專利名稱：：電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電力機(jī)車受電弓碳板與接觸網(wǎng)銅導(dǎo)線之間在高電流下摩擦磨損性能研究，屬于電力機(jī)車實(shí)驗(yàn)設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：在電氣化鐵道中，電力機(jī)車通過受電弓從接觸網(wǎng)上獲取電能。受電弓碳板與接觸網(wǎng)銅導(dǎo)線構(gòu)成的是一對(duì)機(jī)械與高電壓高電流耦合的特殊摩擦副，其載荷周期性隨機(jī)變化、伴有強(qiáng)電流通過、兩者高速滑動(dòng)，并且工作環(huán)境復(fù)雜。受電弓碳板與接觸網(wǎng)銅導(dǎo)線之間的電摩擦磨損制約高速鐵路發(fā)展，其行為是高速鐵路發(fā)展必須研究的課題。對(duì)于受電弓碳板與接觸網(wǎng)銅導(dǎo)線之間摩擦磨損性質(zhì)的研究，大多采用通用摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)，如銷盤式摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)；也有采用具有集電功能的專業(yè)實(shí)驗(yàn)機(jī)來測(cè)定滑板比磨損量、接觸導(dǎo)線磨損率以及滑板的耐電弧性等性能以評(píng)價(jià)受電弓碳板與接觸網(wǎng)銅導(dǎo)線之間的摩擦性能。銷盤式摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)通常采用杠桿加載或者直接正壓力加載方式，在實(shí)驗(yàn)過程中受電弓碳板與銅盤之間滑動(dòng)摩擦，兩者間抖動(dòng)和沖擊處于不可控狀態(tài)，常伴有劇烈的剛性沖擊，這和受電弓與銅導(dǎo)線之間實(shí)際工況差別很大，不能夠很好地模擬實(shí)際工況。具有集電功能的專用實(shí)驗(yàn)機(jī)通常將整個(gè)銅導(dǎo)線盤成一個(gè)尺寸很大的圓盤，同時(shí)將受電弓碳板壓緊在銅導(dǎo)線圓盤上，其實(shí)驗(yàn)中沖擊狀態(tài)和銷盤式摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)相似，導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)尺寸龐大并且也不能很好地模擬受電弓碳板與銅導(dǎo)線實(shí)際工況。在實(shí)際工作過程中，電力機(jī)車運(yùn)動(dòng)和接觸網(wǎng)銅導(dǎo)線的抖動(dòng)等原因?qū)е率茈姽徒佑|網(wǎng)銅導(dǎo)線之間的壓力并不是恒定的，其壓力波動(dòng)甚至于產(chǎn)生電弧，這在上述實(shí)驗(yàn)機(jī)中均不能模擬。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供的電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試系統(tǒng)及方法，其目的在于在高電流情況下，對(duì)受電弓碳板與銅盤之間進(jìn)行點(diǎn)接觸、線接觸以及振動(dòng)接觸等多種摩擦實(shí)驗(yàn)。研究受電弓碳板和銅導(dǎo)線在高電流變壓力下的摩擦磨損性能。研究受電弓碳板和銅導(dǎo)線之間的摩擦系數(shù)變化與流過電流、加載正壓力以及相對(duì)滑動(dòng)速度等因素的關(guān)系。模擬電力機(jī)車在運(yùn)行過程中，受電弓碳板和接觸網(wǎng)銅導(dǎo)線之間的接觸狀態(tài)，即模擬電力機(jī)車運(yùn)行過程中接觸正壓力忽大忽小，并不時(shí)產(chǎn)生電弧的狀態(tài)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括升流器、受電弓碳板、銅盤、摩擦力加載及測(cè)量裝置、變頻調(diào)速裝置和控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述的控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分別控制升流器、摩擦力加載及測(cè)量裝置和變頻調(diào)速裝置；升流器產(chǎn)生低壓高電流交流電通過相互接觸的受電弓碳板和銅盤后流入升流器，其特征在于所述的摩擦力加載及測(cè)量裝置采用拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置，所述拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置含有加載弓、第一拉繩、第二拉繩以及限位板；所述的加載弓為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，加載弓位于第一限位板和第二第一限位板內(nèi)；所述的受電弓碳板安裝在加載弓的中部，受電弓碳板和銅盤接觸的摩擦點(diǎn)與兩拉繩的延長線的交點(diǎn)重合；所述的第一拉繩的一端與加載弓的右端連接，另一端固定，在該拉繩的中部安裝有第一拉壓傳感器；所述第二拉繩的一端與加載弓的左端連接，另一端跨過滑輪與砝碼連接，在該拉繩的中部安裝有第二拉壓傳感器。