Titánötvözet rugó alkalmazása mozdonyokhoz
A nagy szilárdságú titánötvözet az egyik legjobb anyagjelölt repülési rugók készítéséhez. A titánötvözet rugók első alkalmazása 1970-ben kezdődött, amikor a McDonnell Douglas Ti-13V-11Cr-3Al ötvözet rugókat használt a DC-10 széles törzsű repülőgépeken. az orrban és a fő leszálló zárórugókban, valamint a felvonó és csűrő vezérlőrugókban.
1971-ben az RMI feltalálta a Beta-C (TB9) metastabil titánötvözetet. A nagy szilárdság és az alacsony modulus mellett az ötvözet kiváló hidegfeldolgozási tulajdonságokkal is rendelkezik, és könnyen rugóhuzallá alakítható. A TB9 titánötvözet fokozatosan váltotta fel a nehezen feldolgozható Ti-13V-11Cr-3Al ötvözetet, és a Boeing 757 keskenytörzsű repülőgépek kabinajtaja kiegyensúlyozó rugójaként használták. , akár 66,6%-kal csökkenti a súlyt. Később a TB9 titánötvözet rugókat a Boeing 777, Airbus A330, A340 és más modelleken is használták.
A titánötvözetek a repülési területen kívül számos előnnyel és alkalmazási példával rendelkeznek a mozdonyrugókban is. Először is, a titánötvözet kiváló korrózióállósággal rendelkezik, amely csökkentheti a komplex korróziógátló kezelési folyamatot, különösen zord környezetben, és biztosítja a rugók hosszú távú stabil működését és csökkenti a járművek karbantartási költségeit. Másodszor, a titánötvözet sűrűsége csak körülbelül 60%-a az acélénak, és a titánötvözet rugalmassági modulusa és nyírási modulusa körülbelül fele az acélénak. A titán rugók tervezéséhez szükséges effektív tekercsszám csak fele az acélrugókénak, így az elméleti súlycsökkenés elérheti a 70%-ot is. A mozdonyrugók tényleges terhelési és összeszerelési követelményei szerint a titánötvözet rugók használata 40-60%-kal csökkentheti a súlyt. A rugós tömegcsökkentés nemcsak energiát takaríthat meg és növelheti a jármű futásteljesítményét, hanem hozzájárul a jármű rugalmasságának és kezelhetőségének javításához is.
Ezenkívül a titánötvözet rugók jó csillapítási tulajdonságokkal is rendelkeznek. A mozgás közbeni gyorsításhoz és lassításhoz kevesebb energia szükséges. Kisebb súly vagy kevesebb energia rugalmas deformációt okozhat, így a terhelés alatti mozgás simábbá és jobban ellenőrizhetővé válik. Jelenleg sok motorkerékpár és kerékpár közepes szilárdságú titánötvözet (TC4) rugókat használ az acélrugók helyettesítésére, elsősorban a titánötvözet rugók jó csillapítási tulajdonságai miatt, ami javítja a kényelmet göröngyös útviszonyok között.
Ugyanakkor a titánötvözet rugók tervezésénél számos részletre kell figyelni. Például a GB/T 23935-2009 "Hengeres csavarrugók tervezése és számítása" jelenlegi rugótervezési szabvány főként acélrugókra irányul, és a rugó csavarvonalszöge 5 fok és 9 fok között van. A titánötvözet rugók azonban alacsony rugalmassági modulusú és nyírási modulussal rendelkeznek, kevés a hatékony tekercs, és a spirálszögük gyakran nagyobb, mint 9 fok. A meglévő szabványok és számítási képletek nem tudnak megfelelni a titánötvözet rugók tervezési követelményeinek, ezért a merevségszámítási képletet módosítani kell.