روش ارزیابی عملکرد سنگ آسیاب

روش ارزیابی عملکرد سنگ آسیاب

مهم‌ترین جنبه فرآیند توسعه سنگ آسیاب، ارزیابی و تأیید عملکرد آن (از جمله اندازه و دقت، تعادل دینامیکی/استاتیکی، مقاومت چرخشی، ظرفیت تحمل بار، عملکرد آسیاب و غیره) است که در نتیجه، طراحی بهینه فرمولاسیون، فرآیند و ساختار آن را هدایت می‌کند. در میان این عوامل، عملکرد آسیاب سنگ آسیاب به عنوان یک نمایش ملموس از اثربخشی عملیاتی آن عمل می‌کند و توجه قابل توجهی از محققان را به خود جلب کرده است. در حال حاضر، تجهیزات تأیید عملکرد سنگ آسیاب را می‌توان بر اساس تفاوت در اشکال عملکرد نسبی بین سنگ آسیاب و ریل به شش نوع طبقه‌بندی کرد: ۱) نوع ماشین آسیاب سنتی؛ ۲) نوع ریل بلوک ثابت؛ ۳) نوع تغذیه ریل خطی؛ ۴) نوع تغذیه چرخشی افقی ریل دایره‌ای؛ ۵) پایه سنگ‌زنی ریل پرسرعت؛ و ۶) خط آزمایش سنگ‌زنی ریل واقعی.

(1) نوع سنگ‌زنی معمولی. اولمن و همکارانش [1] تأثیر پارامترهای سنگ‌زنی را بر کیفیت سطح (سختی، زبری، ضخامت لایه سفید) ریل‌ها با استفاده از یک سنگ‌زنی سطحی که در شکل 1 نشان داده شده است، بررسی کردند. وو و همکارانش [2] تأیید کردند که سنگ‌زنی شیاردار، کیفیت سطح ریل را پس از سنگ‌زنی با استفاده از دستگاهی مشابه افزایش می‌دهد. این نوع دستگاه سنگ‌زنی با سرعت بالای خط سنگ‌زنی (تا 30-50 متر بر ثانیه) اما نرخ پیشروی پایین (8-16 متر بر دقیقه) مشخص می‌شود [2]؛ همزمان، فشار سنگ‌زنی قابل تنظیم نیست. در نتیجه، این دستگاه نمی‌تواند عملیات سنگ‌زنی ریل واقعی را شبیه‌سازی کند و فقط می‌تواند مرجعی برای مطالعه رفتار چرخ سنگ‌زنی ارائه دهد.

شکل۱ دستگاه تست دستگاه سنگ زنی سطح[1]

(2) نوع ریل بلوکی ثابت. بر اساس نحوه عملکرد میدانی سنگ‌های آسیاب برای سنگ‌زنی ریل، بسیاری از محققان موتور را به سنگ آسیاب متصل کرده و از سطح انتهایی سنگ آسیاب برای سنگ‌زنی قطعه کار ریل استفاده کردند. کانماتسو و همکاران [3] عملکرد سنگ‌زنی سنگ‌های آسیاب مختلف را با استفاده از دستگاه تست سنگ‌زنی ریل نشان داده شده در شکل 2 تأیید کردند. گو و همکاران [4] یک دستگاه تست سنگ‌زنی با ساختار مشابه را با استفاده از یک دستگاه تست تجربی اصطکاکی اصلاح کردند تا عملکرد سنگ‌زنی سنگ‌های آسیاب با اندازه دانه‌های ساینده مختلف را مطالعه کنند. این نوع دستگاه تست می‌تواند سرعت چرخش سنگ آسیاب، فشار سنگ‌زنی و سایر پارامترها را بهتر شبیه‌سازی کند، اما نمی‌تواند به حرکت خوراک سنگ‌زنی دست یابد. سنگ‌زنی طولانی مدت یک منطقه ریلی محلی، دمای سطح مشترک را به دلیل گرمای سنگ‌زنی افزایش می‌دهد و منجر به تخریب عملکرد سنگ‌های آسیاب شده با رزین در دماهای بالا و کاهش قدرت نگهداری ساینده می‌شود. علاوه بر این، تحت تأثیر گرمای سنگ‌زنی، ریل مستعد سوختن است. بنابراین، فرآیند تجربی این نوع دستگاه تست باید به طور کامل تداخل دمای سنگ‌زنی را بر نتایج تجربی در نظر بگیرد.

