การออกแบบโครงสร้างของรถเข็นไฟฟ้าความเร็วสูงสามารถตอบสนองความต้องการของน้ำหนักเบาและความแข็งแรงได้อย่างไร
เนื่องจากการขนส่งทางรถไฟความเร็วสูงกำลังเฟื่องฟู รถเข็นไฟฟ้าความเร็วสูง เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการให้บริการผู้โดยสารมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่เข้มงวดมากขึ้น การออกแบบโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงสูงไม่เพียง แต่สามารถลดการใช้พลังงานของการทำงานของรางความเร็วสูง แต่ยังมั่นใจได้ถึงความมั่นคงและความปลอดภัยของรถเข็นภายใต้การใช้งานบ่อยครั้ง
ทางเลือกของวัสดุเป็นพื้นฐานสำหรับการบรรลุความสมดุลระหว่างความสว่างและความแข็งแรง แม้ว่าเหล็กแบบดั้งเดิมจะแข็งแรง แต่ก็หนักและไม่เอื้อต่อเป้าหมายของความสว่าง ในปัจจุบันอัลลอยอลูมิเนียมได้กลายเป็นวัสดุยอดนิยมสำหรับรถเข็นแบบรถไฟความเร็วสูงเนื่องจากข้อดีของความหนาแน่นต่ำและความแข็งแรงเฉพาะสูง การใช้โลหะผสมอลูมิเนียม 6061 ตัวเป็นตัวอย่างความหนาแน่นของมันคือประมาณหนึ่งในสามของเหล็กและหลังการรักษาความร้อนความแข็งแรงแรงดึงสามารถเข้าถึง 310MPa ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการความแข็งแรงของการใช้รถเข็นทุกวัน นอกจากนี้แมกนีเซียมอัลลอยยังเป็นวัสดุที่มีศักยภาพที่ดี มันเบากว่าโลหะผสมอลูมิเนียมและมีประสิทธิภาพการดูดซับแรงกระแทกที่ดี แต่ต้องได้รับการรักษาเพิ่มเติมในแง่ของความต้านทานการกัดกร่อน วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เป็นตัวเลือกระดับสูง ความแข็งแรงของพวกเขาเกินกว่าเหล็กกล้า แต่น้ำหนักของพวกเขาเบามาก พวกเขามักจะใช้ในส่วนประกอบสำคัญที่ไวต่อน้ำหนักเช่นโครงสร้างการสนับสนุนเฟรมของรถเข็น แต่ค่าใช้จ่ายสูง จำกัด การใช้งานขนาดใหญ่ของพวกเขา
การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งของการรวมกันของน้ำหนักเบาและความแข็งแรง การใช้เทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพทอพอโลยีการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์จะใช้ในการวิเคราะห์การกระจายแรงของรถเข็นภายใต้สภาพการทำงานที่แตกต่างกันลบวัสดุที่ซ้ำซ้อนและรักษาชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักบรรทุกที่สำคัญซึ่งสามารถลดน้ำหนักได้อย่างมีนัยสำคัญในขณะที่มั่นใจในความแข็งแรง ตัวอย่างเช่นเฟรมของรถเข็นได้รับการออกแบบให้เป็นโครงสร้างรังผึ้งหรือมัด โครงสร้าง Honeycomb ใช้ลักษณะความมั่นคงของ hexagons เพื่อให้ได้แรงอัดสูงที่น้ำหนักที่ต่ำกว่า โครงสร้างมัดใช้หลักการเสถียรของสามเหลี่ยมเพื่อสร้างเฟรมที่มั่นคงด้วยแท่งเรียวเพื่อกระจายแรงอย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันแนวคิดการออกแบบแบบแยกส่วนก็ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางย่อยสลายรถเข็นเป็นโมดูลการทำงานที่หลากหลายและแต่ละโมดูลได้รับการออกแบบตามความต้องการที่แท้จริง ตัวอย่างเช่นชิ้นส่วนกล่องเก็บของใช้การออกแบบผนังบาง ๆ เพื่อลดน้ำหนักในขณะที่การเชื่อมต่อระหว่างล้อกับเฟรมมีความเข้มแข็งเพื่อให้แน่ใจว่ามีความสามารถในการรับน้ำหนัก