本發(fā)明的技術(shù)特征還在于所述的銅盤外形采用正外緣、偏外緣、螺旋外緣或螺旋偏外緣。本發(fā)明所述的變頻調(diào)速裝置由變頻器、調(diào)速電機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、中心轉(zhuǎn)軸、軸承以及法蘭盤組成，在所述的中心轉(zhuǎn)軸與軸承之間設(shè)有內(nèi)絕緣套，在軸承與法蘭盤之間設(shè)有外絕緣套，所述的聯(lián)軸節(jié)采用工程塑料。本發(fā)明還提供了一種電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試方法，其特征在于所述方法包括如下步驟1)調(diào)整第一拉繩和第二拉繩，使兩拉繩延長線的交點(diǎn)與受電弓碳板和銅盤的接觸點(diǎn)重合，測(cè)算兩根拉繩與中軸線夾角a;2)在夾角a已知條件下，從0.5Kg-10Kg逐漸增加砝碼的重量F;3)在夾角a和砝碼總重一定情況下，分別或同時(shí)調(diào)整變頻調(diào)速裝置使銅盤獲得所需要的轉(zhuǎn)速W，轉(zhuǎn)速W大小從0rpm至6000rpm變化；4)通過升流器獲得電流I，電流大小從0-500A;5)利用數(shù)據(jù)采集卡采集第一拉壓傳感器和第二拉壓傳感器的輸出電壓K和V2，采用下列公式K-K-tana式中F。、V。為拉壓傳感器標(biāo)定重量及電壓，a為兩根拉繩與加載弓中軸線的夾角，K和V2分別為第一拉壓傳感器和第二拉壓傳感器的輸出電壓；計(jì)算得到在轉(zhuǎn)速W、電流I和加載砝碼為F的條件下，受電弓碳板與銅盤之間擠壓的正壓力Fw及相互摩擦力Ff。圖1為電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試系統(tǒng)簡圖。圖2a、圖2b為拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為正壓力和摩擦力測(cè)量原理圖。圖4為電流回路及裝置示意圖。圖5為水平安裝的拉繩式摩擦力加載及測(cè)試裝置。圖6為正外緣銅盤的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為偏外緣銅盤結(jié)的構(gòu)示意圖。圖8為螺旋外緣銅盤的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為偏螺旋外緣銅盤的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為絕緣結(jié)構(gòu)。圖中1-控制以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；2-拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置；3_變頻調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；4-受電弓碳板；5-銅盤；5.a-正外緣銅盤；5.b-偏外緣銅盤；5.c-螺旋外緣銅盤；5.d-偏螺旋外緣銅盤；6-升流器；21-加載弓；22a_第一拉繩；22b_第二拉繩；23.a第一限位板；23.b-第二限位板；24-滑輪；26.a_第一拉壓傳感器；26.b_第二拉壓傳感器；27-砝碼；32-調(diào)速電機(jī)；33-聯(lián)軸節(jié)；34-軸承；35-法蘭盤；36.a-內(nèi)絕緣套；36.b-外絕緣套；71-中心轉(zhuǎn)軸；72-導(dǎo)線連接器；76-彈簧；77-回路碳刷；78.a-大電流導(dǎo)線；78.b-大電流導(dǎo)線；79-銅套。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)地描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。圖1為整個(gè)電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試系統(tǒng)框圖。