A vasúti tranzit egyfajta biztonságos, kényelmes, környezetvédő és energiatakarékos zöld közlekedés, fontos része a kínai tömegközlekedésnek. A vasúti tranzit építési léptéke évről évre bővül, az üzemeltetési hálózat bővül, az energiafelhasználás jelentősen nő. A vontatási energiafogyasztás a vasúti szállítás teljes energiafogyasztásának körülbelül 30%-át teszi ki. Ha a jármű tömegét 10%-kal csökkentjük, az energiafogyasztás 6-8%-kal csökkenthető.
A vasúti tranzitépítés erőteljes népszerűsítésével Kínában a vasúti tranzitberendezések iparága is a 14. ötéves terv időszakában a gyors növekedés fejlődési lehetőségeinek időszakában van. A vasúti tranzitberendezések fejlesztési igényei sürgetőbbek az új anyagok, új technológiák és új eljárások tekintetében, különösen a könnyű súly, a vonalvezetés, a nagy sebességű nagy terhelés és a zöld intelligencia irányában. A titánötvözet az alacsony sűrűség, a nagy fajlagos szilárdság, a jó hegeszthetőség és a jó korrózióállóság jellemzői miatt felkeltette a vasúti tranzitipar figyelmét, és fokozatosan elvégezte a kapcsolódó termékek titánötvözésének és a fedélzeti alkalmazásnak a megvalósíthatósági tanulmányát.
A 02 titánötvözet kutatási státusza vasúti tranzitjárművekben
2.1-es titánötvözet forgóváz keret
A forgóváz a vasúti járművek egyik legfontosabb alkatrésze, amely közvetlenül összefügg a vasúti járművek menetminőségével, dinamikus teljesítményével és menetbiztonságával. A keret a forgóváz alkatrészek összeszerelésének hordozója, beleértve általában az oldalsó gerendát, a gerendát és a felfüggesztett ülést, amelyek a kapcsolódó berendezések felszereléséhez szükségesek. A titánötvözet keret megvalósítja a nagy szilárdságú és könnyű forgóvázszerkezetet, csökkenti a rugó tömegét és a rugótömegét, majd javítja a kerék és a sín közötti erőt, és javítja a forgóváz szerkezetének biztonságát és működési megbízhatóságát.
A titánötvözet forgóváz váz hegesztésénél TA2 és TA18 titánötvözeteket használnak. A meglévő váz szilárdságának kielégítése alapján a forgóváz teljes tömege körülbelül 40%-kal csökken, ahogy az 1. és 2. ábrán látható. A titánötvözet váz fejlesztési folyamatában a nagy deformáció műszaki problémái a titánötvözet oldalgerenda összetételének hegesztési folyamatában és egyes hegesztett kötések inert gázzal való hatékony védelmének képtelenségét oldották meg. A hegesztés után a hegesztésből eredő maradék belső feszültséget vákuum-hőkezeléssel megszüntettük, a titánötvözet váz megfelelt a meglévő tervezési mutatók követelményeinek, amelyek alapadatokat halmoztak fel a titánötvözet váz további szerkezeti optimalizálásához és tervezéséhez.
FÜGE. 1 A titánötvözet keret oldalsó gerendáinak összetétele
FÜGE. 2 titánötvözet forgóváz váz
2.2 Titánötvözet fékbilincs
A fékrendszer fő részeként a fékbilincs teljesítménye és funkciója közvetlenül befolyásolja a fékrendszer működési állapotát és minőségét. A titánötvözet fékbilincs alkalmazása csökkentheti a rugók alatti és közötti tömeget, javítja a futási minőséget és javítja a korrózióálló képességet; Alacsony hőmérsékletű környezetben a szerkezeti szilárdsági teljesítmény stabilabb.
A kifejlesztett titánötvözet hárompontos fékbilincset a 3. ábra mutatja. A TC4 titánötvözetet a fő terhelési alkatrészekhez használják, mint például a függesztés, a fékbetét tartó, a függesztő ülés, a hengerfej, a dugattyúcső, a hengerfej vezeték, a járom és a kar, összesen 17,6 kg-os súlycsökkenéssel. A szilárdsági tesztet, az alacsony nyomású és a nagy nyomású szobahőmérsékletű tömítési tesztet, a szobahőmérséklet-érzékenységi tesztet, az elsődleges hézagbeállítási tesztet, a maximális hézagbeállítási tesztet és a hézagmentességi tesztet a titánötvözetből készült fékbilincs egységnél végezték el. A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a titánötvözetből készült fékbilincs egységek megfelelnek a funkcionális követelményeknek, ugyanakkor 1 millió fáradtsági teszten és ütési vibrációs teszten mentek át. Alacsony, -50 fokos hőmérsékletű környezetben 48 óra elteltével a titánötvözet fékbilincs egység funkciói normálisak, ami azt jelzi, hogy a titánötvözet fékbilincs erős alacsony hőmérsékleti ellenállással rendelkezik, és alkalmas nagy hidegben történő alkalmazásra. környezet.
