Método de evaluación del rendimiento de la piedra de afilar

Método de evaluación del rendimiento de la piedra de afilar

El aspecto más crucial del proceso de desarrollo de una piedra de afilar reside en evaluar y verificar su rendimiento (incluyendo tamaño y precisión, equilibrio dinámico/estático, resistencia rotacional, capacidad de carga, rendimiento de rectificado, etc.), guiando así el diseño optimizado de su formulación, proceso y estructura. Entre estos factores, el rendimiento de rectificado de la piedra de afilar sirve como una representación tangible de su eficacia operativa, atrayendo la atención significativa de los investigadores. Actualmente, los equipos de verificación del rendimiento de la piedra de afilar se pueden clasificar en seis tipos según las diferencias en las formas de acción relativas entre la piedra de afilar y el riel: 1) tipo rectificadora tradicional; 2) tipo riel de bloque estacionario; 3) tipo de alimentación de riel lineal; 4) tipo de alimentación rotatoria horizontal de riel circular; 5) soporte de rectificado de riel de alta velocidad; y 6) línea de prueba de rectificado de riel real.

(1) Rectificadora convencional. Uhlmann et al. [1] investigaron el impacto de los parámetros de rectificado en la calidad superficial (dureza, rugosidad, espesor de la capa blanca) de los rieles utilizando una rectificadora de superficies como la que se muestra en la Figura 1. Wu et al. [2] verificaron que una muela ranurada mejora la calidad superficial del riel después de rectificarla con un dispositivo similar. Este tipo de comprobador de rectificado se caracteriza por una alta velocidad lineal de la muela (hasta 30-50 m/s) y una baja velocidad de avance (8-16 m/min) [2]; además, la presión de rectificado no es ajustable. Por lo tanto, este comprobador no puede simular operaciones reales de rectificado de rieles y solo sirve como referencia para estudiar el comportamiento de las muelas.

Higo.1 Máquina de prueba de rectificadora de superficies[1]

(2) Tipo de riel de bloque estacionario. Basándose en el modo de operación de campo de las piedras de amolar para el rectificado de rieles, numerosos investigadores conectaron el motor a la piedra de amolar y utilizaron su extremo para rectificar la pieza de trabajo del riel. Kanematsu et al. [3] verificaron el rendimiento de rectificado de diversas piedras de amolar utilizando el comprobador de rectificado de rieles que se muestra en la Figura 2. Gu et al. [4] modificaron un comprobador de rectificado con una estructura similar utilizando un comprobador experimental de fricción para estudiar el rendimiento de rectificado de piedras de amolar con diferentes tamaños de grano abrasivo. Este tipo de máquina de prueba puede simular mejor la velocidad de rotación de la piedra de amolar, la presión de rectificado y otros parámetros, pero no puede lograr el movimiento de avance del rectificado. El rectificado prolongado de una zona local del riel elevará la temperatura de la interfaz debido al calor de rectificado, lo que provoca una degradación del rendimiento de las piedras de amolar con aglomerante de resina a altas temperaturas y una disminución de la capacidad de retención del abrasivo. Además, bajo la influencia del calor de rectificado, el riel es propenso a quemarse. Por lo tanto, el proceso experimental de este tipo de máquina de prueba debe considerar plenamente la influencia de la temperatura de rectificado en los resultados experimentales.

Higo.2 Comprobador de rectificado fijo de riel de bloque [3]

(3) Alimentación lineal de rieles. Para abordar el problema de la alimentación de rieles en la máquina de prueba de rectificado de rieles de Gu et al. [4], Zhou Kun [80] utilizó un sistema de piñón y cremallera para accionar los rieles de barra, lo que permitió una alimentación lineal unidireccional de 1,6 a 4,0 km/h, como se muestra en la Figura 3. La máquina experimental también se utilizó para estudiar diferentes parámetros de rectificado (presión de rectificado [5], velocidad de avance [6]) y la dureza de la muela de rectificado [7]. Huang Guigang [8] modificó la estructura principal de la cepilladora de pórtico BM2015 para desarrollar un comprobador de rectificado activo de rieles verticales, que se muestra en la Figura 4. El equipo utilizó rieles de 60 kg/m de ancho en el sitio, con una velocidad de alimentación simulada de 0,3 a 4,5 km/h, y pudo lograr un rectificado de un ángulo de referencia de ±50°. El equipo verificó con éxito el rendimiento de rectificado de la muela de rectificado de CBN desarrollada. La velocidad de operación de pulido activo de rieles varía de 3 a 24 km/h, mientras que las velocidades simuladas por este tipo de equipo de pulido de rieles son más bajas, lo que limita su capacidad experimental.

