Metoda evaluacije performansi brusnog kamena

Metoda evaluacije performansi brusnog kamena

Najvažniji aspekt procesa razvoja brusnog kamena leži u procjeni i verifikaciji njegovih performansi (uključujući veličinu i tačnost, dinamičku/statičku ravnotežu, snagu rotacije, nosivost, performanse brušenja, itd.), čime se vodi optimizirani dizajn njegove formulacije, procesa i strukture. Među ovim faktorima, učinak brušenja kamena za brušenje služi kao opipljiv prikaz njegove operativne efikasnosti, privlačeći značajnu pažnju istraživača. Trenutno, oprema za verifikaciju performansi brusnog kamena može se kategorisati u šest tipova na osnovu razlika u relativnim oblicima delovanja između brusnog kamena i šine: 1) tip tradicionalne mašine za mlevenje; 2) tip stacionarne blok šine; 3) linearni način napajanja šinom; 4) kružna tračnica horizontalno rotaciono napajanje; 5) stalak za brušenje tračnica velike brzine; i 6) test linija za stvarno brušenje šina.

(1) Tip konvencionalne brusilice. Uhlmann et al. [1] istraživali su utjecaj parametara brušenja na kvalitet površine (tvrdoća, hrapavost, debljina bijelog sloja) tračnica pomoću površinske brusilice prikazane na slici 1. Wu et al. [2] je potvrdio da kamen za brušenje s prorezima poboljšava kvalitetu površine šine nakon brušenja pomoću sličnog uređaja. Ovaj tip testera za mlevenje karakteriše velika brzina linije za mlevenje (do 30-50 m/s), ali niska brzina kretanja (8-16 m/min) [2]; istovremeno, pritisak mlevenja nije podesiv. Shodno tome, ovaj tester ne može simulirati stvarne operacije brušenja tračnica i može samo pružiti referencu za proučavanje ponašanja brusnih ploča.

Fig.1Mašina za ispitivanje mašina za brušenje površina[1]

(2) Tip stacionarne blok šine. Na osnovu terenskog načina rada brusnog kamena za brušenje tračnica, brojni naučnici su povezali motor sa brusnim kamenom i koristili krajnju stranu brusnog kamena za brušenje radnog komada šine. Kanematsu et al. [3] potvrdili su performanse brušenja različitog kamena za mljevenje pomoću testera za brušenje tračnica prikazanog na slici 2. Gu et al. [4] modificirali su tester za mljevenje sa sličnom strukturom koristeći eksperimentalni tester trenja za proučavanje performansi brušenja kamena za brušenje s različitim veličinama abrazivnog zrna. Ova vrsta mašine za testiranje može bolje simulirati brzinu rotacije kamena za mljevenje, pritisak brušenja i druge parametre, ali ne može postići kretanje dovoda za mljevenje. Produženo brušenje lokalnog područja šine podići će temperaturu sučelja zbog topline brušenja, što će dovesti do degradacije performansi kamena za brušenje vezanog smolom na visokim temperaturama i smanjene abrazivne snage držanja. Dodatno, pod utjecajem topline mljevenja, šina je sklona izgaranju. Stoga, eksperimentalni proces ove vrste mašina za ispitivanje mora u potpunosti uzeti u obzir utjecaj temperature mljevenja na eksperimentalne rezultate.

Fig.2Block Rail Fiksni tester za mljevenje[3]

(3) Linearni šinski pogon. Kako bi se riješio problem dovoda tračnica u test mašini za mljevenje šina Gu et al. [4], Zhou Kun [80] je koristio zupčanik i zupčanik za pogon šine, omogućavajući jednosmjerno, linearno dovođenje šine od 1,6 do 4,0 km/h, kao što je prikazano na slici 3. Eksperimentalna mašina je također korištena za proučavanje različitih parametara mljevenja (pritisak brušenja [5], brzina brušenja [7] tvrdoća [6]). Huang Guigang [8] je modificirao glavnu strukturu portalne blanje BM2015 kako bi razvio aktivni tester za brušenje vertikalnih šina, prikazan na slici 4. Oprema je koristila šinu širine 60 kg/m na licu mjesta, sa simuliranom brzinom uvlačenja od 0,3~4,5 km/h, i mogla je postići brušenje od ±5 a0°. Oprema je uspješno verificirala performanse brušenja razvijene CBN brusne ploče. Radna brzina aktivnog brušenja tračnica kreće se od 3~24 km/h, dok su brzine koje simulira ova vrsta opreme za mljevenje tračnica niže, ograničavajući njen eksperimentalni kapacitet.

