轨道车辆用国产化不锈钢材料焊接工艺性研究

利用轨道车辆不锈钢车体制造中最常用的3种焊接工艺方法对厚2mm的进口和国产不锈钢板EN1.4318+2B进行了焊接工艺性比对试验,研究了国产不诱钢材料的焊接工艺性.结果表明:国产不锈钢板焊接性良好,与进口不锈钠板一样可获得符合相关标准要求的焊接接头.     

用于液化天然气运输船舱壁角的自动钨极惰性气体保护焊

液化天然气船舱表层由薄板铁镍合金材料和隔热箱层压结构组成,铁镍合金材料在3.0 mm以下,非常薄.其焊接方法是采用钨极惰性气体保护焊,但机械化焊接只限于简单部位,复杂部位依然要依赖于具有高技术的焊接操作者.为此,开发了代表高科技焊接的舱体壁角端接接头的自动钨极惰性气体保护焊接技术,如图1所示.     

超高速TIG焊接工艺

最近,日本巴布日立工业公司与广岛大学的筱崎贤二教授进行共同研究,利用热丝TIG焊接方法(热丝钨极惰性气体保护弧焊),成功地实现了5m/min的超高速焊接。为了提高焊丝加热时的电流量,以改进出口电能加速器为主,根据焊丝进给的高速化及供电方法的稳定化等各种观点,对系统整体进行了改进,实现5m/min的高速搭接填角焊,与传统的焊接方法相比,焊接速度可提高10倍左右。热丝TIG焊接法是为了解决传统的TIG焊接法存在的问题,即单位时间内的熔敷量少的问题而开发的。它由TIG焊接电源、TIG焊炬、焊丝进给装置等组成,此外,对焊丝通电的焊丝焊炬及焊丝加热电源构成了完整的焊接系统。对添加焊丝通电会产生焦尔热,在加热焊丝的同时就会形成熔敷金属。以往,该公司在板厚1.5mm的不锈钢搭接角焊中,实现了2.5m/min的高速自动焊接,特别要求美观与高效率的汽车零部件及不锈钢产品的用户等引进了该系统。这次开发的技术,保持了传统TIG焊接的优点,既可以获得高质量的焊接金属,并有效利用了不会发生焊接飞溅等的特征。通过焊丝电流的增减,可任意地调整熔敷速度,实现焊接高速化。有效利用了TIG焊接的优势,例如起弧,终端部光滑的焊道形状及适用于各种姿...     

终端部无残孔的FSW装置

最近,日本大阪大学接合科学研究所的中田—博教授与藤井英俊副教授等,开发了焊接线终端部无残孔的FSW(摩擦搅拌接合)装置,该方法是在实施FSW接合时,一旦接合终了,提早提升旋转工具的凸起部(即工具的销部),以使焊接终端部位的孔消失。传统的FSW装置(主要用于铝合金焊接)旋转工具的凸起(销部)与台肩部是一体化的,接合线终端部留有残孔,是有待解决的问题。本次开发的装置中只有位于直径15mm的圆柱状旋转工具尖端部的,直径为5~6mm的凸起上、下移动带动工具旋转工作。因为凸起部的上、下移动防止了焊件材料贯通,这对于板厚不同的材料也可以应对。此外,该装置备有光导纤维激光器,也可实现接合面的局部加热。由于用激光器加热接合面,不仅低熔点金属(如铝等)可进行FSW接合,而且钢等高熔点金属也可实现FSW接合。用FSW工艺进行异种材料接合时,能只对高熔点材料预热。还备有利用液体CO2进行接合面的局部冷却的系统,由于可控制冷却速度,可在接合面的强度控制,晶粒微细化等方面发挥作用。□终端部无残孔的FSW装置@彭惠民     

自动调整的牵引弹性齿轮

为了降低电动车组起动和制动时发出的噪音,为了提高走行部分主要部件的使用寿命以及改善牵引电机的工作条件,设计试制了一批地铁动车用的自动调整牵引弹性齿轮。弹性齿轮由齿圈1,压装在轮心轮毂延长部分上的齿轮心2和两个用螺栓4固接齿轮心的侧板3组成见图。在齿圈和侧板间逐个间隔地装置了8个弹性橡皮金属件5和8个支承橡皮金属件6。椽皮金属作由侧板上的端面呈凸出状的圆环形支承板作轴向定位。齿轮     