เทคโนโลยีการเชื่อมต่อยังเป็นลิงค์สำคัญในการออกแบบโครงสร้าง วิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิมมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนรูปแบบความร้อนบนวัสดุเช่นโลหะผสมอลูมิเนียมส่งผลต่อความแข็งแรงของโครงสร้างและลักษณะที่ปรากฏ ผัดเทคโนโลยีการเชื่อมแรงเสียดทานแก้ปัญหานี้ได้ดี มันสร้างความร้อนผ่านแรงเสียดทานเพื่อทำให้เป็นพลาสติกวัสดุและบรรลุการเชื่อมต่อในสถานะของแข็ง ข้อต่อรอยมีความแข็งแรงสูงและการเสียรูปเล็ก ๆ และไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุเติมซึ่งสามารถรับรองความสมบูรณ์ของโครงสร้างรถเข็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับวัสดุที่ยากต่อการเชื่อมเช่นวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์กาวที่มีความแข็งแรงสูงใช้สำหรับการยึดติดรวมกับการเชื่อมต่อเชิงกลเช่นการตรึงหมุดเพื่อสร้างวิธีการเชื่อมต่อคอมโพสิตซึ่งไม่เพียง แต่ช่วยให้มั่นใจถึงความแข็งแรงในการเชื่อมต่อเท่านั้น แต่ยังหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อคุณสมบัติของวัสดุ
ผ่านการเลือกวัสดุที่สมเหตุสมผลการออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างและเทคโนโลยีการเชื่อมต่อขั้นสูงรถเข็นรถไฟความเร็วสูงสามารถบรรลุเป้าหมายที่มีน้ำหนักเบาในขณะที่มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรับประกันความน่าเชื่อถือสำหรับการทำงานที่มีประสิทธิภาพของบริการจัดเลี้ยงรางความเร็วสูง ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีวัสดุและเทคโนโลยีการผลิตการออกแบบโครงสร้างของรถเข็นแบบจัดเลี้ยงความเร็วสูงจะสมบูรณ์แบบมากขึ้นในอนาคตเพื่อตอบสนองความต้องการการพัฒนาของอุตสาหกรรมรถไฟความเร็วสูง
กระบวนการบำบัดพื้นผิวของรถเข็นไฟฟ้าความเร็วสูงเพื่อให้แน่ใจว่าการต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอได้อย่างไร
รถเข็นไฟฟ้าความเร็วสูงอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างซับซ้อนเป็นเวลานาน พวกเขาไม่เพียง แต่ต้องทนต่อแรงเสียดทานในระหว่างการใช้งานโดยผู้โดยสาร แต่ยังสัมผัสกับสารกัดกร่อนเช่นอาหารตกค้างและเครื่องดื่ม ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องมั่นใจในการต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวรถเข็น เทคโนโลยีการบำบัดพื้นผิวขั้นสูงเป็นวิธีสำคัญในการปรับปรุงความทนทานของรถเข็นและยืดอายุการใช้งาน
อโนไดซ์เป็นกระบวนการบำบัดพื้นผิวทั่วไปสำหรับรถเข็นอลูมิเนียมอัลลอยด์ซึ่งสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในระหว่างกระบวนการอะโนไดซ์รถเข็นอลูมิเนียมอัลลอยด์จะถูกวางไว้ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์เป็นขั้วบวกและฟิล์มอลูมิเนียมออกไซด์หนาแน่นจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของมันผ่านอิเล็กโทรไลซิส ความหนาของฟิล์มออกไซด์นี้มักจะ 5-20 ไมครอนและความแข็งสามารถเข้าถึง HV300-500 ซึ่งสามารถเพิ่มความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวและต้านทานรอยขีดข่วนในการใช้งานประจำวัน ในเวลาเดียวกันฟิล์มอลูมิเนียมออกไซด์มีความเสถียรทางเคมีที่ดีและสามารถป้องกันสารกัดกร่อนภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพจากการสัมผัสกับเมทริกซ์อลูมิเนียมอัลลอยด์เพื่อป้องกันการกัดกร่อนของโลหะ เพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนต่อไปการรักษาแบบปิดผนึกสามารถดำเนินการเพื่อปิดผนึก micropores ของฟิล์มออกไซด์เพื่อป้องกันความชื้นและสื่อการกัดกร่อนจากการเจาะ
สำหรับรถเข็นระดับสูงหรือชิ้นส่วนที่มีความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับประสิทธิภาพของพื้นผิวใช้เทคโนโลยีการชุบด้วยไฟฟ้า Electroplating เป็นกระบวนการของการชุบชั้นของโลหะหรือโลหะผสมบนพื้นผิวของโลหะหรือวัสดุอื่น ๆ โดยใช้หลักการของอิเล็กโทรไลซิสเช่นการชุบโครเมี่ยมการชุบนิกเกิล ฯลฯ ชั้นชุบโครเมี่ยมมีความแข็งสูงความต้านทานการสึกหรอที่ดีพื้นผิวสูง ชั้นการชุบนิกเกิลมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและความต้านทานออกซิเดชันและสามารถป้องกันโลหะฐานได้อย่างมีประสิทธิภาพ กระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าไม่เพียง แต่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของพื้นผิวรถเข็น แต่ยังได้รับผลกระทบที่หลากหลายโดยการเลือกวัสดุชุบและพารามิเตอร์กระบวนการที่แตกต่างกันเพื่อตอบสนองความต้องการด้านความงามของบริการรถไฟความเร็วสูง
