أخبار
0102030405
استراتيجيات طحن السكك الحديدية
2024-10-28
يُقلل الطحن المنتظم للسكك الحديدية من تلفها أو يُزيله، ويُطيل عمرها الافتراضي، وهو يُعتبر من أساليب الصيانة الفعالة في أنظمة النقل بالسكك الحديدية. بناءً على سلوك تلف السكك الحديدية، ومع مراعاة احتياجات سعة النقل بالسكك الحديدية، تتطور تقنيات ومعدات الطحن على مستويات متعددة ومتنوعة. تشمل الاستراتيجيات الرئيسية لطحن السكك الحديدية الطحن المسبق، والطحن الوقائي، وطحن الإصلاح.
الطحن المسبقأثناء عملية الدرفلة الساخنة للسكك الحديدية، تُكثّف درجات الحرارة المرتفعة أكسدة عناصر الكربون والحديد على سطحها. عندما يكون معدل أكسدة الكربون أكبر من معدل أكسدة الحديد، يتحوّل جزء من السمنتيت في البيرلايت إلى فيريت، مما يؤدي إلى تكوين طبقة إزالة الكربون، كما هو موضح في الشكل 1. تكون صلابة ومتانة ومقاومة التآكل لطبقة إزالة الكربون على السكة أقل من تلك الموجودة في الركيزة [1]. أثناء الخدمة، تنتشر الشقوق بشكل رئيسي على طول الفريت، مما يزيد من احتمالية تسببها في أضرار جسيمة للسكة [2]. أثناء بناء الخط الجديد، يمكن أن يُسبب التشغيل/التوقف المتكرر لمركبات البناء خدوشًا في السكة ومشاكل أخرى بسهولة. يصعب على موظفي التفتيش اكتشاف خدوش السكة في المرحلة المبكرة، ولكن حرارة الاحتكاك بين العجلة والسكة تُسبب تحولًا معدنيًا في المنطقة المخدوشة من السكة، والذي يمكن أن يتطور بسرعة إلى أضرار جسيمة في الخدمة اللاحقة [3]. لذلك، لإنشاء خطوط جديدة وتركيب قضبان جديدة على شكل مقاطع، يجب إجراء عملية طحن مسبق بعد التشغيل وقبل فتح الخط للتشغيل لإزالة طبقة إزالة الكربون التي يبلغ سمكها حوالي 0.2 مم على السطح، بالإضافة إلى إزالة الأضرار الناتجة عن عملية الإنشاء. بالنسبة للخطوط التي تم تشغيلها بالفعل، يجب إكمال عملية الطحن المسبق قبل تجاوز كتلة إجمالية قدرها 10 أطنان طن.
الشكل 1.طبقة إزالة الكربون على رأس السكة الحديدية.
الطحن الوقائيفي حالة العيوب الشديدة، مثل التموج، والتقشير، والتآكل الجانبي، والسحق، يلزم استخدام عمق طحن أكبر لإزالة العيوب، مع تصحيح وإصلاح شكل السكة. في هذه المرحلة، تكون كمية مادة السكة المُزالة وعمق الطحن كبيرين، وتُسمى هذه الاستراتيجية بالطحن الإصلاحي. نظرًا لتحمل الجزء العلوي من السكة للتآكل، ازدادت وتيرة استبدال السكة أثناء الطحن الإصلاحي، مما أدى إلى ضعف كفاءة الطحن.
(أ) يجب على عملية إصلاح الطحن اختيار معدات الطحن المناسبة ومعايير التشغيل بناءً على خصائص عيوب السكك الحديدية، وإزالة عيوب السكك الحديدية، وإصلاح ملفات تعريف السكك الحديدية؛ (ب) في الخطوط العادية، بالنسبة للعيوب مثل عمق طحن الموجة أو عرض الحافة الدهنية التي تتجاوز 0.3 مم، يجب تنظيم عملية إصلاح الطحن في الوقت المناسب؛ (ج) في خطوط السكك الحديدية عالية السرعة، عندما يكون هناك اهتزاز في القطار عالي السرعة، أو إنذار تسارع جانبي للإطار العرضي، أو شريط ضوء ضعيف في الأقسام، أو عمق قشور السمك لسكة التحويل التي تصل إلى 0.5 مم، أو مؤشر استجابة تأثير المسار الذي يتجاوز قيمة الإدارة، أو عيوب السكك الحديدية التي تصل إلى حد الإصلاح، يجب تنظيم عملية إصلاح وطحن السكك الحديدية في الوقت المناسب.
