وضعیت توسعه تجهیزات کلیدی سنگ زنی راه آهن

در حال حاضر، سیستم راه آهن به طور گسترده ای استفاده می شود، سهم بازار روش سنگ زنی نسبتاً بزرگ برای فن آوری سنگ زنی فعال، فن آوری سنگ زنی غیر فعال با سرعت بالا و فن آوری سنگ زنی کامپوزیت آسیاب و سنگ زنی است. سه وضعیت توسعه تجهیزات سنگ زنی ریلی زیر خلاصه شده است.

1.3.1 تجهیزات کلیدی سنگ زنی فعال ریلی

فن آوری سنگ زنی فعال در حال حاضر به طور گسترده استفاده می شود، بیشترین سهم بازار از روش سنگ زنی، مدل های ماشین سنگ زنی بیشتر است. تولید کنندگان ماشین سنگ زنی خارجی عمدتا ایالات متحده هستندHARSCOوبندشرکت و شرکت SPENO سوئیس و غیره. فن آوری سنگ زنی ریلی داخلی دیر شروع شد، پس از دهه ها توسعه، تولید کنندگان فعلی ماشین سنگ زنی داخلی عمدتاً شرکت ماشین آلات ساخت و ساز سنگین Golden Eagle Limited (صنایع سنگین عقاب طلایی)، CNR Beijing Erqi Vehicle Company Limited (CNR Erqi)، Zhuzhou CNR Times Hightech Electric Company Limited هستند. شرکت تجهیزات محدود و غیره. صنایع سنگین عقاب طلایی (GEHI) و CNR Erqi به طور مستقل خودروهای سنباده‌زنی GMC-96X و GMC-96B را با معرفی فناوری از HARSCO (ایالات متحده آمریکا) و SPENO (سوئیس)، همانطور که در شکل 1 و شکل 2 نشان داده شده است، توسعه داده‌اند. در مارس 2020 [1].

شکل1GMC-96X

شکل2GMC-96B[2]

در حال حاضر، خطی که معمولاً از مدل‌های GMC-96X (صنایع سنگین عقاب طلایی)، GMC-96B (ارقی راه‌آهن چین)، PGM-48 (HARSCO، ایالات متحده آمریکا) و خط جدید مدل‌های GMC-48JS (تایمز الکتریک) استفاده می‌شود، پارامترهای اصلی عملیاتی و سرعت عملیاتی مورد نیاز در جدول نشان داده شده است. 3 ~ 24 کیلومتر در ساعت، کمتر از سرعت عملیاتی بحرانی ممکن است باعث ایجاد ریل شود. اگر سرعت کار خیلی زیاد باشد، نمی توان از راندمان حذف ایده آل اطمینان حاصل کرد. ماشین سنگ زنی که برای حداکثر گرادیان عملیاتی 30 ‰ طراحی شده است، می تواند اکثریت قریب به اتفاق تعمیر و نگهداری سنگ زنی خط را انجام دهد. با این حال، برای برخی از خطوط شیب طولانی (شیب بیشتر از 30 ‰)، به ویژه راه آهن سیچوان-تبت در حال ساخت، هماهنگی عملکرد ماشین سنگ زنی و مشکلات کشش یکی از چالش های مهم خواهد بود.

Tab1.پارامترهای عملیاتی قطار سنگ زنی ریلی معمولی[2]

1.3.2 تجهیزات کلیدی برای سنگ زنی ریل غیرفعال با سرعت بالا

ماشین سنگ زنی غیرفعال پرسرعت عمدتا توسط ماشین سنگ زنی ریلی VOSSLOH HSG آلمان تولید می شود که عمدتاً از ماشین سنگ زنی و ماشین کمکی تشکیل شده است. کل وسیله نقلیه 4 گروه از واحد سنگ زنی مجموعا 96 سنگ سنگ زنی در همان زمان در حالت عملیاتی و با سرعت حدود 6000 دور در دقیقه چرخش با سرعت بالا، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است. هر گروه از واحد سنگ زنی مجهز به 2 مجموعه قاب سنگ زنی است، فرآیند عملیاتی سنگ ساینده را می توان بدون توقف کل گروه چرخش سریع و پیوسته به دست آورد، یعنی یک بارگذاری سنگ سنگ زنی می تواند سنگ زنی مداوم در حدود 70 کیلومتر [4] باشد، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است. پس از سنگ زنی، پروفیل ریل برای بررسی اثر سنگ زنی آزمایش می شود. وسیله نقلیه سنگ زنی با سرعت بالا برای حذف مواد سر ریل تنها به مقاومت قطار سنگ زنی متکی است، زیرا چرخ سنگ زنی هیچ محرکه ای ندارد. بنابراین، سرعت کار تأثیر قابل توجهی بر اثر کاری وسیله نقلیه سنگ زنی دارد. هنگامی که ماشین سنگ زنی با سرعت بالا عملیات سنگ زنی را در خط بین ایستگاه انجام می دهد: در مرحله شتاب خروج از ایستگاه، هنگامی که سرعت بالاتر از 30 کیلومتر در ساعت است، قاب سنگ زنی پایین آمده و عملیات سنگ زنی شروع می شود. در مرحله کاهش سرعت ورود به ایستگاه، زمانی که سرعت کمتر از 15 کیلومتر بر ساعت است، قاب سنگ زنی بالا رفته و عملیات سنگ زنی به پایان می رسد. بنابراین، در ناحیه مربوط به شتاب و کاهش سرعت وسیله نقلیه سنباده، اثر سنباده به دلیل کاهش سرعت خودرو کاهش می یابد. قسمتی از محوطه ای که به دلیل بلند شدن قاب سنباده قابل سمباده گیری نیست باید در عملیات زیر توسط خودرو سنباده گیر در ایستگاه پوشش داده شود.