焊接残余应力对对接接头疲劳裂纹扩展的影响

为提供一种考虑焊接残余应力重分布效应的疲劳裂纹扩展数值模拟方法,并以此研究焊接残余应力对对接接头疲劳裂纹扩展的影响,采用热弹塑性有限元法计算焊接残余应力,再基于计算机图形学与等参元逆变换提出应力映射技术,并借助该技术将计算的应力映射到疲劳裂纹扩展分析模型.采用NASGRO方程,考虑焊接残余应力的重分布效应,研究焊接残余应力对疲劳寿命的影响.研究结果表明:1)即使是很小的焊接残余拉应力也可能对材料疲劳寿命造成显著的降低.相反,很小的焊接残余压应力也可能显著地提高材料的疲劳寿命,本算例不到10％材料屈服强度的焊接残余拉/压应力,将疲劳寿命降低了/提高了25％/75％以上;2)焊接残余拉应力对疲劳寿命的影响随着应力的增大而增大,但增大的比例随着应力值的增大而显著减小;3)残余压应力对疲劳寿命的影响程度要比同值的拉应力影响大.此外,根据研究结果还给出了一些降低焊接残余应力不利影响及提高材料疲劳性能的工程建议.     

新型SRC梁及应用中的概算编制

杭州枢纽乔司编组站杭州端,跨越大寨港1号桥,是一座3线墩台、2线铺架的斜交中桥,其梁跨为1-17.l 1—29.0 l-17.1米,梁部采用混凝土全包式组合型钢结合梁(Shape Reinforced Concrete简称SRC梁),每孔梁由7片巨型工字型钢构成骨架,每片型钢由工厂单片焊接成型,运送至桥位拼装,然后现浇600号混凝土,将巨型工字钢上部和两侧包裹,其支座为特别设计的球形受拉、压支座。该梁的最大特点是降低了梁体的建筑高度,一般同长度的梁高为3m左右,而此桥梁高只有1.3m左右,加上轨道按无碴无枕设计桥面,更降低了轨顶标高,从而减少了整个编组站大量的土石方工程。本桥梁部、支座等有较多新技术,施工中工艺要求也较高,建筑材料也较一般不同,因此其概算的编制也就存在着不同的特点。     

新型受电弓滑板材料的研究

阐述了国内一些不同材质滑板的特点和应用,分析了国内受电弓滑板的发展趋势,指出陶瓷增强铜基复合材料是一种新型高性能受电弓滑板材料.采用化学镀铜的TiB2粉与Ti3SiC2粉作为弥散强化增强相,真空无压烧结成一种新型弥散强化Cu基复合材料.研究其性能表明,Cu/Ti3SiC2(20%)/TiB,(15%)复合材料其相对密度、电阻率、布氏硬度都达到相关标准要求.     

基于共振解调技术的高速铁路焊接接头状态评判方法

基于广义共振原理,利用共振解调方法将钢轨焊接接头对车辆—轨道系统的低频周期性冲击特征的分析转换为对其高频共振的分析.对轴箱垂向加速度实测数据进行带通滤波,然后利用希尔伯特变换得到轴箱垂向加速度包络,并采用离散时间傅里叶变换对包络进行分析得到细化包络谱.利用细化包络谱第1主频能量与其0～5 Hz内的总能量之百分比反映钢轨焊接接头对车辆—轨道系统的周期性冲击特性,并根据该百分比与滤波频率的关系曲线的峰值确定带通滤波截止频率,由此得到带通滤波的频率范围是20～450 Hz.结合钢轨焊接接头处轴箱垂向加速度有效值出现大值的位置和钢轨焊接接头周期性间距近似为100 m的性质,对钢轨焊接接头进行精确定位.根据300 km·h-1速度级高速铁路钢轨焊接接头处轴箱垂向加速度移动有效值的分布规律,确定其阈值为50 m·s-2,依此作为评判钢轨焊接接头状态的依据.在此基础上,给出了300 km·h-1速度级高速铁路焊接接头状态动态评判方法和实现方式.     

