Demiryolu taşımacılığı bir tür güvenli, konforlu, çevre koruma ve enerji tasarrufu sağlayan yeşil ulaşımdır ve Çin'deki toplu taşımanın önemli bir parçasıdır. Demiryolu taşımacılığının inşaat ölçeği her geçen yıl genişlemekte, işletme ağı artmakta ve enerji tüketimi önemli ölçüde artmaktadır. Çekiş enerjisi tüketimi, demiryolu taşımacılığındaki toplam güç tüketiminin yaklaşık %30'unu oluşturur. Araç ağırlığı %10 azaltılırsa enerji tüketimi %6 ~ %8 oranında azaltılabilir.
Çin'de demiryolu taşımacılığı inşaatının güçlü bir şekilde teşvik edilmesiyle birlikte, demiryolu taşımacılığı ekipmanı endüstrisi de 14. Beş Yıllık Plan döneminde hızlı büyümenin olduğu bir gelişme fırsatı dönemindedir. Demiryolu taşımacılığı ekipmanlarının geliştirme ihtiyaçları, yeni malzemeler, yeni teknolojiler ve yeni süreçler açısından, özellikle hafiflik, köken, yüksek hızlı ağır yük ve ekipmanın yeşil zekası yönünde daha acildir. Titanyum alaşımı, düşük yoğunluk, yüksek özgül mukavemet, iyi kaynaklanabilirlik ve iyi korozyon direnci özellikleri nedeniyle demiryolu taşımacılığı endüstrisinin dikkatini çekmiş ve ilgili ürünlerin titanyum alaşımının ve araç içi uygulamanın fizibilite çalışmasını kademeli olarak gerçekleştirmiştir.
Raylı ulaşım araçlarında 02 titanyum alaşımının araştırma durumu
2.1 Titanyum alaşımlı boji şasisi
Boji, raylı taşıtın çalışma kalitesi, dinamik performansı ve sürüş güvenliği ile doğrudan ilgili olan, raylı taşıtın en önemli bileşenlerinden biridir. Çerçeve, genellikle ilgili ekipmanın kurulumu için gerekli olan yan kiriş, kiriş ve süspansiyonlu koltuk dahil olmak üzere boji bileşenlerinin montajına yönelik taşıyıcıdır. Titanyum alaşımlı çerçeve, yüksek mukavemetli ve hafif boji yapısını gerçekleştirebilir, yay kütlesini ve yay kütlesini azaltabilir ve ardından tekerlek ile ray arasındaki kuvveti iyileştirebilir ve boji yapısının güvenliğini ve çalışma güvenilirliğini artırabilir.
Titanyum alaşımlı boji şasisinin kaynağında TA2 ve TA18 titanyum alaşımları kullanılır. Mevcut çerçevenin mukavemetinin karşılanması esas alınarak boji çerçevesinin toplam kütlesi, Şekil 1 ve Şekil 2'de gösterildiği gibi yaklaşık %40 oranında azaltılır. Titanyum alaşımlı çerçevenin geliştirme sürecinde, büyük deformasyonun teknik sorunları ortaya çıkar. kaynak işleminde titanyum alaşımlı yan kiriş bileşimi ve bazı kaynaklı bağlantıların inert gazla etkili bir şekilde korunamaması sorunu çözüldü. Kaynaktan sonra, kaynağın kalan iç gerilimi vakumlu ısıl işlemle ortadan kaldırıldı ve titanyum alaşımlı çerçeve, titanyum alaşımlı çerçevenin daha fazla yapısal optimizasyonu ve tasarımı için temel verileri toplayan mevcut tasarım göstergelerinin gereksinimlerini karşıladı.
