Methode zur Bewertung der Schleifsteinleistung

Methode zur Bewertung der Schleifsteinleistung

Der wichtigste Aspekt des Schleifsteinentwicklungsprozesses besteht in der Bewertung und Überprüfung seiner Leistung (einschließlich Größe und Genauigkeit, dynamisches/statisches Gleichgewicht, Rotationsfestigkeit, Tragfähigkeit, Schleifleistung usw.). Dadurch wird die optimale Gestaltung seiner Zusammensetzung, seines Prozesses und seiner Struktur ermöglicht. Unter diesen Faktoren dient die Schleifleistung des Schleifsteins als greifbare Darstellung seiner Betriebseffizienz und erregt große Aufmerksamkeit bei den Forschern. Derzeit können Geräte zur Überprüfung der Schleifsteinleistung basierend auf den Unterschieden in den relativen Aktionsformen zwischen Schleifstein und Schiene in sechs Typen eingeteilt werden: 1) traditioneller Schleifmaschinentyp; 2) stationärer Blockschienentyp; 3) Typ mit linearer Schienenzufuhr; 4) Typ mit horizontaler Kreisschienenzufuhr; 5) Hochgeschwindigkeits-Schienenschleifständer; und 6) echte Schienenschleiftestlinie.

(1) Konventionelle Schleifmaschine. Uhlmann et al. [1] untersuchten den Einfluss der Schleifparameter auf die Oberflächenqualität (Härte, Rauheit, Dicke der weißen Schicht) von Schienen mithilfe einer in Abbildung 1 dargestellten Oberflächenschleifmaschine. Wu et al. [2] bestätigten, dass ein geschlitzter Schleifstein die Oberflächenqualität der Schiene nach dem Schleifen mit einer ähnlichen Vorrichtung verbessert. Dieser Schleifprüfstand zeichnet sich durch eine hohe Schleifsteingeschwindigkeit (bis zu 30–50 m/s), aber eine niedrige Vorschubgeschwindigkeit (8–16 m/min) aus [2]. Gleichzeitig ist der Schleifdruck nicht einstellbar. Folglich kann dieser Prüfstand reale Schienenschleifvorgänge nicht simulieren und dient lediglich als Referenz für die Untersuchung des Schleifscheibenverhaltens.

Feige.1Prüfmaschine für Flachschleifmaschinen[1]

(2) Stationärer Schienenblocktyp. Basierend auf der Praxisanwendung von Schleifsteinen zum Schienenschleifen haben zahlreiche Wissenschaftler den Motor an den Schleifstein angeschlossen und dessen Stirnfläche zum Schleifen des Schienenwerkstücks genutzt. Kanematsu et al. [3] überprüften die Schleifleistung verschiedener Schleifsteine ​​mithilfe des in Abbildung 2 dargestellten Schienenschleifprüfgeräts. Gu et al. [4] modifizierten ein ähnlich aufgebautes Schleifprüfgerät mithilfe eines Reibungsprüfgeräts, um die Schleifleistung von Schleifsteinen mit unterschiedlichen Schleifkorngrößen zu untersuchen. Diese Prüfmaschine kann die Rotationsgeschwindigkeit des Schleifsteins, den Schleifdruck und andere Parameter besser simulieren, kann jedoch die Schleifvorschubbewegung nicht realisieren. Längeres Schleifen eines lokalen Schienenbereichs erhöht die Grenzflächentemperatur durch die Schleifwärme, was zu einer Leistungsminderung von kunstharzgebundenen Schleifsteinen bei hohen Temperaturen und einer verringerten Schleifmittelhaltekraft führt. Zudem neigt die Schiene unter dem Einfluss der Schleifwärme zum Verbrennen. Daher muss der Versuchsprozess dieser Prüfmaschine den Einfluss der Schleiftemperatur auf die Versuchsergebnisse umfassend berücksichtigen.

Feige.2Blockschienen-Festschleifprüfgerät[3]

(3) Linearer Schienenvorschub. Um das Problem des Schienenvorschubs in der Schienenschleiftestmaschine von Gu et al. [4] zu lösen, verwendete Zhou Kun [80] eine Zahnstange und ein Ritzel zum Antrieb der Schienen, wodurch ein unidirektionaler, linearer Schienenvorschub von 1,6 bis 4,0 km/h ermöglicht wurde, wie in Abbildung 3 gezeigt. Die Versuchsmaschine wurde auch verwendet, um verschiedene Schleifparameter (Schleifdruck [5], Vorschubgeschwindigkeit [6]) und die Härte der Schleifscheibe [7] zu untersuchen. Huang Guigang [8] modifizierte die Hauptstruktur der Portalhobelmaschine BM2015, um eine vertikale aktive Schienenschleiftestmaschine zu entwickeln, die in Abbildung 4 gezeigt ist. Die Ausrüstung verwendete vor Ort Schienen mit einer Spurweite von 60 kg/m, mit einer simulierten Vorschubgeschwindigkeit von 0,3–4,5 km/h und konnte einen Schleifwinkel von ±50° erreichen. Die Ausrüstung verifizierte erfolgreich die Schleifleistung der entwickelten CBN-Schleifscheibe. Die Geschwindigkeit beim aktiven Schienenschleifen liegt zwischen 3 und 24 km/h, während die von dieser Art von Schienenschleifgeräten simulierten Geschwindigkeiten niedriger sind, was ihre experimentelle Kapazität einschränkt.

