当接触线的形貌发生改变时,会导致滑板磨耗增加并加剧接触副电弧放电,从而恶化接触副的状态。因此,当接触线磨损变形严重时,应及时进行更换。

天津地铁6号线弓网异常磨耗问题研究

地铁运行期间刚性接触网线路往往会产生弓网异常磨耗现象,这给地铁列车的正常运行带来巨大安全隐患。文章针对天津地铁6号线存在的弓网异常磨耗现象,首先对其刚性接触网线路中弓网关系进行研究,提出弓网异常磨耗状态在检修、应用与研究过程中的评价标准;然后以此标准为重点,跟踪分析2021年—2022年冬季期间天津地铁6号线弓网异常磨耗状态随环境湿度的变化情况,分析影响弓网异常磨耗状态的关键因素。研究结果表明:冬季隧道内湿度为引发弓网异常磨耗问题的主要原因,控制隧道湿度在35%~65%区间内,同时优化弓网跟随性、行车模式并定期开展碳滑板、网线维护作业,有利于缓解冬季弓网异常磨耗问题。该研究工作可为解决地铁刚性接触网条件下的弓网异常磨耗问题提供理论参考。

洛阳地铁1号线列车受电弓碳滑板异常磨耗分析与改进研究

[目的]检查发现洛阳地铁1号线自试运营以来存在弓网关系恶劣、正线发生弓网拉弧现象,检查发现受电弓碳滑板上有灼烧点且磨耗严重。为解决受电弓碳滑板异常磨耗问题,须研究弓网异常磨耗原因,并提出解决措施。[方法]重点探讨了弓网技术性能、碳滑板材质、弓网打磨、接触压力、外部气候环境温度及湿度等因素对受电弓和接触网磨耗的影响,探讨了弓网异常磨耗的影响因素和磨耗规律。[结果及结论]研究结果表明,洛阳地铁1号线受电弓碳滑板磨耗为中心偏磨型磨耗,为解决此类磨耗问题,特提出针对性的处理措施和预防建议,包括建立接触网、受电弓的专项台账,借鉴同行对弓网异常磨耗的应对经验,根据弓网磨耗情况优化检修方式,充分运用弓网检测棚等信息化检测设备来提升弓网技术参数的监控和调节效率等。

电力机车受电弓碳滑板在线适应性试用研究

由于电力机车受电弓碳滑板易损易耗的特点,使得用户对碳滑板的使用需求量较大,更多的生产企业参与到电力机车受电弓碳滑板的试制。为做好机车受电弓碳滑板试制阶段的在线试用工作,有必要对试制的机车受电弓碳滑板进行科学的在线适应性试用研究。文章汇总并分析了既有服役碳滑板可能出现的失效形式及其形成原因,阐述了机车受电弓碳滑板在线适应性试用的必要性,同时归纳了机车受电弓碳滑板在线试用的前提条件;并且从试用装车数量与周期、试用期间的跟踪和监测、试用结束后的拆检、试用结果评价、安全应急预案等5个方面设计制定机车受电弓碳滑板在线适应性试用方案。将该试用方案应用于国内某型机车受电弓碳滑板,线路试用过程和试验数据综合验证了该试用方案的可行性,未影响既有电力机车的正常运营服役。经验证的试用方案能够全面反映和评价新试制机车受电弓碳滑板在线运用的适应性与质量可靠性,并能够有效指导相关方在机车受电弓碳滑板试用现场的实际操作,降低了机车受电弓碳滑板在线试用的安全风险,同时为机车受电弓碳滑板的批量装车提供重要技术支撑。

工况条件下地铁列车受电弓弓头位移可靠性分析

为分析实际运用载荷与运行里程对地铁列车受电弓弓头位移可靠性的影响规律,提出一种基于动力学联合可靠性理论的弓头位移可靠性评估方法。根据实际受电弓结构拓扑关系建立其归算质量模型;基于动力学原理构建外载作用下的弓头动力学方程,在此基础上结合可靠性理论,建立考虑参数不确定性条件下的弓头位移可靠性评估模型;以某线路实际运行受电弓为例,对其开展弓头位移可靠性分析。分析结果表明:弓头位移可靠性指标随运行里程的增加不断降低,且弓网接触力越大,可靠性指标降低幅度更加显著。

