Rautatieliikenne on eräänlainen turvallinen, mukava, ympäristönsuojelu ja energiaa säästävä vihreä liikenne, on tärkeä osa Kiinan julkista liikennettä. Junaliikenteen rakentamisen laajuus laajenee vuosi vuodelta, toimintaverkosto kasvaa ja energiankulutus kasvaa merkittävästi. Vetoenergian kulutus on noin 30 % raideliikenteen kokonaisvirrankulutuksesta. Jos ajoneuvon painoa vähennetään 10 %, energiankulutusta voidaan vähentää 6 % ~ 8 %.
Kiinan junaliikenteen rakentamisen voimakkaan edistämisen myötä myös rautatiekuljetusvälineteollisuus on nopean kasvun kehitysmahdollisuuksien kaudella 14. viisivuotissuunnitelmakaudella. Rautatiekaluston kehitystarpeet ovat kiireellisempiä uusien materiaalien, uusien teknologioiden ja uusien prosessien osalta, erityisesti kevyen, linjan, suurten nopeuksien raskaan kuorman ja laitteiden vihreän älykkyyden suunnassa. Titaaniseos on herättänyt rautatiekuljetusteollisuuden huomion alhaisen tiheyden, korkean ominaislujuuden, hyvän hitsattavuuden ja hyvän korroosionkestävyyden vuoksi, ja se on vähitellen suorittanut toteutettavuustutkimuksen liittyvien tuotteiden titaaniseoksesta ja junasovelluksesta.
02-titaaniseoksen tutkimusasema rautatieajoneuvoissa
2.1 Titaaniseoksesta valmistettu telirunko
Teli on yksi kiskoajoneuvon tärkeimmistä komponenteista, joka liittyy suoraan kiskoajoneuvon ajolaatuun, dynaamiseen suorituskykyyn ja ajoturvallisuuteen. Runko on alusta telikomponenttien kokoonpanoa varten, mukaan lukien yleensä sivupalkki, palkki ja jousitusistuin, joita tarvitaan vastaavien laitteiden asentamiseen. Titaaniseoksesta valmistettu runko voi toteuttaa lujan ja kevyen telirakenteen, vähentää jousimassaa ja jousimassaa ja parantaa sitten pyörän ja kiskon välistä voimaa ja parantaa telirakenteen turvallisuutta ja toimintavarmuutta.
Titaaniseoksesta telirungon hitsauksessa käytetään titaaniseoksia TA2 ja TA18. Olemassa olevan rungon lujuuden saavuttamisen perusteella telirungon kokonaismassaa pienennetään noin 40 %, kuten kuvassa 1 ja kuva 2 on esitetty. Titaaniseoksisen rungon kehitysprosessissa suuren muodonmuutoksen tekniset ongelmat titaaniseoksen sivupalkkikoostumuksen hitsausprosessissa ja joidenkin hitsausliitosten kyvyttömyys suojata tehokkaasti inertillä kaasulla ratkaistiin. Hitsauksen jälkeen hitsauksen sisäinen jäännösjännitys poistettiin alipainelämpökäsittelyllä, ja titaaniseosrunko täytti olemassa olevien suunnitteluindikaattoreiden vaatimukset, jotka keräsivät perustiedot titaaniseosrungon rakenteellista optimointia ja suunnittelua varten.
KUVA. 1 Titaaniseosrungon sivupalkkien koostumus
KUVA. 2 Titaaniseoksesta valmistettu telirunko
2.2 Titaaniseoksesta valmistettu jarrupuristin
Jarrujärjestelmän ydinosana jarrupuristimen suorituskyky ja toiminta vaikuttavat suoraan jarrujärjestelmän ajotilaan ja laatuun. Titaaniseoksesta valmistetun jarrupuristimen käyttö voi vähentää massaa jousien alla ja välillä, parantaa ajon laatua ja parantaa korroosionkestävyyttä; Matalan lämpötilan ympäristössä rakenteellisen lujuuden suorituskyky on vakaampi.
Kehitetty titaaniseoksesta valmistettu kolmipistejarrupuristin on esitetty kuvassa 3. TC4-titaaniseosta käytetään tärkeimpiin kuorman osiin, kuten ripustus, jarrupalojen tuki, riippuva istuin, sylinterinkansi, mäntäputki, sylinterinkannen putki, haarukka ja vipu, kokonaispainonpudotus 17,6 kg. Titaaniseoksesta valmistettua jarrupuristinyksikköä varten suoritettiin lujuuskoe, matalapaine- ja korkeapaineinen huoneenlämpötilan tiivistyskoe, huoneenlämpötilan herkkyystesti, ensiövälyksen säätötesti, suurimman välyksen säätötesti ja välyksen vapautumistesti. Testitulokset osoittavat, että titaaniseoksesta valmistetut jarrupuristinyksiköt täyttävät toiminnalliset vaatimukset ja samalla ne ovat läpäisseet 1 miljoonan väsymis- ja iskuvärähtelytestin. Matalan lämpötilan ympäristössä -50 astetta 48 tunnin kuluttua titaaniseoksesta valmistettu jarrupuristinyksikön toiminnot ovat normaalit, mikä osoittaa, että titaaniseoksesta valmistettu jarrupuristin kestää alhaisia lämpötiloja ja se soveltuu käytettäväksi erittäin kylmässä ympäristöön.
