弓网系统滑动电接触载流特性及摩擦磨损特性的研究-电工理论与新技术专业论文.docxVIP

目 录 摘 要 I Abstract II 1 绪 论 1 1.1 课题研究的背景及意义 1 1.2 载流特性及摩擦磨损特性研究现状 1 1.2.1 国外对载流特性及摩擦磨损特性的研究 2 1.2.2 国内对载流特性及摩擦磨损特性的研究 3 1.3 课题研究的工作内容 4 2 弓网系统滑动电接触理论概述 6 2.1 电力机车与接触网 6 2.2 接触电流的传导方式 6 2.3 弓网系统中影响高速受流因素分析 7 2.4 弓网系统的滑动电接触原理 10 2.5 弓网系统的接触表面温升 11 2.6 受电弓滑板和接触网导线材料的性质 12 2.7 受电弓滑板的工作条件及基本要求 12 2.8 强电流作用下弓网系统滑动电接触的影响因素 13 3 实验设备及实验方法 14 3.1 实验设备及实验材料 14 3.2 实验数据采集及处理 15 3.2.1 接触电压和接触电流的测量 15 3.2.2 接触压力的测量 19 3.2.3 滑动速度的测量 20 3.3 实验方案 22 4 滑动电接触载流特性研究 24 4.1 接触电流随时间变化的动态特性 24 4.2 载流效率及接触电流相对稳定系数的提出 24 4.3 不同速度下弓网系统的载流特性分析 25 4.4 不同电流下弓网系统的载流特性分析 29 4.5 小结 32 5 滑动电接触载流摩擦磨损特性研究 33 5.1 接触电阻特性 33 5.1.1 静态接触电阻 33 5.1.2 动态接触电阻 35 5.2 温升特性 37 5.2.1 稳态温升 37 5.2.2 暂态温升 37 5.3 摩擦磨损特性 39 5.3.1 摩擦系数 39 5.3.2 磨耗率 39 5.3.3 磨损机理 41 5.4 小结 44 结 论 45 参 考 文 献 46 作 者 简 历 50 学位论文原创性声明 51 学位论文数据集 52 - - 1 - 1 绪 论 1.1 课题研究的背景及意义 高速电气化铁路(high speed electric railway)是电力机车时速在 200km～350km 的电气 化铁路。国际上一般的将电力机车时速在 100km 及以下定义为常速，在 200km 以下称为 快速或准高速，在 200km 至 350km 称之为高速。从 20 世纪 50 年代末开始，一些科技发 达国家就开始研究和建设高速电气化铁路，至 1997 年底，全世界新建高速铁路约 4400km， 其中日本新干线 1952km，法国 TGV 1282km，德国 ICE 427km，意大利 ETR 237km，西班 牙 AVE 471km。20 世纪末一些科技水平较高的国家正在研究一种新型磁悬浮列车，其运 行速度可达 400km/h～500km/h[1]。中国也开展了这方面的专题研究工作。现如今，我国的 铁路逐渐向着高速化、电气化方向大步迈进。在全路主要干线全面提速的形势下，对既有 电气化铁路进行改造以满足高速化铁路要求，已经成为电气化铁路系统研究的一个新重 点。要实现提速的目标，需要解决车、机、工、电、运等方面的许多技术问题。其中，弓 网系统受流特性就是关键技术之一。 高速受流指的是电力机车在高速载流运行过程中，受电弓滑板与接触网导线之间滑动 电接触获取电能，然后传送到电力机车的过程。在电气化铁路的电力系统中，电力传输质 量直接影响电力机车的运行速度和牵引力大小，接触网导线与受电弓滑板之间滑动电接触 的动态接触状况，是衡量载流特性的重要指标[2]。同时，电力机车连续运行的时间受到受 电弓滑板与接触网导线的摩擦磨损特性的直接影响，良好的耐磨性可以提高电力机车滑动 电接触的运行时间，如何同时获得良好的载流特性以及耐磨性能已经成为载流摩擦磨损特 性研究领域的重中之重。 因此在高速电气化铁路建设中，除了要研制高性能电力机车和合理的电气化线路结构 外，还必须研究和解决受电弓滑板与接触网导线之间的高速载流问题以及如何减小摩擦磨 损，同时还需要研究弓网系统的动力学特性，只有这样才能保证弓网系统电力机车滑动电 接触电能质量的可靠传输。针对高速铁路弓网系统滑动电接触的复杂性，通过改进的滑动 电接触实验机，研究了高速载流下弓网系统滑动电接触的载流特性以及摩擦磨损特性。因 此，对于弓网系统滑动电接触特性的进一步研究，已经成为发展我国高速电气化铁路的当 务之急。 1.2 载流特性及摩擦磨损特性研究现状 弓网受流系统是研究电气化铁路高速载流摩擦磨损特性的重要方向之一。国外针对接 触压力、滑动速度、润滑、接触电流大小以及电弧等物理和电学条件对受电弓滑板与接触 - - PAGE 10 - 网导线之间摩擦学特性和电气特性的影响进行了大量的研究。国内主要在碳