一种电力车辆用受电弓滑板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉一种电力车辆用受电弓滑板；属于电力车辆设备制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 电力车辆主要通过受电弓从接触网上获取电能以维持运转，因而作为受电弓直接 与接触网接触部件的受电弓滑板的好坏直接关系到受电弓的受流质量，也影响了电力车辆 的安全运行。因此受电弓碳滑板必须具备以下条件：（1)良好的导电性能；（2)优良的抗磨 损性和自润滑性；（3)机械强度高，能经受一定振动和冲击载荷且不损坏；(4)硬度值低于 接触导线的硬度；（5)轻。目前，国内现有的受电弓滑板大多为纯碳滑板和浸金属碳滑板。 其中的纯碳滑板由于石墨与沥青炭界面粘结强度低，造成产品内部微裂纹较多，抗折强度 和抗冲击强度偏低且易折断、电阻率过高且易发热，从而导致自身磨耗严重、性能下降。此 外，浸金属碳滑板的抗冲击性也较差，易掉块，且对铜接触网导线的粘着磨损较纯碳滑板严 重很多。此外，制备工艺复杂，价格过高，生产和维护成本都较高。近年来，国内外开始考虑 选用电阻率低、机械强度高、抗冲击、耐磨损性和自润滑性优异的碳纤维增强碳材料作为碳 滑块的优选材料。
[0003] 因此，作为受电弓内的自动降弓系统中的重要装置，即气道的设计，则需要根据滑 块材质和性质的改变而发生变化。目前采用的纯碳受电弓滑板中多采用在碳滑块内部放置 陶瓷管或径向环切或螺旋线性的金属管（如铜管），利用金属管或陶瓷管作为气道来实现 快速降弓。中国专利CN2799313Y公开了一种带气道的整体滑板及其所用的金属铜管，它在 碳条内放置具有若干径向环切的金属铜管作为气道，这种气道加工工艺简单，他利用撞击、 振动等因素造成碳条开裂破损时，设置在碳条内、具有薄弱区的铜管断裂，使自动降弓装置 实现受电弓自动降弓，避免产生进一步的严重事故。但是针对碳纤维增强碳基复合材料作 为滑板时，由于该材料韧性好，抗冲击能力强，因为受到撞击、振动时，碳纤维增强碳基复合 材料滑块不容易发生破裂，反而在碳纤维增强碳基复合材料滑块与铝合金托架间的粘结层 易成为受力的薄弱区，优先发生开裂。因此当碳纤维增强碳基复合材料滑块与铝合金托架 间的粘结层破损时，放置在碳纤维增强碳基复合材料滑块内部的作为气道的金属铜管或陶 瓷管不一定会破损、漏气，这使得受电弓自动降弓的可靠性就大打折扣，进而导致弓网安全 得不到保证。
[0004] 此外，受电弓纯碳滑板通常采用石油焦和石墨为主要原料，沥青作粘结剂，通过传 统的糊料热挤压、整形和焙烧炭化工艺制造而成；而碳纤维增强碳基复合材料均由炭纤维 编制成预制体后，再通过高温碳沉积、浸渍-碳化等工艺制备而成，因此这种碳纤维增强碳 基复合材料滑块内设置或是加工用于放置金属铜管气道的通孔的工艺相当复杂。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型针对纯碳滑板和浸金属碳滑板滑板的抗冲击能力低、安全性不好等问 题，提供了一种结构简单、安全性好、抗冲击和高导电的带铜管气道的电力车辆用受电弓滑 板；同时，该受电弓滑板还能够在不降低弓网接触压力的情况下保证快速降弓装置的正常 运行。
[0006] 本实用新型一种电力车辆用碳纤维增强碳受电弓滑板，包括滑块、气道、导电网和 托架，所述托架的上侧面沿长度方向设有一条半圆形的第一凹槽，所述滑块下侧面沿长度 方向设有与第一凹槽位置相匹配的半圆形的第二凹槽，所述滑块、气道、导电网和托架组装 后构成一个整体，所述气道固定在第一凹槽和第二凹槽之间，所述导电网设置在滑块与托 架接触面之间，所述气道中部空心为气道，所述气道的外圈管壁上设有沿气道轴向分布的 多个深度小于气道壁厚的径向切割痕或所述气道的外圈管壁上设有沿气道轴向分布的多 个深度小于气道壁厚的螺旋线形状的细槽。所述滑块为碳纤维增强碳滑块，所述气道为金 属铜管或陶瓷管，所述导电网为导电铜网，所述托架为铝合金托架。
[0007] 所述组装是：通过耐高温导电粘接胶粘接，使得所述碳纤维增强碳滑块、金属铜 管、导电铜网、铝合金托架构成一个整体。
