摩擦磨損論文資料-資料下載頁
2025-06-20 04:57本頁面
【正文】 粒表面上延展，使得石墨的表面積減少，銀相的表面積增加[24]。這種磨損表面形貌結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)電過程。（3）粘著磨損：電刷與銅集電環(huán)滑動(dòng)接觸的早期，,晶格中的原子是靠金屬鍵結(jié)合的,維氏硬度小于銅,因此,銀分布在多孔石墨的孔隙中amp。,在石墨顆粒的表面鑲嵌有銀微顆粒,。（4）表面疲勞：電刷在滑動(dòng)接觸過程中，由于機(jī)械應(yīng)力的交變作用，在電刷表面引起了疲勞損傷，它表現(xiàn)為裂紋的形成和逐漸擴(kuò)展。這是在電刷的滑出邊觀察到的顯微裂紋。起源于銀相的尖角處，沿著銀相和石墨顆粒邊界擴(kuò)展。其中還有幾小段微裂紋被銀所填補(bǔ)，銀研壓塑性變形后阻礙和延緩了裂紋的擴(kuò)展。疲勞磨損還在石墨顆粒的表面產(chǎn)生了顯微凹坑。（1）電刷的接觸摩擦：在摩擦過程中，石墨具有降低摩擦系數(shù)和潤滑的功能。這是由石墨的晶體結(jié)構(gòu)所決定[27]，在平面層之間具有較低的結(jié)合能，在較小剪切應(yīng)力的作用下，就容易使石墨沿晶面滑移，剝離下來的石墨在潔凈表面具有很強(qiáng)的吸附能力，牢牢地吸附在銅集電滑環(huán)的表面，石墨還能吸收空氣中水分，形成一層石墨水膜，具有良好的潤滑作用。從而使得集電環(huán)和電刷之間的摩擦發(fā)生在潤滑層之間，形成“邊界摩擦”或稱之為“邊界潤滑”。（2）摩擦理論把金屬的介面摩擦歸因于金屬結(jié)點(diǎn)的形成：電刷在集電環(huán)表面滑動(dòng)接觸，在綜合應(yīng)力的作用下，電刷中銀發(fā)生了塑性變形，并在石墨顆粒表面延展，增加了電刷與集電環(huán)之間的接觸表面，并在接觸區(qū)產(chǎn)生了結(jié)點(diǎn)生長，銀被焊接在銅集電環(huán)表面，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)高的摩擦。由于存在石墨的潤滑作用，使得這種結(jié)點(diǎn)生成的能力減弱，從而減少了銀和銅之間的粘著作用。在電刷與集電環(huán)的接觸之間存在一個(gè)過渡層區(qū)[29]，在此區(qū)域中瞬間變化的電阻值受到很大的影響，在這個(gè)薄層狹小空間里存在著大量被剝落下來的炭粉。金屬微粒和空氣中的塵埃以及所形成的水膜。另外，電刷隨著集電環(huán)的高速旋轉(zhuǎn)，在電流的作用下，由于摩擦磨損和電能損耗轉(zhuǎn)變成熱能釋放，因此，電刷的使用溫度一般都高于室溫，當(dāng)發(fā)生火花時(shí)，產(chǎn)生電弧而使得溫度會(huì)更高，在過渡層的接觸表面上的銀和銅都易于氧化。銅在180℃會(huì)生成氧化亞銅，銀在190℃時(shí)也會(huì)變成氧化銀，石墨在超過500℃也開始氧化。過渡層和集電環(huán)表面氧化膜的形成對(duì)平衡摩擦。磨損以及電流的傳導(dǎo)等都起著極其重要的作用。 結(jié)果與討論根據(jù)電刷磨損的物理過程，從現(xiàn)有的各種觀點(diǎn)認(rèn)為，電刷的磨損乃是接觸元件之間動(dòng)力相互作用的結(jié)果，從而改變了它們之間的接觸表面狀況，使得接觸表面發(fā)生了質(zhì)變過程，電刷的磨損大致可分為三種形式：1. 沒有電流通過時(shí)的純機(jī)械磨損。2. 有電流通過時(shí)的機(jī)械磨損。3. 純電氣磨損。 電刷在整個(gè)滑動(dòng)接觸過程中都是在電流的作用下進(jìn)行的。當(dāng)電流通過時(shí)，電流僅集中在電刷表面很小的接觸區(qū)面積上，而使得局部發(fā)熱，電刷表面的溫度升高，導(dǎo)致電刷表面的顆粒結(jié)合強(qiáng)度減弱或氧化，引起接觸材料表面顆粒脫落。電氣磨損過程還與極性有關(guān)，磨損是與接觸元件材料的陽離子移動(dòng)方向有關(guān)，陽離子由正電刷移向集電環(huán)，再由集電環(huán)移向負(fù)電刷，而陽離子數(shù)與電流密度成正比，因此電流密度就決定了陽離子的強(qiáng)度。電流的作用外，陽離子強(qiáng)度還與電刷材質(zhì)有關(guān)[30]，浸銀石墨電刷在磨損接觸過程中，在正電刷的接觸區(qū)和負(fù)電刷下的集電環(huán)表面都生成了金屬顆粒和氧化物，而產(chǎn)生了磨粒磨損，因此正電刷的磨損大于負(fù)電刷。由于集電環(huán)是一種鑄態(tài)金屬材料，電刷是一種粉末冶金材料，因而電刷的磨損速度大于集電環(huán)。電刷的機(jī)械磨損本身是一種復(fù)雜現(xiàn)象[17]，機(jī)械作用主要是通過四種磨損機(jī)理來破壞接觸元件表面顆粒之間的聯(lián)接。它們是粘著磨損機(jī)理，粒磨損機(jī)理，面疲勞機(jī)理，擦氧化機(jī)理。四種磨損機(jī)理一般很少單獨(dú)出現(xiàn)，它們可能同時(shí)起作用或交替發(fā)生作用。只有磨粒磨損和表面疲勞才能直接產(chǎn)生磨屑，粘著磨損和摩擦氧化是通過材料的轉(zhuǎn)移和反應(yīng)產(chǎn)物的間接作用而產(chǎn)生磨屑脫落，松脫的磨屑一部份吸附在集電環(huán)的表面形成過渡層。
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