伴生电弧行为及其对滑动载流摩擦的影响

针对伴生电弧对载流摩擦过程的影响难以直接评估的问题,采用针/板摩擦副研究单伴生电弧行为及其对载流摩擦的影响。研究结果表明:在单伴生电弧的萌生、发展、湮灭过程中,电流整体呈下降趋势,根据下降速度的不同,可以分为5个阶段;电压降呈现出与电流相反的5个阶段。单伴生电弧的各阶段平均载流效率不高,其值为38%~42%,全过程平均载流效率随着电流增加略有增加。单伴生电弧造成摩擦面的严重破坏,烧蚀区域前端尤其严重,且电流越强其破坏程度越严重。电弧对载流性能和摩擦磨损性能都有害。     

极性对载流电弧演化及其烧蚀的影响

在自制的载流电弧试验机上进行了极性对载流电弧的演化过程和烧蚀影响试验。试验结果表明:当钨探针为阳极、铜试样为阴极时,载流电弧燃烧剧烈,燃弧时间长,大量蒸气溢出,载流摩擦副的烧蚀严重;当钨探针为阴极、铜试样为阳极时,载流电弧燃烧剧烈程度明显减弱,燃弧时间短,少量蒸气溢出,载流摩擦副的烧蚀较轻。载流电弧具有明显的极性特性,从带电粒子的产生机理、电弧状态和电弧烧蚀机理方面进行了分析,发现阳极材料蒸发气化是电弧燃烧的主要影响因素,可通过分散电子对阳极材料的热输入来抑制电弧燃烧,缩短金属蒸气态电弧存在时间以减轻电弧烧蚀。     

相对滑动速度对铜-石墨复合材料载流摩擦性能的影响

针对服役条件对材料载流摩擦性能的重要影响及摩擦磨损的不均匀,采用铜-石墨复合材料与QCr0.5配副,研究了相对滑动速度对载流摩擦性能的影响.结果表明:随着相对滑动速度增加,铜-石墨复合材料的摩擦因数平均值略有增加,波动增加.磨损率先略有增加,速度超过30 m/s后急剧增加.磨损面分为机械磨损区和电弧侵蚀区,机械磨损以犁...     

载流条件下电弧对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

在HST-100销盘式高速载流摩擦磨损试验机上进行了试验,用高速摄像机拍摄电弧图像,研究了载流条件下电弧对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:电弧面积和电弧能量有很好的相关性。随着电弧面积的增大,C/C复合材料的磨损率升高,摩擦因数先减小后增大,材料的磨损机制由磨粒磨损为主转化为电弧侵蚀为主。在电弧侵蚀下,材料磨损后的表面被氧化。     

不同分离速度小电流滑动摩擦单电弧行为及烧蚀危害

使用自制单点式载流摩擦试验机,采用球(T2铜)/板(T2铜)载流摩擦副,在电流20 A、电压20 V、水平相对滑动速度为10 mm/s的条件下,研究单载流摩擦伴生电弧及其危害。研究结果表明:单伴生电弧的演变过程可分为萌生、金属蒸汽电弧、过渡、空气电弧及湮灭5个阶段。随着时间变化,电流逐步减小,电压逐步增大,最终达到开路电压。中间3个阶段的功率相差不大,电弧功率达到稳定值时,其大小约为110 W,约是滑动接触时消耗功率的5.5倍。单电弧的烧蚀区域存在熔融区、喷溅区、溅落区和热影响区,但熔融区、喷溅区、溅落区3个区域的界线和方向不明确。小电流单电弧条件下,板试样的烧蚀区表面变得光滑平整。随着分离速度的增加,单电弧的功率和燃弧时长变化不大。单伴生电弧的最大弧长逐渐增大,烧蚀区面积先减小后增大,烧蚀区的表面平整程度增大。     

紫铜/铬青铜摩擦磨损过程中电弧特性

以紫铜/铬青铜为摩擦副,在HST-100高速载流摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,试验过程中使用高速摄像机拍摄电弧放电的过程。研究结果表明:随着电流增大,摩擦因数降低,磨损率、电弧燃弧率及电弧能量均增大;电弧放电现象是随机的;紫铜/铬青铜的磨损行为主要有黏着磨损、熔融喷溅、氧化和塑性变形。     

滚动转速对GCr15钢载流摩擦电损伤的影响

针对轴承GCr15钢载流摩擦电损伤的问题,以61808型轴承为样品,研究了不同滚动转速下轴电流击穿行为和载流摩擦磨损特性。研究结果表明:随着轴承转速从100 r/min增加至800 r/min,轴承击穿电压从6. 6 V增加至7. 8 V,最终的系统电阻从3. 15Ω增加至10. 55Ω。轴承击穿后,GCr15钢表面形成电弧烧蚀坑和球状颗粒,并发生氧化反应,电弧影响区在滚动过程中被碾压成片状。而轴承单纯机械滚动和处于未击穿状态时,GCr15钢表面损伤以擦伤划痕和磨粒磨损为主。     

