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        高速鐵路接觸網(wǎng)支撐裝置零部件研究

        2023-01-02 17:23:37楊淋琪
        中國設備工程 2022年5期
        關(guān)鍵詞:鍛件鑄件接觸網(wǎng)

        楊淋琪

        (中鐵建電氣化局集團軌道交通器材有限公司,江蘇 常州 213179)

        寶成鐵路是中國第一條電氣化鐵路,橫跨陜西省、甘肅省、四川省三省,它成功使我國的西北地區(qū)與西南地區(qū)的聯(lián)通起來,寶成鐵路帶動了西部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展,使得西部地區(qū)的經(jīng)濟得到了巨大提升。電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)構(gòu)成的主要元素是接觸網(wǎng),同時,接觸網(wǎng)也是唯一一個可以向電力機車提供電能的裝置。研究接觸網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性,主要是通過研究各個系子統(tǒng),研究接觸網(wǎng)支撐裝置零部件的失效性和故障原因,利用科學技術(shù)做的零部件,可以消滅可發(fā)生故障,將突發(fā)性故障的范圍進行限制,從而確保接觸網(wǎng)系統(tǒng)的有效性。接觸網(wǎng)系統(tǒng)的最小單元是接觸網(wǎng)支撐裝置零部件。

        1 零部件的優(yōu)勢

        接觸網(wǎng)裝置零部件都是經(jīng)過科學技術(shù)的測算,最大程度上避免發(fā)生故障,突發(fā)性故障被限制在極小的范圍內(nèi),使用零部件提高接觸網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,接觸網(wǎng)的支撐裝置是接觸懸掛的受力部件,是接觸網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成成分,同時,世界各國都在發(fā)展鐵路,零部件的可靠性也是國家綜合國力的體現(xiàn),所以世界各國都有一個共同的目標,研究出更加可靠的零部件。制造接觸網(wǎng)零部件是對每個國家科學技術(shù)的考驗,也是檢驗國家科技實力的一種方式。

        2 國內(nèi)外高速鐵路的歷史記錄

        2.1 國外歷史記錄

        英國是世界上最早修建鐵路的國家,開創(chuàng)了鐵路的先河,目前,世界上大部分國家都在高速鐵路上有一定的建樹。例如,日本的高速鐵路接觸網(wǎng),以前采用復鏈型懸掛,現(xiàn)在采用簡鏈懸掛,速度最快達到了300km/h,銅質(zhì)零部件和鋼質(zhì)零部件一直被日本高速鐵路使用,因為銅的導電性能和抗腐蝕能力均是比較良好的;法國高速鐵路接觸網(wǎng)先是采用彈鏈懸掛,后來升級為簡鏈懸掛,銅質(zhì)零部件及其銅合金零件一直被法國高速鐵路接觸網(wǎng)采納,補償繩一直采用不銹鋼絲繩,滑輪裝置用作張力的補償裝置,這套組合就達到了接近零維修的局面;德國的高速鐵路接觸網(wǎng)一般采用彈鏈懸掛,可以分為Re200、Re250、Re330三種,鋁合金零部件一直被德國高速鐵路采用,張力補償裝置一直采用棘輪裝置;西班牙高速鐵路接觸網(wǎng)直接引用了德國的Re250,接觸網(wǎng)、零部件等等幾乎都與德國的相近;意大利高速鐵路接觸網(wǎng)雙式簡鏈懸掛,并且意大利高速鐵路一直采用3kV直流供電。

        2.2 國內(nèi)歷史記錄

        我國高速鐵路接觸網(wǎng)零部件的成長經(jīng)歷了三個階段。我國接觸網(wǎng)第一階段,研習了前蘇聯(lián)對接觸網(wǎng)的設計理念,零部件的模型大部分與前蘇聯(lián)相似,我國當時采用可鍛鑄鐵鍛造零部件,鐵質(zhì)零部件極其不穩(wěn)定,存在一定程度的隱患。我國接觸網(wǎng)的第二階段可鍛鑄鐵被碳素鑄鋼替代,但是很快我國引進了銅合金和鋁合金零部件,開始向發(fā)達國家學習使用有色金屬,生產(chǎn)零部件的流程也變得不再單一。第二階段我國的高速鐵路接觸網(wǎng)得到了全面的發(fā)展,學習在零部件上使用有色金屬,并且鍛造的過程不再像以前一樣單一,但是仍然有需要改進的地方。現(xiàn)在我國處于高速鐵路接觸網(wǎng)的第三階段,大量的高速鐵路被鋪設,實現(xiàn)了全國的覆蓋,高速鐵路縱橫交錯,讓我國的大江南北聯(lián)系更加緊密。

        3 接觸網(wǎng)零部件的制造

        3.1 零部件的鑄造

        鑄造金屬接觸網(wǎng)零部件就是將熔煉完成的金屬溶液澆入鑄型中,凝固后,可以獲取一個一定形狀的金屬零部件毛坯。這種制作金屬零部件的方式叫作鑄件,鑄件的作用范圍廣大,優(yōu)點如下:

        (1)作用范圍廣,例如,鑄鐵、鑄鋼、鑄有色金屬(鋁合金、銅合金等)非常適用于結(jié)構(gòu)復雜的零部件。

        (2)成本低廉,原材料豐富,科技設備投資較少,失敗率比較低。

        (3)目前,鑄件的工藝已經(jīng)可以和鍛件比肩。鑄造分為砂型鑄造和特種鑄造,砂型鑄造可以生產(chǎn)出大量的鑄件,特種鑄造是按工藝進行劃分,有熔模鑄造、壓力鑄造、金屬性鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造、擠壓鑄造等,其中接觸網(wǎng)零部件的鑄造方式主要包括熔模鑄造、壓力鑄造和金屬型鑄造,每種鑄造方法都有自己適用的范圍,可以彌補砂型鑄造的不足。