加筋土挡墙地震稳定性分析的水平条分方法

根据加筋土挡墙分层填筑、分层加筋、分层压实成水平成层土体的特点,针对加筋材料的不可延展性和可延展性2种情况,采用不同的形状简化破裂面,并将加筋体划分成一定数量水平土条,提出分析加筋土挡墙地震稳定性的水平条分方法.导出筋材拉力和所需筋材长度的计算公式,分析填土内摩擦角、水平和竖向地震加速度系数对筋材拉力及所需筋材长度的影响.结果表明:随着填土内摩擦角的减小、地震加速度系数的增加,加筋土挡墙内部稳定性变差,需要筋材的强度更大、长度更长;当填土内摩擦角及地震加速度系数相同时,可延展性筋材所需长度比不可延展性筋材大.与其他方法的比较分析表明,采用简化破裂面比采用对数螺线状或多折线破裂面更加简单合理,便于工程应用.     

布袋加筋注浆桩在软基加固处理中的应用研究

研究目的:既有铁路增建二线,受行车运营干扰、施工场地及接触网净空高度等限制,软土地基加固处理难度较大。因此,需要研究一种合理的地基加固方法,不仅能够满足场地受限要求及路基沉降控制要求,而且能够保证既有线运营安全。研究结论:布袋加筋注浆成桩法是注浆技术、土工织物、加筋材料综合应用而成的一项新技术。通过研究,得出以下结论:(1)土工布袋的隔离作用使得浆液通过膨胀布袋达到压密土体的目的,加筋注浆管作为注浆通道简化了施工工序,同时极大的增强了桩体的抗剪强度、抗变形能力;(2)施工采用普通旋转钻机作业,且可根据场地适当调整,占地范围小,降低对施工场地和净空高度的限制要求;(3)浆液采用孔底返浆法施工,由下至上,分节注入,同时可多次补浆,能较好保证桩体成桩质量;(4)采用布袋加筋注浆桩既可保证桩身抗剪强度及承载能力,又能适应场地及空间限制,可在软土地基加固工程中推广应用。     

新型超声波探伤试验法

最近,日本电力中央研究所开发了新型超声波探伤试验方法,该方法与传统的非破坏检查方法相比,具有简便、快速,且成本低的特点,能够探测以往不能探到的深度部位。该法称为SPOD法(短路程衍射波法),利用斜角探头对伤痕部位入射超声波,用在伤痕正上方配置的垂直探头接收来自伤痕的衍射波。该法不受金属材质的制约,即使是TOFD法难以测定厚壁的不锈钢制配管等,也可较简便地对伤痕深度及部位实施探伤。SPOD法接收由直接在伤痕上方传播的超声波成分,与在底面反射传播到上方的超声波成分所产生的2个回波(反射波),根据这些回波的时间差,能进行深度的探测。据电力中央研究所认为,根据以往的以不锈钢配管焊接部超声波探伤试验为对象的基础试验,新方法具有以下特征:①由于能够在较短的波束路程上接收微弱的衍射波,理论上,比端部回波法及TOFD法探测伤痕的灵敏度高;②与端部回波法及TOFD法相比,能够用简单的计算公式计算出伤痕深度,而前两种方法是无法做到的;③深度探测比端部回波法简单,所以在短时间内可以求出伤痕深度;④可以应用于TOFD法不能应用的不锈钢制等厚壁构件的探伤;⑤探测时间短,由于又能沿用端部回波法的设备,故探伤成本比端部回波法及TOFD法低...     

