高速受电弓应具有的特点
受电弓和接触网是一对相互作用的振动系统和摩擦耦件，要获得良好的受流性能，除了接触网具有良好的性能外，还必须有受流性能好的受电弓来匹配。受电弓作为一个弹性机构，通过自身结构保持与接触导线一定的压力，在运行过程中，还受到空气动态力的作用，使其在运动中的振动变得非常复杂。综合世界各国的高速铁路使用的受电弓，它具有如下特点：
1.小的静态抬升力；
2.较小的当量归算质量；
3.良好的跟随特性；
4.大的横向刚度；
5.具有良好的气动力模型和气流调整装置，以改善受电弓的气动力稳定性，保证弓头位置稳定；
6.与接触导线摩擦性能相匹配的滑板材料；
7.具有紧急降弓控制系统。当接触网损坏受电弓滑板时，受电弓自动快速降弓。
受电弓上装有耐磨材料的滑块，只要定期更换滑块就行。架空导线也是会受到磨损的，但比起滑块来要小得多。
受电弓上装的滑块，目前主要有：粉末冶金铁基滑板、粉末冶金铜基滑板、浸金属碳滑板，以及新型的高锰铝青铜材料。
表一、高锰铝青铜与几种常见滑板材料的性能比较 滑板
系列
| 材料
牌号
| 密度
g/cm3
| 布氏硬度
HB
| 抗拉强度
MPa
| 冲击韧性
J/cm2
| 电阻率
μΩm
| 备注
| 粉未冶金铁基
| M54X
| 7.5
| 70~115
| ≥180
| ≥9.8
| ≤0.40
| JRS
| 粉未冶金铜基
| BC
| 7.6
| 55~65
| ≥220
| ≥12
| ≤0.34
| JRS
| CR2
| 8.2
| ≤85
| ≥150
| ≥6.9
| ≤0.3
| 铸造铜合金
| IH2
| 8.0
| HS18~
21
| ≥180
| ≥9.8
| ≤0.2
| 日本近铁线南海线使用
| 金属一碳
复合材料
| MY7D
| 2.5
| 92
| 102
(抗弯强度)
| 0.27
| 10
| 日本JR东线
JR北线使用
| 高锰铝
青铜
|
| 7.4
| 150~160
| 400~520
| 8~10
| 0.58
| 本发明新材料
| 粉末冶金
铁基
|
| ＜8.0
| ≤140
| ≥140
| ≥7
| ≤0.35
| TB/T
1842.1~2002
| 粉末冶金
铜基
|
| 7.8~8.2
| 60~90
| ≥120
| ≥7
| ≤0.35
| TB/T
1842.1~2002
| 浸金属
碳板
|
| 3.0
| ≥85
| ≥85
(抗折强度)
| ≥0.25
| ≤12
| TB/T
1842.2~2002
|
注：TB/T1842.1~2002、TB/T1842.2~2002是中国铁道部标准，JRS—日本旧国铁标准。[1][2][3]
高锰铝青铜合金有很好的耐磨性能，同时对摩擦付有很好的减摩性能，从表二中我们可以看到，它与铜导线的高度磨耗比和重量磨耗比，均大大低于我国现行常用的三类滑板材料的部颁标准，可以大幅度提高滑板的使用寿命。同时它对接触网导线的磨耗比也减少了，甚至低于浸金属碳滑板对导线的磨耗，有利于接触网导线的保护和维修。而且高锰铝青铜合金材料的成本较低，制造工艺较简便；废旧的滑板又可以回收熔炼，铸成新的滑板，循回使用，有利于降低电气化铁路的保养费用和环境保护。
表二、高锰铝青铜与三种滑板材料磨损性能（部颁标准）比较表
| 滑板自身磨耗比 | 对接触线磨耗比 | 滑板材料 | 高度磨耗比 mm/万车公里 | 重量磨耗比 g/万机车公里 |
mm2/万弓架次 | 高锰铝青铜材料 | 0.593 | 8.18 | 0.01486 | 粉末冶金铁基滑板 | ≤9.0 | ≤90.0 | ≤0.042 | 粉末冶金铜基滑板 | ≤12.0 | ≤240 | ≤0.022 | 浸金属碳滑板 | ≤13.0 | ≤204.0 | ≤0.015 |
表三、几种耐磨材料的磨耗比 耐 磨 材 料 | 磨擦付 材 料 | 有 无 润 滑 剂 | 磨 耗 比 mm3/m.N | 备 注
| 合 金 类 型 | 牌 号 | 高锰铝青铜 合 金 | ZQMn14-7-3-3-1 | 无氧铜 CGr15 | 固体润滑剂 有 | 1.58×10-6 5.64×10-7 | 负荷70N | 锡 青 铜 合 金 | ZQSn6-6-3 | 45# 钢 45# 钢 | 有 无 | 8.775×10-7 34.37×10-5 | 负荷300N | 高 铝 锌 合 金 | ZA27 | 45# 钢 45# 钢 | 有 无 | 1.23×10-6 1.8×10-5 | 负荷200N | Al-Zn基 合 金 | P合金 | 45# 钢 | 有 无 | 6.278×10-7 14.97×10-5 | 山东工大研制 （300N） |
高锰铝青铜合金除了特别适用于制造电力机车受电弓的滑板外，而且也是机电工业中一种很好的耐磨材料。从表三中我们看到，高锰铝青铜合金有很好的耐磨性能，它的磨耗比小于其它几种耐磨材料[5][6]。因此，这种新的耐磨材料将可以代替多种传统的耐磨铜合金，制作高载荷、高速、中温（≤400℃）下工作的各种滑动轴瓦和滑块，具有广阔的应用前景。
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