تحديات تحديد موقع حجر الطحن
يلخص الاستعراض أعلاه للحالة البحثية الحالية لحجر الشحذ من جوانب تشكيل حجر الشحذ (المادة الخام والعملية)، وطرق تقييم أداء حجر الشحذ، وحرق السكك الحديدية، وما إلى ذلك، أن تصميم وتصنيع حجر الشحذ هو تفاعل متعدد التخصصات (الميكانيكا والمواد والميكانيكا وما إلى ذلك) ومتعدد العوامل (المكونات والعمليات والواجهات وظروف العمل وما إلى ذلك) للتحديات التقنية المعقدة. لذلك، فيما يلي ملخص للصعوبات والتحديات التي تواجه عملية البحث والتطوير لحجر الشحذ من ثلاثة جوانب: تشكيل حجر الشحذ، وسلوك واجهة حجر الشحذ/السكك الحديدية، وتقييم أداء حجر الشحذ (الشكل 1)، بهدف توفير مراجع معينة للعلماء والممارسين ذوي الصلة.
(1) قوالب حجر الرحى
يتأثر أداء حجر الشحذ بالتركيبة (الراتنج، الحشو، المادة الكاشطة، إلخ)، وعملية التشكيل (الخلط، المعالجة، إلخ)، والبنية (المسامية وحجم المسام، وتركيز المادة الكاشطة، إلخ)، والواجهات غير المتجانسة (الراتنج/المادة الكاشطة، الراتنج/الحشو، إلخ) وقوة الترابط وعوامل أخرى، كما هو موضح في الشكل 1 (أ). في الوقت الحاضر، آلية ربط الواجهة غير المتجانسة لنظام الكاشط ليست واضحة؛ يجب الكشف عن متانة الرابطة ومقاومة الحرارة ومقاومة التآكل لآلية التنظيم؛ البنية المعقدة لحجر الشحذ للخصائص الفيزيائية والكيميائية لحجر الشحذ، وآلية تأثير أداء أداء الخدمة ليست واضحة بعد. تجلب الصعوبات العلمية والتقنية المذكورة أعلاه صعوبات كبيرة في تنظيم أداء أحجار الشحذ.
استخدم يوان يونغجي [1] برنامج Abaqus وPython لإنشاء نموذج حجر الرحى الافتراضي، وأجرى أبحاثًا متعلقة بحجر الرحى من خلال طريقة حساب العناصر المحدودة، والتي تعد مصدر إلهام مهم لتصميم أحجار الرحى ذات المتغيرات الأكثر والعمليات المعقدة. لذلك، في المستقبل، يمكننا استخدام العناصر المحدودة والطرق الأخرى لبناء نموذج حجر الرحى بسرعة وكفاءة، وإنشاء طيف أدق من علاقة الاستجابة التآزرية بين العوامل المختلفة لتوجيه تصميم أحجار الرحى. والنموذج مبرر بكمية كبيرة من البيانات التجريبية الأساسية.
(2) سلوك واجهة الحجر الكاشط/السكك الحديدية
هندسة الكاشطة، والتوجه المكاني لديه عشوائية، مما يؤدي إلى اختلافات كبيرة في الزاوية الأمامية لعملية الطحن الكاشطة (الانزلاق، والحرث، والقطع)، وبالتالي فإن دور كل كاشط على سلوك مادة السكك الحديدية (القوة الميكانيكية، ودرجة حرارة الطحن، وما إلى ذلك) هو أيضا عشوائي، وبالتالي هناك اختلافات في آلية فشل الحجر، وتأثير جودة سطح السكك الحديدية. من الناحية المثالية: الكاشطة بعد العديد من دورات التآكل - عملية الشحذ الذاتي، وإعطاء اللعب الكامل لوظيفة القطع الخاصة بها؛ تآكل الرابطة والتساقط، بحيث يتم إزالة الكاشطة الخاملة، وشحذ حجر الطحن ذاتيًا؛ ولكن التآكل المفرط للرابطة، مما يؤدي إلى تساقط مبكر للمادة الكاشطة، يتم تقليل معدل استخدام الكاشطة، يتم تقليل مقاومة التآكل الكاشطة لحجر الطحن، وتقصير عمر الخدمة. لذلك، يجب أن يصل تآكل وشحذ حجر الطحن إلى حالة متوازنة، من أجل جعل حجر الطحن أداء قطع قوي وعمر خدمة طويل. في الوقت نفسه، يؤثر تآكل حجر الطحن بشكل مباشر على حالة الحافة الكاشطة وزاوية القطع، مما يؤثر بدوره على حرارة عملية الطحن وجودة سطح السكك الحديدية. وبالتالي، يمكن ملاحظة أنه في عملية طحن السكك الحديدية، تحت الاقتران الحراري الميكانيكي لواجهة حجر الطحن/السكك الحديدية، فإن إزالة المواد وفشل حجر الطحن يؤثران على بعضهما البعض ولديهما علاقة وثيقة، مما يؤثر في النهاية على جودة سطح السكك الحديدية بعد الطحن.
