钢铝复合轨受电靴摩擦热与接触电阻热耦合的温度场有限元模拟研究.pdf

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1、2010年1月润滑与密封Jan．2010第35卷第1期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．35No．1DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2010．01．012钢铝复合轨／受电靴摩擦热与接触电阻热耦合的温度场有限元模拟研究蒋慧平董霖(西华大学机械工程与自动化学院四川成都610039)摘要：基于ANSYS有限元软件建立钢铝复合轨／受电靴在接触电阻热和摩擦热耦合作用下的温度场模型，给出了2种热量耦合的方法，计算了模型的温度场，研究了模型在不问电流、速度和位移条件下的耦合最高温度

2、变化。结果显示：在相同位移和法向压力条件下，耦合的最高温度随电流的增大而增大，随速度的增大而减小；在电流、速度和压力相同的条件下，耦合最高温度随位移的增大成线性增大趋势。关键词：摩擦热；电阻热；温度场；有限元；ANSYS中图分类号：TH117．1文献标识码：A文章编号：0254—0150(2010)1—045—4FESimulationResearchofTemperatureFieldCoupleunderContactResistor．．FrictionThermalbetweenAluminum．．Sta

3、inlessSteelCompositeConductorRailandCollectorShoeJiangHuipingDongLin(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，XihuaUniversity，ChengduSichuan610039，China)Abstract：Temperaturefieldmodelforaluminum—stainlesssteelcompositeconductorraiL／collectorshoeunderthecon

4、—plingofcontactresistor—frictionthermalwasestablishedbyANSYSfiniteelementsoftware．Themethodofcouplingthetwokindsofthermalwasgiven，thetemperaturefieldwascalculated，andthemaximumcoupledtemperaturechangingunderdifferentelectriccurrent，velocityanddisplacementoft

5、hemodelwasstudied．Theresultsshowthatundertheconstantdis—placementandnormalforce，themaximumcoupledtemperatureincreaseswiththeincreasingoftheelectriccurrent，andde—creaseswiththeincreasingofthevelocity；undertheconstantelectriccurent，velocityandnormalforce，thema

6、ximumCOH—piedtemperatureincreaseslinearlywiththeincreasingofdisplacement．Keywords：frictionthermal；resistorthermal；temperaturefield；finit~(,tement；ANSYS载流摩擦磨损是指处于电场中的摩擦副，在电流电阻热的数值分析方面的研究就更少．本文作者钊埘通过条件下的摩擦学行为。在载荷作用下，摩擦副表片j于地铁受流的钢复合导电轨／受电靴摩擦副，建面问因有相对滑动而产生了摩擦，摩擦

7、的过程中所做立载流工况条件卜的滑动唯擦模型，利用ANSYS有的功有大部分转换成了热，摩擦副表面这种重复的限元软件模拟载流摩擦副的表面滑动接触过程，揭示相对滑动及能量转换使得整体表面产生了温升。载在摩擦热和接触电阻热的耦合作J}=}j～卜接触区表现出的流条件下的摩擦副由于电流的作用产生了接触电阻热温度变化特性，对影响摩擦副温度变化的主要因素进甚至电弧热，微凸体间的不断相互作用使得真实接触行研究。面间的局部产生较高的温升，特别是这些热量的耦合1热分析的基本假设及传热方程作用使得摩擦副温度升高更为剧烈，高温可能导致摩

8、擦副微凸体的材料状态改变，目前对于这方面的研究报道相对较少，特别是载流摩擦磨损中电弧热和接触基金项目：四川省教育厅自然科学青年基金项目(07ZB084)西华大学校人才培养与引进科研项目(R0920203)．收稿日期：2009—07—30作者简介：蒋慧平(1982一)，女，硕士研究生．图l导电轨与受电靴模型通讯作者：董霖(1973～)，男，副教授，工学博士，E—mailFig1Condu