包括如下部分升流器6、受電弓碳板4、銅盤5、拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置2、變頻調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置3、控制以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1。控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1分別控制升流器6、摩擦力加載及測(cè)量裝置2和變頻調(diào)速裝置3。升流器6產(chǎn)生低壓高電流交流電通過相互接觸的受電弓碳板4、銅盤5后流入升流器；變頻調(diào)速裝置3控制銅盤轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。圖2為拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置(豎直安裝示意圖)，該拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置含有加載弓21、第一拉繩22.a、第二拉繩22.b、第一限位板23a以及第二限位板23b;所述的加載弓為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，加載弓位于第一限位板23.a和第二第一限位板23.b內(nèi)；受電弓碳板4安裝在加載弓21的中部，受電弓碳板和銅盤接觸的摩擦點(diǎn)與兩拉繩的延長線的交點(diǎn)重合；第一拉繩的一端與加載弓的右端連接，另一端固定，在該拉繩的中部安裝有第一拉壓傳感器26.a;所述第二拉繩的一端與加載弓的左端連接，另一端跨過滑輪24與砝碼27連接，在該拉繩的中部安裝有第二拉壓傳感器26.b。加載弓21位于第一個(gè)限位板23.a和第二限位板23.b內(nèi)，保證實(shí)驗(yàn)過程中，加載弓21及固定在其內(nèi)部的受電弓碳板4懸浮在限位板內(nèi)部而不會(huì)跳出。加載弓21為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具有對(duì)稱中軸線。實(shí)驗(yàn)前，調(diào)整第一拉繩22.a及第二拉繩22.b，使其延長線交點(diǎn)與受電弓碳板4和銅盤5接觸摩擦點(diǎn)重合。整個(gè)拉繩式摩擦力加載及測(cè)量系統(tǒng)也可水平安裝，參見圖5。水平安裝時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程中需要受電弓碳板4以及加載弓21保持在一平面內(nèi)，在加載弓21上下兩側(cè)布置限位板，并保持第一限位板、第一限位板與加載弓21光滑滑動(dòng)。本發(fā)明提供的電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試方法，其具體包括如下步驟1)調(diào)整第一拉繩22.a和第二拉繩22.b，使兩拉繩延長線的交點(diǎn)與受電弓碳板4和銅盤5的接觸點(diǎn)重合，測(cè)算兩根拉繩與中軸線夾角a;2)在夾角a已知條件下，從0.5Kg_10Kg逐漸增加砝碼的重量F;3)在夾角a和砝碼總重一定情況下，分別或同時(shí)調(diào)整變頻調(diào)速裝置使銅盤獲得所需要的轉(zhuǎn)速W，轉(zhuǎn)速W大小從0rpm至6000rpm變化；4)通過升流器(6)獲得電流I，電流大小從0-500A;5)利用數(shù)據(jù)采集卡采集第一拉壓傳感器和第二拉壓傳感器的輸出電壓K和V2，采力、式用下列WK。F=(7「F2)&cosa-tan"式中F。、V。為拉壓傳感器標(biāo)定重量及電壓，a為兩根拉繩與加載弓中軸線的夾角，K和V2分別為第一拉壓傳感器和第二拉壓傳感器的輸出電壓；計(jì)算得到在轉(zhuǎn)速W、電流I和加載砝碼為F的條件下，受電弓碳板與銅盤之間擠壓的正壓力Fw及相互摩擦力Ff。拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置測(cè)試原理圖見圖3所示。測(cè)試過程中，加載弓21及受電弓碳板4可以簡化成鋼化三角形，其對(duì)稱邊長L，等于加載弓21上受電弓碳板4和銅盤5接觸點(diǎn)與加載弓21上拉繩安裝點(diǎn)的距離。第一拉繩22.a受力方向沿其固定點(diǎn)與B(B')點(diǎn)連線；第二拉繩22.b受力方向沿滑輪點(diǎn)與A(A')點(diǎn)連線。如圖3所示，在初始狀態(tài)下，第一拉繩22.a與第二拉繩22.b關(guān)于加載弓21中軸線對(duì)稱，且巳=F2。