KUVA. 3 Titaaniseoksesta valmistettu kolmipistejarrupuristinyksikkö
2.3 Titaaniseoksesta valmistettu siirtymäliitin
Siirtokytkin on kahden erityyppisen kytkimen yhdistämiseen käytettävä kytkin, jolla varmistetaan veturin turvallinen ja sujuva siirto korjattaviin kulkuneuvoihin, kun taas käytössä oleva vaihtokytkin vaatii usein manuaalista lastausta ja purkamista. UIC660:n mukaan siirtymäkytkimen yksittäinen paino ei saa ylittää 50 kg. Nykyinen siirtymäliitin on kuitenkin rakenteeltaan raskas, mikä vaatii useiden ihmisten kantamista samanaikaisesti lastauksen ja purkamisen aikana. Jos käsittelyn aikana tapahtuu onnettomuus, se aiheuttaa henkilövahinkoja myös huoltohenkilöstölle.
Kevyt titaaniseoksesta valmistettu siirtymäliitin suunniteltiin. Muuttuvan tiheyden menetelmään perustuen ANSYSWorkbenchin Shape Optimization -moduulia käytettiin siirtymäkytkimen topologian optimointiin ja titaaniseoksesta valmistetun siirtymäkytkimen kevyt rakenne suunniteltiin topologian optimoinnin tulosten mukaan. Kevyt titaaniseoksesta valmistettu siirtymäliitin painoi 42,15 kg. Alkuperäiseen E-luokan teräksiseen siirtymäliittimeen verrattuna painonpudotus on 58,15 kg ja painonpudotussuhde jopa 57,98%.
Eräs CRRC:n yritys on kehittänyt titaaniseoksesta valmistetun siirtymäliittimen, kuten kuvassa 4 ja kuvassa 5 näkyy. Yksittäinen moduulikoukku painaa noin 20 kg, ja yksi henkilö voi suorittaa koko toimintaprosessin. 750 kN:n vetokuormituskokeessa ja 850 kN:n puristuskuormituskokeessa kytkimen koukku ei katkennut, kuten kuvassa 6. Purkamisen jälkeen kytkimen runko tarkastettiin ja tarkastettiin kokonaisuutena, eikä siinä ollut ilmeisiä muodonmuutoksia tai vaurioita. kaikki osat titaaniseoksesta tyyppi 10 ja tyypin 13 siirtymäliitin. Testitulokset osoittavat, että kevyellä titaaniseoksella olevalla siirtymäliittimellä on kevyt paino, korkea lujuus ja korkea toimintatehokkuus, ja se täyttää nykyisen siirtymäkytkimen toiminnan turvallisuustarpeet, ja lisäksi on mahdollista lisätä keveyttä.
KUVA. 4 Titaaniseoksesta valmistettu malli 10 liitin
Kuva 5. Titaaniseoksesta valmistettu malli 13 liitin
KUVA. 6 Titaaniseoksesta 10 liittimen veto- ja puristustesti
Shenyang Zhongti Equipment Manufacturing Co., Ltd. ottaa käyttöön titaaniseoksesta valmistettujen metrosiirtymäliittimien kuperakartion valmistuksessa titaanilevyn taonta- ja nauhahitsausprosessin. Verrattuna alkuperäiseen kuperan teräskartion valuprosessiin, tällä menetelmällä on hyvä muovattavuus, korkea hyötysuhde ja kuperan kartion hyvä suorituskyky. Titaaniseoksesta valmistettu taonta kupera kartio on esitetty kuvassa 7.
Kuva 7. Taottu ja osittain hitsattu titaani kupera kartio
2.4 Vetotanko
Keskivetolaite koostuu pääasiassa keskivetopultista, vetotankokokoonpanosta (mukaan lukien raidetango ja kumiset kuulanivelet molemmissa päissä) ja liitäntäpultista. Sen päätehtävänä on toteuttaa yhteys auton korin ja telin välillä sekä toteuttaa vetovoiman ja jarrutusvoiman välitys. Vetotangon rakenne on yksinkertainen, ja muodostusprosessi on suhteellisen yksinkertainen. Titaaniseosmateriaalin korvaaminen ei vain saavuta painonpudotusta, vaan myös parantaa materiaalin käyttöastetta käyttämällä taontajärjestelmää, ja kokonaiskustannukset eivät parane merkittävästi.
CRRC Sifang Co., Ltd.:n ja China Titanium Equipment Co., Ltd.:n yhdessä kehittämä titaaniseoksesta valmistettu vetotanko on osittain koneistettu stanssauksen jälkeen, ja materiaalin käyttöaste voi nousta yli 50 %:iin ja kokonaispainoa pienennetään noin 42 %. Painonpudotusvaikutus on hyvin ilmeinen, kuten kuvasta 8 ja kuvasta 9 näkyy.
KUVA. 8 Vetotangon taontamuottimalli
KUVA. 9 Vetotangon muotin tila muotin takomisen jälkeen
Titaaniseoksesta valmistetun vetotangon koko ja mekaaniset ominaisuudet täyttävät käyttövaatimukset. EMU:n turvallisen toiminnan varmistamiseksi titaaniseoksesta valmistettujen vetoraidetangon staattinen lujuus ja väsymislujuus vastaavan kuormituksen alaisena tulee varmistaa testeillä telin vetotangon teknisten ehtojen mukaisesti. Koska titaaniseoksen kimmokerroin on noin puolet teräksen kimmomoduulista, on myös tarpeen varmistaa titaaniseoksesta valmistetun vetotangon jäykkyyden vaikutus telin ja ajoneuvon värähtelytilaan sekä ajoneuvon dynaamiseen suorituskykyyn veto- ja jarrutuksen aikana. .
