Physico-Technological Aspects of Work of Lubricant Films in the Tribosystem «Overhead Line-Current Collector Contact Sstrip»
Loading...
Date
2018
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
ENG: Purpose. The article aimed at comprehensive analysis of the processes occurring in the lubricant films of the friction surfaces of the tribosystem «overhead line – current collector contact strip» (OLCCCS) and identification of the features of such systems. Methodology. The systematic analysis was used as the main methodology for studying the physico-technological aspects of work of the lubricant films in the tribosystem «overhead line – current collector contact strip». Findings. The theory of electro-friction interaction is now at such a stage that is characterized by a large amount of accumulated empirical data, hypotheses and models that cannot adequately represent phenomena in a sliding, high-current electrical contact. The sliding electrical contact of the tribosystem «overhead line – current collector contact strip» during the operation is affected by many factors, one of which is the processes in the lubricating layers of the friction pair. The work leads to a new level of understanding of the peculiarities of the processes occurring in the lubricating layers and their effect on the work of a sliding, high-current electrical contact, which can become the guarantee of significant increase in the efficiency of such systems and, as a consequence, substantially increase the reliability and safety of the work of the electric stock. Originality. It is proposed to consider the processes of electro-friction interaction of electrical contacts from the position of synergy using the theory of fractals as the core one for the quantitative description of self-organizing structures. Practical value. Taking into account the empirical experience of operation of the tribosystem «overhead line – current collector contact strip» in combination with theoretical knowledge allows us to propose three possible directions for solving tribological problems in high-current sliding electrical contacts. They are: 1) change in contact geometry and surface topography, for example, the use of regular macrorelief of contact surfaces; 2) development of conductive composites which are characterised with self-lubrication, for example the use of composite materials containing solid conductive lubricants; 3) devel-opment of effective lubricants for electric high-current sliding contacts, which may require some complication of the component design.
UKR: Мета. Головною метою роботи є всебічний аналіз процесів, що відбуваються в змащувальних шарах поверхонь тертя трибосистеми «контактний провід – контактна вставка струмоприймача» (КПКВС) та виявлення особливостей, характерних для систем цього класу. Методика. Для вивчення фізико-технологічних аспектів роботи змащувальних шарів у трибосистемі «контактний провід – контактна вставка струмоприй-мача» в якості основної методології застосовується системний аналіз. Результати. Теорія електрофрикційної взаємодії зараз перебуває на такому етапі, який характеризується великою кількістю нагромаджених емпіричних даних, гіпотез і моделей, котрі не можуть адекватно представити явища в ковзному сильнострумовому електричному контакті. Ковзний електричний контакт трибосистеми «контактний провід – контактна вставка струмоприймача» під час експлуатації піддається впливу багатьох факторів, одним із яких є процеси в змащувальних шарах пари тертя. Розуміння особливостей процесів, що протікають в змащувальних шарах, та їх впливу на роботу ковзного сильнострумового електричного контакту може стати запорукою забезпечення суттєвого підвищення працездатності таких систем і, як наслідок, суттєво підвищити надійність і безпеку роботи електрорухомого складу. Наукова новизна. Пропонується розглядати процеси електрофрикційної взаємодії електричних контактів з позиції синергетики, застосовуючи теорію фракталів в якості базової для кількісного опису структур, що самоорганізуються. Практична значимість. Урахування емпіричного досвіду експлуатації трибосистеми «контактний провід – контактна вставка струмоприймача» в поєднанні з теоретичними знаннями дозволяє запропонувати три можливих напрямки вирішення трибологічних проблем у сильнострумових ковзних електричних контактах. А саме: 1) зміну геометрії контакту й топографії поверхонь, наприклад, використання регулярного макрорельєфу поверхонь контакту; 2) розробку електропровідних композитів, для яких характерне самозмащування, наприклад, використання композиційних матеріалів, що містять тверді електропровідні мастила; 3) розробку ефективних мастил для електричних сильнострумових ковзних контактів, що може потребувати деякого ускладнення конструкції вузла.
RUS: Цель. Главной целью работы является всесторонний анализ процессов, происходящих в смазочных слоях поверхностей трения трибосистемы «контактный провод – контактная вставка токоприемника» (КПКВТ) и выявление особенностей, характерных для систем этого класса. Методика. При изучении физико-технологических аспектов работы смазочных слоев трибосистемы «контактный провод – контактная вставка токоприемника» в качестве основной методологии применяется системный анализ. Результаты. Теория электрофрикционного взаимодействия сейчас находится на этапе, характеризуемом большим количеством накопленных эмпирических данных, гипотез и моделей, которые не могут адекватно представить явления в скользящем сильноточном электрическом контакте. Скользящий электрический контакт трибосистемы «контактный провод – контактная вставка токоприемника» в процессе эксплуатации подвергается воздействию многих факторов, одним из которых являются процессы в смазочных слоях пары трения. Понимание особенностей процессов, протекающих в смазочных слоях и их влияния на работу скользящего сильноточного электрического контакта, может стать залогом обеспечения существенного повышения работоспособности таких систем и, как следствие, существенно повысить надежность и безопасность работы электроподвижного состава. Научная новизна. Предлагается рассматривать процессы электрофрикционного взаимодействия электрических контактов с позиции синергетики, применяя теорию фракталов в качестве базовой для количественного описания самоорганизующихся структур. Практическая значимость. Учет эмпирического опыта эксплуатации трибосистемы «контактный провод – контактная вставка токоприемника» в сочетании с теоретическими знаниями позволяет предложить три возможных направления решения трибологических проблем в сильноточных скользящих электрических контактах. А именно: 1) изменение геометрии контакта и топографии поверхностей, например, использование регулярного макрорельефа поверхностей контакта; 2) разработка электропроводящих композитов для которых характерно самосмазывание, например, использование композиционных материалов, содержащих твердые электропроводящие смазки; 3) разработка эффективных смазок для электрических сильноточных скользящих контактов, что может потребовать некоторого усложнения конструкции узла.