Feige.3Horizontaler Linearschienen-Schleifprüfstand[5,6,7]

Feige.4Vertikaler Linearschienen-Schleifprüfstand[8]

(4) Horizontaler Rundlaufschienen-Prüfstand. Die Chinesische Akademie der Eisenbahnwissenschaften [9], die Universität für Luft- und Raumfahrt Nanjing [10,11] sowie Kuffa et al. aus der Schweiz [12] berichteten über einen Prüfstand für einen horizontalen Rundlaufschienen-Prüfstand (siehe Abbildung 5). Bei diesem Prüfstand werden die Schienen scheibenförmig bearbeitet und horizontal angeordnet; die Schienenscheibe kann sich durch den Antrieb horizontal drehen, um die Vorschubgeschwindigkeit eines Schleifwagens zu simulieren. Die von der Chinesischen Akademie der Eisenbahnwissenschaften entwickelte Anlage weist einen Schienenscheibendurchmesser von ca. 1,6 m, eine Schleifbandbreite von 10 mm und eine maximale Schleifgeschwindigkeit von 10,8 km/h auf [9]. Die auf der Schleifwirkung dieser Versuchsanlage basierenden Daten unterstützen die Entwicklung von Ordnungsbedingungen für aktive Schleifscheiben [9,13,14]. Anlagen dieses Typs sind im Bereich des aktiven Schienenschleifens wohlbekannt.

Feige.5Zyklischer Schienen-Horizontal-Rotations-Vorschub-Schleiftester[19]

(5) Hochgeschwindigkeits-Schienenschleifprüfgerät. Wang Hengyus Team an der Southwest Jiaotong University [15,16] entwickelte ein passives Hochgeschwindigkeits-Schienenschleifprüfgerät, das eine maximale Schleifgeschwindigkeit von bis zu 60–80 km/h simulieren kann (siehe Abbildung 6). Darüber hinaus entwickelte Professor Zou Wenjuns Team an der Henan University of Technology [17,18] ein kleines Hochgeschwindigkeits-Schienenschleifprüfgerät (Abbildung 7), bei dem die Schienenradscheibe vertikal angeordnet ist und das Gerät den Schleifsteinimpuls und den Schleifdruck einstellen kann. Der Außendurchmesser der Schiene beträgt 150 mm und die Spezifikation des Schleifsteins ist Φ80×10×10 mm, wodurch vor Ort Schleifgeschwindigkeiten von 60 bis 80 km/h und Schleifdrücke von 1200 bis 3200 N simuliert werden können. Der Schleifdruck des Schleifsteins kann auf eine maximale Schleifgeschwindigkeit von 60 bis 80 km/h eingestellt werden, bei einem maximalen Schleifdruck von 3200 N. Diese Art von Versuchsmaschine spielt eine entscheidende Führungsrolle bei der Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Schleifsteinen.

Feige.6Hochgeschwindigkeits-Schleifbank[13]

Feige.7Prüfstand für Hochgeschwindigkeits-Schleifreduzierung[16]

(6) Reale Testlinie für Schienenschleifen. In den letzten zehn Jahren hat Golden Eagle Heavy Industry mit der Entwicklung und innovativen Konstruktion von Hochgeschwindigkeits-Schleifwagen begonnen und in Yujiahu, Stadt Xiangyang, Provinz Hubei, eine Testanlage für Schienenschleifen eingerichtet. Abbildung 8 zeigt einen Hochgeschwindigkeits-Schleifwagen, der mit 24 Schleifrädern (12 auf jeder Seite) ausgestattet werden kann und mit einer Schleifgeschwindigkeit von über 60 km/h arbeitet [15]. Die Betriebsbedingungen und -modi des Fahrzeugs können vollständig an diejenigen des Hochgeschwindigkeits-Schleifvorgangs angepasst werden, sodass die Schneidleistung der Schleifsteine ​​überprüft werden kann. Gleichzeitig ist das Fahrzeug mit mehreren Schleifsteinen ausgestattet, sodass die Stabilität des Schleifsteinproduktionsprozesses überprüft werden kann. Unter der Voraussetzung der Einführung eines umfassenden Bewertungssystems ist die zukünftige Bewertung und Überprüfung der Schleifradleistung dieses Schleifwagens daher von maßgeblicher Bedeutung.

Feige.8Testlinie echtes Autoschleifen[13]

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