假設(shè)當(dāng)銅盤5開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)后，加載弓21順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度da，那么不同于初始狀態(tài)，在繞C點(diǎn)形成一個(gè)順時(shí)針的轉(zhuǎn)矩，可表示為M=[F2^^+《^^]i:*(1)上式中，a為第一拉繩22.a固定點(diǎn)與B(B')點(diǎn)連線長度；b為第二拉繩22.b繞過滑輪24與A(A')點(diǎn)連線長度。L為由加載弓21鋼化三角形的等腰邊長。由于摩擦力Ff以及正壓力N始終通過C點(diǎn)，不產(chǎn)生繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)矩，所以，上式產(chǎn)生的回復(fù)轉(zhuǎn)矩M理論上也應(yīng)該等于O，即cU=0。這說明，在實(shí)驗(yàn)過程中加載弓21繞C點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)立即被拉回到初始穩(wěn)定位置，即摩擦點(diǎn)保持在實(shí)驗(yàn)初始的位置而不會(huì)發(fā)生錯(cuò)位，實(shí)驗(yàn)狀態(tài)是穩(wěn)定的。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)包括加載電流、加載砝碼、銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度，上述三個(gè)條件下，系統(tǒng)在穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下，對(duì)拉繩拉力巳、F2以及Ff、FN構(gòu)成匯交平衡力系，受電弓碳板4和銅盤5之間的正壓力FN以及摩擦力Ff可以表示為「o-tana(2)其中F。、V。為拉壓傳感器標(biāo)定重量及對(duì)應(yīng)輸出電壓。為拉壓傳感器26.a及26.b輸出電壓。a為第一拉繩22.a、第一拉繩22.b與加載弓21中軸線夾角。就計(jì)算得到在轉(zhuǎn)速W，電流I，加載砝碼為F條件下，受電弓碳板4與銅盤5之間擠壓的正壓力F,及相6互摩擦力Ff。這樣，通過采集并計(jì)算拉壓傳感器26.a(b)得到的輸出電壓可得受電弓碳板4和銅盤5之間的加載正壓力FN以及摩擦力Ff。兩者比值為瞬時(shí)摩擦系數(shù)f。圖4顯示電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試系統(tǒng)中大電流流過受電弓碳板4和銅盤5的回路及結(jié)構(gòu)簡圖。銅盤5安裝在中心轉(zhuǎn)軸71上，銅盤下面為銅套79，銅盤5和銅套79相互壓緊。通過變頻器和變頻調(diào)速電機(jī)調(diào)節(jié)銅盤5轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以獲得不同的摩擦線速度。加載弓21受到第一拉繩22.a及第二拉繩22.b作用，壓緊加載弓21內(nèi)部受電弓碳板4至銅盤5表面?；芈诽妓?7通過彈簧76壓緊在銅套79上。大電流導(dǎo)線78.a通過導(dǎo)線連接器72與受電弓碳板4導(dǎo)通，大電流導(dǎo)線78.b則直接連接在回路碳刷77上。實(shí)驗(yàn)過程中，電流具體流向?yàn)樯髌?產(chǎn)生大電流，電流依次流過大電流導(dǎo)線78.a、導(dǎo)線連接器72、受電弓碳板4、銅盤5、銅套79、回路碳刷77和大電流導(dǎo)線78.b，最后流入升流器6。銅盤5安裝在中心轉(zhuǎn)軸71上，中心轉(zhuǎn)軸71通過聯(lián)軸節(jié)連接至變頻調(diào)速電機(jī)32，見圖10。這樣，通過變頻調(diào)速電機(jī)調(diào)節(jié)銅盤5轉(zhuǎn)動(dòng)速度，可獲得不同的摩擦線速度。為模擬真實(shí)受電弓碳板和接觸網(wǎng)銅導(dǎo)線之間的接觸情況，本發(fā)明采用改變銅盤5外緣結(jié)構(gòu)及偏心的方法獲得不同的接觸方式，具體見表l圓盤模擬的接觸現(xiàn)象。具體圓盤結(jié)構(gòu)見圖6至圖9。表1四種銅盤結(jié)構(gòu)與受電弓碳板的接觸形式<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>圖6為正外緣銅盤的結(jié)構(gòu)示意圖，正外緣銅盤5.a與受電弓碳板4接觸摩擦實(shí)驗(yàn)過程中，接觸摩擦點(diǎn)為初始接觸點(diǎn)，并在實(shí)驗(yàn)中保持不變，正壓力也保持不變。