Ti3SiC2材料在受电弓滑板中的应用研究

为解决电气化铁路提速带来的机车受电弓滑板材料问题,介绍了近年来开发的Ti3SiC2新型材料.针对滑板材料的基本使用要求,对Ti3SiC2材料的综合性能与正在使用或开发的碳基、铜基及铁基材料进行了全面比较,并对Ti3SiC2材料的制备方法、微观结构、自润滑机理和导电机理做了简要说明.研究结果表明,Ti3SiC2材料的强度、电阻率和自润滑性等关键性能指标明显优于碳基材料和国内外使用的其他受电弓滑板材料,特别是耐高温性、抗氧化性及可加工性,后者不能与之相比.通过进一步的技术转化,将Ti3SiC2材料成功用于制作高速电力机车的受电弓滑板是可以期待的.     

滑板材料受流摩擦时接触点瞬态温升对磨损性能的影响

采用有限元法对不同滑板材料(包括纯碳材料、浸金属碳材料以及铜基粉末冶金材料)在滑动受流时由摩擦力和接触电阻引起的接触点瞬态温升进行了分析计算,同时根据滑板材料的热失重(TGA)和差热分析(DTA)试验结果,分析了各种滑板材料在受流摩擦时的磨损行为.研究表明,在试验参数为压力70 N、电流200 A以及滑动速度80 km·h-1的条件下,电流是引起碳系滑板材料接触点温升的主要因素,并造成纯碳滑板接触区亚表层的高温氧化现象,浸金属碳滑板由于材料致密氧化速度较慢,同时强度相对也高,因而具有良好的耐受流磨损性能;而铜基粉末冶金滑板材料受流摩擦时的接触点温升低于其氧化温度,所以引起其高受流磨损量的主要因素不是接触点温升,而是电弧侵蚀引起的摩擦表面严重破坏以及蜡基润滑剂的失效所致.     

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.     

提高既有线用碳系滑板的性能

文章介绍了碳系滑板与烧结合金滑板的制造方法,着重阐述了为进一步提高既有线碳系滑板的性能所实施的各种改进方法,以及定置试验与现车试验结果,指出今后将继续进行新滑板材料的开发,进一步改善碳系滑板的使用性能。     

内部夹杂物缺陷对EA4T车轴钢裂纹萌生寿命的影响

根据EA4T车轴钢疲劳试验，建立基于滑移理论的体心立方晶体塑性理论框架，从介观角度研究车轴钢材料内部夹杂物对疲劳裂纹萌生的影响。模拟材料内部CaS球状夹杂物和Al₂O₃块状夹杂物附近应力分布规律。研究材料内部夹杂物对裂纹萌生寿命预测参数的影响，标定关键变量塑性应变能密度。以裂纹形成过程中能量的变化为切入点，研究不同夹杂物对裂纹萌生寿命的影响。结果表明：材料内部夹杂物缺陷形态以及弹性矩阵的差异是引起应力集中的主要诱因，对于EA4T车轴钢材料而言，Al₂O₃块状夹杂缺陷通常比CaS球状夹杂缺陷的对钢基体微观结构的破坏更严重，更容易萌生裂纹。     

降低高速受电弓碳滑板磨耗的技术对策

动车组高速受电弓在运行中出现的碳滑板磨耗异常问题会导致碳滑板频繁更换,缩短受电弓使用寿命,甚至威胁行车安全。分析通过添加可自动调节受电弓压力的主动控制系统和使用新型碳滑板材料等技术对策,可有效降低高速受电弓碳滑板磨耗,延长其使用寿命,同时减少自动降弓等故障的发生。     

受电弓与接触网系统电接触特性

依据电接触理论对弓网系统电接触特点、接触电阻、稳态热效应及电弧的产生进行分析研究。结果表明：弓网系统具备固定、滑动及可分离等方面的电接触特性;弓网系统电火花现象与滑板和接触线材料的导电性能密切相关,铜镁接触线与碳滑板2种较高电阻率的材料组合决定了两者的接触电阻比较大,使得滑动接触过程中的电火花现象剧烈。取流量较大的电动列车在起步或低速运行时,由接触电阻引起的热能有可能导致滑板和接触线局部过热,必要时应采取措施减小弓网接触电阻。弓网系统电弧对周围环境虽产生电磁干扰,但却能保证电动列车正常取流的连续性。     

RB陶瓷滑板的开发

介绍了东日本铁路公司研发中心以既有线上广为采用的碳系滑板材料作为母材,在母材中混合硬质多孔隙碳系材料一RB陶瓷,瞄准理想的滑板目标实施研究的情况。对开发的滑板材料实施性能评价试验,在各项基础试验中显示了良好的特性。     

