機(jī)械應(yīng)用基礎(chǔ)-課件-6高鐵上所用的機(jī)械材料

任務(wù)九

高鐵上所用的機(jī)械材料都有哪些？對(duì)于高速鐵路，對(duì)新材料的強(qiáng)度、疲勞性能、輕量化、工藝性等提出了更高的要求，新材料的應(yīng)用主要在以下幾個(gè)方面。車體不銹鋼不銹鋼主要用鎳鉻奧氏體不銹鋼，由于其高耐蝕性和美觀的特點(diǎn)，在日本、美國(guó)、前蘇聯(lián)應(yīng)用較多，在保證強(qiáng)度和剛度前提下，如梁、柱等骨架的板厚由普通鋼的3.2一6.0mm減至1.0一1.5mm，可減重40%左右。任務(wù)九

鋁合金鋁的密度小，僅為2.7（屬輕金屬），約為鋼的1/3。由于鋁的表面易氧化形成致密而穩(wěn)定的氧化膜，所以耐蝕性好。鋁有較好的鑄造性，由于鋁的融化溫度低，流動(dòng)性好，易于制造各種復(fù)雜外形的零件。鋁合金仍然保持了質(zhì)輕的特點(diǎn)，但機(jī)械性能明顯提高。主要應(yīng)用：

一是作為受力構(gòu)件；二是作為門、窗、管、蓋、殼等材料；三是作為裝飾和絕熱材料。近年來國(guó)外有用鎂合金、鈦合金等航空材料制造車體骨架的嘗試，其重量只有鋁合金的66%，減重效果明顯。但還在考察試驗(yàn)中。任務(wù)九

復(fù)合材料復(fù)合材料己開始應(yīng)用于車輛，且用量不斷增加，代表了未來發(fā)展趨勢(shì)。纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（FRF)因?yàn)楦弑葟?qiáng)度（剛度）、耐疲勞、耐蝕、隔熱、阻燃、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在越來越多地應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)件，例如車體和車頭前端部采用玻璃鋼、芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂等。目前在西歐，制造鐵道車輛用的復(fù)合材料中，按纖維種類分，玻璃纖維占58%.芳族聚酸胺纖維占20%，碳纖維占20%，其他占2%；按樹脂的種類分，聚酯占35%，乙烯酸酯占22%，環(huán)氧樹脂占21%，酚醛樹脂占15%，改性的丙烯酸樹脂占4%，其他占3%。任務(wù)九

轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架是特別重要的高強(qiáng)度部件，關(guān)系到整個(gè)車輛安全性。轉(zhuǎn)架必須滿足安全、運(yùn)行舒適度以及耐磨損、易檢修等要求。多采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金低碳高強(qiáng)度鋼、耐候鋼制造的構(gòu)架。近來研究熱點(diǎn)為高分子復(fù)合材料和鋁合金制造的構(gòu)架。任務(wù)九

車輛內(nèi)裝及設(shè)備車輛內(nèi)裝及設(shè)備主要有裝飾板、廁所、盟洗室、座椅及水箱等，以鋁合金和高分子材料為主，如裝飾板采用鋁合金上疊合一層不燃性的纖維增強(qiáng)塑料，廁所、盟洗室、座椅及水箱還要考慮到衛(wèi)生和耐腐蝕性，也以不燃性的為佳。任務(wù)九

輪一軌系統(tǒng)車輪與鋼軌材料除了要有足夠的強(qiáng)度、韌性、耐磨性外，還必須具有耐擦傷、抗剝離的性能。對(duì)于鋼軌材料而言，歐洲鐵路一直在合金鋼軌上進(jìn)行研究，如非熱處理的Cr-Mo，合金鋼軌除了有較高的循環(huán)軟化抗力外，也有較好的抵抗短波磨損的能力，是今后鋼軌材料的重點(diǎn)選擇對(duì)象之一。此外，還應(yīng)從鋼軌鋼的強(qiáng)韌化和純凈化方面進(jìn)行努力，大力發(fā)展全長(zhǎng)熱處理鋼軌、稀土鋼軌和降噪降震新鋼軌。任務(wù)九

無砟軌道無砟軌道是當(dāng)前和今后世界鐵路建設(shè)發(fā)展的趨勢(shì)和方向。無砟軌道的軌枕本身是混凝土澆灌而成，而路基也不用碎石，可減少維護(hù)、降低粉塵、美化環(huán)境。鐵軌、軌枕直接鋪在混凝土路上，水泥枕與鐵軌間采取了許多連接穩(wěn)固的措施。列車時(shí)速可達(dá)200ｋｍ以上。

高鐵軌道水泥枕、鐵軌和地基間的連接處均以聚氨酯彈性體填隙、密封，一則使連接穩(wěn)固，不因受氣候變化而位移；二則可起防震和消除噪音作用，增添旅客乘車舒適感。任務(wù)九

受電弓滑板目前高速鐵路使用的導(dǎo)線主要有銅銀(0.15％一0.18%Ag)，銅鎘(0.7%-1.3%Cd)或銅錫合金（0.3%Sn)等。隨著列車的高速化，研制高線張力和重量輕的新型復(fù)合導(dǎo)線（即外表為銅，芯部為鋼）是發(fā)展趨勢(shì)。受電弓滑板是機(jī)車供電系統(tǒng)重要集電元件，通常有碳滑板、金屬滑板、浸金屬碳滑板和粉末冶金滑板，各國(guó)多采用碳滑板。目前，國(guó)內(nèi)外研究的浸金屬碳滑板已步入了實(shí)用化的階段任務(wù)九

制動(dòng)摩擦系統(tǒng)制動(dòng)摩擦系統(tǒng)要求摩阻材料有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，更好的散熱性和耐磨性，足夠高的沖擊強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，對(duì)磨偶件不產(chǎn)生異常磨損和其他形式的損傷，制動(dòng)火花少，價(jià)格便宜，而且輕量化。制動(dòng)盤過去長(zhǎng)期使用合金鑄鐵，但高速列車要求選用高強(qiáng)度抗熱裂的合金鍛鋼，如Ni-Cr-Mo或Cr-Mo-V合金鋼，也有研制金屬基復(fù)合材料和C-C復(fù)合材料制動(dòng)盤。目前常用的摩阻材料可分為含磷鑄鐵、粉末冶金材料和合成材料。目前纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在摩阻制動(dòng)材料方面的成功開發(fā)和運(yùn)用備受矚目任務(wù)九

減振、降噪材料高速帶來的沖擊、振動(dòng)和噪聲的加劇，采用減振降噪元件，例如勃彈性能、耐疲勞、耐老化性能更優(yōu)的橡