स्लाइडिंग-रोलिंग कम्पोजिट गति के तहत हाई-स्पीड रेल ग्राइंडिंग का स्व-अनुकूली ग्राइंडिंग व्यवहार

स्लाइडिंग-रोलिंग कम्पोजिट गति के तहत हाई-स्पीड रेल के स्व-अनुकूली पीस व्यवहार ने पीस प्रदर्शन और सतह की गुणवत्ता को अनुकूलित करने पर ध्यान केंद्रित किया। उच्च परिचालन गति और हल्के धुरा भार की विशेषता वाले हाई-स्पीड रेलवे अक्सर रोलिंग संपर्क थकान [1] से ग्रस्त होते हैं, जिससे सतह का टूटना [2-4], थकान दरारें [5,6] और फ्रैक्चर [7,8] हो जाते हैं। इन मुद्दों को सुनिश्चित करने के लिए समय पर रखरखाव की आवश्यकता होती हैरेल नेटवर्क का सुरक्षित और विश्वसनीय संचालनपारंपरिक रेल पीसने की तकनीक का उद्देश्य गहरे बैठे दोषों को दूर करना है, लेकिन अक्सर इसके परिणामस्वरूप अकुशलता, विस्तारित रखरखाव समय और थर्मल क्षति होती है। उच्च गति पीसने (HSG) एक प्रभावी विकल्प के रूप में उभरा है, जो उच्च पीसने की गति (60-80 किमी / घंटा) और कम "रखरखाव विंडो" प्रदान करता है। पारंपरिक पीसने के विपरीत, HSG स्लाइडिंग-रोलिंग समग्र गति के माध्यम से संचालित होता है, जो पीसने वाले पहियों (GWs) और रेल सतह के बीच घर्षण बलों द्वारा संचालित होता है [9]। यह अनूठा तंत्र सामग्री हटाने और घर्षण स्व-तीक्ष्णता दोनों को सक्षम बनाता है। हालाँकि, फिसलने और लुढ़कने की गति के बीच परस्पर क्रिया को अपर्याप्त रूप से खोजा गया है, जिससे रेल रखरखाव अनुकूलन के लिए HSG की क्षमता सीमित हो गई है। इस कार्य में, ऑन-साइट पीसने की स्थितियों का अनुकरण करने के लिए एक घर-निर्मित HSG परीक्षण रिग का उपयोग किया गया था। अलग-अलग संपर्क कोणों (30 °, 45 °, और 60 °) और पीसने वाले भार (500 N, 700 N, और 900 N) के तहत प्रयोग किए गए [10, 11]।

1. स्लाइड-रोल का अनुपात.परिणाम दर्शाते हैं कि स्लाइडिंग-रोलिंग समग्र गति पीसने के व्यवहार को प्रभावित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। स्लाइडिंग-रोलिंग अनुपात (SRR), जिसे स्लाइडिंग गति से रोलिंग गति के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, संपर्क कोण और पीसने के भार दोनों के साथ बढ़ता है, जो पीसने वाले जोड़ों की स्लाइडिंग-रोलिंग समग्र गति में सहज रूप से परिवर्तनों को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, SRR 30° संपर्क कोण पर 0.18 से बढ़कर 60° पर 0.81 हो गया। रोलिंग-प्रधान गति से स्लाइडिंग और रोलिंग के बीच संतुलन में यह बदलाव पीसने के परिणामों में काफी सुधार करता है। अध्ययन में पाया गया कि 45° संपर्क कोण ने सबसे अधिक पीसने की दक्षता पैदा की, जबकि 60° संपर्क कोण ने सबसे अच्छी सतह गुणवत्ता प्रदान की, संपर्क कोण बढ़ने पर सतह खुरदरापन (Ra) काफी कम हो गया, 30° पर 12.9 μm से 60° पर 3.5 μm तक, जैसा कि चित्र 2 से चित्र 4 में दिखाया गया है।

2. पीस-प्रेरित WEL.पीसने की प्रक्रिया के दौरान, उच्च संपर्क तनाव, ऊंचा तापमान और तेजी से ठंडा होने सहित थर्मो-मैकेनिकल युग्मन प्रभावों के कारण, रेल की सतह पर धातुकर्म परिवर्तन और प्लास्टिक विरूपण होता है। ये परिवर्तन एक भंगुर सफेद नक़्क़ाशी परत (WEL) के गठन की ओर ले जाते हैं, जो पहिया-रेल संपर्क से चक्रीय तनावों के तहत फ्रैक्चर के लिए प्रवण होता है। सभी परिणामों से पता चलता है कि WEL की औसत मोटाई 8 µm से कम है, जो कि सक्रिय पीसने से प्रेरित WEL (~40 µm) [12, 13] की तुलना में पतली है, जैसा कि Fig.5 में दिखाया गया है। यह घटना संभवतः HSG विधि की अनूठी विशेषताओं से संबंधित है, पारंपरिक सक्रिय पीसने की तुलना में, HSG में, एक एकल अपघर्षक कण एक क्रांति चक्र के दौरान केवल एक संक्षिप्त अवधि के लिए पीसने की प्रक्रिया में संलग्न होता है, यहां तक ​​कि उच्च संपर्क कोणों पर भी। इससे यह सुनिश्चित होता है कि घर्षण कण को ​​पुनः पीसने से पहले ऊष्मा को नष्ट करने के लिए पर्याप्त समय मिल जाता है, जिसके परिणामस्वरूप पीसने वाले इंटरफेस पर बेहतर तापीय स्थिति उत्पन्न होती है।

