Transit kereta api adalah sejenis pengangkutan hijau yang selamat, selesa, perlindungan alam sekitar dan penjimatan tenaga, merupakan bahagian penting dalam pengangkutan awam di China. Skala pembinaan transit rel berkembang tahun demi tahun, rangkaian operasi meningkat, dan penggunaan tenaga meningkat dengan ketara. Penggunaan tenaga daya tarikan menyumbang kira-kira 30% daripada jumlah penggunaan kuasa dalam transit rel. Jika berat kenderaan dikurangkan sebanyak 10%, penggunaan tenaga boleh dikurangkan sebanyak 6% ~ 8%.
Dengan promosi yang giat dalam pembinaan transit rel di China, industri peralatan transit rel juga berada dalam tempoh peluang pembangunan dengan pertumbuhan pesat dalam tempoh Rancangan Lima Tahun Ke-14. Keperluan pembangunan peralatan transit rel adalah lebih mendesak dari segi bahan baharu, teknologi baharu dan proses baharu, terutamanya ke arah peralatan ringan, keturunan, beban berat berkelajuan tinggi dan kecerdasan hijau. Aloi titanium telah menarik perhatian industri transit rel kerana ciri-ciri ketumpatan rendah, kekuatan spesifik yang tinggi, kebolehkimpalan yang baik dan rintangan kakisan yang baik, dan secara beransur-ansur menjalankan kajian kemungkinan mengaloi titanium produk berkaitan dan aplikasi atas kapal.
Status penyelidikan aloi titanium 02 dalam kenderaan transit rel
2.1 Bingkai bogie aloi titanium
Bogie adalah salah satu komponen terpenting kenderaan rel, yang berkaitan secara langsung dengan kualiti larian, prestasi dinamik dan keselamatan pemanduan kenderaan rel. Bingkai ialah pembawa untuk pemasangan komponen bogie, secara amnya termasuk rasuk sisi, rasuk, dan tempat duduk ampaian yang diperlukan untuk pemasangan peralatan berkaitan. Bingkai aloi titanium boleh merealisasikan kekuatan tinggi dan struktur bogie ringan, mengurangkan jisim spring dan jisim spring, dan kemudian meningkatkan daya antara roda dan rel, dan meningkatkan kebolehpercayaan keselamatan dan operasi struktur bogie.
Dalam kimpalan rangka bogie aloi titanium, aloi titanium TA2 dan TA18 digunakan. Atas dasar memenuhi kekuatan rangka sedia ada, jumlah jisim rangka bogie dikurangkan sebanyak kira-kira 40%, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1 dan Rajah 2. Dalam proses pembangunan rangka aloi titanium, masalah teknikal ubah bentuk besar dalam proses kimpalan komposisi rasuk sisi aloi titanium dan ketidakupayaan beberapa sambungan dikimpal untuk dilindungi secara berkesan oleh gas lengai telah diselesaikan. Selepas kimpalan, tekanan dalaman baki kimpalan telah dihapuskan dengan rawatan haba vakum, dan bingkai aloi titanium memenuhi keperluan penunjuk reka bentuk sedia ada, yang mengumpul data asas untuk pengoptimuman struktur dan reka bentuk bingkai aloi titanium selanjutnya.
Gbr. 1 Komposisi rasuk sisi rangka aloi titanium
Gbr. 2 rangka bogie aloi titanium
2.2 Pengapit brek aloi titanium
Sebagai bahagian teras sistem brek, prestasi dan fungsi pengapit brek secara langsung mempengaruhi keadaan berjalan dan kualiti sistem brek. Penggunaan pengapit brek aloi titanium boleh mengurangkan jisim di bawah dan di antara mata air, meningkatkan kualiti berjalan dan meningkatkan keupayaan rintangan kakisan; Di bawah persekitaran suhu rendah, prestasi kekuatan struktur lebih stabil.
Pengapit brek tiga mata aloi titanium yang dibangunkan ditunjukkan dalam Rajah 3. Aloi titanium TC4 digunakan untuk komponen beban utama seperti gantung, sokongan pad brek, tempat duduk gantung, kepala silinder, paip omboh, konduit kepala silinder, kuk dan tuil, dengan jumlah pengurangan berat sebanyak 17.6kg. Ujian kekuatan, ujian pengedap suhu bilik tekanan rendah dan tekanan tinggi, ujian kepekaan suhu bilik, ujian pelarasan kelegaan utama, ujian pelarasan kelegaan maksimum dan ujian pelepasan kelegaan telah dijalankan masing-masing untuk unit pengapit brek aloi titanium. Keputusan ujian menunjukkan bahawa unit pengapit brek aloi titanium memenuhi keperluan fungsian, dan pada masa yang sama, ia telah melepasi 1 juta ujian keletihan dan ujian getaran impak. Dalam persekitaran suhu rendah -50 darjah, selepas 48 jam, fungsi unit pengapit brek aloi titanium adalah normal, menunjukkan bahawa pengapit brek aloi titanium mempunyai rintangan suhu rendah yang kuat dan sesuai digunakan dalam keadaan sejuk yang tinggi. persekitaran.