[0008] 本实用新型通过耐高温导电粘接胶粘接，使得碳纤维增强碳滑块、金属铜管、导电 铜网、铝合金托架按设计图纸组装成一个整体；同时也就使得所述碳纤维增强碳滑块、金 属铜管、导电铜网以及铝合金托架经耐高温粘接胶或耐高温导电粘接胶粘接后构成一个整 体。
[0009] 在实际生产过程中，通过上述组装也就使得导电铜网位于碳纤维增强碳滑块与铝 合金托架相对面之间，且气道由金属铜管构成。
[0010] 在本实用新型中，所用耐高温导电粘接胶均为现有碳滑板制备过程中所常用的耐 高温导电粘接胶。其具体可以为耐高温铜粉导电胶、耐高温银铜粉导电胶和耐高温银粉导 电胶中的一种。优选为耐150°c以上的耐高温改性环氧和酚醛铜粉导电胶、耐高温改性环氧 铜粉导电胶、铜粉电子导电胶、耐高温改性环氧和酚醛银铜粉导电胶、银粉电子导电胶、环 氧型导电银胶；其型号为 DB-70CA、TD-8814、TD-8816、DB2014、YH-2004、YH-A011、YH-2010、 DB2018、DB5015、TD-8810、TD-8815、ZB25625、DB2013、DB2024、DB2016、YH-2008、YH-2003、 YH-2005中的至少一种。
[0011] 所述金属铜管为外圈管壁上具有沿金属铜管轴向分布的若干径向切割痕，径向切 割痕深度小于金属铜管壁厚，深度为壁厚的1/3至2/3 ;
[0012] 所述金属铜管为外表面具有螺旋线形状细槽的金属铜管，其细槽螺旋线的螺距为 30-70mm〇
[0013] 所述碳纤维增强碳滑块由碳纤维与热解碳、树脂碳、沥青碳中至少一种组成。也就 是本领域常用的C/C复合材料。
[0014] 本实用新型与现有技术相比，其优点与积极效果在于：
[0015] 1.本实用新型的气道由金属铜管构成，且金属铜管外周围设置有若干个薄弱区 (径向切割痕或是螺旋细线），并且将金属铜管放置在碳纤维增强碳滑块的第二凹槽和铝 合金托架的第一凹槽之间，增大了金属铜管与碳纤维增强碳滑块和铝合金托架的接触面 积，一方面减小了材料间的接触电阻，增大了整体材料的热容，降低碳滑板运行过程中的温 升效应；另一方面，使得金属铜管与碳纤维增强碳滑块和铝合金托架的接触更加紧密，力的 传递更加直接，保证气道受力可以破损，而且由于碳纤维增强碳材料的韧性好，抗冲击能力 强，因此当碳滑板受到外力冲击时，处于碳纤维增强碳滑块和铝合金托架间的粘结层首先 受力，导致金属铜管外的薄弱区（径向切割痕或是螺旋细线）部位就会立即开裂，从而能提 高受电弓滑板的安全性。且碳滑板、铝托架和金属铜管的加工均容易、制造工艺简单、组装 方便，便于生产。
[0016] 2.本实用新型选用具有良好的力学性能和导电性能的碳纤维增强碳材料作为受 电弓滑板的优选材料。碳纤维提高了碳滑板的机械性能，且质量轻，摩擦系数小，熔点高且 耐电弧磨损，可减少对接触网的损害，并通过优化的碳纤维增强碳材料的制备工艺，获得了 用于电力车辆受电弓滑板碳纤维碳滑块的密度为1. 75~1. 85g/cm3,抗压强度彡160MPa， 抗折强度彡llOMPa，冲击韧性彡2. 5J/cm2,电阻率彡31 μ Ω · m。参照国家标准"动车组碳 滑板暂行技术条件，标准性技术文件编号（TJ/CL 328-201)"，本实用新型制备的碳纤维增 强碳滑块已达到并优于国家对时速350km/h及以下速度等级的动车组碳滑板的性能标准， 具体性能指标见表1。因此，该碳纤维增强碳受电弓滑板具有良好的力学性能和导电性能。
[0017] 表1我国时速350km/h及以下速度等级的动车运动组碳滑板的性能指标
[0019] 3.碳滑块和铝合金托架间粘接了导电铜网，因此可有助于降低碳滑块与铝合金托 架的接触电阻，进而有利于降低整个滑板的粘结电阻。而且可将在粘结层间形成稳定可靠 的导流通道，使得滑板各处粘结电阻均匀。同时铜网网孔内可均匀注满耐高温粘结胶或耐 高温导电粘结胶，确保滑板各处粘结的可靠性，且耐高温粘结胶的使用可使得滑板能承载 更大的电流。
[0020] 4.由于碳纤维增强碳滑块本身高的抗冲击性，因此可无需使用强化滑条力学承载 功能的铝合金托架或导电铜片来增强受电弓滑板的抗冲击能力，从而简化了受电弓滑板的 结构，保证了受电弓滑