        (4)熔模鑄造。熔模鑄造別名失蠟鑄造,模型是由一種易熔化的原材料制做而成,在模型的表面涂上若干曾耐高溫涂料,做成型殼,熔成的模型結(jié)果高溫澆注即可。熔模鑄造的特點:①鑄造出來的零部件精度高,并且表面非常光滑。②精密的零部件都可有熔模鑄造方式制作。③鑄造原材料不唯一,鐵、鋼、有色金屬均可鑄造。④生產(chǎn)的流成復雜,時間比較久。⑤原材料的價格昂貴、成本較高。⑥不可以鑄造大的零部件,模型容易發(fā)生變形。

        (5)壓力鑄造。壓力鑄造是熔化的金屬在高壓下迅速充型,并在壓力下凝固的鑄造方法。壓力鑄造時使用的壓力范圍在30~70MPa,其中充型的速度在5~100m/s,充型的時間可以達到0.05s。一般在壓鑄機上進行壓力鑄造,與其他鑄造方式最明顯的區(qū)別是壓力鑄造的最大特點是高壓和高速。壓力鑄造特點如下:①壓力鑄造生產(chǎn)效率高效,每小時可以鑄造50~100次,最快可以鑄件1小時500次,容易實現(xiàn)自動化。②壓力鑄造生產(chǎn)的零部件精度高,表面光滑。③冷卻速度快,生產(chǎn)的零部件整體緊實,硬度較高。④設備費用高,模具成本高。⑤可使用的原材料有限(如鋁合金不可以使用)。

        (6)金屬型鑄造。世界萬物都受到重力影響,金屬型鑄造就是在重力的作用下,將提前熔化的金屬注入金屬型中,這樣的鑄件方式叫金屬型鑄造,金屬型是由金屬打造,可以重復使用。金屬型鑄造的特點:①金屬型鑄造生產(chǎn)效率一般,金屬型可以重復使用,容易實現(xiàn)自動化,并且不需要太大的生產(chǎn)場地。②金屬型鑄造的產(chǎn)品精度高,表面光滑。③金屬型的力學性能好,可以是原材料鑄造出來的鑄件提升抗拉強度。④金屬型不透氣,冷卻速度快。

        3.2 零部件的鍛造

        鍛造是指在加壓設備和模具的作用下,使原材料局部或者全部塑性變形,獲取指定形狀、尺寸的加工方法。鍛造可以分為自由鍛造、金屬模鍛造、回轉(zhuǎn)鍛造、液態(tài)模鍛造等。

        (1)自由鍛造。使用比較簡單的工具,對坯料進行變形的方法是自由鍛造。自由鍛造可以分為手工自由鍛造和機器自由鍛造。手工自由鍛造只能生產(chǎn)小的鍛件,效率比較低,勞動強度大,機器自由鍛造可以生產(chǎn)大的鍛件,在自由鍛造中占據(jù)主導地位。所以無論是手工鍛造還是機器鍛造,對鍛工的水平要求極高。

        (2)金屬模鍛造。通過模具使金屬材料成型的方法叫作金屬模鍛造。金屬模鍛造優(yōu)點:①比自由鍛造的產(chǎn)品質(zhì)量更好,表面更加光滑。②復雜的鍛件也可以鍛造。③可實現(xiàn)自動化,生產(chǎn)效率比較高。④模具價格昂貴,并且一次只可以生產(chǎn)一個鍛件。

        3.3 接觸網(wǎng)零部件的防腐

        腐蝕問題是隨處可見的,遍布生活的每個角落,特別是金屬的腐蝕。金屬腐蝕主要有化學腐蝕、電化學腐蝕、大氣腐蝕、水腐蝕等,于是防腐變成了當前重要問題,金屬零部件的防腐蝕,可以加強金屬零部件自身的抗腐蝕能力;也可以采用相應的保護措施,使化學腐蝕和空氣腐蝕的危害降到最低。金屬零部件的防腐措施:(1)根據(jù)金屬零部件使用的環(huán)境,選取恰當?shù)慕饘俨牧?。?)在金屬零部件的鑄造和鍛造過程中,加強原材料本身的抗腐蝕性。(3)在金屬零部件的表面涂上若干層防腐涂層。(4)使用化學方法保護金屬零部件,如陰極保護、陽極保護等措施。接觸網(wǎng)零部件目前常用的防腐蝕方法有熱浸鍍鋅、熱噴鋅、熱噴鋁、涂若干層防腐涂層等。

        4 結(jié)語

        高速鐵路接觸網(wǎng)支撐裝置零部件研究,接觸網(wǎng)零部件的制造是一個國家科技實力和綜合國力的體現(xiàn),高速鐵路已經(jīng)成為現(xiàn)在主要的交通工具,同時,接觸網(wǎng)零部件可以提高接觸網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,接觸網(wǎng)零部件的制造主要通過鑄造、鍛造的方式,自然界中腐蝕無處不在,所以我們要盡力降低腐蝕的效果,并且通過防腐措施使接觸網(wǎng)零部件的壽命更加長久。我們要加大科研力度,研究出更好的零部件,抗腐蝕能力強,可以通過工廠量產(chǎn),加強我國的高速鐵路支撐零部件的研究水平,吸引更多的人才加入。

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