Gbr. 3 Unit pengapit brek tiga mata aloi titanium
2.3 Pengganding peralihan aloi titanium
Pengganding peralihan adalah pengganding yang digunakan untuk menyambungkan dua jenis pengganding yang berbeza, untuk memastikan pemindahan lokomotif yang akan dibaiki selamat dan lancar, manakala pengganding peralihan yang digunakan memerlukan pemunggahan dan pemunggahan manual yang kerap. Menurut UIC660, berat tunggal pengganding peralihan tidak boleh melebihi 50 kg. Walau bagaimanapun, pengganding peralihan sedia ada mempunyai struktur yang berat, yang memerlukan berbilang orang untuk membawa pada masa yang sama semasa memuat dan memunggah. Jika kemalangan berlaku semasa pengendalian, ia juga akan menyebabkan kecederaan diri kepada kakitangan penyelenggaraan.
Pengganding peralihan aloi titanium ringan telah direka. Berdasarkan kaedah ketumpatan pembolehubah, modul Pengoptimuman Bentuk dalam ANSYSWorkbench digunakan untuk mengoptimumkan topologi pengganding peralihan, dan struktur ringan pengganding peralihan aloi titanium telah direka mengikut keputusan pengoptimuman topologi. Pengganding peralihan aloi titanium ringan seberat 42.15kg. Berbanding dengan pengganding peralihan keluli gred E asal, pengurangan berat ialah 58.15kg, dan nisbah pengurangan berat adalah sehingga 57.98%.
Sebuah syarikat CRRC telah membangunkan pengganding peralihan aloi titanium, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 dan Rajah 5. Satu cangkuk modul beratnya kira-kira 20 kg, dan seorang boleh menyelesaikan keseluruhan proses operasi. Dalam ujian beban tegangan 750 kN dan ujian beban mampatan 850 kN, cangkuk pengganding tidak putus, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6. Selepas memunggah, badan pengganding diperiksa dan diperiksa secara keseluruhan, dan tiada ubah bentuk dan kerosakan yang jelas dalam semua bahagian aloi titanium jenis 10 dan jenis 13 pengganding peralihan. Keputusan ujian menunjukkan bahawa pengganding peralihan aloi titanium ringan mempunyai berat ringan, kekuatan tinggi dan kecekapan operasi yang tinggi, dan memenuhi keperluan keselamatan operasi pengganding peralihan semasa, dan terdapat juga kemungkinan untuk lebih ringan.
Gbr. 4 Pengganding Model 10 aloi Titanium
Rajah 5. Pengganding Model 13 aloi titanium
Gbr. 6 Ujian tegangan dan mampatan aloi titanium 10 pengganding
Dalam pengeluaran kon cembung pengganding peralihan kereta bawah tanah aloi titanium, Shenyang Zhongti Equipment Manufacturing Co., Ltd. mengguna pakai proses penempaan plat titanium dan kimpalan ribbar. Berbanding dengan proses tuangan asal kon cembung keluli, kaedah ini mempunyai kebolehbentukan yang baik, kecekapan tinggi dan prestasi kon cembung yang baik. Kon cembung penempaan acuan titanium ditunjukkan dalam Rajah 7.
Rajah 7. Die ditempa dan sebahagiannya dikimpal kon cembung titanium
2.4 Batang tarik
Peranti daya tarikan pusat terutamanya terdiri daripada pin cengkaman pusat, pemasangan rod pengikat cengkaman (termasuk batang pengikat dan sendi sambungan bola getah di kedua-dua hujungnya) dan bolt penyambung. Fungsi utamanya adalah untuk merealisasikan hubungan antara badan kereta dan bogie, dan merealisasikan penghantaran daya cengkaman dan daya brek. Struktur rod cengkaman adalah mudah, dan proses pembentukannya agak mudah. Penggantian bahan aloi titanium bukan sahaja mencapai kesan pengurangan berat, tetapi juga meningkatkan kadar penggunaan bahan dengan menggunakan skim penempaan die, dan kos keseluruhan tidak akan bertambah baik.
Rod daya tarikan aloi titanium yang dibangunkan bersama oleh CRRC Sifang Co., Ltd. dan China Titanium Equipment Co., Ltd. sebahagiannya dimesin selepas penempaan cetakan, dan kadar penggunaan bahan boleh mencapai lebih daripada 50%, dan berat keseluruhan dikurangkan sebanyak kira-kira 42%. Kesan pengurangan berat adalah sangat jelas, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8 dan Rajah 9.
Gbr. 8 Model acuan penempaan rod cengkaman
Gbr. 9 Keluar daripada keadaan mati batang tarik selepas penempaan acuan
Saiz dan sifat mekanikal rod daya tarikan yang diperbuat daripada aloi titanium memenuhi keperluan penggunaan. Untuk memastikan operasi EMU yang selamat, kekuatan statik dan kekuatan keletihan rod pengikat cengkaman aloi titanium di bawah beban yang sepadan hendaklah disahkan melalui ujian mengikut keadaan teknikal batang pengikat cengkaman untuk bogie. Oleh kerana modulus keanjalan aloi titanium adalah kira-kira separuh daripada keluli, ia juga perlu untuk mengesahkan pengaruh kekakuan rod pengikat cengkaman aloi titanium pada mod getaran bogie dan kenderaan dan prestasi dinamik kenderaan semasa cengkaman dan brek. .