Fig.3Horizontalni linearni tester za mljevenje na tračnici[5,6,7]

Fig.4Tester za brušenje vertikalnih linearnih tračnica[8]

(4) Kružna tračnica Horizontalni rotirajući tip uvlačenja. Kineska akademija željezničkih nauka [9], Univerzitet za aeronautiku i astronautiku u Nanjingu [10,11] i Kuffa et al. iz Švicarske [12] prijavio je kružni šinski vodoravni rotirajući tester, prikazan na slici 5. U ovom testeru, šine su mašinski obrađene u disk i raspoređene vodoravno; šinski disk se može rotirati vodoravno pod djelovanjem pogonskog mehanizma kako bi se simulirala brzina kretanja vagona za mljevenje. Oprema koju je dizajnirala Kineska akademija željezničkih nauka ima prečnik šinskog diska od približno 1,6 m, širinu brusne trake od 10 mm i maksimalnu brzinu mljevenja od 10,8 km/h [9]. Na temelju učinka brušenja ove eksperimentalne opreme, ona pruža podršku podacima za razvoj uvjeta naručivanja aktivnih brusnih ploča [9,13,14]. Ova vrsta opreme je dobro poznata u oblasti aktivnog mlevenja tračnica.

Fig.5Tester za mljevenje s cikličkom šinom s horizontalnom rotacijom[19]

(5) Tester za brušenje šina velike brzine. Tim Wang Hengyu na Univerzitetu Southwest Jiaotong [15,16] dizajnirao je pasivni tester za mljevenje šina velike brzine koji je sposoban da simulira maksimalnu brzinu mljevenja do 60~80 km/h, kao što je prikazano na slici 6. Pored toga, tim profesora Zou Wenjuna na Henan University of Technology dizajnirao je (Slika 17). 7), gdje je disk kotača raspoređen okomito, a oprema može podesiti impuls brusnog kamena i pritisak brušenja. Vanjski prečnik šine je 150 mm, a specifikacija brusnog kamena je Φ80×10×10 mm, sposobna da simulira brzinu brušenja na licu mjesta od 60~80 km/h i pritiske brušenja od 1200~3200 N. km/h, sa maksimalnim pritiskom brušenja od 3200 N. Ova vrsta eksperimentalne mašine igra ključnu ulogu u razvoju brzog brusnog kamena.

Fig.6Brza klupa za mljevenje[13]

Fig.7Ispitni sto za smanjenje brušenja velikom brzinom[16]

(6) Testna linija za brušenje pravih šina. Tokom protekle decenije, Golden Eagle Heavy Industry se upustio u razvoj i inovativni dizajn brzih kola za mlevenje šina i uspostavio testnu bazu za mlevenje šina u Yujiahuu, gradu Xiangyang, provinciji Hubei. Na slici 8. prikazan je brzi šina za mljevenje, koji može biti opremljen sa 24 brusne ploče (12 sa svake strane), koja radi pri brzini brušenja većom od 60 km/h [15]. Radni uslovi i načini rada vozila mogu se u potpunosti uskladiti s onima za brzo brušenje tračnica, omogućavajući verifikaciju performansi rezanja brusnog kamena. Istovremeno, vozilo je opremljeno višestrukim brusnim kamenjem, što omogućava provjeru stabilnosti procesa proizvodnje brusnog kamena. Stoga, pod uslovom uspostavljanja sveobuhvatnog sistema evaluacije, buduća evaluacija i verifikacija performansi brusnog kola ovim mašinom za mlevenje imaju autoritativnu vodeću vrednost.

