發(fā)布時間：2021-06-29 17:20

　　在高速電氣化鐵路中,受電弓滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線摩擦副的接觸狀態(tài)直接影響到電力機(jī)車的運(yùn)行穩(wěn)定性、摩擦磨損性能及受流質(zhì)量。而隨著列車不斷提速,弓網(wǎng)間的動態(tài)接觸壓力載荷變化加劇,受電弓與接觸線在高速狀態(tài)下的動態(tài)接觸越來越不穩(wěn)定。針對這一實(shí)際問題,本文進(jìn)行了弓網(wǎng)滑動電接觸失效與接觸載荷控制方法的研究。本文通過滑動電接觸實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行載流摩擦磨損實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到了接觸電阻隨接觸電流、滑動速度、壓力波動幅度和壓力波動頻率變化的特性規(guī)律:接觸電阻隨著滑動速度的增大而快速增大;隨著波動頻率的增大接觸電阻稍微增大;接觸電阻隨波動幅度的增大整體有增大的趨勢,但是增大緩慢;接觸電阻隨著接觸電流的增大快速減小。采用極限學(xué)習(xí)機(jī)（ELM）建立了接觸電阻與接觸電流、滑動速度、壓力波動幅度、壓力波動頻率的預(yù)測模型;將接觸電阻和電流穩(wěn)定系數(shù)綜合考慮提出了弓網(wǎng)滑動電接觸失效判據(jù)。并分析了弓網(wǎng)接觸失效機(jī)理:接觸壓力波動幅度和滑動速度增大使得弓網(wǎng)間摩擦振動加劇,接觸電阻增大超過臨界值,接觸失效。在此基礎(chǔ)上根據(jù)接觸電阻概率分布建立了失效概率模型,最后分析給出了一定工況條件下弓網(wǎng)滑動電接觸的失效概率。以弓網(wǎng)二元耦合模型為研究對... 

【文章來源】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電接觸分類Figure2.1Electricalcontactclassification

遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文8導(dǎo)致接觸失效；另一類失效規(guī)律是某種失效因素始中存在，而這在電接觸過程中，這種失效因素可能出現(xiàn)也可能不出現(xiàn)，當(dāng)接觸因素出現(xiàn)時就會導(dǎo)致接觸失效。2.2弓網(wǎng)系統(tǒng)概述電力機(jī)車運(yùn)行中弓網(wǎng)系統(tǒng)是一種典型的滑動電接觸，機(jī)車運(yùn)行過程中通過受電弓滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線相對滑動來獲得機(jī)車運(yùn)行所需要的電能。因此對于弓網(wǎng)接觸材料的選擇具有嚴(yán)格的要求，滑板和接觸線選擇時總體要求具有抗干擾性、抗腐蝕、硬度大、耐磨損和導(dǎo)電性能良好等特點(diǎn)。在高速列車運(yùn)行過程中，電網(wǎng)單相向接觸網(wǎng)供電，接觸網(wǎng)電流經(jīng)過受電弓滑板到機(jī)車內(nèi)部牽引驅(qū)動系統(tǒng)，之后通過回流裝置至軌道，由軌道回到接觸網(wǎng)，形成回路。弓網(wǎng)系統(tǒng)示意圖如圖2.2所示：圖2.2弓網(wǎng)系統(tǒng)示意圖Figure2.2Pantograph-catenarysystemschematic2.2.1受電弓介紹受電弓是安裝在電力機(jī)車車頂用來獲取接觸網(wǎng)上電流的裝置，主要由弓頭、支架、鉸鏈座和傳動裝置組成。按照結(jié)構(gòu)受電弓可大致分為四大類:雙臂式、單臂式、垂直式和石津式。雙臂式受電弓由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的特殊導(dǎo)致保養(yǎng)成本很高，且它發(fā)生故障后很有可能將接觸導(dǎo)線扯斷，所以在實(shí)際應(yīng)用中很少使用雙臂式受電弓。單臂式受電弓運(yùn)行噪音低，可以減少運(yùn)行過程中噪聲對弓網(wǎng)系穩(wěn)定性的影響，且當(dāng)機(jī)車運(yùn)行突然發(fā)生故障時，不會突然扯斷電車線，是目前實(shí)際中應(yīng)用較多的受電弓類型。因此從實(shí)際應(yīng)用角度考慮，本文選用單臂式受電弓為研究對象。弓網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中，受電弓要進(jìn)行升弓和降弓動作。升弓時，首先電動空氣閥將空氣壓入驅(qū)動氣缸內(nèi)，氣缸內(nèi)壓強(qiáng)增大，活塞壓縮降弓彈簧，下臂桿轉(zhuǎn)動滑板上抬，受電弓升高，在升至接觸導(dǎo)線附近時緩慢上升，之后快速與導(dǎo)線相接，防止彈跳。降弓時，驅(qū)

?躉?げ??さ?阻。弓網(wǎng)間的接觸電阻就等于收縮電阻與膜電阻之和。弓網(wǎng)間接觸狀態(tài)的好壞與接觸面間接觸電阻的大小有密切的聯(lián)系。2.3.3弓網(wǎng)間電流的傳導(dǎo)方式滑動電接觸中，電流通過接觸面會影響表面膜的形成、接觸面形貌、引發(fā)接觸面生熱、改變靠近表面區(qū)域的結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)生微弧，結(jié)果造成接觸電阻的根本改變。對于任意給定的電流都有一個相應(yīng)的收縮臨界值，使通過電流時不引起接觸區(qū)域的永久改變。電流在接觸區(qū)域的傳導(dǎo)依靠載流子的移動，載流子包括電子、各種正負(fù)離子和空穴。電流的傳導(dǎo)方式可以概括為以下三種方式[49]，圖2.4為電流傳導(dǎo)途徑：圖2.4電流實(shí)際傳導(dǎo)途徑Figure2.4Actualconductionpath(1)通過直接接觸傳導(dǎo)摩擦副相互接觸時，電流通過接觸面微凸峰上的導(dǎo)電斑點(diǎn)傳導(dǎo)，由于實(shí)際的導(dǎo)電斑點(diǎn)數(shù)量和尺寸都很小，所以此時真正的接觸面積小，電流會匯集在接觸點(diǎn)流過。這種傳導(dǎo)方式是接觸區(qū)域內(nèi)電流的主要傳導(dǎo)方式。(2)通過氧化膜傳導(dǎo)隨著滑動的進(jìn)行，接觸材料表面的金屬元素活性增強(qiáng)，金屬元素遇到氧氣時，當(dāng)接觸面溫度上升一定值時，金屬元素與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化膜。氧化膜會產(chǎn)生膜電阻，電流微弱通過氧化膜。(3)通過空氣層傳導(dǎo)當(dāng)接觸區(qū)域中電場強(qiáng)度增加且超過空氣中的臨界場強(qiáng)值時，空氣中的原子會發(fā)生電

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本文編號：3256837