学位申请人：胡明捷 专业领域：交通运输 校内导师：周建新教授 刘新龙老师
摘要
随着国家电气化铁路的快速发展，铁路列车接地系统的电流强度逐渐增加，电流通路越来越复杂。轴端接地装置作为一种能够避免轴承电蚀的设备在轨道列车上大量装备。作为该装置核心部件的接地碳刷是整车接地系统的关键环节之一，其服役性能对轴端接地装置的正常运行具有重要影响。因此，针对接地碳刷的工程应用价值，基于碳刷的材料特性，在复杂工况下对其服役性能的影响机理进行深入探讨研究具有重要的应用价值和研究意义。
在接地碳刷的材料组成方面，实验采用了一台具备温度控制功能的销盘式载流摩擦试验机，在两种温度工况下测试了五种不同含铜量碳刷的载流摩擦磨损性能。实验结果表明，碳刷中铜含量的增加有利于降低接触电阻。温度升高对高铜含量碳刷的摩擦学行为影响显著大于低铜含量碳刷。70wt.%铜含量在不同温度下表现出了相对的低摩擦系数、低磨损率和低接触电阻，这主要得益于其能在接触界面形成一层完整且厚度合适的氧化膜。
在碳刷材料的物理性能方面，实验通过在不同电流工况和速度工况下对两种硬度差异显著的碳刷材料开展载流摩擦试验，对比了不同硬度对碳刷载流摩擦磨损性能的影响。结果表明，高硬度材料在不同电流和滑动速度下表现出更高的接触电阻和温升率，而低硬度材料则对电流强度变化具有良好的适应性。此外，随着电流的增加，两种材料的磨损机制主要由粘着磨损转变为磨粒磨损。
在复杂工况方面，研究设计了一种可实现控制电流冲击大小、冲击次数、冲击时间的电流控制装置，通过正交实验设计的方法，在模拟电流冲击工况下测试了碳刷的载流性能。