شکل۲ دستگاه تست سنگ زنی ثابت ریل بلوک[3]

(3) نوع تغذیه خطی ریل. برای رفع مشکل تغذیه ریل در دستگاه تست سنگ‌زنی ریل گو و همکارانش [4]، ژو کون [80] از یک چرخ‌دنده و پینیون برای راندن ریل‌های میله‌ای استفاده کرد و تغذیه خطی و یک‌جهته ریل را از 1.6 تا 4.0 کیلومتر بر ساعت امکان‌پذیر ساخت، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. این دستگاه آزمایشی همچنین برای مطالعه پارامترهای مختلف سنگ‌زنی (فشار سنگ‌زنی [5]، نرخ تغذیه [6]) و سختی چرخ سنگ‌زنی [7] مورد استفاده قرار گرفت. هوانگ گویگانگ [8] ساختار اصلی دستگاه رنده دروازه‌ای BM2015 را برای توسعه یک دستگاه تست سنگ‌زنی فعال ریل عمودی، که در شکل 4 نشان داده شده است، اصلاح کرد. این تجهیزات از ریل با گیج 60 کیلوگرم بر متر در محل، با سرعت تغذیه شبیه‌سازی شده 0.3 تا 4.5 کیلومتر بر ساعت استفاده کردند و توانستند به سنگ‌زنی با زاویه گیج ±50 درجه دست یابند. این تجهیزات با موفقیت عملکرد سنگ‌زنی چرخ سنگ‌زنی CBN توسعه‌یافته را تأیید کردند. سرعت عملیات سنگ‌زنی فعال ریل از ۳ تا ۲۴ کیلومتر بر ساعت متغیر است، در حالی که سرعت‌های شبیه‌سازی شده توسط این نوع تجهیزات سنگ‌زنی ریل پایین‌تر هستند و ظرفیت آزمایشی آن را محدود می‌کنند.

شکل۳دستگاه سنگ زنی تغذیه ریل خطی افقی [5،6،7]

شکل۴دستگاه تست سنگ زنی ریل خطی عمودی[8]

(4) نوع تغذیه چرخشی افقی ریل دایره‌ای. آکادمی علوم راه‌آهن چین [9]، دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ [10،11] و کاف و همکاران سوئیس [12] یک دستگاه آزمایش تغذیه چرخشی افقی ریل دایره‌ای را گزارش کردند که در شکل 5 نشان داده شده است. در این دستگاه آزمایش، ریل‌ها به صورت دیسک ماشین‌کاری شده و به صورت افقی چیده می‌شوند. دیسک ریل می‌تواند تحت عمل مکانیسم محرک به صورت افقی بچرخد تا سرعت تغذیه ماشین سنگ‌زنی را شبیه‌سازی کند. تجهیزات طراحی شده توسط آکادمی علوم راه‌آهن چین دارای قطر دیسک ریل تقریباً 1.6 متر، عرض تسمه سنگ‌زنی 10 میلی‌متر و حداکثر سرعت سنگ‌زنی 10.8 کیلومتر در ساعت است [9]. بر اساس اثر سنگ‌زنی این تجهیزات آزمایشگاهی، پشتیبانی داده‌ها را برای توسعه شرایط سفارش برای چرخ‌های سنگ‌زنی فعال فراهم می‌کند [9،13،14]. این نوع تجهیزات در زمینه سنگ‌زنی فعال ریل شناخته شده است.