DQ_(45)型钳夹式货车端盖方式运输1000MW发电机定子试验研究

为了保证DQ45型钳夹式货车端盖方式运输1000 MW发电机定子的安全,对端盖及连接端盖与定子的螺栓、拉杆进行强度试验研究。根据DQ45型钳夹式货车的技术参数、端盖的结构特点和材料性能,设计试验流程和试验方法。试验研究结果表明:螺栓的平均预紧力为375.9 kN,平均预紧应力为419.5 MPa,确定以(3 400±100)N.m力矩预紧,合车后最大应力增量为53.7 MPa,运输中最大合成应力为480.6 MPa;拉杆的最大预紧力为2 825 kN,最大预紧应力为301.3 MPa,确定以2 815~2 825 kN预紧力预紧,合车后最大合成应力为363.8 MPa,运输中最大合成应力为376.5 MPa;耳板R150圆弧大应力区,合车后最大应力为212.0 MPa,运输中最大合成应力为268.1 MPa;耳孔附近应力区,合车后最大应力为121.7 MPa,运输中最大合成应力为181.2 MPa。端盖各主要部件合成应力均在相应材料许用应力范围之内,满足运输安全的要求。     

基于模态分析的牵引供电系统谐波谐振过电压研究

针对高铁牵引供电系统的谐振过电压问题,通过分析其谐波特性,综合考虑线路集肤效应及分布参数的特性,研究由接触网、馈线、钢轨回路(包括大地)、回流导线以及牵引变电所至接触网的馈电线等构成的牵引网的参数计算方法,建立牵引网线路等效模型,使用该模型计算牵引网线路参数;采用模态分析方法解耦牵引网与电力机车的耦合关系,确定基于车网耦合的牵引供电系统的谐波谐振次数、电压波形、影响范围等数据以及所引起的牵引网过电压机理;通过EMTP-ATP软件建立基于AT供电方式与CRH2型动车组的车网耦合仿真模型,得到牵引网网压状态.通过与实测的机车负荷、谐波电流等数据对比可知,仿真结果与实测数据分析结果一致,验证了该方法的正确性.     

68kg/m钢轨的试验与评价

针对国外重载铁路广泛使用68kg/m钢轨的情况,同时为满足我国发展重载铁路的需要,本文对68kg/m钢轨及其配套技术进行试验研究。按照北美标准,由国内钢厂轧制生产出热轧钢轨(抗拉强度为1 080 MPa)、在线热处理后抗拉强度为1 265MPa的68kg/m钢轨,通过厂内闪光焊、现场气压焊方法焊接成无缝线路,在京包上行线铺设15km试验段,其中半径1 200m以下曲线区段铺设在线热处理钢轨,其他区段铺设热轧钢轨,5年累计通过总重881 Mt·km/km,得到结论如下:在曲线区段,68kg/m在线热处理钢轨至下道时总的平均磨耗速率约为0.03mm/Mt,比60kg/m U75V热处理钢轨的耐磨性提高1倍以上;直线上累计通过总重881 Mt·km/km后,68kg/m热轧钢轨垂直磨耗约为2mm;累计通过总重881 Mt·km/km后,钢轨的重伤率为0.46处/km,远低于相同条件下60kg/m钢轨的重伤率;使用68kg/m钢轨的维修养护工作量比使用60kg/m钢轨减少约一半。综上,无论从技术性、配套性还是经济性上考虑,在我国铁路推广使用68kg/m钢轨是可行的。     

新一代ST27系列高压比径流式涡轮增压器

大中型柴油机（尤其是使用重油的发动机）未来发展的最大挑战将是满足更加严格的环保要求,涡轮增压系统通过提高压比和效率可为这种发展提供最有力的保障。KBB公司的HPR系列涡轮增压器自问世以来,一直是市场上的佼佼者。KBB公司将以其新的ST27系列径流式涡轮增压器继续应对这种挑战。在HPR系列成功的基础上,新的ST27系列涡轮增压器将压比提升到5．5,仍维持很高的总效率。为满足发动机新的需求,ST27系列在HPR系列基础上扩展了两种规格,因而可适用于功率范围为300～4800kW的气体燃料、柴油和重油发动机。然而,ST3-ST6型增压器的外形尺寸与HPR3000--HPR6000型增压器的保持相同。ST2型增压器设计用于较小的体积流量,而S1_7型增压器则针对较大的体积流量设计。ST27系列增压器已经投放市场,其整个系列将于2010年年底前推出。本文将介绍ST27系列涡轮增压器主要部件的开发,诸如轴承和压气机设计,包括为采用新的空冷系统而进行的旋转叶轮的温度测量。在涡轮增压器试验台和发动机试验台上成功地进行了广泛的性能鉴定试验。本文将详细介绍径流式涡轮叶轮的开发过程。高转速和高温,尤其是叶片振动,使得涡轮叶轮成为涡轮增压器中最关键的一个部件。然而,用于开发的时间又很短。有效而又快速的设计和评价工具可最大限度地减少样机制作和试验的工作量,在设计过程中了解可能发生的最大振动应力是非常重要的。因此,通过一种简单的激振模型提供了一种对径流式涡轮叶片振动应力进行估算的方法。在设计过程中,叶片之间的几何差异引起的失谐效应导致了进一步的不确定性。本文介绍这种由几何因素造成的叶片失谐形成的效应以及由此引起的对峰值振动应力影响进行的模拟与分析,并给出相应的叶片振动的测量结果。     