Fig.8Testna linija za brušenje stvarnog automobila[13]

• UHLMANN Eckart, LYPOVKA Pavlo, HOCHSCHILD Leif, et al. Utjecaj parametara procesa brušenja tračnica na hrapavost površine tračnice i tvrdoću površinskog sloja [J]. Wear, 2016, 366-367: 287-293.
• WU Yao, SHEN Mengbo, Qu Meina, et al. Eksperimentalno istraživanje oštećenja površinskog sloja pri visokoefikasnom i malo oštećenom brušenju šine pomoću CBN brusnog točka [J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2019, 105(7-8): 2833-2841.
• KANEMATSU Yoshikazu, SATOH Yukio. Utjecaj vrste brusnog kamena na efikasnost brušenja šina[J]. Tromjesečni izvještaji Instituta za željeznička tehnička istraživanja, 2011, 52(2): 97-102.
• GU Kaikai, LIN Qiang, WANG Wenjian, et al. Analiza utjecaja brzine rotacije brusnog kamena na ponašanje pri uklanjanju tračničkog materijala[J]. Wear, 2015, 342-343: 52-59.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Wenjian, et al. Utjecaj tlaka mljevenja na ponašanje pri uklanjanju tračničkog materijala[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang, et al. Eksperimentalno istraživanje mehanizma uklanjanja materijala tijekom brušenja tračnica pri različitim brzinama naprijed [J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
• WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, et al. Utjecaj abrazivnog materijala i tvrdoće brusne ploče na ponašanje brušenja šina[J]. Wear, 2020, 454-455: 203332.
• HUNAG Guigang. Dizajn i eksperimentalna studija testnog stola za brzo brušenje za šinski CBN brusni točak [J]. Automatizacija proizvodnje, , 2020, 42(05): 88-91+122.
• JI Yuan. Sistematska studija u tehnologiji evaluacije brusnih ploča za brušenje tračnica[D]. Peking: Kineska akademija željezničkih nauka, 2019.
• WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, et al. Karakteristike habanja lemljenih dijamantskih limova s ​​različitim vremenom brušenja[J]. Wear, 2019, 432-433: 202942.
• WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, et al. Studija o karakteristikama habanja lemljenog dijamantskog lima za kompozitnu brusnu ploču željeznice pod različitim pritiscima[J]. Wear, 2019, 424-425: 183-192.
• MICHAL Kuffa, DANIEL Ziegler, THOMAS Peter, et al. Nova strategija brušenja za poboljšanje akustičkih svojstava željezničkih pruga[J]. Zbornik radova Instituta mašinskih inženjera, Dio F: Journal of Rail and Rapid Transit, 2018, 232(1): 214-221.
• China Railways Corporation. Q/CR 1-2014. Standard China Railway Corporation Enterprise: Tehničke specifikacije za nabavku brusnog točka za vlak za brušenje šina[S]. Peking: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.
• JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. Komparativna analiza kineskih standarda za brusne ploče za šine i stranih međunarodnih standarda[J]. Kontrola kvaliteta željeznice, 2018, 46(9): 5-8.
• XU Xiaotang. Studija o mehanizmu brušenja tračnica velike brzine[D]. Čengdu: Univerzitet Jugozapadni Jiaotong, 2016.
• XU Xiaotang, WANG Hengyu, WU Lei, et al. Eksperimentalna studija o brzom mljevenju tračnica u mokrim uvjetima[J]. Lubrication Engineering, 2016, 41(11): 41-44.
• ZOU Wenjun, LIU Pengzhan, LI Huanfeng, et al. Testna platforma za brušenje pasivnih šina: Kina, CN 110579244A[P]. 2019-12-17.
• LIU Pengzhan, ZOU Wenjun, PENG Jin, et al. Studija o utjecaju pritiska mljevenja na ponašanje uklanjanja materijala izvedena na samostalno dizajniranom simulatoru pasivnog mljevenja[J]. Primijenjene nauke, 2021, 11(9): 4128.
• ZHAO Jinbo, XIAO Bin, WU Hengheng, et al. Razvoj testa performansi samopodmazive kompozitne brusne ploče[J]. Mašine, 2019, 48(03): 56-58.