Raudtee lihvimine võtmeseadmete arendamise status quo

Praegu on raudteesüsteem kõige laialdasemalt kasutatav, turuosa suhteliselt suur aktiivse lihvimistehnoloogia, kiire passiivse lihvimistehnoloogia ning freesimis- ja lihvimiskomposiitlihvimistehnoloogia turuosa. Kokkuvõtlikult on kokku võetud järgmised kolm tüüpilist rööbaste lihvimisseadmete arenduse olekut.

1.3.1 Rööpa aktiivse lihvimisvõtme varustus

Aktiivlihvimistehnoloogia on hetkel enim kasutatav, suurim turuosa lihvimismeetodil, lihvides rohkem automudeleid. Välismaised lihvimisautode tootjad on peamiselt Ameerika ÜhendriigidHARSCOjaRIHMettevõte ja Šveitsi SPENO ettevõte ja nii edasi. Kodumaine rööbaste lihvimistehnoloogia sai alguse hilja, pärast aastakümnete pikkust arengut, praegused kodumaised lihvimisautode tootjad on peamiselt Golden Eagle Heavy Construction Machinery Company Limited (Golden Eagle Heavy Industry), CNR Beijing Erqi Vehicle Company Limited (CNR Erqi), Zhuzhou CNR Times Electric Company Limited (Times Electric), Hiina raudteeehitusettevõte ja kõrgtehnoloogilised seadmed. [Golden Eagle Heavy Industry (GEHI) ja CNR Erqi on iseseisvalt välja töötanud GMC-96X ja GMC-96B lihvimissõidukid, võttes kasutusele vastavalt HARSCO (USA) ja SPENO (Šveits) tehnoloogia, nagu on näidatud joonistel 1 ja 2. GMC-48JS lihvimissõiduk on heaks kiidetud TIME1 poolt sõltumatult töötamiseks ELECTRIC, märtsis1]0.

Joonis fig.1GMC-96X

Joonis fig.2GMC-96B[2]

Praegu on laialt levinud GMC-96X (Golden Eagle Heavy Industry), GMC-96B (Hiina Raudtee Erqi), PGM-48 (HARSCO, USA) mudelid ja GMC-48JS mudelite uus liin (Times Electric), peamised tööparameetrid ja töönõuded on toodud tabelis 1. Andmed näitavad, et auto töökiirus on umbes 3 km/h,24 kriitiline töökiirus võib põhjustada rööpa kriitilist töökiirust allapoole, võib kohalikes piirkondades põhjustada liigset lihvimist ja rööpa lokaalne lihvimiskuumus madalatel kiirustel kaldub aktiivselt rööpa põletama [3]; liiga suure töökiiruse korral ei saa tagada ideaalset eemaldamise efektiivsust. Lihvimisvagun, mis on kavandatud maksimaalsele töökaldele 30 ‰, saab hakkama enamiku liinilihvimistöödega. Mõnede pika kaldega liinide (gradient suurem kui 30 ‰), eriti ehitatava Sichuani-Tiibeti raudtee puhul on aga lihvimisvagunite töövõime ja veojõuprobleemide koordineerimine üheks oluliseks väljakutseks.

Tab1.Tüüpilise rööbaste lihvimisrongi tööparameetrid[2]

1.3.2 Peamised seadmed kiireks passiivseks rööbaste lihvimiseks

Kiiret passiivset lihvimisvagunit toodab peamiselt Saksa firma VOSSLOH HSG rööpalihvimisvagun, mis koosneb peamiselt lihvimisvagunist ja abivagunist, joonis 3. Lihvimistoimingud nõuavad veduri veojõudu, töökiirus kuni 60 ~ 80 km/h; kogu sõiduk 4 lihvimissõlme rühma kokku 96 lihvkivi samaaegselt tööolekus ja kiirusel umbes 6000 p/min suurel kiirusel, nagu on näidatud joonisel 4; iga lihvseadmete rühm on varustatud 2 lihvimisraami komplektiga, lihvkivi tööprotsessi saab saavutada ilma kogu kiire pideva pöörlemise rühma peatamata, see tähendab, et ühe lihvkivi laadimine võib olla pidev lihvimine Umbes 70 km [4], nagu on näidatud joonisel 5. Lihvimisprotsessi ajal võib lihvimissädemete kogust, lihvketta kulumist ja lihvimisrõhku jälgida. Pärast lihvimist testitakse siini profiili, et kontrollida lihvimisefekti. Kiirlihvimismasin tugineb rööpapea materjali eemaldamisel ainult lihvimisrongi takistusele, kuna lihvkettal puudub ajam. Seetõttu mõjutab töökiirus oluliselt lihvimismasina tööefekti. Kui kiirlihvimisvagun teostab lihvimisoperatsiooni jaamadevahelises liinis: jaamast väljumise kiirendusfaasis, kui kiirus on suurem kui 30 km/h, lastakse lihvimisraam alla ja alustatakse lihvimisoperatsiooni; jaama sisenemise aeglustusfaasis, kui kiirus on alla 15 km/h, tõstetakse lihvimisraam üles ja lihvimisoperatsioon lõpetatakse. Seetõttu väheneb liivasõiduki kiirendusele ja aeglustusele vastavas piirkonnas liivatamise efekt sõiduki kiiruse vähenemise tõttu; osa alast, mida ei saa lihvimisraami ülestõstmise tõttu lihvida, tuleb järgneval toimingul katta jaamas asuva pöörmeliivasõidukiga.