“奥星”和“中原之星”在株洲电力机车厂竣工剪彩

2001年9月21日,DJ2型交流传动电力机车“奥星”和160 km/h动力分散型电动车组“中原之星”研制成功.株洲电力机车厂和相关研制单位举行了竣工剪彩仪式. “奥星”机车是我国第一台具有自主知识产权的商用型交流传动机车,由中国工程院院士刘友梅牵头,株洲电力机车厂和株洲电力机车研究所共同研制而成.该机车的变流器、微机控制装置及牵引电动机三大部件均为国产,其轴式为B0-B0,持续制功率4 800 kW,主要用于既有干线客运牵引和高速专线牵引,是一种能覆盖普速、快速、高速区段的通用型客运电力机车,时速可达200 km/h.它具有黏着好、恒功范围宽、轴功率大、功率因数及效率高、谐波干扰小、维修率低等优点,可适应各种恶劣环境工作,是“绿色”牵引动力. “中原之星”交流传动电动车组是为了满足人们对舒适、快捷的旅客运输越来越高的要求而研制的.动车组最高运行速度为160 km/h,牵引功率3 200 kW,采用微机网络控制技术,辅助电路采用集中整流分散逆变的供电方式,采用新型无摇枕分散动力及非动力转向架,轻量化鼓形车体,流线型整体玻璃钢车头外形,车厢内豪华舒适、新颖美观、色彩清新明快.动车组具有良好的启动性能和加速度性能,整个列车编组灵活,适宜于中、短途高密度发车,可以满足运营对安全、可靠性的要求.该车组由株洲电力机车厂、四方机车车辆厂、株洲电力机车研究所和郑州铁路局联合设计制造,将于2001年10月在郑州至武昌间首次投入试运行. “奥星”和“中原之星”的研制成功,标志着我国交流传动技术开始从导入期向成长期过渡,为实现交流传动技术产业化,完成“十年转换工程”奠定了坚实的基础.(本刊供稿)     

进口淬火钢轨的性能及应用研究

针对20世纪90年代中期我国进口并铺设使用的日本、法国、奥地利及俄罗斯淬火钢轨,进行性能和应用状况分析,研究钢轨出现滚动接触疲劳缺陷的原因,提出解决措施。研究结果表明,日本、法国、奥地利的钢轨淬火工艺为离线欠速淬火工艺,仅对轨头进行加热和冷却处理,从而得到较高的强度和硬度。这种钢轨虽然在小半经曲线上表现出较高的抗磨耗性能,但在直线段上当通过总重达到4～5亿t.km时,钢轨踏面会出现隐伤、斜裂纹、剥离掉块等较严重的滚动接触疲劳缺陷;俄罗斯的钢轨淬火工艺为淬火+回火工艺,钢轨全断面经过加热和冷却处理,虽硬度和强度略低,但因其不同的廓面形状和较好的轮轨匹配关系,使得滚动接触疲劳伤损较轻;进口淬火钢轨出现的斜裂纹一般形成在轨距角处,与行车方向大致成40°～50°角并向行车方向发展。疲劳裂纹是由材料的棘齿形滞回效应引起的,并在高的接触应力下扩展。因此定期打磨钢轨和使用新廓面钢轨是解决滚动接触疲劳问题的有效方法。