3. पीसने का मलबा.पीसने वाले मलबे के विश्लेषण ने सामग्री हटाने के तंत्र में अतिरिक्त जानकारी प्रदान की, जैसा कि चित्र 6 और चित्र 7 में दिखाया गया है। प्रवाह जैसा और चाकू के आकार का मलबा, जो प्रभावी पीसने के प्रदर्शन को दर्शाता है, उच्च SRR पर अधिक प्रचलित था। इसके विपरीत, ब्लॉक और कटा हुआ मलबा कम संपर्क कोणों पर प्रमुख था, जो अपर्याप्त पीसने के प्रदर्शन को दर्शाता है। पीसने के भार के साथ गोलाकार मलबे की उपस्थिति बढ़ गई, जो उच्च पीसने के तापमान को दर्शाता है। ये अवलोकन दक्षता और थर्मल स्थितियों को संतुलित करने के लिए पीसने के मापदंडों को अनुकूलित करने के महत्व को उजागर करते हैं।

4. फिसलन रोलिंग यौगिक गति का तंत्र।अध्ययन ने पीसने की प्रक्रिया में फिसलने और लुढ़कने की गति के बीच गतिशील अंतरक्रिया को भी उजागर किया, जैसा कि चित्र 8 में दिखाया गया है। फिसलने से रेल की सतह से सामग्री को हटाने में आसानी हुई, जबकि रोलिंग से मलबे का निर्वहन और घर्षण स्व-तीक्ष्णता में वृद्धि हुई। यह गतिशील संतुलन न्यूनतम तापीय क्षति के साथ कुशल पीसने को प्राप्त करने के लिए आवश्यक है। हालाँकि, किसी भी गति पर अत्यधिक जोर देने से उप-इष्टतम परिणाम हो सकते हैं: रोलिंग-प्रधान गति सतह खुरदरापन बढ़ाती है, जबकि फिसलने-प्रधान गति के परिणामस्वरूप घर्षण नवीनीकरण कम हो सकता है और तापीय क्षति बढ़ सकती है।

5. व्यापक मूल्यांकन.पीसने की दक्षता, सतह खुरदरापन और WEL मोटाई सहित पीसने के प्रदर्शन के व्यापक मूल्यांकन ने स्लाइडिंग-रोलिंग समग्र गति को अनुकूलित करने के लाभों पर प्रकाश डाला, जैसा कि चित्र 9 में दिखाया गया है। विभिन्न भार और संपर्क कोणों के तहत पीसने के प्रदर्शन के रडार चार्ट ने दिखाया कि 45 डिग्री संपर्क कोण दक्षता और गुणवत्ता का सबसे अच्छा समग्र संतुलन प्रदान करता है। हालांकि, 60 डिग्री संपर्क कोण ने लगातार सबसे चिकनी सतहें बनाईं, जिससे यह अंतिम पीसने के लिए आदर्श बन गया। ये निष्कर्ष बताते हैं कि पीसने के मापदंडों में लक्षित समायोजन अलग-अलग रेल सतह क्षति को प्रभावी ढंग से संबोधित कर सकते हैं।

यह शोध हाई-स्पीड रेल रखरखाव के लिए व्यावहारिक निहितार्थ प्रदान करता है। प्रारंभिक ग्राइंडिंग पास के लिए, 45° संपर्क कोण सामग्री हटाने की दक्षता को अधिकतम करता है, जबकि 60° कोण फिनिशिंग चरणों में बेहतर सतह की गुणवत्ता सुनिश्चित करता है। अध्ययन ग्राइंडिंग प्रदर्शन को बढ़ाने, सतह की गुणवत्ता में सुधार करने और ग्राइंडिंग व्हील्स की सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए स्लाइडिंग और रोलिंग गति को गतिशील रूप से संतुलित करने के महत्व को रेखांकित करता है।

निष्कर्ष में, अध्ययन उच्च गति रेल पीसने में स्लाइडिंग-रोलिंग समग्र गति की महत्वपूर्ण भूमिका पर प्रकाश डालता है। स्लाइडिंग और रोलिंग क्रियाओं के अनुपात को अनुकूलित करके, HSG थर्मल क्षति को कम करते हुए बेहतर पीसने की दक्षता और सतह की गुणवत्ता प्राप्त कर सकता है। ये निष्कर्ष HSG प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने के लिए एक सैद्धांतिक आधार और रेल रखरखाव प्रथाओं में सुधार के लिए व्यावहारिक दिशानिर्देश प्रदान करते हैं।

चित्र .1।पीस भार और संपर्क कोण के साथ एसआरआर, सीओएफ, और घूर्णन गति की भिन्नता की प्रवृत्ति।

अंक 2।विभिन्न संपर्क कोणों और पीस भार के तहत पीस दक्षता।

चित्र 3.विभिन्न संपर्क कोणों और पीस भार के तहत रेल नमूनों की सतह आकृति विज्ञान।

चित्र 4.सतह खुरदरापन और3D आकृति विज्ञानविभिन्न संपर्क कोणों और पीस भार के तहत रेल नमूनों की।

चित्र 5.रेल नमूनों की क्रॉस-सेक्शनल ऑप्टिकल और SEM मेटलोग्राफिक छवियां।

चित्र 6.प्रकार और अनुपातपीसने का मलबाविभिन्न संपर्क कोणों और पीस भार के तहत।

चित्र 7.विभिन्न प्रकार के पिसे हुए मलबे के लिए SEM छवियाँ और EDS स्पेक्ट्रा।

चित्र 8.एचएसजी पर स्लाइडिंग-रोलिंग समग्र गति के प्रभाव का योजनाबद्ध आरेख।

यह कार्य जर्नल ऑफ ट्रिबोलॉजी इंटरनेशनल में प्रकाशित हुआ है।

संदर्भ

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