Joonis fig.3HSG kiire lihvimisauto

Joonis fig.4Lihvimisüksus

Joonis fig.5Lihvimisraami struktuur

Viimase kümnendi jooksul on paljud kodumaised institutsioonid pühendunud kiirete lihvimisautode uurimisele ja arendamisele. 18. juunil 2021 ilmus Southwest Jiaotongi ülikooli, Pekingi-Shanghai kiirraudtee ja Southwest Jiaotong University Railway Development Co Ltd ühiselt välja töötatud esimene kodumaine Pekingi-Shanghai kiirraudtee intelligentse kiirraudtee lihvimisprototüübi katseprototüüp [5]. Joonis6. 22. juulil 2021 läbis China Railway Construction High-Tech Equipment Co., Ltd. sõltumatult uuritud ja välja töötatud rööbaste lihvimismasin KGM-80II hindamise ja kiideti proovikasutuseks [6], nagu on näidatud joonisel 7. Ise arendatud kiirraudtee lihvimissõiduki kasutuselevõtt on Hiina jaoks väga oluline raudteesüsteemi seadmete täieliku autonoomia realiseerimiseks.

Joonis fig.6Pekingi-Shanghai kiirraudtee intelligentne kiirraudtee lihvimise prototüübi katseauto[5]

Joonis fig.7KGM-80II. Rail Rapid Grinding Car[6]

1.3.3 Rööbaste freesimise ja lihvimise komposiitlihvimisvõtmeseadmed

Praegu kasutatakse rööbaste freesimise ja lihvimise vaguneid laialdaselt kodumaistel ja välismaistel raskete koormustega raudteeliinidel. Saksamaa ettevõte GMB, samuti Austria ettevõte LINSINGER, MFL jne on peamised välismaiste frees- ja lihvimisvagunite tootjad [4,7]. Joonis 8 ettevõtte LINSINGER frees- ja lihvimisauto SF03 kohta, auto kogupikkus 25 m, auto kaal 120 t, varustatud kahe kolmeteljelise pöördvankriga, iseliikuv kiirus kuni 100 km/h, maksimaalne töökiirus 0,36 ~ 1,20 km/h, kokku on komplektis kaks freesimisketast. lihvkettad [7,8,9]. Kodumaiste tootjate hulka kuuluvad peamiselt Baojis asuv China Railway Times Construction Machinery Co. ja China Railway Construction High-Tech Equipment Co. Joonisel 9 on kujutatud China Railway Construction High-Tech Equipment Corporationi toodetud freesimis- ja lihvimismasinat XM-1800, mille eeliseks on kõrge töötõhusus, paindlik lihvimine, keskkonnakaitse ja lihvimisprofiil, lihvimisprofiil ja väiksemad sädemed. [10]. Tabelis 2 võrreldakse freesimis- ja lihvimismasina SF03 ja freesimis- ja lihvimismasina XM-1800 peamisi tööparameetreid, millest selgub, et Hiinas välja töötatud frees- ja lihvimismasin XM-1800 on saavutanud materjali eemaldamise efektiivsuse ja töötäpsuse osas maailma kõrgtehnoloogilise taseme.

Joonis fig.8SF03 freesauto

Joon.9 XM-1800 freesauto[10]

Tab.2 SF03 ja XM-1800 rööbastee jooksurongi tööomaduste võrdlus

1.3.4 Põhirööbaste lihvimisseadmete toimivuse põhjalik võrdlus

Aktiivne lihvimine, kiire passiivne lihvimine ja freesimine ja lihvimine komposiitlihvimine kolm tüüpilist rööbastee lihvimisseadmete jõudluse võrdlust, näiteks tabel 3. aktiivne lihvimismaterjali eemaldamine, lihvimine kerge rihma ümbrise kontuur on hea, kiire töökiirus, on praegu operatsiooni turuosa suurim osa. Aktiivse lihvimise puhul on põhipunkt lahendada lihvimisrööpa põletuste probleem, et parandada rööpa pinna kvaliteeti pärast lihvimist. Uuringud on näidanud, et lihvimisparameetrite [11,3,12], lihvketta struktuuri [13] optimeerimine võib tõhusalt parandada põletusi, millest tulevaste uuringute keskmes on suure jõudlusega aktiivse lihvketta väljatöötamine.