滑动速度,硬度匹配对中CuCrMo中温磨损的影响

研究了滑动速度,硬度匹配对４Ｃｒ９Ｓｉ２－中ＣｕＣｒＭｏ摩擦副在３００￣５００℃环境温度下磨损的影响,滑动速度对磨损的影响与温度有关,不同温度下摩擦副的硬度匹配有一最佳值,即中ＣｕＣｒＭｏ硬度略低于４Ｃｒ９Ｓｉ２。     

石墨含量对铜/石墨材料高速载流摩擦性能的影响

采用自制销盘式HST-100高速载流摩擦磨损试验机,对不同石墨含量的铜/石墨材料进行载流摩擦试验,考察其摩擦磨损性能和载流质量。用JSM-5610LV型扫描电子显微镜和能谱仪分析磨损表面,研究其摩擦磨损机理。研究结果表明:石墨质量分数为10%的铜/石墨复合材料的摩擦磨损性能好,不同速度下磨损率在1.2 mg.m-1左右,石墨质量分数为5%和10%的铜/石墨材料的载流效率为75%～85%,载流稳定性在20%左右,明显优于石墨质量分数为15%的铜/石墨材料;综合考虑,石墨质量分数为10%的铜/石墨复合材料的性能最好,该材料的摩擦磨损机制主要是塑性变形,含有电弧侵蚀。     

滑动速度、硬度匹配对中CuCrMo中温磨损的影响

研究了滑动速度、硬度匹配对４Ｃｒ９Ｓｉ２－中ＣｕＣｒＭｏ摩擦副在３００～５００℃环境温度下磨损的影响滑动速度对磨损的影响与温度有关不同温度下摩擦副的硬度匹配有一最佳值，即中ＣｕＣｒＭｏ硬度略低于４Ｃｒ９Ｓｉ２     

高速载流摩擦试验机的研究与应用

为满足我国高速电气化铁路的发展要求,研制新型的高速列车受电弓-滑板材料的试验研究。我们研制了HST-100型高速载流摩擦磨损试验机,其主要性能完全满足模拟高速铁路实际工况下的速度、载荷及电流等参数的要求,能够对不同材质的摩擦配副材料进行高速工况条件下的载流摩擦磨损试验。     

载流摩擦参数对C/C复合材料/QCr0.5摩擦副起弧率的影响

以C/C复合材料/QCr0.5为摩擦副,在HST-100销盘式高速载流摩擦磨损试验机上进行载流摩擦磨损试验,采用单因素试验法,研究了电流、速度、载荷对C/C复合材料/QCr0.5摩擦副起弧率的影响,借助扫描电子显微镜和能谱仪观察摩擦表面形貌和元素分布。试验结果表明:随着电流和速度的增加,C/C复合材料/QCr0.5摩擦副的起弧率增加;载荷为70 N时起弧率最小;磨损形貌观察发现:起弧率较高情况下,磨损表面有大量的电弧侵蚀坑和转移铜。     

堆载滑动对桥墩与桩基础的影响分析

针对处于陡坡地段的某公路大桥桥梁桩基偏位问题,通过数值计算结果与现场实测偏位值的对比分析,用位移法计算得到堆载滑动前后桥梁桩基的侧向偏位与内力(弯矩和剪力)分布情况,并提出了合理的治理措施。研究结果表明,堆载滑动是影响桥梁安全性的主要因素,滑动后桥墩偏位和内力显著增加;堆载大小对桩身偏位和内力分布影响较大,位移和内力随堆载增加而增大且呈非线性增大;桩基在系梁处存在受力不利区域,桩身内力均在系梁处发生较大突变;实际中,应避免对桥梁桩基的大面积堆载,以免堆载滑动对桥梁产生破坏。     

滑动速度对织构化表面润滑状态的影响

为了研究滑动速度对织构化摩擦副的润滑状态的影响,采用Nd:YAG固体脉冲激光对GCr15钢盘表面进行织构化处理,形成直径约150μm、深度约30~40μm的环形排列的微孔。在摩擦试验机上对Al_2O_3陶瓷球/GCr15钢盘进行摩擦学性能测试,并基于Stribeck曲线和弹流理论研究滑动速度对织构化表面润滑状态的影响。研究结果表明:在油润滑条件下,试样的摩擦因数随滑动速度的增大而减小。当滑动速度大于2 m/s,润滑状态从混合润滑逐渐进入到流体润滑区域;而经过织构化处理的配副能在较低的速度下实现由混合润滑向流体润滑状态过渡。根据磨损形貌比对可以看出:在流体润滑状态下,织构可以增加摩擦配副间的润滑膜厚度,使流体产生额外动压,提高油膜承载能力,减少磨痕宽度。     