C/C复合铜合金滑板的开发

<正>1开发的目的作为安装在电动车组用受电弓上的滑板(集电材料),使用的制作材料有铜系烧结合金、纯碳、碳系材料。近年来,一直沿用铜系烧结合金滑板,有利于延长接触导线的寿命,此外,还较多地采用集电性能优于纯碳的碳系材料滑板。铜系烧结合金是在铜系烧结材料中分散硬质及润滑成分的材料。纯碳是将石墨粉成形后煅烧而成的材料。碳系是以石墨烧成体为基材的铜或铜合金的复合材料。目前使用的碳系滑板,因为基材是石墨烧成体,强度不高,安装在受电弓上时,必须在滑板侧使用钢制的护套,以补强固定。但使用护套需要解决以下难题:由于钢制护套部分不能进行滑动集电,使用厚     

弓网电弧磁流体动力学模型

弓网电弧在接触面上产生的瞬时高温是造成接触面材料烧蚀的主要原因。研究弓网电弧的温度分布特征,有助于改进接触面材料,增强其耐电弧侵蚀能力,进而提高弓网系统服役性能。本文基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑电弧的物理参数以及电磁、热和辐射等现象,建立弓网电弧数学模型。通过对流体力学计算软件FLUENT进行二次开发,计算了静态弓网电弧弧柱区域和两极板表面的温度分布。结果表明:电弧极板表面温度低于电弧弧柱温度,受电弓滑板表面温度高于接触网导线表面温度;提高滑板材料的热导率能够有效降低电弧发生时受电弓滑板表面的温度。     

不同工况下沥青混合料黏弹性参数研究

通过AC-20C沥青混合料不同工况下室内车辙试验,采用循环应力下的沥青混合料本构模型,分析温度、荷载和作用时间对车辙和模型黏弹性参数的影响规律,为沥青混合料的设计提供参考。研究结果表明:通过正交分析,对车辙深度的影响,温度的影响最大,作用时间次之,温度的影响程度是作用时间、荷载的2倍和10倍。温度、荷载和作用时间对于沥青混合料本构模型中的4个黏弹性参数（E₁,η₂,E₃,η₃）的影响各有不同:对参数E₁的影响,作用时间分别是温度和荷载所对应值的1.6倍和4倍;对于参数η₂的影响,温度影响为作用时间和荷载的1.5倍,而后两者的影响程度相当;对参数E₃的影响,温度和荷载影响基本相同,两者是作用时间的2.5倍;对参数η₃的影响,荷载和作用时间对η₃的影响差别不大,荷载和作用时间分别是温度的1.6倍和1.4倍。通过温度和作用时间的共同作用分析,高温和长作用时间共同作用是车辙变形急剧增大的主要原因。     

含砂有机硅雾封层耐磨耗性能研究

为研究一种新研发含砂有机硅雾封层的耐磨耗性能,选择有机硅树脂A,渗透剂和硅烷偶联剂及其他助剂制备有机硅雾封层。在有机硅雾封层中掺加抗滑颗粒制备含砂有机硅雾封层,采用湿轮磨耗和三轮加速磨耗试验对含砂有机硅雾封层的耐磨耗性能进行研究,并与含砂SBR改性乳化沥青雾封层进行对比分析。研究结果表明：无论紫外老化与否,含砂有机硅雾封层的抗1 h和6 d湿轮磨耗性能均优于含砂SBR改性乳化沥青雾封层。未紫外老化和紫外老化下,含砂SBR改性乳化沥青雾封层的WTAT较含砂有机硅雾封层分别增大2.48倍(1 h)、5.67倍(6 d)、3.57倍(1 h)和6.68倍(6 d)。无论对于哪种处理试件类型及老化与否,含砂有机硅雾封层的耐磨耗性能均优于含砂SBR改性乳化沥青雾封层。磨耗次数为100 000次时,未老化和老化条件下有机硅雾封层处理后被含砂有机硅和含砂SBR雾封层处理试件的质量损失较未被有机硅雾封层优先处理试件分别增大1.26倍、2.25倍、1.20倍和2.30倍。未老化和老化不同磨耗次数下不同雾封层处理试件的抗滑性能总体变化规律可分为先增大再突然减小、缓慢衰减3个阶段,1 000次磨耗后BPN,...     