شکل۵دستگاه سنگ زنی خوراک چرخش افقی ریل چرخه ای[19]

(5) دستگاه تست سنگ‌زنی ریل با سرعت بالا. تیم وانگ هنگیو در دانشگاه جنوب غربی جیائوتونگ [15،16] یک دستگاه تست سنگ‌زنی ریل با سرعت بالا و غیرفعال طراحی کردند که قادر به شبیه‌سازی حداکثر سرعت سنگ‌زنی تا 60 تا 80 کیلومتر در ساعت است، همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است. علاوه بر این، تیم پروفسور زو ونجون در دانشگاه صنعتی هنان [17،18] یک دستگاه تست سنگ‌زنی ریل با سرعت بالا کوچک (شکل 7) طراحی کردند که در آن دیسک چرخ ریل به صورت عمودی قرار گرفته است و تجهیزات می‌توانند ضربه سنگ‌زنی و فشار سنگ‌زنی را تنظیم کنند. قطر بیرونی ریل ۱۵۰ میلی‌متر است و مشخصات سنگ آسیاب Φ80×10×10 میلی‌متر است که قادر به شبیه‌سازی سرعت‌های سنگ‌زنی در محل ۶۰ تا ۸۰ کیلومتر بر ساعت و فشارهای سنگ‌زنی ۱۲۰۰ تا ۳۲۰۰ نیوتن است. فشار سنگ‌زنی سنگ آسیاب را می‌توان تا حداکثر سرعت سنگ‌زنی ۶۰ تا ۸۰ کیلومتر بر ساعت و با حداکثر فشار سنگ‌زنی ۳۲۰۰ نیوتن تنظیم کرد. این نوع ماشین آزمایشگاهی نقش هدایت‌کننده‌ی مهمی در توسعه‌ی سنگ‌های سنگ‌زنی پرسرعت ایفا می‌کند.

شکل۶ میز سنگ زنی با سرعت بالا[13]

شکل۷میز آزمایش کاهش سرعت سنگ‌زنی[16]

(6) خط آزمایش واقعی سنگ‌زنی ریل. در طول دهه گذشته، صنایع سنگین گلدن ایگل (Golden Eagle Heavy Industry) توسعه و طراحی نوآورانه واگن‌های سنگ‌زنی ریل پرسرعت را آغاز کرده و یک پایگاه آزمایش سنگ‌زنی ریل در یوجیاهو، شهر شیانگ‌یانگ، استان هوبئی تأسیس کرده است. شکل 8 یک واگن سنگ‌زنی ریل پرسرعت را نشان می‌دهد که می‌تواند به 24 چرخ سنگ‌زنی (12 چرخ در هر طرف) مجهز شود و با سرعت سنگ‌زنی بیش از 60 کیلومتر در ساعت کار کند [15]. شرایط و حالت‌های عملیاتی این وسیله نقلیه می‌تواند به طور کامل با شرایط سنگ‌زنی ریل پرسرعت هماهنگ شود و امکان تأیید عملکرد برش سنگ آسیاب را فراهم کند. به طور همزمان، این وسیله نقلیه به چندین سنگ آسیاب مجهز شده است که امکان تأیید پایداری فرآیند تولید سنگ آسیاب را فراهم می‌کند. بنابراین، تحت شرایط ایجاد یک سیستم ارزیابی جامع، ارزیابی و تأیید عملکرد چرخ سنگ‌زنی توسط این واگن سنگ‌زنی در آینده، ارزش هدایت معتبری خواهد داشت.

شکل۸خط آزمایش سنگ زنی واقعی ماشین[13]