圖7為偏外緣銅盤結(jié)的構(gòu)示意圖，d為偏心距，偏外緣銅盤5.b與受電弓碳板4接觸摩擦實(shí)驗(yàn)過程中，接觸摩擦點(diǎn)能基本保持不變，但是受電弓碳板4被偏外緣銅盤5b周期推開距離2d行程，這樣，當(dāng)偏外緣銅盤5b轉(zhuǎn)動(dòng)速度較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧，電弧位置固定，正壓力周期變化。圖8為螺旋外緣銅盤的結(jié)構(gòu)示意圖，其中9為螺旋角，H為滑動(dòng)距離；螺旋外緣銅盤5.c與受電弓碳板4接觸摩擦實(shí)驗(yàn)過程中，接觸摩擦點(diǎn)在碳板上上下滑動(dòng)，滑動(dòng)距離為H，但是受電弓碳板4不會(huì)被推開，正壓力保持不變。圖9為偏螺旋外緣銅盤的結(jié)構(gòu)示意圖，其中d為偏心距，9為螺旋角，H為滑動(dòng)距離；螺旋偏外緣銅盤5.d與受電弓碳板4接觸摩擦實(shí)驗(yàn)過程中，接觸摩擦點(diǎn)不僅在碳板上下滑動(dòng)，滑動(dòng)距離為H，而且受電弓碳板4會(huì)被周期推開，正壓力周期變化，當(dāng)螺旋偏外緣銅盤5d轉(zhuǎn)動(dòng)速度較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧，且電弧在碳板上下滑動(dòng)。圖10為絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，銅盤5固定在中心轉(zhuǎn)軸71上，為使電流不流過軸承34、變頻調(diào)速電機(jī)32，損壞軸承34及變頻調(diào)速電機(jī)32，本發(fā)明采用絕緣結(jié)構(gòu)。具體為在中心轉(zhuǎn)軸71與軸承34之間、軸承34與法蘭盤35之間設(shè)計(jì)絕緣套36.a和36.b，聯(lián)軸節(jié)33采用工程塑料，保證通過受電弓碳板4和銅盤5的電流不流過軸承34、法蘭盤35和變頻調(diào)速電機(jī)32，系統(tǒng)絕緣。實(shí)施例一1、采用5KW升流器可以產(chǎn)生輸出電壓最高為IOV，輸出電流最大為500A的低壓大電流。設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)整得到公式(2)中a=60°。選擇拉壓傳感器，調(diào)整后測(cè)量得到F。/V。=1Kgf/lV。實(shí)驗(yàn)過程中，采用數(shù)據(jù)采集采集拉壓傳感器26.a及26.b輸出電壓VpV2。帶入公式(2)得到:這樣，通過第一拉壓傳感器26.a及第二拉壓傳感器26.b分別輸出電壓V工和V2，即可計(jì)算出動(dòng)態(tài)正壓力、摩擦力以及摩擦系數(shù)。實(shí)施例二采用正外緣銅盤5a進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。正外緣銅盤5a與受電弓碳板4接觸摩擦實(shí)驗(yàn)過程中，接觸摩擦點(diǎn)為初始接觸點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)過程中，正壓力基本保持不變，摩擦穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)中，可以實(shí)時(shí)升高通過受電弓碳板4與銅盤5的電流，可見摩擦點(diǎn)出現(xiàn)明顯碳板熔化現(xiàn)象。實(shí)施例三采用螺旋偏外緣銅盤5d進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，接觸摩擦點(diǎn)不僅在碳板上下滑動(dòng)，滑動(dòng)距離為H，而且受電弓碳板4會(huì)被周期推開，正壓力周期變化，當(dāng)螺旋偏外緣銅盤5d轉(zhuǎn)動(dòng)速度較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧，且電弧在碳板上下滑動(dòng)?？梢悦黠@觀察到電弧現(xiàn)象。較好地模擬了受電弓與接觸網(wǎng)銅導(dǎo)線之間壓力波動(dòng)及電弧產(chǎn)生現(xiàn)象。權(quán)利要求電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括升流器(6)、受電弓碳板(4)、銅盤(5)、摩擦力加載及測(cè)量裝置、變頻調(diào)速裝置(3)和控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(1)；所述的控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分別控制升流器、摩擦力加載及測(cè)量裝置和變頻調(diào)速裝置；升流器(6)產(chǎn)生低壓高電流交流電通過相互接觸的受電弓碳板(4)和銅盤(5)后流入升流器，其特征在于所述的摩擦力