Titāna sakausējuma atsperes pielietojuma dizains lokomotīvei

Augstas stiprības titāna sakausējums ir viens no labākajiem kandidātmateriāliem aviācijas atsperu sagatavošanai. Pirmo reizi titāna sakausējuma atsperes tika izmantotas 1970. gadā, kad McDonnell Douglas izmantoja Ti-13V-11Cr-3Al sakausējuma atsperes DC-10 plata korpusa lidmašīnās. priekšgalā un galvenās nosēšanās bloķēšanas atsperes, kā arī lifta un elerona vadības atsperes.

1971. gadā RMI izgudroja Beta-C (TB9) metastabilu titāna sakausējumu. Papildus augstajai izturībai un zemajam modulim sakausējumam ir arī lieliskas aukstās apstrādes īpašības, un to var viegli sagatavot atsperu stieplē. Titāna sakausējums TB9 pakāpeniski aizstāja grūti apstrādājamo Ti-13V-11Cr-3Al sakausējumu un tika izmantots kā līdzsvara atspere šaurās Boeing 757 lidmašīnas kabīnes durvīm. , samazinot svaru līdz pat 66,6%. Vēlāk TB9 titāna sakausējuma atsperes tika izmantotas arī Boeing 777, Airbus A330, A340 un citos modeļos.

Papildus aviācijas jomai titāna sakausējumiem ir arī daudzas priekšrocības un pielietojuma piemēri lokomotīvju atsperēs. Pirmkārt, titāna sakausējumam ir lieliska izturība pret koroziju, kas var samazināt sarežģīto pretkorozijas apstrādes procesu, īpaši skarbos apstākļos, un var nodrošināt ilgstošu stabilu atsperu kalpošanu un samazināt transportlīdzekļu uzturēšanas izmaksas. Otrkārt, titāna sakausējuma blīvums ir tikai aptuveni 60% no tērauda blīvuma, un titāna sakausējuma elastības modulis un bīdes modulis ir aptuveni puse no tērauda blīvuma. Efektīvais spoļu skaits, kas nepieciešams titāna atsperu projektēšanai, ir tikai puse no tērauda atsperu skaita, tāpēc teorētiskais svara samazinājums var sasniegt aptuveni 70%. Saskaņā ar lokomotīvju atsperu faktisko slodzi un montāžas prasībām, titāna sakausējuma atsperu izmantošana var samazināt svaru par 40% ~ 60%. Pavasara svara samazināšana var ne tikai ietaupīt enerģiju un palielināt transportlīdzekļa nobraukumu, bet arī palīdzēt uzlabot transportlīdzekļa elastību un vadāmību.

Turklāt titāna sakausējuma atsperēm ir arī labas amortizācijas īpašības. Kustības laikā paātrināšanai un palēnināšanai ir nepieciešams mazāk enerģijas. Mazāks svars vai mazāk enerģijas var izraisīt elastīgu deformāciju, padarot kustību zem slodzes vienmērīgāku un vadāmāku. Pašlaik daudzos motociklos un velosipēdos tiek izmantotas vidējas stiprības titāna sakausējuma (TC4) atsperes, lai aizstātu tērauda atsperes, galvenokārt tāpēc, ka titāna sakausējuma atsperēm ir labas amortizācijas īpašības, kas uzlabo komfortu nelīdzenos ceļa apstākļos.

Tajā pašā laikā ir daudz detaļu, kurām jāpievērš uzmanība titāna sakausējuma atsperu konstrukcijā. Piemēram, pašreizējais atsperu konstrukcijas standarts GB/T 23935-2009 "Cilindrisko spirālveida atsperu dizains un aprēķināšana" galvenokārt ir paredzēts tērauda atsperēm, un atsperes spirāles leņķis svārstās no 5 grādiem līdz 9 grādiem. Tomēr titāna sakausējuma atsperēm ir zems elastības modulis un bīdes modulis, neliels skaits efektīvu spoļu un spirāles leņķis, kas bieži ir lielāks par 9 grādiem. Esošie standarti un aprēķinu formulas nevar atbilst titāna sakausējuma atsperu konstrukcijas prasībām, un stinguma aprēķina formula ir jāmaina.