受电弓碳滑板异常磨耗分析及应对措施

受电弓碳滑板作为弓网关系的衔接部件,是机车车辆的关键零部件和主要耗材之一,其磨耗速率影响车辆的安全运营和检修成本。文章从弓网载流摩擦副的理论分析入手,结合不同工况运用的受电弓碳滑板开展表面磨损特性检测,分析得出受电弓碳滑板的主要磨损形式和影响因素;并针对常见的受电弓碳滑板异常磨耗现象,根据具体磨损特征,分类给出解决应对措施。     

地铁线路钢轨表面横向裂纹及掉块伤损原因分析

地铁线路钢轨使用1.5～2.5年后在表面产生横向裂纹及剥离掉块伤损。对地铁线路钢轨性能以及伤损的特征分析表明,该伤损是一种滚动接触疲劳伤损,主要原因是钢轨表面长期处于潮湿状态,轮轨之间的摩擦系数变小,造成钢轨表面塑性变形层内微裂纹萌生后的发展速度大于钢轨磨耗速度,裂纹向钢轨内部扩展;液体侵入裂纹内形成挤压效应,加速裂纹的发展,从而在钢轨表面产生横向裂纹并快速发展成掉块伤损。在裂纹发展初期对钢轨进行预防性打磨,并保持地铁环境的干燥,可有效预防和减轻钢轨表面横向裂纹及掉块伤损的产生和发展。     

受电弓碳滑板异常磨耗的原因分析与对策

地铁车辆主要是通过受电弓连接接触网,保障有效牵引。受电弓碳滑板要有足够的强度和硬度,材质碳耐磨性要好,弓头滑板与接触导线跟随性保持良好、压力稳定,车辆受流稳定,接触网拉出值可控,这些对碳滑板的磨耗寿命起着关键作用。分析受电弓碳滑板异常磨耗的原因,制定相应措施提高其使用寿命。     

G70型罐车枕梁腹板与牵引梁腹板间焊接裂纹处理方法

分析了G₇₀型罐车枕梁腹板与牵引梁腹板之间焊缝裂纹产生的原因,描述了裂纹发生的部位及形式,采用合适的焊接参数及合理地安排焊接顺序,对G₇₀型罐车枕梁腹板与牵引梁腹板之间焊缝产生的裂纹进行焊修,提高了G₇₀型罐车的检修质量。     

有机化蒙脱土改性生物沥青的流变性能研究

为探究生物油改性效果及改善生物沥青的性能表现,采用生物油和有机化蒙脱土为原料,分别制备生物沥青和有机化蒙脱土改性生物沥青,利用流变性能试验、布氏黏度试验和多应力蠕变性能试验,揭示生物油和有机化蒙脱土对沥青的改性机理.研究结果表明:生物油与石油沥青具有良好的相容性,生物油改性后生物沥青的高温抗永久变形能力和低温抗裂性能较...     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能的影响因素

对转向架用SMA490BW钢焊接试样,采用冲击电流为1.5A、冲击时间分别为5,10,15或20min的超声冲击、低温热处理、机械打磨(磨平焊缝余高、打磨焊趾)的处理方法,通过残余应力测试和超声疲劳试验,对比分析应力集中、晶粒细化、残余应力等因素单独作用时对焊接接头超高周疲劳性能的影响程度,并借助扫描电镜观察疲劳断口,分析焊接接头超声冲击前后的裂纹萌生位置变化及失效模式。结果表明:经超声冲击或机械打磨后,焊接试样的疲劳寿命均得到不同程度的提高;磨平焊缝余高对提高焊接接头疲劳寿命最为显著,较原始焊接试样其疲劳寿命可提高约86.4倍;改善应力集中、细化表层晶粒、引入残余压应力对延长焊接接头寿命的贡献比分别约为59%,28%和13%;焊态及冲击态试样的疲劳裂纹大多萌生于焊趾表面,部分冲击态试样的裂纹转而从表面的机械加工的缺陷处萌生,少数从材料内部缺陷处萌生并扩展至断裂失效。     

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。     

LZ50车轴钢的疲劳起裂阈值及强度

应用复型技术和逆序观测法对LZ50车轴钢光滑试样的早期疲劳短裂纹扩展行为进行试验研究.根据有效短裂纹理论,采用当量Ⅰ型主导有效短裂纹的概念描述材料群体疲劳短裂纹萌生、扩展的规律,利用最大微观结构障碍的概念推导该材料的疲劳起裂阈值及疲劳强度.研究结果如下:每个试样的有效短裂纹起源于试样表面的某些铁素体,这些裂纹萌生和扩展过程具有强烈的随机多裂纹特征;由于受最大微观组织障碍的约束,当量Ⅰ型主导有效短裂纹的扩展率具有初期下降和后期上升的特征;疲劳短裂纹的起裂阈值与最低扩展率和最大材料微观组织障碍相关,其值为1.973 76 MPa·m0.5;起裂阈值所对应的疲劳强度具有随表面缺陷当量尺寸的增加而下降的特点,当尺度大于50μm时,疲劳强度低于常规疲劳极限.