受电弓滑板性能检测研究

受电弓滑板是列车的重要组成部分,其可靠的性能对列车的运行安全具有重要影响。文中分析了受电弓滑板的服役性能要求以及检测现状,系统对比了国内外受电弓滑板的检测技术方法。研究发现,国内外受电弓滑板的检测项目可分为力学性能、电学和温度性能、摩擦磨损性能、自动降弓性能、碳条性能等5大类19小项,IEC 62499-2008、EN 50405-2015与国内的受电弓滑板的检测标准存在一定的关联性,而磨耗性能、碳条性能与国外检测方法的差异较大。文中的研究为更高速度等级受电弓滑板检测标准的制定提供了技术参考。

含金属碳/碳复合材料滑板在高速动车组上的应用研究

浸金属碳滑板因其优异的导电性、耐磨性应用于部分300 km/h以上动车组,但在使用过程中存在崩边、掉块的现象。碳纤维以其高强度、高导电等特性,被引入碳、铜基体,形成了含金属碳/碳复合材料。研究了含金属碳/碳复合材料滑板在动车组上的应用,并与浸金属碳滑板进行了比较。结果表明:与浸金属碳滑板相比,含金属碳/碳复合材料滑板具有质量轻、抗冲击性能好的特性,在使用过程中,未出现崩边、掉块现象,使用寿命较浸金属碳滑板更长。含金属碳/碳复合材料滑板能更好地适应CR450动车组高速、大电流的使用工况。

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120～170km/h条件下碳滑板/铜接触线摩擦磨损性能试验研究

在环—块式高速摩擦磨损试验机上,试验研究电流I=100～300A、滑动速度v=120～170km/h和法向载荷Fn=100～200N条件下纯碳滑板/铜接触线的摩擦磨损性能。结果表明:无电流时,碳滑板磨损率很低,一般不超过0.0014g/km,但摩擦因数较高,一般在0.30以上。加入电流后,碳滑板的磨损率明显增加,达到无电流时磨损率的10倍多;而摩擦因数明显降低,一般在0.24～0.30间波动。观察碳滑板磨损形貌发现,无电流时磨痕面积较小,随着电流的增加磨痕面积不断增大;且磨损面出现电弧烧蚀的黑色流线和麻点。滑动速度、法向载荷对碳滑板摩擦磨损性能影响较小,而电流作用引起的高温磨损和电弧烧蚀是导致碳滑板材料磨损加剧的主要因素。

电弧能量对碳滑板/铜接触线高速滑动摩擦磨损性能影响

在环-块式高速摩擦磨损试验机上,试验研究在交流电场和不同接触压力条件下电弧放电对纯碳滑板/铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:纯碳滑板/铜接触线的摩擦因数随着接触压力的增大而减小,无电流时,摩擦因数一般在0.38～0.59之间波动,有电流时,摩擦因数一般在0.27～0.57之间波动;随着接触压力的增大,电弧放电频率以及单个采样间隔时间内离线电弧放电能量随之减小;加载100 A电流时,纯碳滑板材料的磨损量高于无电流时滑板材料的磨损量,且磨损量随着接触压力的增大而逐渐减小;碳滑板的磨损率随电弧能量的增大而增大,呈比例关系。

广州地铁二号线列车受电弓碳滑板异常磨耗分析

分析了可能造成广州地铁二号线列车受电弓碳滑板出现异常磨耗问题的原因,确定造成碳滑板异常磨耗的因素主要包括:接触网布置的均匀性及受电弓弓头结构、升弓保持力等。

弓网载流效率及其对碳滑板磨损性能影响的试验研究

目的研究纯碳滑板在高速载流条件下的滑动电接触特性。方法将纯碳受电弓滑板加工成尺寸为120 mm×34.5 mm×25 mm的长方形试样。在环-块式高速载流摩擦磨损试验机上,研究法向压力、滑动速度、电流对弓网载流效率的影响,比较了不同载流效率时碳滑板的磨损形貌。试验过程中实时采集接触副两端的电压、电流以及碳滑板表面温升。每组试验的滑动距离为150 km,试验结束后,用SEM扫描电镜观察碳滑板的表面形貌。结果在电流恒定的情况下,电弧放电能量随着载流效率的增加而降低。在电流I=150A、滑动速度v=150 km/h的条件下,载流效率随着法向压力的增加而增加。在电流I=100 A、法向压力Fn=100N的条件下,载流效率随着滑动速度的增加而减小。在电压U=7 V、滑动速度v=150 km/h的条件下,载流效率随着电流的增加而减小。碳滑板的磨损形貌显示,载流效率较高时,碳滑板以机械磨损为主并伴随着轻微的电弧烧蚀现象;载流效率较低时,碳滑板电弧烧蚀现象非常严重,有明显的烧蚀坑。结论载流效率在一定程度上反映了弓网系统的接触稳定性。载流效率越低,碳滑板磨损越严重。