• اولمن اکارت، لیپووکا پاولو، هوخشیلد لیف و همکاران. تأثیر پارامترهای فرآیند سنگ‌زنی ریل بر زبری سطح ریل و سختی لایه سطحی [J]. سایش، 2016، 366-367: 287-293.
• وو یائو، شِن منگبو، کو مینا و همکاران. بررسی تجربی آسیب لایه سطحی در سنگ‌زنی ریل با راندمان بالا و آسیب کم توسط چرخ سنگ‌زنی CBN شیاردار [J]. مجله بین‌المللی فناوری پیشرفته تولید، 2019، 105(7-8): 2833-2841.
• کانماتسو یوشیکازو، ساتو یوکیو. تأثیر نوع سنگ آسیاب بر راندمان آسیاب ریل [J]. گزارش‌های فصلی موسسه تحقیقات فنی راه‌آهن، 2011، 52(2): 97-102.
• گو کایکای، لین کیانگ، وانگ ونجیان و همکاران. تحلیل اثرات سرعت دورانی سنگ آسیاب بر رفتار حذف مواد ریلی [J]. سایش، 2015، 342-343: 52-59.
• ژو کان، دینگ هائوهائو، وانگ ونجیان و همکاران. تأثیر فشار سنگ‌زنی بر رفتارهای حذف مواد ریلی [J]. Tribology International، 2019، 134: 417-426.
• ژو کان، دینگ هائوهائو، وانگ رویشیانگ و همکاران. بررسی تجربی مکانیسم حذف مواد در طول سنگ‌زنی ریل در سرعت‌های مختلف پیشروی [J]. Tribology International، 2020، 143: 106040.
• وانگ رویشیانگ، ژو کان، یانگ جینیو و همکاران. اثرات مواد ساینده و سختی چرخ سنگ‌زنی بر رفتارهای سنگ‌زنی ریل [J]. Wear، 2020، 454-455: 203332.
• HUNAG Guigang. طراحی و مطالعه تجربی میز تست سنگ‌زنی پرسرعت برای چرخ سنگ‌زنی CBN ریل [J]. اتوماسیون تولید، 2020، 42(05): 88-91+122.
• جی یوان. مطالعه سیستماتیک در فناوری ارزیابی چرخ سنگ‌زنی برای سنگ‌زنی ریل[D]. پکن: آکادمی علوم راه‌آهن چین، ۲۰۱۹.
• وو هنگ‌هنگ، شیائو بینگ، شیائو هائوژونگ و همکاران. ویژگی‌های سایش ورق‌های الماس لحیم‌کاری شده با زمان‌های سنگ‌زنی مختلف [J]. سایش، 2019، 432-433: 202942.
• وو هنگ‌هنگ، شیائو بینگ، شیائو هائوژونگ و همکاران. مطالعه ویژگی‌های سایش ورق الماس لحیم‌کاری شده برای چرخ سنگ‌زنی کامپوزیتی ریل تحت فشارهای مختلف [J]. سایش، 2019، 424-425: 183-192.
• میشال کوفا، دانیل زیگلر، توماس پیتر و همکاران. یک استراتژی جدید سنگ‌زنی برای بهبود خواص آکوستیک خطوط راه‌آهن [J]. مجموعه مقالات موسسه مهندسان مکانیک، بخش F: مجله راه‌آهن و حمل و نقل سریع، 2018، 232(1): 214-221.
• شرکت راه‌آهن چین. Q/CR 1-2014. استاندارد سازمانی شرکت راه‌آهن چین: مشخصات فنی برای تهیه چرخ سنگ‌زنی برای قطار سنگ‌زنی ریل[S]. پکن: شرکت انتشارات راه‌آهن چین، LTD، 2014: 1-13.
• جی یوان، تیان چانگهای، پی ای آی دینگ فنگ. تحلیل تطبیقی ​​استانداردهای چرخ سنگ زنی ریلی چین و استانداردهای بین المللی خارجی [J]. کنترل کیفیت راه آهن، 2018، 46(9): 5-8.
• شو شیائوتانگ. مطالعه‌ای بر روی مکانیسم سنگ‌زنی ریل‌های پرسرعت[D]. چنگدو: دانشگاه جنوب غربی جیائوتونگ، ۲۰۱۶.
• شو شیائوتانگ، وانگ هنگیو، وو لی و همکاران. مطالعه تجربی سنگ‌زنی ریل پرسرعت تحت شرایط مرطوب [J]. مهندسی روانکاری، 2016، 41(11): 41-44.
• زو ونجون، لیو پنگژان، لی هوانفنگ و همکاران. یک پلتفرم آزمایشی برای سنگ‌زنی غیرفعال ریل: چین، CN 110579244A[P]. 2019-12-17.
• لیو پنگژان، زو ونجون، پنگ جین و همکاران. مطالعه تأثیر فشار سنگ‌زنی بر رفتار برداشت مواد انجام شده بر روی یک شبیه‌ساز سنگ‌زنی غیرفعال خودساخته [J]. علوم کاربردی، 2021، 11(9): 4128.
• ژائو جینبو، شیائو بین، وو هنگ‌هنگ و همکاران. توسعه آزمون عملکرد چرخ سنگ‌زنی کامپوزیتی خود روان‌کاری‌شده[J]. ماشین‌آلات، 2019، 48(03): 56-58.