加載及測(cè)量裝置采用拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置(2)，所述拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置含有加載弓(21)、第一拉繩(22.a)、第二拉繩(22.b)以及限位板；所述的加載弓為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，加載弓位于第一限位板(23.a)和第二第一限位板(23.b)內(nèi)；所述的受電弓碳板安裝在加載弓的中部，受電弓碳板和銅盤接觸的摩擦點(diǎn)與兩拉繩的延長線的交點(diǎn)重合；所述的第一拉繩的一端與加載弓的右端連接，另一端固定，在該拉繩的中部安裝有第一拉壓傳感器(26.a)；所述第二拉繩的一端與加載弓的左端連接，另一端跨過滑輪(24)與砝碼(27)連接，在該拉繩的中部安裝有第二拉壓傳感器(26.b)。2.根據(jù)權(quán)利要求書l所述電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的銅盤采用正外緣銅盤(5.a)、偏外緣銅盤(5.b)、螺旋外緣銅盤(5.c)或螺旋偏外緣銅盤(5.d)。3.根據(jù)權(quán)利要求書1或2所述電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的變頻調(diào)速裝置(3)由變頻器、調(diào)速電機(jī)(32)、聯(lián)軸節(jié)(33)、中心轉(zhuǎn)軸(71)、軸承(34)以及法蘭盤(35)組成，在所述的中心轉(zhuǎn)軸與軸承之間設(shè)有內(nèi)絕緣套(36a)，在軸承與法蘭盤之間設(shè)有外絕緣套(36.b)，所述的聯(lián)軸節(jié)(33)采用工程塑料。4.一種采用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試方法，其特征在于所述方法包括如下步驟1)調(diào)整第一拉繩(22.a)和第二拉繩(22.b)，使兩拉繩延長線的交點(diǎn)與受電弓碳板(4)和銅盤(5)的接觸點(diǎn)重合，測(cè)算兩根拉繩與中軸線夾角a;2)在夾角a已知條件下，從O.5Kg-10Kg逐漸增加砝碼的重量F;3)在夾角a和砝碼總重一定情況下，分別或同時(shí)調(diào)整變頻調(diào)速裝置使銅盤獲得所需要的轉(zhuǎn)速W，轉(zhuǎn)速W大小從0rpm至6000rpm變化；4)通過升流器(6)獲得電流I，電流大小從0-500A;5)利用數(shù)據(jù)采集卡采集第一拉壓傳感器和第二拉壓傳感器的輸出電壓V工和V2，采用下列公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式中F。、V。為拉壓傳感器標(biāo)定重量及電壓，a為兩根拉繩與加載弓中軸線的夾角，K和V2分別為第一拉壓傳感器和第二拉壓傳感器的輸出電壓；計(jì)算得到在轉(zhuǎn)速W、電流I和加載砝碼為F的條件下，受電弓碳板與銅盤之間擠壓的正壓力Fw及相互摩擦力Ff。全文摘要電力機(jī)車受電弓碳板與銅導(dǎo)線摩擦性能測(cè)試系統(tǒng)及方法，用于研究電力機(jī)車受電弓碳板與接觸網(wǎng)銅導(dǎo)線之間在摩擦和高電流耦合作用下的性能。該系統(tǒng)包括升流器、受電弓碳板、銅盤、拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置、變頻調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。受電弓碳板安裝在拉繩式摩擦力加載及測(cè)量裝置上，銅盤安裝在變頻調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上。受電弓碳板與銅盤由拉繩作用相互壓緊，升流器產(chǎn)生高電流流過相互摩擦滑動(dòng)的受電弓碳板和銅盤。設(shè)計(jì)了多種銅盤結(jié)構(gòu)可模擬真實(shí)受電弓與接觸網(wǎng)銅導(dǎo)線之間摩擦、高電流以及沖擊耦合現(xiàn)象。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可用于研究摩擦、高電流以及周期沖擊耦合作用下碳銅之間的摩擦磨損行為及物理化學(xué)作用。文檔編號(hào)G01N19/02GK101726458SQ200910241858公開日2010年6月9日申請(qǐng)日期2009年12月15日優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日發(fā)明者孟永鋼,張煒,武俊杰,趙乾,邵天敏,金國申請(qǐng)人:清華大學(xué)