FÜGE. 3 Titánötvözet hárompontos fékbilincs egység
2.3 Titánötvözet átmeneti csatoló
Az átmenet csatlakozó két különböző típusú tengelykapcsoló összekapcsolására szolgál, a mozdony biztonságos és zökkenőmentes átadása érdekében a javítandó járművekhez, míg a használatban lévő átmeneti csatoló gyakori kézi be- és kirakodást igényel. Az UIC660 szerint az átmeneti csatoló súlya nem haladhatja meg az 50 kg-ot. A meglévő átmeneti csatoló azonban nehéz szerkezetű, amihez több embert kell egyszerre szállítani a be- és kirakodás során. Ha a kezelés során baleset történik, az a karbantartó személyzet személyi sérülését is okozhatja.
Könnyű titánötvözetből készült átmeneti csatolót terveztek. A változó sűrűségű módszer alapján az ANSYSWorkbenchben található Shape Optimization modult használták az átmeneti csatoló topológiájának optimalizálására, a titánötvözet átmeneti csatoló könnyűszerkezetét pedig a topológiaoptimalizálási eredményeknek megfelelően tervezték meg. A könnyű, titánötvözetből készült átmeneti csatoló 42,15 kg-ot nyomott. Az eredeti E osztályú acél átmeneti csatolóval összehasonlítva a súlycsökkenés 58,15 kg, a súlycsökkentési arány pedig akár 57,98%.
A CRRC egyik vállalata kifejlesztett egy titánötvözetből készült átmeneti csatolót, amint az a 4. és 5. ábrán látható. Egyetlen modul horog súlya körülbelül 20 kg, és egyetlen személy képes elvégezni a teljes műveleti folyamatot. A 750 kN-os húzóterhelési és 850 kN-os nyomóterhelési próbában a csatlakozó horog nem tört el, amint az a 6. ábrán látható. A tehermentesítés után a tengelykapcsoló testet egészében megvizsgálták és ellenőrizték, és nem volt látható deformáció és sérülés 10-es típusú titánötvözet és 13-as típusú átmeneti csatoló minden része. A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a könnyű, titánötvözetből készült átmeneti csatoló könnyű súlyú, nagy szilárdságú és nagy működési hatékonysággal rendelkezik, és megfelel a jelenlegi átmeneti csatolóművelet biztonsági igényeinek, valamint további könnyű kivitelre is van lehetőség.
FÜGE. 4 Titánötvözet 10-es modell csatlakozó
5. ábra Titánötvözet 13-as modell csatlakozó
FÜGE. 6 A titánötvözet 10 csatlakozó húzó- és nyomóvizsgálata
A titánötvözet metró átmeneti csatolóelemeinek domború kúpos gyártásában a Shenyang Zhongti Equipment Manufacturing Co., Ltd. alkalmazza a titánlemez kovácsolás és a bordás hegesztés folyamatát. Az acél domború kúp eredeti öntési eljárásával összehasonlítva ez a módszer jó alakíthatósággal, nagy hatékonysággal és jó teljesítményű domború kúppal rendelkezik. A titánötvözet kovácsoló domború kúp a 7. ábrán látható.
7. ábra Préskovácsolt és részben hegesztett titán domború kúp
2.4 Húzórúd
A központi vontatási eszköz főként a központi vonócsapból, a vonórúd-szerelvényből (beleértve a húzórudat és a gumi gömbcsukló-csuklókat mindkét végén) és az összekötő csavarból áll. Fő feladata a karosszéria és a forgóváz közötti kapcsolat megvalósítása, a vonóerő és a fékezőerő átvitelének megvalósítása. A vonórúd szerkezete egyszerű, és az alakítási folyamat viszonylag egyszerű. A titánötvözet anyagának cseréje nemcsak a tömegcsökkentési hatást éri el, hanem javítja az anyagfelhasználási arányt is a kovácsolószerszám segítségével, és az összköltség nem fog jelentősen javulni.
A CRRC Sifang Co., Ltd. és a China Titanium Equipment Co., Ltd. által közösen kifejlesztett titánötvözet vonórúd kovácsolás után részben megmunkálva van, és az anyagfelhasználási arány elérheti az 50% -ot, a teljes tömeg pedig csökken. körülbelül 42%. A súlycsökkentő hatás nagyon nyilvánvaló, amint azt a 8. és 9. ábra mutatja.
FÜGE. 8 Vonórúd kovácsoló szerszámmodellje
FÜGE. 9 A húzórúd stancolási állapota a szerszámkovácsolás után
A titánötvözetből készült vonórúd mérete és mechanikai tulajdonságai megfelelnek a felhasználási követelményeknek. Az EMU biztonságos működésének biztosítása érdekében a titánötvözet vonórúd statikus szilárdságát és fáradási szilárdságát a megfelelő terhelés mellett a forgóváz vonórúdjának műszaki feltételei szerinti tesztekkel kell ellenőrizni. Mivel a titánötvözet rugalmassági modulusa körülbelül fele az acélénak, azt is ellenőrizni kell, hogy a titánötvözetből készült vonórúd merevsége milyen hatással van a forgóváz és a jármű rezgésmódjára, valamint a jármű vontatási és fékezési dinamikai teljesítményére. .