Kiire passiivne lihvimiskiirus, mis teoreetiliselt võib olla intermodaalne tavalise reisija / veoautoga, ilma "katuseluugi" vajaduseta, ei mõjuta liini normaalset läbimist. Lisaks soovitas rööpa ennetava lihvimise strateegial põhinev kiire passiivne lihvimine pikendada rööpa kasutusiga märkimisväärsete eelistega. Seetõttu on kiirlihvimisel edaspidises arengus oluline konkurentsivõime. Serveerimine suurel kiirusel, suurel koormusel, tugevas vibratsioonis ja muudes karmides tingimustes, täites samal ajal kõrge efektiivsuse, kõrge kvaliteedi ja muude töönõuetega, tagamaks, et lihvkettal on suurepärased mehaanilised omadused (tugevus / sitkus), teenindusomadused (lõikejõudlus, kulumiskindlus jne) on tulevikus üks olulisi väljakutseid.

Komposiitlihvimisel on olulised eelised materjali eemaldamise efektiivsuses, kontuuride viimistluses, pinnakvaliteedis jne. Selle töökiirus on aga aeglane, tulevikus on majanduse arenedes lihvimisaeg äärmiselt kokku surutud, lihvimistoimingu efektiivsuse nõuded suurenevad, tähelepanu keskmes on tulevase liini võimsuse ja lihvimisaja pikkuse koordineerimine. Samal ajal on rööpaprofiili korrigeerimise täpsuse ja tööefektiivsuse tagamiseks üks tulevaste teadusuuringute fookustest ka rööbaste lihvimise arendamine, et see taluks karmi töötingimusi ja väga kulumiskindlaid karbiidist lõiketööriistu.

Tab.3Kolme tüüpi tüüpiliste rööbaste lihvimisseadmete võrdlused

• YANG Changjian, WANG Jianhong, ZHU Hongjun jt. Kahe võimsusega 48 Grinding Stone Rail Grinding T China Mechanical Engineering arendamine, 2019, 3(30): 356-371.
• Hiina tööstus- ja elektriministeerium National Railway Group Co., Ltd. Raudtee lihvimise käsiraamat[M]. Peking: China Railway Publishing House Co., Ltd., 2020, 1-73.
• ZHOU Kun, DING Haohao, Steenbergen Michaël jt. Temperatuuriväli ja materjali reaktsioon rööpa lihvimisparameetrite funktsioonina[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2021, 175: 12366.
• FAN Wengang, LIU Yueming, LI Jianyong. Kiirraudtee rööbaste lihvimistehnoloogia arendamise seis ja väljavaade[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54 (22): 184-193.
• https://news.swjtu.edu.cn/shownews-22407.shtml/ [DB/OL]. [2021-08-13]
• http://www.crcce.com.cn/art/2021/7/27/art_5175_3372925.html/ [DB/OL]. [2021-08-15]
• LIU Zhenbin. Rööbaste freesimisrongide lihvimisseadmete projekteerimine ja lihvimisjõu juhtimise uurimine[D]. Changsha: Kesk-Lõuna ülikool, 2013.
• YU Niandong, ZHANG Meng. SF03-FFS rööbaste freesimis- ja lihvimisvagun[J] rakendamine. Raudtee tehniline uuendus, 1: 37-38.
• CHEN Huibo. Rööbaste freesimis- ja lihvimisvaguni SF03-FFS rakendamine Shuozhou-Huanghua raudteel[J]. Hiina Raudtee, 2013, (12): 85-88.
• http://www.crcce.com.cn/art/2018/1/30/art_5529_109.html/ [DB/OL]. [2021-08-16]
• ZHOU Kun, DING Haohao, Zhang Shuyue jt. Lihvimisjõu modelleerimine ja simuleerimine rööbaste lihvimisel, mis arvestab lihvkivi pöördenurka[J]. Tribology International, 2019, 137: 274–288.
• ZHOU Kun, DINGHaohao, WANG Wenjian jt. Lihvimisrõhu mõju rööpamaterjali eemaldamiskäitumisele [J]. Tribology International, 2019, 134: 417–426.
• YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei jt. Poorsed lihvkettad eelväsimuse leevendamiseks ja materjali eemaldamise tõhususe suurendamiseks rööbaste lihvimisel[J]. Tribology International, 2021, 154: 106692
• ZHOU Kun, WANG Wenjian, LIU Qiyue jt. Rööbaste lihvimismehhanismi uurimistöö[J]. Hiina masinaehitus, 2019, 30(03): 284-294.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang jt. Materjali eemaldamise mehhanismi eksperimentaalne uurimine rööbaste lihvimisel erinevatel kiirustel [J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
• FAN Wengang, LIU Yueming, LI Jianyong. Kiirraudtee rööbaste lihvimistehnoloogia arendamise seis ja väljavaade[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54 (22): 184-193.
• XU Xiaotang. Uuring kiirraudtee lihvimismehhanismi kohta[D]. Chengdu: Edela-Jiaotongi ülikool, 2016.
• WILHELMKubin, DAVES Werner, Rööbaste freesimise kui rööbastee hooldusprotsessi varuanalüüs: simulatsioonid ja katsed[J]. Kandmine, 2019, 438-439: 203029.