高速受電弓滑板摩擦機(jī)理及石墨基純碳滑板

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1、高速受電弓滑板摩擦機(jī)理及石墨基純碳滑板2007年第6期2007年11月10日機(jī)車電傳動ELECTRICDRIVEFORLOCOMOTIVESNo6,2007NOV.10.2007作者簡介:趙飛(1958一).摘要:從高速列車受電弓滑板與接觸網(wǎng)自勺接觸導(dǎo)線之問摩擦機(jī)理分析著手,研究摩擦副的機(jī)械囂砉磨損和電磨損機(jī)理,分析現(xiàn)有電力機(jī)車受電弓滑板存在的缺陷,指出高速列車滑板材料的最佳選擇.的研究開發(fā)工作.關(guān)鍵詞:受電弓;滑板;高速列車;摩擦機(jī)理;磨損;滑板材料.中圖分類號:U264,34文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1000-128X(2007)06

2、-0018-04FrictionMechanismofPantographSlidingPlateforHigh—speedRailwayVehicleandPureCarbonSlidingPlatewithCarbonBasezHAoFei(HunanResearchInstituteofNonferrousMetals,Changsha,Hunan410015,China)Abstract:Throughanalysisofthefrictionmechanismbetweenthepantographslidingplateof

3、high—speedrailwayvehicleandthecontact-line,themechanicalandelectricalwearmechanismofthefrictionpairsisstudied.Thedefectsoftheexistingslidingplateareanalyzed.Itispointedoutthebestchoiceforthematerialofhighspeedtrainslidingplate.Keywords:pantograph;slidingplate;highspeedtr

4、ain;frictionmechanism;wear;slidematerial高速列車行駛速度一般為200km/h以上,國外大多數(shù)高速列車行駛速度達(dá)到300km/h左右.在這樣接近100m/s的速度條件下,作為高速列車非常重要的集電裝置接觸板——受電弓滑板,必須具備各項(xiàng)優(yōu)異的綜合技術(shù)性能,才能滿足高速摩擦條件下各項(xiàng)性能要求.本文針對高速列車受電弓滑板在高速摩擦條件下的機(jī)理進(jìn)行研究,分析高速摩擦特性.通過對高速摩擦機(jī)理和特性的研究與分析,進(jìn)一步了解和掌握高速列車受電弓滑板的材質(zhì)性能要求,為制造高速列車受電弓滑板提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo).1

5、受電弓滑板摩擦特性1.1載流摩擦受電弓滑板主要功能是從接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線取電供給列車并驅(qū)動列車行駛,所以受電弓滑板在受電過程中發(fā)生摩擦,或者定義為摩擦運(yùn)動中受電,我國鐵路接觸網(wǎng)電壓為25kV,速度200km/h動車組總功率大致為7200kW,速度300km/h的動車組總功率大致為9600kW.列車在高速行駛過程中電流達(dá)到400A左右.收稿日期:2007-06-27;收修改稿日期:2007—10—08基金項(xiàng)目:科技部項(xiàng)日(同科發(fā)財(cái)【2004】237號)在如此高的速度和電壓及大電流條件下,受電弓滑板的摩擦狀態(tài)變得更復(fù)雜,各影響因素重疊,既有機(jī)

6、械磨損又有電磨損,并且受電弓滑板與接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線彼此振動和沖擊,兩者相互影響加劇了受電弓滑板的磨損.高速列車以100m/s的速度行駛,全靠滑板從接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線.卜受取電力來驅(qū)動,所以滑板質(zhì)量的好壞直接影響到列車的正常運(yùn)行.要求滑板摩擦材料質(zhì)量特性必須具備以下性能:首先具有良好的導(dǎo)電性能,為高速行駛的列車提供電力;其次具有抗磨和減磨性能;還必須具有較高的抗振和耐沖擊強(qiáng)度,從而在高速摩擦中以及其他情況影響下,保持材料穩(wěn)定,達(dá)到高速列車安全行駛的目的.1.2相對軟.性摩擦電氣化鐵路接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線起著傳輸電能的作用,該導(dǎo)線一般用銅質(zhì)材料或

7、者銅合金材料制作,按照TB/1r2809.2005標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定:銅接觸導(dǎo)線應(yīng)采用不低于GB/T467中的標(biāo)準(zhǔn)陰極銅(Cu—CATH一2)制造.用該銅質(zhì)材料制作的接觸導(dǎo)線具有良好的導(dǎo)電性能和一定強(qiáng)度,但是其對摩擦副另一方滑板要求較高.接觸導(dǎo)線與滑板這一對摩擦副是通過摩擦運(yùn)動中受電,導(dǎo)線與研究開發(fā)第6期趙飛:高速受電弓滑板摩擦機(jī)理及石墨基純碳滑板滑板的摩擦將造成摩擦副雙方都有一定程度的磨損.根據(jù)導(dǎo)線與滑板相對重要性的差別,必須重點(diǎn)保護(hù)接觸網(wǎng)接觸導(dǎo)線磨損較少.從保護(hù)接觸網(wǎng)角度分析,要求滑板采取2個(gè)方面的措施:第一,滑板的硬度低于接觸導(dǎo)線,如目前

8、某單位開發(fā)的樹脂基滑板,其硬度較低,該滑板對接觸導(dǎo)線磨損有所減少;第二,通過增加潤滑劑改善對接觸導(dǎo)線的磨損,如粉末冶金滑板都配制潤滑條.目前國內(nèi)電力機(jī)車使用的滑板主要為國產(chǎn)的粉末冶金滑板和浸金屬碳滑板以及進(jìn)