Железопътният транзит е безопасен, удобен, екологичен и енергоспестяващ зелен транспорт, е важна част от обществения транспорт на Китай. Мащабът на строителството на железопътния транзит се разраства година на година, операционната мрежа се увеличава, потреблението на енергия се увеличава драстично, потреблението на енергия на сцеплението в железопътния транзит представлява около 30% от общата консумация на енергия, ако теглото на превозното средство се намали с 10%, потреблението на енергия може да бъде намалено с 6% до 8%.
С вътрешното промотиране на вътрешността на строителството на железопътния транзит, „14-ият петгодишен план“ периодът на производството на железопътно транзитно оборудване също е в бързия растеж на възможностите за развитие. Железопътно оборудване за транспортиране в новите материали, новите технологии и новите техники, особено в лекото оборудване, спектър, високоскоростна тежка и зелена интелигентна посока, развитието на по-спешните му нужди. Титановата сплав, поради ниската си плътност, високата специфична якост, добрата заваряемост и добрата устойчивост на корозия, се фокусира на железопътния транспорт и постепенно извършва проучването за осъществимост на титановите легиращи продукти и на бордовите приложения.
On April 21, 2022, China's independent research and development of the new Fuxing high-speed integrated inspection train successfully achieved a relative rendezvous speed of 870 km per hour, creating a world record of high-speed rail trains with bright-line rendezvous speed, marking the national "14th Five-Year Plan" planning of the "CR450 Science and Technology Innovation Project The CR450 Science and Technology Innovation Project of the National "14th Five-Year Plan" has been В разгара си.
1 характеристики на титанова сплав
Титановите и титанови сплави имат отлични всеобхватни механични свойства, в аерокосмическото пространство, военноморското оръжие, химическата промишленост и морското строителство и други аспекти на широк спектър от приложения, известни като „Металът на въздуха“, „Морски метал“, „Възходът на третия метал“. Третият метал ".
Предимствата на производителността на титанови и титанови сплави са както следва.
(1) Ниска плътност, висока специфична якост (съотношение сила и плътност). Плътността на титановата сплав е около 4,5 g\/cm3, а специфичната якост е разположена в първия метал. Колкото по -висока специфична якост означава, че когато е изпълнена съответната конструктивна якост, толкова по -лека е масата на материала, което позволява структурния дизайн да бъде по -компактен и теглото на конструкцията да бъде значително намалена, като по този начин подобрява безопасността на оборудването.
2) добра заваряемост. Титановата сплав е подходяща за заваряване на TIG, лазерно заваряване и заваряване на електронни лъчи и други методи за заваряване, якостта на заваряването може да достигне повече от 90% от силата на субстрата, като заваръчни дефекти, може да бъде поправена чрез вторично заваряване.
3) Добра устойчивост на корозия. Повърхността на титан и титанова сплав е лесна за образуване на оксиден филм и не е корозивна, а мембраната е счупена след лечебната способност. Работейки във влажната атмосфера и медиите за морска вода, устойчивостта на корозия е далеч по -добра от неръждаемата стомана. Следователно използването на титанова сплав може да бъде защитено без покритие.
(4) Отлична устойчивост на умора. Американски стратегически разузнавателен самолет SR -7 L, използвайки структура на сплав от титан на въздушната рамка, надморска височина на полета 30, 000 m, максималната скорост от 3,5 пъти по -голяма от скоростта на звука, започва обслужване през 1966 г., до постоянното извеждане на извеждането на въздушната рамка от 1998 г., до постоянното извеждане на извеждането на въздушната рамка в рамките на 32 години, без дати.
(5) Добра съвместимост с композитни материали, използвани за предпочитане като части от въглеродни влакна. С развитието на авиационната индустрия, поради високата специфична якост на титановата сплав, корозионната устойчивост, докато композитите, подсилени с въглеродни влакна (CFRP), имат малка специфична гравитация, добра твърдост и сила и т.н., така че тези 2 материала са широко използвани в авиационната индустрия. С големия брой приложения на композитни материали в авиационната индустрия, количеството титанова сплав също постепенно се увеличава. В сравнение с други метали, титановите сплави са по -съвместими с композитите и постепенно заменят стоманени и алуминиеви сплави в някои части на самолета.
С нарастващото изискване за леки железопътни превозни средства прилагането на композити от въглеродни влакна в оборудването за железопътна транспорт постепенно се увеличава, като каросерията на автомобила, рамката на талигите, шофьорската стая и отделението за оборудване и др. Използват композити от въглеродни влакна за пробно производство. Често използваните материали за предварително подбрани части са алуминиева сплав, титанова сплав и сплав от желязо-никъл. Като се има предвид здравината, лекото тегло, топлинната стабилност и електрохимичната корозия, причинена от потенциалната разлика с въглеродните влакна на предварително погребаните метални структурни части, титановата сплав трябва да бъде предпочитана като предварително погребаните части.
2 титанови сплав в превозни средства на железопътния транзит в текущото състояние на научните изследвания
2.1 Рамка от титанов сплав
Bogie е един от най -важните компоненти на железопътните превозни средства, осъзнавайки функцията на разходката с железопътни превозни средства, която е пряко свързана с качеството на работата на превозното средство, производителността на електроенергията и безопасността на задвижването. Рамката на Bogie е носителят за сглобяването на части от талигите, като цяло, включително странични греди, кръстосани греди и монтиране на окачването, необходими за инсталирането на свързано оборудване и др. Използването на Titanium Allogy Frame може да осъзнае функцията на пътуването с железопътни автомобили. Използването на рамка от титанова сплав може да реализира висококачествена, лека структура на талигите, да намали неизплатената маса и масата на пролетта и след това да подобри силата между колелата и релсите и да подобри надеждността на безопасността и експлоатацията на структурата на талигите.