إصلاح الطحنيتعرض السكة لأحمال دورية من العجلات، وتتشكل طبقة تعب التلامس المتدحرج (RCF) على سطح السكة بسبب "تأثير السقاطة" [4،5]. في هذه الطبقة، تزداد صلابة وهشاشة مادة السكة بشكل ملحوظ، ويظهر الهيكل المجهري زيادة في كثافة الخلع وبدء التشققات الدقيقة [5]. قد يتسبب الانتشار الجانبي والطولي للشقوق الدقيقة في أضرار مثل الترقق وكسر السكة [1]. في دورة تطور التشقق (التنوي، والبدء، والانتشار)، يُمثل وقت التنوي والبدء نسبة كبيرة. عادةً ما يُجرى الطحن عندما لا يتجاوز عمق انتشار التشقق 0.2 مم، وهو أفضل وقت لمنع انتشار تشققات السكة وتجنب المزيد من تدهور السكة، كما هو موضح في الشكل 2. بناءً على آلية إجهاد التلامس المتدحرج على سطح القضبان وقانون انتشار الشقوق، تُقترح استراتيجية طحن وقائية، تتضمن إزالة طبقة إجهاد التلامس المتدحرج على سطح القضبان بانتظام. يتميز الطحن الوقائي بعمق طحن أصغر، مما يُطيل عمر القضبان ويُوفر استهلاكًا اقتصاديًا للطحن مقارنةً بطحن الإصلاح.
وضعت شركة السكك الحديدية الصينية متطلبات واضحة لتنفيذ الطحن الوقائي لقضبان السكك الحديدية. (أ) بالنسبة للسكك الحديدية عالية السرعة، يجب إجراء الطحن الوقائي كل 30-50 طنًا من الوزن الإجمالي، مع فاصل طحن لا يزيد عن عامين. (ب) بالنسبة للأقسام المستقيمة والمنحنية ذات نصف القطر الكبير (>1200 متر) من خطوط السرعة العادية، يتم إجراء عملية الطحن عادةً مرة واحدة لوزن إجمالي يبلغ 100 طن متري؛ بالنسبة للأقسام ذات نصف القطر الصغير ( 
يوضح الشكل 2 قانون تطور عمر خدمة القضبان تحت استراتيجيات الطحن المختلفة، وتشير النتائج إلى أن الطحن يمكن أن يطيل عمر خدمة القضبان بشكل فعال. ووفقًا للتقارير، فإن احتمال حدوث عيوب على سطح القضبان بعد عدم الطحن وطحن الإصلاح والطحن الوقائي هو 15٪ و8٪ و4٪ على التوالي [6]، مما يشير إلى أن الطحن الوقائي له ميزة كبيرة في تقليل احتمالية عيوب السكك الحديدية. بالإضافة إلى ذلك، تتميز مواد الطحن الوقائي بسمك إزالة أصغر، مما يمكن أن يطيل عمر خدمة القضبان بشكل كبير مقارنة بطحن الإصلاح. في ظل الوضع القاسي للتنمية الاقتصادية السريعة والطلب الملح على سعة النقل في النقل بالسكك الحديدية في الصين، فإن اعتماد الطحن الوقائي يمكن أن يطيل دورة استبدال السكك الحديدية بشكل فعال ويكون له اقتصاد طحن أعلى. الطحن الوقائي التنبؤي هو اتجاه التطوير السائد لتكنولوجيا طحن السكك الحديدية المستقبلية.
الشكل 2.سلوك انتشار شقوق التعب الناتجة عن التلامس المتدحرج
الشكل 3.العلاقة بين استراتيجيات الطحن وعمر خدمة السكك الحديدية
[1] تشاو شيانغجي، غو جون، وانغ هينغيو، وآخرون. تأثيرات إزالة الكربون على مقاومة التآكل وآليات التلف للسكك الحديدية المعرضة لإجهاد التلامس [مجلة]. مجلة وير، 2016، 364-365: 130-143.
[2] تشاو شيانغجي، وانغ هينغيو، غو جون، وآخرون. تأثير الطبقة منزوعة الكربون على إجهاد التلامس المتدحرج لمواد السكك الحديدية في ظروف الجفاف والرطوبة [مجلة]. تحليل الأعطال الهندسية، 2018، 91: 58-71.
[3] ليو فنغشو، لي تشوانغ، تيان تشانغهاي. بحث حول الأضرار المبكرة لسكك حديد الصين عالية السرعة. هندسة السكك الحديدية، 2018، 58(1): 138-140.
[4] رضا مسعودي نجاد، شريعتي محمود، فرهنغدوست خليل. تأثير التآكل على نمو شقوق تعب التلامس المتدحرج في القضبان [مجلة]. مجلة تريبيولوجي الدولية، 2016، 94: 118-113.
[5] هو يوي، تشو لانغ، دينغ هاوهاو، وآخرون. تطور البنية الدقيقة لعجلات السكك الحديدية البرليتية تحت تأثير التحميل التلامسي الانزلاقي المتدحرج [J]. مجلة تريبولوجي الدولية، 2021، 154: 106685.
[6] زاريمبسكي، آلان م.، باليس جوزيف. هل يُقلل طحن السكك الحديدية من عيوبها؟ [مجلة]. مسارات السكك الحديدية والهياكل، 2011، 107(2): 32-35.