UKR: Мета. Головною метою роботи є всебічний аналіз процесів, що відбуваються в змащувальних шарах поверхонь тертя трибосистеми «контактний провід – контактна вставка струмоприймача» (КПКВС) та виявлення особливостей, характерних для систем цього класу. Методика. Для вивчення фізико-технологічних аспектів роботи змащувальних шарів у трибосистемі «контактний провід – контактна вставка струмоприй-мача» в якості основної методології застосовується системний аналіз. Результати. Теорія електрофрикційної взаємодії зараз перебуває на такому етапі, який характеризується великою кількістю нагромаджених емпіричних даних, гіпотез і моделей, котрі не можуть адекватно представити явища в ковзному сильнострумовому електричному контакті. Ковзний електричний контакт трибосистеми «контактний провід – контактна вставка струмоприймача» під час експлуатації піддається впливу багатьох факторів, одним із яких є процеси в змащувальних шарах пари тертя. Розуміння особливостей процесів, що протікають в змащувальних шарах, та їх впливу на роботу ковзного сильнострумового електричного контакту може стати запорукою забезпечення суттєвого підвищення працездатності таких систем і, як наслідок, суттєво підвищити надійність і безпеку роботи електрорухомого складу. Наукова новизна. Пропонується розглядати процеси електрофрикційної взаємодії електричних контактів з позиції синергетики, застосовуючи теорію фракталів в якості базової для кількісного опису структур, що самоорганізуються. Практична значимість. Урахування емпіричного досвіду експлуатації трибосистеми «контактний провід – контактна вставка струмоприймача» в поєднанні з теоретичними знаннями дозволяє запропонувати три можливих напрямки вирішення трибологічних проблем у сильнострумових ковзних електричних контактах. А саме: 1) зміну геометрії контакту й топографії поверхонь, наприклад, використання регулярного макрорельєфу поверхонь контакту; 2) розробку електропровідних композитів, для яких характерне самозмащування, наприклад, використання композиційних матеріалів, що містять тверді електропровідні мастила; 3) розробку ефективних мастил для електричних сильнострумових ковзних контактів, що може потребувати деякого ускладнення конструкції вузла.
RUS: Цель. Главной целью работы является всесторонний анализ процессов, происходящих в смазочных слоях поверхностей трения трибосистемы «контактный провод – контактная вставка токоприемника» (КПКВТ) и выявление особенностей, характерных для систем этого класса. Методика. При изучении физико-технологических аспектов работы смазочных слоев трибосистемы «контактный провод – контактная вставка токоприемника» в качестве основной методологии применяется системный анализ. Результаты. Теория электрофрикционного взаимодействия сейчас находится на этапе, характеризуемом большим количеством накопленных эмпирических данных, гипотез и моделей, которые не могут адекватно представить явления в скользящем сильноточном электрическом контакте. Скользящий электрический контакт трибосистемы «контактный провод – контактная вставка токоприемника» в процессе эксплуатации подвергается воздействию многих факторов, одним из которых являются процессы в смазочных слоях пары трения. Понимание особенностей процессов, протекающих в смазочных слоях и их влияния на работу скользящего сильноточного электрического контакта, может стать залогом обеспечения существенного повышения работоспособности таких систем и, как следствие, существенно повысить надежность и безопасность работы электроподвижного состава. Научная новизна. Предлагается рассматривать процессы электрофрикционного взаимодействия электрических контактов с позиции синергетики, применяя теорию фракталов в качестве базовой для количественного описания самоорганизующихся структур. Практическая значимость. Учет эмпирического опыта эксплуатации трибосистемы «контактный провод – контактная вставка токоприемника» в сочетании с теоретическими знаниями позволяет предложить три возможных направления решения трибологических проблем в сильноточных скользящих электрических контактах. А именно: 1) изменение геометрии контакта и топографии поверхностей, например, использование регулярного макрорельефа поверхностей контакта; 2) разработка электропроводящих композитов для которых характерно самосмазывание, например, использование композиционных материалов, содержащих твердые электропроводящие смазки; 3) разработка эффективных смазок для электрических сильноточных скользящих контактов, что может потребовать некоторого усложнения конструкции узла.
Description
D. Ustymenko: ORCID 0000-0003-2984-4381
Keywords
contact pair, current collection, overhead line, wear rate, limit friction, contact transient resistance, current collector contact strip, контактна пара, струмознімання, контактний провід, інтенсивність зношування, граничне тертя, перехідний опір контакту, контактна вставка струмоприймача, токосъем, контактный провод, интенсивность износа, предельное трение, переходное сопротивление контакта, контактная вставка токоприемника, КЕТЕМ
Citation
Ustymenko, D. V. Physico-Technological Aspects of Work of Lubricant Films in the Tribosystem «Overhead Line-Current Collector Contact Sstrip» / D. V. Ustymenko // Наука та прогрес транспорту. – 2018. – № 3 (75). – С. 78–86. – DOI: 10.15802/stp2018/133323.