铝包覆浸金属碳滑板材料受流磨损性能的试验研究

在各种试验条件下 (包括不同的滑动速度、接触压力、受流电流和接触导线表面不平度等参数 ) ,对铝包覆浸金属碳滑板材料进行了较为全面的试验研究。结果表明 ,铝包覆浸金属碳滑板材料具有优良的耐受流磨损性能。

城市轨道交通运营后期弓网异常磨耗整改及预防措施

目前,刚性接触网在城市轨道交通中应用较广,其异常磨耗问题大部分出现在运营初期,即新线刚开通阶段或者有延伸线刚开通阶段,一般与设计、施工等因素有关,其解决方向和思路较明确,但小部分出现在运营后期。文章针对沈阳地铁运营后期弓网异常磨耗发展过程,分析和探讨弓网异常磨耗产生的原因,并提出整改及预防措施。

滑板倾斜对碳滑板/纯铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响

使用环-块式高速摩擦磨损试验机,试验研究在交流电场中滑板倾斜对电弧放电以及碳滑板/纯铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响。结果表明,电流为100 A时,碳滑板材料的磨损量随着接触压力和滑板倾斜角度的增大而逐渐减小,试验盘每转平均放电能量也随着接触压力和滑板倾斜角度的增大而逐渐减小,碳滑板磨损率随着电弧能量的增大而增大;当滑板有倾斜角时,在弓网电滑动摩擦过程中会出现受电弓与接触线分离的状态,且滑板倾角越大,分离的时间就越长,这种现象影响列车受流质量和运行平稳性。因此实际弓网系统中要避免滑板倾斜角过大,滑板倾角应小于2°。

碳滑板发展概况及我国的研究进展

简述电气化铁路用受电弓滑板发展概况,介绍碳滑板、浸金属碳、碳-金属纤维及碳-铜复合材料等几种碳材料滑板的性能特点,指出国内外碳滑板的差别及主要原因,分析碳滑板的发展趋势。

地铁刚性弓网系统接触线磨损特性试验研究

为研究地铁刚性接触网系统接触线磨损的规律,以地铁刚性接触网系统常用的浸金属碳滑板/铜银合金接触线作为摩擦副,通过模拟地铁弓网系统运行参数,使用载流摩擦磨损试验机研究有、无电火花放电情况下,浸金属碳滑板与铜银合金接触线直流电滑动过程中磨损量、摩擦因数、载流效率随滑动距离的变化。试验结果表明:电火花放电会使得接触线与浸金属碳滑板磨损量显著上升,出现电火花放电时摩擦因数较小,弓网系统载流效率会明显降低同时出现大幅波动。试验后对碳滑板和接触线表面形貌的观察可知:电火花放电会使得浸金属碳滑板表面烧蚀坑数量和尺寸大小增加,同时会出现滑板材料大面积剥落和表面裂纹增多的问题,接触线表面形貌变得更加粗糙。

重庆地铁车辆受电弓滑板拉弧烧损情况的分析及解决措施

根据重庆轨道交通1、6号线地铁近年受电弓滑板烧损故障情况,调查分析重庆地铁1、6号线滑板异常故障原因,浅谈改善现状的改进措施。

CO_(2)等离子体改性多壁碳纳米管对沥青基炭材料微结构及性能影响

沥青基炭材料制作的碳滑板广泛应用于轨道交通滑动电接触领域,受原料性质和制备工艺影响,滑板内部存在较多裂纹、孔隙等缺陷,制约了其机械、电气综合性能。选用与碳基体有良好相容性的多壁碳纳米管(MWCNTs)作为结构缺陷的调控材料,并对其使用CO_(2)等离子体进行改性,可有效防止和减少炭复合材料制备过程中产生微裂纹。结果表明,添加0.3wt%等离子体改性MWCNTs的炭材料力学性能和导电性能明显提高,抗压强度为112.55 MPa,是原始炭材料的2.4倍,电阻率为41.61μΩ·m,是原始炭材料的0.64倍;CO_(2)等离子体改性可有效去除MWCNTs表面杂质,并使其表面富含多种含氧官能团,有利于碳管的分散以及与沥青的结合,充分发挥MWCNTs高强度、高导电的性能优势,并有效抑制微裂纹的产生。