In a titanium alloy bogie frame welding, the use of titanium alloys TA2 and TA18, in order to meet the existing frame strength on the basis of its total mass reduced by about 40%, as shown in Figure 1, Figure 2. In the development process of titanium alloy frame, the technical process problems of large deformation in the welding process of titanium alloy side beams and the inability of effective inert gas protection of some welded joints were solved, and Остатъчният вътрешен стрес от заваряването се елиминира чрез вакуумна топлинна обработка след заваряване, така че рамката на титановата сплав отговаря на изискванията на съществуващите индекси на проектиране и са натрупани основните данни за по -нататъшната структурна оптимизация и проектиране на следващите рамки на титаниевата сплав.
2.2 Титанова спирачна скоба
Като основен компонент на спирачната система, производителността и функцията на спирачния апарат пряко влияят върху състоянието на работа и качеството на спирачната система. Прилагането на спирачния апарат на титанов сплав може да намали масата под пролетта и междуразпръскването, да подобри качеството на операцията и да увеличи устойчивостта на ръжда и корозия; Структурната сила на сила е по -стабилна при нискотемпературна среда.
Разработената триточкова спирачна скоба от титаниева сплав е показана на фигура 3. Основните заредени части като окачване, опора на парчето, висяща седалка, цилиндрова глава, бутална тръба, тръбопровод на цилиндъра, иго и лост са направени от TC4 титанов сплав, с общо намаляване на теглото от 17,6 кг. Единицата на спирачната скоба на титанната сплав беше подложена на теста за якост, ниско налягане и тест за уплътняване на температурата на околната среда, тест за чувствителност към околната среда, тест за първичен клирънс, съответно тест за тест за максимален клирънс, тест за тест за освобождаване и тест за освобождаване от облекчение. Резултатите от теста показват, че устройството за спирачка на титан сплав отговаря на изискванията на функционалния индекс и в същото време преминава 1 милиона пъти тест за умора и тест за вибрация на шока. В -50 градуса нискотемпературна среда, след като поддържате 48 h, единица за спирачна скоба на титан сплав всички функции са нормални, което показва, че спирачната скоба на титанната сплав има силна ниска температурна съпротивление и е подходяща за прилагане в алпийската среда.
2.3 Кука за преход на титаниев сплав
Преходната кука е един вид кука, използвана за свързване на два различни типа куки, за да се гарантира безопасното локомотив и плавно прехвърлянето на превозните средства, за да се преразгледа и в същото време преходната кука трябва да се зарежда често и да се разтоварва ръчно, когато се използва. According to UIC660, the single weight of the transition hook cannot exceed 50 kg, however, the existing transition hook structure is bulky and heavy, it needs to be handled by many people at the same time during loading and unloading, and it will also cause personal injuries to the maintenance personnel if it falls off during the handling, therefore, under the premise of guaranteeing the safety of the transition hook, it is very necessary to carry out a lightweight design for the transition hook.
Design a lightweight titanium transition hook, based on the variable density method using ANSYSWorkbench in the Shape Optimization module of the transition hook for topology optimization, according to the topology optimization results of the titanium alloy transition hook for lightweight structural design, the lightweight titanium alloy transition hook weighs 42.15 kg, compared to the original E-class steel transition hook Compared with the original E-grade steel transition hook, the weight of the resulting Леката титанова сплав на преходната кука тежи 42,15 кг, което е с 57,98% по-малко от оригиналната стоманена кука за електронен клас.
Компания в Китайската железопътна линия е разработила преходна кука на титаниевата сплав, както е показано на фигури 4 и 5. Теглото на една кука на модула е около 20 кг, а целият процес на работа може да бъде завършен от един човек. По време на теста за натоварване на опън 750 KN и тест за натоварване с натиск от 850 kN, тялото на куката не се счупи, както е показано на фигура 6. След разтоварването тялото на куката се тества и проверява като цяло и нямаше очевидна деформация или увреждане на всички части на титана сплав 10- тип и {13- тип куки. Резултатите от теста показват, че преходната кука на леката титаниева сплав е лека тежест, високо съдържание на сила и с висока ефективност и отговаря на нуждите на безопасността на текущата работа на куката на прехода, докато има и осъществимостта на по -нататъшна лека.
При производството на конус на прехода на метрото от титанов сплав, Shenyang Zhongtian Equipment Co. Co., Ltd. приема титаниев плоча за коване и процесът на формоване на ребрата за заваряване. В сравнение с процеса на леене на оригиналния стоманен изпъкнал конус, този метод има добро формоване, висока ефективност и добра производителност на конуса, което е проверено чрез тестове, за да може да отговори на нуждите на употреба.
2.4 СТРАНЦИОННА ПРОТИКА
Централното сцепление се състои главно от централния щифт на сцеплението, монтажа на сцеплението на пръта (включително пръта и двата му края на възлите на каучуковата топка) и свързващи болтове и други компоненти. Основната му функция е да реализира връзката между тялото на автомобила и талигите и да реализира предаването на сцепление и спирачна сила. Структурата на връзката на пръчката е проста, процесът на формоване е сравнително прост, използването на титанов сплав материал, който да се замени не само за постигане на ефекта от намаляване на теглото, докато използването на програмата за формоване на коване на матрици също може да подобри степента на използване на материала, общата цена няма да има по -голямо увеличение.
Титановите сплав на сплав, съвместно разработени от Sifang и Titanium оборудване на China Railway Corporation са частично обработени след приемане на коване на коване на манипулиране, а скоростта на използване на материали може да достигне повече от 50%, а общата тежест се намалява с около 42%, което е много очевиден ефект от намаляване на теглото.
