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原文传递动车组接地装置磨损研究

论文题名：	动车组接地装置磨损研究
关键词：	动车组;接地装置磨损;多功能仿真试验台
摘要：	碳刷是动车组接地装置摩擦副的核心部件，由铜粉和石墨通过粉末冶金制成的一种铜/石墨复合材料，碳刷具有良好的导电性、导热性和耐磨性，广泛应用于需要导电和耐磨的领域，本文结合碳刷的工作条件，对动车组接地装置进行载流摩擦磨损研究，分别研究了不同的电流，不同的压力和不同的速度条件下碳刷磨损性能的影响并简要分析其摩擦磨损机理。　　本论文通过自制的高铁接地装置多功能仿真试验台，对接地装置进行了载流摩擦磨损试验并对碳刷磨耗量进行测量。该试验台试验结果与动车组运行结果基本一致，对接地装置进行了载流摩擦磨损试验并对碳刷磨耗量进行测量。对不同试验条件下碳刷摩擦面采用扫描电子显微镜（SEM）和金相光学显微镜（OM）对其摩擦面微观形貌进行观察，采用X射线衍射分析仪（XRD）对碳粉进行衍射分析；采用热重仪（TG）对碳粉进行热分析，研究了不同电流、不同速度、不同压力对接地装置碳刷和摩擦盘摩擦副之间载流摩擦磨损特性，简要分析了摩擦副的磨损机理。研究得到的主要结论和结果如下：　　1、随着电流从0A增加到470A，接地装置中碳刷磨损量先减小后增加，无电流时，主要磨损型式为机械磨损，碳刷表面凸峰和摩擦盘凸峰直接接触磨损，主要摩擦方式为干摩擦，加载较小电流时，会在摩擦副表面形成部分较为稳定的氧化膜，这层氧化膜覆盖在摩擦副表面，磨损型式为机械磨损和电气磨损并存，当电流足够大到能使润滑膜够铺满整个表面时，摩擦副的主要磨损型式为电气磨损，使得摩擦机理由干摩擦转变为流体润滑摩擦，该阶段碳刷磨损量较小，当随着电流继续增大，产生足够多的电弧将部分氧化膜击穿，磨损加剧。该阶段主要磨损型式为电气磨损和机械磨损。　　2、摩擦副表面附近温度随着电流的增加温度升高，磨损初期温度升高较快，升高速度逐步缓慢，最终达到稳定的状态，载流摩擦磨损过程中，主要产生的热量为摩擦热，电阻热和电弧热，稳定的温度是摩擦热量产生和散失的结果。　　3、随着压力由18N增加到34N，碳刷磨损量先减少后增加呈现出“U”型变化趋势，压力较小时，摩擦副之间容易产生电弧，使碳刷的电气磨损加剧，压力过大时，摩擦副的机械磨损会降低其服役的寿命，因此存在一个最佳的法向压力，此压力下摩擦副机械磨损和电气磨损都达到最佳，碳刷磨损量最小。　　4、随着速度从200km/h增加到400km/h，接地装置中碳刷磨损量有较小幅度的升高，随着速度的增大，250km/h增加到400km/h碳刷摩擦面犁沟变宽增多，表面粗糙程度增大。图29幅，表15个，参考文献77篇。
作者：	牛凯
专业：	材料科学与工程
导师：	张志;李强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	河南理工大学
学位年度：	2020