İNCİR. 1 Titanyum alaşımlı çerçevenin yan kirişlerinin bileşimi
İNCİR. 2 Titanyum alaşımlı boji şasisi
2.2 Titanyum alaşımlı fren kelepçesi
Fren sisteminin temel parçası olan fren kelepçesinin performansı ve işlevi, fren sisteminin çalışma durumunu ve kalitesini doğrudan etkiler. Titanyum alaşımlı fren kelepçesinin uygulanması, yayların altındaki ve arasındaki kütleyi azaltabilir, çalışma kalitesini artırabilir ve korozyon direncini artırabilir; Düşük sıcaklık ortamında yapısal mukavemet performansı daha kararlıdır.
Geliştirilen titanyum alaşımlı üç noktalı fren kelepçesi Şekil 3'te gösterilmektedir. Asılı, fren balatası desteği, asılı koltuk, silindir kapağı, piston borusu, silindir kapağı kanalı, boyunduruk ve kol gibi ana yük bileşenleri için TC4 titanyum alaşımı kullanılmıştır. toplam ağırlık azaltımı 17,6 kg oldu. Titanyum alaşımlı fren kelepçe ünitesi için sırasıyla mukavemet testi, düşük basınç ve yüksek basınç oda sıcaklığı sızdırmazlık testi, oda sıcaklığı hassasiyet testi, birincil boşluk ayar testi, maksimum boşluk ayar testi ve boşluk tahliye testi gerçekleştirildi. Test sonuçları, titanyum alaşımlı fren kelepçe ünitelerinin fonksiyonel gereksinimleri karşıladığını ve aynı zamanda 1 milyon yorulma testinden ve darbe titreşim testinden geçtiğini göstermektedir. -50 derecelik düşük sıcaklık ortamında, 48 saat sonra, titanyum alaşımlı fren kelepçe ünitesinin işlevleri normaldir; bu, titanyum alaşımlı fren kelepçesinin güçlü düşük sıcaklık direncine sahip olduğunu ve yüksek soğukta uygulamaya uygun olduğunu gösterir. çevre.
İNCİR. 3 Titanyum alaşımlı üç noktalı fren kelepçe ünitesi
2.3 Titanyum alaşımlı geçiş kuplörü
Geçiş kuplörü, lokomotifin tamir edilecek araçlara güvenli ve sorunsuz bir şekilde aktarılmasını sağlamak için iki farklı tipteki kuplörü birbirine bağlamak için kullanılan bir kuplördür; kullanımdaki geçiş kuplörü ise sık sık manuel yükleme ve boşaltma gerektirir. UIC660'a göre geçiş manşonunun tek ağırlığı 50 kg'ı geçmemelidir. Ancak mevcut geçiş bağlayıcının yapısı ağır olup, yükleme ve boşaltma sırasında aynı anda birden fazla kişinin taşımasını gerektirir. Kullanım sırasında bir kaza meydana gelirse, bakım personelinin de yaralanmasına neden olacaktır.
Hafif bir titanyum alaşımlı geçiş kuplörü tasarlandı. Geçiş kuplörünün topolojisini optimize etmek için değişken yoğunluk yöntemini temel alan ANSYSWorkbench'teki Şekil Optimizasyon modülü kullanılmış ve titanyum alaşımlı geçiş kuplörünün hafif yapısı, topoloji optimizasyon sonuçlarına göre tasarlanmıştır. Hafif titanyum alaşımlı geçiş kuplörü 42,15 kg ağırlığındaydı. Orijinal E sınıfı çelik geçiş kuplörüyle karşılaştırıldığında ağırlık azaltımı 58,15 kg'dır ve ağırlık azaltma oranı %57,98'e kadar çıkar.