Higo.3Probador de rectificado con alimentación de riel lineal horizontal [5,6,7]

Higo.4Probador de rectificado con alimentación de riel lineal vertical [8]

(4) Tipo de alimentación rotatoria horizontal de riel circular. La Academia China de Ciencias Ferroviarias [9], la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Nanjing [10,11] y Kuffa et al. de Suiza [12] informaron sobre un probador de alimentación rotatoria horizontal de riel circular, que se muestra en la Figura 5. En este probador, los rieles se mecanizan en un disco y se disponen horizontalmente; el disco del riel puede girar horizontalmente bajo la acción del mecanismo de accionamiento para simular la velocidad de alimentación del carro de rectificado. El equipo diseñado por la Academia China de Ciencias Ferroviarias presenta un diámetro de disco de riel de aproximadamente 1,6 m, un ancho de banda de rectificado de 10 mm y una velocidad máxima de rectificado de 10,8 km/h [9]. Con base en el efecto de rectificado de este equipo experimental, proporciona soporte de datos para el desarrollo de condiciones de pedido para muelas de rectificado activas [9,13,14]. Este tipo de equipo es bien conocido en el campo del rectificado activo de rieles.

Higo.5Probador de molienda de alimentación de rotación horizontal de riel cíclico [19]

(5) Probador de rectificado de rieles de alta velocidad. El equipo de Wang Hengyu, de la Universidad Jiaotong del Suroeste [15,16], diseñó un probador pasivo de rectificado de rieles de alta velocidad capaz de simular una velocidad máxima de rectificado de hasta 60-80 km/h, como se muestra en la Figura 6. Además, el equipo del profesor Zou Wenjun, de la Universidad Tecnológica de Henan [17,18], diseñó un pequeño probador de rectificado de rieles de alta velocidad (Figura 7), donde el disco de la rueda del riel está dispuesto verticalmente y el equipo puede ajustar el impulso y la presión de la muela de rectificado. El diámetro exterior del riel es de 150 mm y la especificación de la muela abrasiva es de Φ80×10×10 mm, capaz de simular velocidades de molienda in situ de 60 a 80 km/h y presiones de molienda de 1200 a 3200 N. La presión de molienda de la muela abrasiva se puede ajustar hasta una velocidad máxima de molienda de 60 a 80 km/h, con una presión máxima de molienda de 3200 N. Este tipo de máquina experimental desempeña un papel fundamental en el desarrollo de muelas abrasivas de alta velocidad.

Higo.6 Banco de rectificado de alta velocidad[13]

Higo.7Banco de pruebas de reducción de molienda de alta velocidad[16]

(6) Línea de Pruebas de Rectificado de Vías Reales. Durante la última década, Golden Eagle Heavy Industry se ha embarcado en el desarrollo y diseño innovador de carros de rectificado de vías de alta velocidad y ha establecido una base de pruebas de rectificado de vías en Yujiahu, ciudad de Xiangyang, provincia de Hubei. La Figura 8 muestra un carro de rectificado de vías de alta velocidad, que puede equiparse con 24 muelas de rectificado (12 en cada lado), operando a una velocidad de rectificado superior a 60 km/h [15]. Las condiciones y modos de operación del vehículo pueden alinearse completamente con los del rectificado de vías de alta velocidad, lo que permite la verificación del rendimiento de corte de la muela de rectificado. Simultáneamente, el vehículo está equipado con múltiples muelas de rectificado, lo que permite la verificación de la estabilidad del proceso de producción de las mismas. Por lo tanto, bajo la condición de establecer un sistema de evaluación integral, la futura evaluación y verificación del rendimiento de las muelas de rectificado por este carro de rectificado tiene un valor guía autorizado.

Higo.8Línea de prueba de rectificado de automóviles reales[13]

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