滑动支座摩擦效应对连续梁桥地震响应影响

以1座跨度为(55+4×90+55)m的预应力混凝土变截面连续梁桥为研究对象,采用ANSYS软件建立桥梁动力分析模型.选取3条人工地震波作为地震动输入,基于动力非线性分析方法,考虑摩擦效应,分析盆式橡胶支座连续梁桥非固定墩的地震响应和支座的滞回性能,并与未考虑摩擦效应的地震响应进行比较.结果表明:非固定墩处的盆式橡胶支座在地震作用下形成了规则、饱满的滞回曲线,形状近似为矩形;相对未考虑盆式橡胶支座摩擦效应的模型,考虑支座滑动后,固定墩墩底顺桥向弯矩、剪力分别降低了25.91%、27.41%,固定墩墩顶顺桥向位移和非固定墩墩梁相对位移分别降低了26.15%、25.59%;对于多跨长联连续梁桥,滑动支座数量多且反力大,若不考虑滑动支座的摩擦耗能,桥梁结构地震响应结果偏大,抗震设计偏于保守.     

滑动层摩擦因数对斜向预应力水泥路面板的影响

滑动层摩擦因数对斜向预应力水泥路面板结构受力及变形的影响较大,设置满足路面结构受力及变形要求的滑动层,是决定斜向预应力水泥路面铺设成功与否的关键因素之一,建立斜向预应力路面结构1/4有限元模型,基于此模型分析了斜向预应力水泥路面板在车轮荷载和温度梯度荷载作用下,滑动层摩擦因数对其路面结构受力与变形的影响;运用解析计算法,研究了滑动层摩擦因数对路面板内温度伸缩应力的影响,以及温度应力作用下滑动层摩擦因数对路面板伸缩量的影响;并进行了斜向预应力路面板屈曲验算。研究结果表明:车轮荷载作用下,斜向预应力路面滑动层摩擦因数对路面板内应力及变形影响较小,可忽略不计;温度梯度荷载作用下,斜向预应力路面滑动层摩擦因数在0.3~1.2范围内变化时,路面板内最大主应力均小于水泥混凝土抗弯拉强度5 MPa,不会引起斜向预应力路面板开裂;温度荷载作用下,滑动层摩擦因数小于1.04时,路面板内伸缩应力不会引起路面板开裂,且滑动层铺设初期摩擦因数越小越有利于减小路面板内温度应力值;增大滑动层后期摩擦因数,有利于减小斜向预应力路面板端伸缩量,但不应大于1.04;斜向预应力路面板最不利屈曲临界温度为48.166℃,在通常外界环境温度下,斜向预应力水泥路面板不会发生屈曲失稳破坏。     

导电摩擦焊热源行为及其对工艺过程的影响

在对导电摩擦焊热源进行研究的基础上，建立了相应的传热方程，通过理论计算和实际测试，提示了导电摩擦焊热源的特征和导电摩擦焊工艺过程的特点。     

速度和压力对弓网电弧传导噪声影响

针对电气化列车运行过程中,接触网与受电弓之间发生离线引起的电磁干扰问题.利用一套弓网电弧电磁噪声实验系统,在不同压力、速度和电流条件下,开展了64组弓网电弧传导噪声实验.本实验系统由电波暗室、弓网电弧产生装置和弓网电弧检测系统组成,能够实现对接触电压、接触电流、接触温度和接触压力进行采集.实验结果表明,当接触电流和滑动速度一定时,随着压力的增加,电流信号中的断流率减小,直流分量上升;当接触电流和接触压力一定时,随着滑动速度的增加,断流率增加,直流分量下降.     

平面应变过程中摩擦对金属流变规律的影响

研究了平面应变压缩过程中摩擦对金属流变规律以及力能参数的影响. 通过有限元软件MSC/Superform,采用二维以及三维热力耦合有限元理论对不同摩擦条件下的力能参数、宽展情况以及变形金属的流动情况进行了分析;在自主研制的大试样平面应变热模拟试验机上,利用室温下工业纯铝探讨了上下接触面摩擦不一致时金属流动的规律. 结果显示:随着摩擦的增大,变形负载将增大,宽展减小;当上下接触面间摩擦条件不同时,变形后的试样将出现"U"字型,而且随着上下接触面之间摩擦差值的增大,其变形不均将更加严重.     

相对湿度对铜材料载流磨损的影响

利用气氛可控单点载流磨损试验机,在滑动电接触条件下,研究了相对湿度对铜材料载流磨损的影响。研究结果表明:相对湿度和电流的共同作用影响了载流磨损机制,相对湿度的增加和电流的介入增加了铜材料的表面氧化程度。当相对湿度为10%、60%和92%时,通10 A电流的磨损深度比未通电时分别下降了0.628μm、0.672μm和2.187μm。当相对湿度为10%时,铜表面发生了严重的黏着磨损,且随着电流的增加黏着磨损仍然大量存在。当相对湿度为92%时,随着电流的增加,黏着磨损得到改善。不通电时,相对湿度的增加有助于铜的摩擦化学氧化,但并未显著改善黏着磨损;通电时,发生电化学氧化有助于形成氧化膜,从而降低黏着磨损。