Bir CRRC şirketi, Şekil 4 ve Şekil 5'te gösterildiği gibi bir titanyum alaşımlı geçiş kuplörü geliştirmiştir. Tek bir modül kancası yaklaşık 20 kg ağırlığındadır ve tüm operasyon sürecini tek bir kişi tamamlayabilir. 750 kN çekme yükü testinde ve 850 kN basınç yükü testinde manşon kancası Şekil 6'da gösterildiği gibi kopmamıştır. Boşaltma sonrasında manşon gövdesi bir bütün olarak muayene ve kontrol edilmiş olup, bariz bir deformasyon ve hasara rastlanmamıştır. titanyum alaşımı tip 10 ve tip 13 geçiş kuplörünün tüm parçaları. Test sonuçları, hafif titanyum alaşımlı geçiş kuplörünün hafif, yüksek mukavemetli ve yüksek çalışma verimliliğine sahip olduğunu ve mevcut geçiş kuplörü işleminin güvenlik ihtiyaçlarını karşıladığını ve ayrıca daha hafif olmanın fizibilitesi olduğunu göstermektedir.
İNCİR. 4 Titanyum alaşımı Model 10 bağlayıcı
Şekil 5. Titanyum alaşımlı Model 13 bağlayıcı
İNCİR. 6 Titanyum alaşımı 10 bağlayıcının çekme ve basma testi
Titanyum alaşımlı metro geçiş bağlantı elemanının dışbükey koni üretiminde, Shenyang Zhongti Equipment Manufacturing Co., Ltd., titanyum plaka kalıp dövme ve kaburga kaynağı işlemini benimser. Çelik dışbükey koninin orijinal döküm işlemiyle karşılaştırıldığında, bu yöntem iyi şekillendirilebilirliğe, yüksek verimliliğe ve dışbükey koninin iyi performansına sahiptir. Dışbükey koni dövme titanyum alaşımı kalıp Şekil 7'de gösterilmektedir.
Şekil 7. Kalıpta dövülmüş ve kısmen kaynaklı titanyum dışbükey koni
2.4 Çekme çubuğu
Merkezi çekiş cihazı esas olarak merkezi çekiş pimi, çekiş rot tertibatı (rot kolu ve her iki uçtaki kauçuk bilyeli mafsal mafsalları dahil) ve bağlantı cıvatasından oluşur. Ana işlevi, araba gövdesi ile boji arasındaki bağlantıyı gerçekleştirmek ve çekiş kuvveti ile fren kuvvetinin iletimini gerçekleştirmektir. Çekiş çubuğunun yapısı basittir ve şekillendirme işlemi nispeten basittir. Titanyum alaşımlı malzemenin değiştirilmesi yalnızca ağırlık azaltma etkisini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda kalıp dövme şemasını kullanarak malzeme kullanım oranını da artırır ve genel maliyet büyük ölçüde artmayacaktır.
CRRC Sifang Co., Ltd. ve China Titanium Equipment Co., Ltd. tarafından ortaklaşa geliştirilen titanyum alaşımlı çekiş çubuğu, kalıpta dövme işleminden sonra kısmen işlenir ve malzeme kullanım oranı %50'den fazlaya ulaşabilir ve toplam ağırlık azaltılır. yaklaşık %42. Ağırlık azaltma etkisi, Şekil 8 ve Şekil 9'da gösterildiği gibi çok açıktır.
İNCİR. 8 Çekiş çubuğunun dövme kalıp modeli
İNCİR. 9 Kalıpta dövme işleminden sonra çekme çubuğunun kalıp dışı durumu
Titanyum alaşımından yapılan çekiş çubuğunun boyutu ve mekanik özellikleri kullanım gereksinimlerini karşılar. EMU'nun güvenli çalışmasını sağlamak için, titanyum alaşımlı cer rot kolunun ilgili yük altındaki statik mukavemeti ve yorulma mukavemeti, boji cer rot kolunun teknik şartlarına göre testlerle doğrulanmalıdır. Titanyum alaşımının elastik modülü çeliğin yaklaşık yarısı olduğundan, titanyum alaşımlı çekiş rot kolunun sertliğinin bojinin ve aracın titreşim modu ve çekiş ve frenleme sırasında aracın dinamik performansı üzerindeki etkisinin doğrulanması da gereklidir. .