การเคลือบสารเคมียังเป็นวิธีสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของพื้นผิว ชั้นของการเคลือบอินทรีย์หรืออนินทรีย์เช่นการเคลือบอีพอกซีเรซินการเคลือบโพลียูรีเทน ฯลฯ จะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวโลหะโดยการฉีดพ่นการจุ่มและวิธีอื่น ๆ การเคลือบอีพ็อกซี่เรซินมีการยึดเกาะที่ยอดเยี่ยมความต้านทานการกัดกร่อนและความเสถียรทางเคมีและสามารถต้านทานการกัดเซาะของสารกัดกร่อนเช่นกรดและอัลคาลิสได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเคลือบโพลียูรีเทนมีความต้านทานการสึกหรอและความยืดหยุ่นที่ดี แม้ว่าพื้นผิวของรถเข็นจะถูกกระแทกเล็กน้อยหรือถูการเคลือบก็ไม่ง่ายที่จะหลุดออกมา นอกจากนี้การเคลือบใหม่บางอย่างยังมีฟังก์ชั่นการทำความสะอาดตัวเอง นาโนเทคโนโลยีใช้ในการทำให้พื้นผิวการเคลือบพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำมากทำให้เป็นเรื่องยากสำหรับคราบและของเหลวที่จะยึดติดและสามารถลบออกได้โดยการเช็ดเบา ๆ ลดค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาดและบำรุงรักษาของรถเข็น
ในฐานะที่เป็นสนามที่ทันสมัยเทคโนโลยีการบำบัดพื้นผิวนาโนนำความเป็นไปได้ใหม่ ๆ สำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพพื้นผิวของรถเข็น โดยการเตรียมการเคลือบระดับนาโนหรือโครงสร้างบนพื้นผิวคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของพื้นผิวจะเปลี่ยนไป ยกตัวอย่างเช่นการเคลือบนาโนคอมโพสิตกระจายอนุภาคนาโนกระจายอย่างสม่ำเสมอในวัสดุเคลือบซึ่งสามารถปรับปรุงความแข็งความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบอย่างมีนัยสำคัญ พื้นผิวที่มีโครงสร้างนาโนใช้กระบวนการพิเศษในการสร้างโครงสร้างเว้าระดับนาโนระดับนาโนบนพื้นผิวซึ่งสามารถลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานพื้นผิวปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและยังสร้างเอฟเฟกต์การทำความสะอาดตัวเองคล้ายกับใบดอกบัว
การใช้งานอย่างมีเหตุผลของกระบวนการเช่นอะโนไดซ์การชุบด้วยไฟฟ้าการเคลือบสารเคมีและการรักษาด้วยนาโน-พื้นผิวสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวของเขื่อนระบายความร้อนความเร็วสูง
การออกแบบที่กันกระแทกของรถเข็นความเร็วสูงความเร็วสูงปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานของรางความเร็วสูงได้อย่างไร
ในระหว่างการทำงานความเร็วสูงของรางความเร็วสูงการสั่นสะเทือนจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ หากการสั่นสะเทือนเหล่านี้ถูกส่งไปยังรถเข็นแบบจัดเลี้ยงพวกเขาอาจทำให้รายการในรถสั่นหรือตกส่งผลกระทบต่อคุณภาพการบริการและประสบการณ์ผู้โดยสารและแม้กระทั่งการก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัย ดังนั้นการออกแบบที่มีประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นกุญแจสำคัญในการติดตั้งรถเข็นความเร็วสูงที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานของรางความเร็วสูง
ล้อที่ดูดซับแรงกระแทกเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบกันกระแทก รถเข็นแบบจัดเลี้ยงความเร็วสูงมักจะใช้ล้อยางประสิทธิภาพสูงหรือล้อโพลียูรีเทน วัสดุเหล่านี้มีความยืดหยุ่นที่ดีและคุณสมบัติดูดซับแรงกระแทกและสามารถดูดซับการสั่นสะเทือนบางส่วนจากแทร็ก ในเวลาเดียวกันในการออกแบบโครงสร้างล้อจะใช้ระบบกันสะเทือนที่มีสปริงหรือแดมเปอร์ สปริงสามารถบัฟเฟอร์แรงกระแทกที่เกิดจากการสั่นสะเทือนผ่านการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นของตัวเอง แดมเปอร์สามารถใช้พลังงานการสั่นสะเทือนและทำให้การสั่นสะเทือนสลายตัวได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่นรถเข็นบางตัวใช้ล้อช่วงล่างอิสระและแต่ละล้อจะติดตั้งอุปกรณ์ดูดซับแรงกระแทกสปริงแบบอิสระ ไม่ว่าสภาพถนนชนิดใดที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนแต่ละล้อสามารถตอบสนองได้อย่างอิสระลดผลกระทบของการสั่นสะเทือนของรถเข็นโดยรวมและสร้างความมั่นใจในความมั่นคงของรายการในรถ
การออกแบบโครงสร้างโดยรวมของรถเข็นยังมีอิทธิพลสำคัญต่อเอฟเฟกต์กันกระแทก โดยการปรับโครงสร้างเฟรมให้เหมาะสมและเพิ่มความยืดหยุ่นและความยืดหยุ่นของโครงสร้างการดูดซับที่มีประสิทธิภาพและการกระจายตัวของการสั่นสะเทือนสามารถทำได้ ตัวอย่างเช่นเฟรมเชื่อมต่อกับกล่องเก็บและชิ้นส่วนอื่น ๆ โดยชิ้นส่วนเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่นซึ่งสามารถเป็นปะเก็นยางขั้วต่อยืดหยุ่น ฯลฯ เมื่อการสั่นสะเทือนถูกส่งไปยังรถเข็นชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อที่ยืดหยุ่นจะถูกเปลี่ยนรูปแบบ นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มตัวยึด crossbeam ที่ดูดซับแรงกระแทกหรือการดูดซับแรงกระแทกในการออกแบบเฟรมและรูปทรงโครงสร้างและคุณสมบัติของวัสดุพิเศษที่ใช้เพื่อเพิ่มความสามารถในการกันกระแทกของรถเข็น crossbeam ที่ดูดซับแรงกระแทกสามารถออกแบบในรูปแบบหยักหรืออาร์คและดูดซับพลังงานผ่านการเสียรูปของตัวเองเมื่อมันสั่นสะเทือน ตัวยึดที่ดูดซับแรงกระแทกสามารถทำจากวัสดุโลหะผสมที่มีความยืดหยุ่นบางอย่างซึ่งสามารถมีบทบาทในการดูดซับแรงกระแทกในขณะที่มั่นใจในความแข็งแรงของโครงสร้าง
การออกแบบพื้นที่จัดเก็บในยานพาหนะไม่ควรถูกเพิกเฉยเช่นกัน ใช้พาร์ติชั่นที่กันกระแทกและแผ่นรองดูดซับแรงกระแทกเพื่อแยกและป้องกันพื้นที่จัดเก็บ พาร์ทิชันกันกระแทกมักทำจากพลาสติกยืดหยุ่นหรือวัสดุยาง ข้อต่อระหว่างพาร์ติชันได้รับการออกแบบให้เป็นโครงสร้างบานพับที่เคลื่อนย้ายได้ เมื่อรถเข็นสั่นสะเทือนพาร์ติชันสามารถเคลื่อนที่สัมพันธ์กันเพื่อดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือนและป้องกันไม่ให้รายการชนกัน แผ่นรองดูดซับแรงกระแทกถูกวางไว้ที่ด้านล่างและด้านข้างของกล่องเก็บ วัสดุที่อ่อนนุ่มของพวกเขาสามารถบัฟเฟอร์ผลกระทบการสั่นสะเทือนของรายการในขณะที่เพิ่มแรงเสียดทานระหว่างรายการและกล่องเก็บเพื่อป้องกันไม่ให้รายการเลื่อน สำหรับไอเท็มที่เปราะบางหรือมีค่าสามารถใช้กล่องเก็บข้อมูลพิเศษแบบพิเศษได้ กล่องเก็บข้อมูลเหล่านี้เต็มไปด้วยวัสดุดูดซับแรงกระแทกเช่นฟองน้ำและโฟมเพื่อให้การป้องกันรอบด้าน
ผ่านล้อที่ดูดซับแรงกระแทกการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างโดยรวมและการออกแบบที่กันกระแทกของพื้นที่จัดเก็บภายในรถรถเข็นรถไฟความเร็วสูงสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนได้อย่างมีประสิทธิภาพในระหว่างการทำงานของรางความเร็วสูงเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยและความมั่นคงของรายการภายในรถและปรับปรุงคุณภาพของบริการรถไฟความเร็วสูง ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการออกแบบที่น่าตกใจของรถเข็นรถไฟความเร็วสูงที่มีความเร็วสูงจะฉลาดและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคตการตอบสนองความต้องการการพัฒนาของอุตสาหกรรมรถไฟความเร็วสูง
