載流摩擦磨損的溫度場(chǎng)有限元數(shù)值模擬研究.pdf

1、載流摩擦磨損問(wèn)題屬于特殊工況下的摩擦學(xué)問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中有多種熱量的產(chǎn)生：即摩擦熱、接觸電阻熱及電弧熱，這些熱量會(huì)導(dǎo)致摩擦副的溫度升高。
　　 本研究基于大型通用有限元分析軟件ANSYS10.0，建立了地鐵鋼鋁復(fù)合式第三軌與受電靴溫度場(chǎng)模型。模擬摩擦副的載流摩擦磨損溫度場(chǎng)分布，系統(tǒng)研究了模型在不同電流、相對(duì)滑動(dòng)速度、法向壓力等條件下的溫度場(chǎng)分布及最高溫度變化情況。
　　 通過(guò)對(duì)三種材料耦合場(chǎng)分布及耦合最高溫度變化規(guī)律的分

2、析得以下結(jié)論：
　　 （1）耦合溫度分布或者以電接觸點(diǎn)為中心，耦合最高溫度出現(xiàn)在受電靴的表面區(qū)域，或者以純機(jī)械摩擦接觸面的中線為中心，溫度梯度以最高溫度區(qū)域?yàn)橹行南蛩闹艹蔬f減趨勢(shì)，且溫度梯度越來(lái)越小：
　　 （2）在其它參數(shù)一定的條件下，浸金屬碳材料和銅基粉末冶金材料耦合最高溫度隨電流的增大而升高；對(duì)于銅，耦合最高溫度隨電流的變化規(guī)律與其它兩種材料基本相同；但有一個(gè)特殊情況，當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)速度和法向壓力較大時(shí)，耦合最高溫度隨

3、電流的變化先保持不變后升高的趨勢(shì)；
　　 （3）對(duì)于同種材料，在電流取某一定值的條件下，當(dāng)法向壓力取很小值時(shí)，耦合最高溫度隨著相對(duì)滑動(dòng)速度的增大而降低；當(dāng)法向壓力取較小值時(shí)，耦合最高溫度隨著相對(duì)滑動(dòng)速度的增大先降低后保持不變；法向壓力取較大值時(shí)，耦合最高溫度隨著相對(duì)滑動(dòng)速度的增大保持定值，并且法向壓力越大，定值越大；
　　 （4）對(duì)于浸金屬碳材料和銅基粉末冶金材料，在法向壓力取60～270N的情況下，當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)速度取某一

4、定值時(shí)，電流取較小值，耦合最高溫度隨法向壓力的增大先下降后上升，即呈“U”字型變化趨勢(shì)；電流取較大值，耦合最高溫度隨法向壓力的增大而下降；
　　 （5）對(duì)于銅，在法向壓力取60～270N的情況下，當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)速度取一較大定值時(shí)，電流取較小值，耦合最高隨法向壓力的增大不斷升高；電流取較大值，耦合最高溫度隨法向壓力的增大呈“U”字型變化趨勢(shì)；當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)速度取一較小定值時(shí)，電流取較小值，耦合最高溫度隨法向壓力的增大呈“U”字型變化趨勢(shì)；

5、電流取較大值時(shí)，耦合最高溫度隨法向壓力的變化規(guī)律與其它兩種材料在相同條件下相同；
　　 （6）對(duì)于銅，在法向壓力取30～270N的情況下，當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)速度取一較大定值時(shí)，電流取較大值，耦合最高隨法向壓力的增大呈“U”字型變化趨勢(shì)；在其它情況下，耦合最高隨法向壓力的增大表現(xiàn)出與其它兩種材料在相同條件下基本相似的規(guī)律。
　　 通過(guò)分別對(duì)三種材料三種最高溫度的對(duì)比分析得以下結(jié)論：
　　 （1）三種材料耦合最高溫度隨法向壓

6、力的變化過(guò)程，可能會(huì)出現(xiàn)最小的耦合最高溫度值，這個(gè)最小耦合最高溫度值會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)“臨界法向壓力”，這個(gè)“臨界法向壓力”可作為選擇材料參數(shù)的依據(jù)；
　　 （2）在相對(duì)位移一定的條件下，電流較小時(shí)，三種材料耦合最高溫度隨法向壓力的變化可能會(huì)出現(xiàn)“U”字型變化趨勢(shì)，不同的是出現(xiàn)“U”字型變化趨勢(shì)時(shí)的“臨界法向壓力”值不同，“臨界法向壓力”值受電流、相對(duì)滑動(dòng)速度及材料特性的影響；
　　 （3）在相對(duì)位移一定的條件下，當(dāng)電流較大，相