في الوقت الحاضر، لا تزال آلية التفاعل بين إزالة المواد وفشل حجر الشحذ في عملية طحن السكك الحديدية وتأثيرها على جودة سطح السكك الحديدية غير واضحة، مما يزيد من صعوبة تصميم حجر الشحذ، كما هو موضح في الشكل 1 (ب). لذلك، من المهم دراسة آلية إزالة المواد أثناء عملية طحن السكك الحديدية، وآلية تآكل حجر الشحذ، وتطور جودة سطح السكك الحديدية، وبناء نموذج العلاقة الفيزيائية لهيكل حجر الشحذ - الخصائص الميكانيكية لحجر الشحذ - أداء الطحن - آلية فشل حجر الشحذ - جودة سطح السكك الحديدية، وهو أمر ذو قيمة كبيرة لتصميم وتصنيع حجر الشحذ.
(3) تقييم أداء حجر الطحن
إن التقييم العلمي والشامل لأداء حجر الطحن (خاصة سعة الطحن)، وصيغة حجر الطحن، وتصميم العملية يوفر مرجعًا مهمًا. في الوقت الحاضر، توجد طرق مختلفة لتقييم أداء حجر الشحذ، وهناك نقص في معايير التقييم الموحدة لأداء حجر الشحذ، مما يجعل من الصعب مشاركة نتائج البحث المتعلقة بحجر الشحذ، كما هو موضح في الشكل 1 (ج). وفي الوقت نفسه، في الوقت الحاضر، يقوم العديد من الباحثين بإجراء أبحاث ذات صلة من خلال تحضير أحجار الرحى بالحجم الكامل، والتي لها حجم كبير، وهو ما لا يساعد على التوصيف والتحليل الكلي/الميكروي اللاحق، ولا يمكن الحصول على بيانات تجريبية أدق، مما يؤدي إلى نتائج تجريبية لأحجار الرحى مع إرشادات محدودة بشأن تنظيم أداء أحجار الرحى، مما يقلل من كفاءة البحث والتطوير لأحجار الرحى، ويزيد من تكلفة البحث، ويؤدي إلى إهدار الطاقة والمواد الخام. لذلك، يمكن اعتماد طريق تكنولوجيا التقييم متعدد الأبعاد لتصميم معدات تقييم حجر الطحن علميًا وبناء إرشادات التقييم لأداء أحجار الطحن في أبعاد مختلفة، وذلك لوضع الأساس لتعزيز أحجار الطحن في خطوط النقل بالسكك الحديدية.
تين.1 المشاكل الرئيسية التي تواجه تطوير GS
(أ) تكوين حجر الصنفرة [2،3،1]؛ (ب) العلاقات بين آليات إزالة المواد، وآليات تآكل حجر الصنفرة، وجودة سطح السكة الحديدية [4،5،6،7،8]؛ (ج) طرق تقييم أداء حجر الصنفرة [9،2،10].
[1] يوان يونغجي. آليات تنظيم أداء حجر طحن السكك الحديدية ذو البنية المسامية [م]. تشنغدو: جامعة جنوب غرب جياوتونغ، 2021.
[2] ZHANG Wulin. دراسة حول آليات تنظيم أداء حجر طحن السكك الحديدية عالية السرعة عبر المواد الكاشطة المصنوعة من الكوراندوم[D]. تشنغدو: جامعة جنوب غرب جياوتونغ، 2021.
[3] ZHANG Pengfei، ZHANG Wulin، YUAN Yongjie، وآخرون. Probing the Effect of Grinding-heat on Material Removal Mechanism of Rail Grinding[J]. Tribology International، 2020، 147:105942.
[4] جي يوان، تيان تشانغهاي، بي إي دينغفينج. تحليل مقارن لمعايير عجلات طحن السكك الحديدية الصينية والمعايير الدولية الأجنبية[J]. مراقبة جودة السكك الحديدية، 2018، 46(9): 5-8.
[5] ZHOU Kun، DING Haohao، WANG Wenjian، وآخرون. تأثير ضغط الطحن على سلوكيات إزالة مادة السكك الحديدية[J]. Tribology International، 2019، 134: 417-426.
[6] ZHOU Kun، DING Haohao، WANG Ruixiang، وآخرون. دراسة تجريبية حول آلية إزالة المواد أثناء طحن السكك الحديدية بسرعات أمامية مختلفة[J]. Tribology International، 2020، 143: 106040.
[7] ZHANG Wulin، ZHANG Pengfei، ZHANG Jun، وآخرون. Probing the Effect of Abrasive Grit Size on Rail Grinding Behaviors[J]. مجلة عمليات التصنيع، 2020، 53: 388-395.
[8] JOACHIM Mayer، ROBERT Engelhorn، ROSEMARIE Rot، وآخرون. خصائص التآكل للمواد الكاشطة المصنوعة من كوروندوم المقواة بالجيل الثاني [J]. Acta Materialia، 2006، 54(13): 3605-3615.
[9] XU Xiaotang. دراسة حول آلية طحن السكك الحديدية عالية السرعة [D]. تشنغدو: جامعة جنوب غرب جياوتونغ، 2016.
[10] XU Xiaotang، WANG Hengyu، WU Lei، وآخرون. دراسة تجريبية حول طحن السكك الحديدية عالية السرعة في ظل الظروف الرطبة [J]. هندسة التشحيم، 2016، 41 (11): 41-44.