شکل3ماشین سنگ زنی پرسرعت HSG

شکل4واحد سنگ زنی

شکل5ساختار قاب سنگ زنی

در دهه گذشته، بسیاری از موسسات داخلی متعهد به تحقیق و توسعه ماشین سنگ زنی با سرعت بالا بوده اند. در 18 ژوئن 2021، اولین نمونه اولیه آزمایشی نمونه اولیه آزمایشی سنگ‌زنی راه‌آهن سریع السیر هوشمند داخلی پکن-شانگهای به طور مشترک توسط دانشگاه جیائوتنگ جنوب غربی، راه‌آهن پرسرعت پکن-شانگهای و دانشگاه جیائوتنگ جنوب غربی متوجه شد که شرکت توسعه راه‌آهن دانشگاه جنوب غربی، با مسئولیت محدود به خط تولید اصلی رسیده است. در شکل 6. در 22 ژوئیه 2021، خودروی سنگ زنی ریلی KGM-80II که به طور مستقل توسط شرکت تجهیزات پیشرفته ساخت و ساز راه آهن چین، با مسئولیت محدود، مورد بررسی و توسعه قرار گرفت، ارزیابی را پشت سر گذاشت و برای عملیات آزمایشی تایید شد [6]، همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است. معرفی وسیله نقلیه سنگ زنی ریلی سریع السیر خود توسعه یافته برای چین برای تحقق استقلال کامل تجهیزات سیستم راه آهن از اهمیت زیادی برخوردار است.

شکل6نمونه اولیه ماشین آزمایشی سنگ زنی ریل سریع راه آهن پرسرعت پکن-شانگهای[5]

شکل7KGM-80II. ماشین سنگ زنی سریع ریلی[6]

1.3.3 تجهیزات کلیدی سنگ زنی و سنگ زنی کامپوزیت ریلی

در حال حاضر، واگن های فرز و سنگ زنی ریلی به طور گسترده در خطوط ریلی بارهای سنگین داخلی و خارجی استفاده می شود. شرکت GMB آلمان و همچنین شرکت LINSINGER اتریش، شرکت MFL و غیره، تولید کنندگان اصلی واگن های فرز و آسیاب در خارج از کشور هستند [4،7]. شکل 8 برای ماشین فرز و سنگ زنی SF03 شرکت LINSINGER، طول کل ماشین 25 متر، وزن ماشین 120 تن، مجهز به دو بوژی سه محور، سرعت خودکششی تا 100 کیلومتر در ساعت، حداکثر سرعت عملیاتی 0.36 ~ 1.20 کل ماشین مجهز به دو دیسک و مجموعه ای از دیسک های کامل به دو کیلومتر در ساعت. مجموعه ای از چرخ های سنگ زنی [7،8،9]. سازندگان داخلی عمدتاً شامل شرکت ماشین‌آلات ساخت‌وساز راه آهن چین در بائوجی و شرکت تجهیزات فناوری پیشرفته ساخت و ساز راه‌آهن چین می‌شوند. شکل 9 خودروی آسیاب و آسیاب XM-1800 را نشان می‌دهد که توسط شرکت تجهیزات پیشرفته ساخت‌وساز راه آهن چین تولید شده است، که دارای مزایای بهره‌وری عملیاتی بالا و محافظت در برابر جرقه‌زنی داخلی، انعطاف‌پذیری محیطی است. پیرایش و سنگ زنی پروفیل ریلی ویژه [10]. جدول 2 پارامترهای اصلی عملکرد عملیاتی ماشین فرز و آسیاب SF03 و ماشین فرز و سنگ زنی XM-1800 را مقایسه می کند که نشان می دهد ماشین فرز و آسیاب XM-1800 که در چین توسعه یافته است از نظر راندمان حذف مواد و دقت عملیاتی به سطح فنی پیشرفته دنیا رسیده است.

شکل8ماشین فرز SF03

Fig.9 ماشین فرز XM-1800[10]

Tab.2 مقایسه عملکرد عملیاتی بین قطار فرز ریلی SF03 و XM-1800

1.3.4 مقایسه جامع عملکرد تجهیزات سنگ زنی ریل اصلی

سنگ زنی فعال، سنگ زنی منفعل با سرعت بالا و سنگ زنی کامپوزیت آسیاب و سنگ زنی سه نوع مقایسه عملکرد تجهیزات سنگ زنی ریلی، مانند جدول 3. حذف مواد سنگ زنی فعال، سنگ زنی کانتور پاکت کمربند نور خوب است، سرعت در حال اجرا سریع، در حال حاضر بیشترین سهم از سهم بازار از عملیات است. برای آسیاب فعال، نکته کلیدی حل مشکل سوختگی ریل سنگ زنی است تا کیفیت سطح ریل پس از سنگ زنی بهبود یابد. مطالعات نشان داده اند که بهینه سازی پارامترهای سنگ زنی [11،3،12]، ساختار چرخ سنگ زنی [13] می تواند به طور موثر سوختگی ها را بهبود بخشد، که توسعه چرخ سنگ زنی فعال با کارایی بالا تمرکز تحقیقات آینده است.

سرعت عملیات سنگ زنی غیرفعال با سرعت بالا، از نظر تئوری می تواند با مسافر / کامیون معمولی بین وجهی باشد، بدون نیاز به "سانروف"، بر عبور عادی خط تأثیر نمی گذارد. علاوه بر این، سنگ زنی غیرفعال با سرعت بالا بر اساس استراتژی سنگ زنی پیشگیرانه ریلی برای افزایش طول عمر ریل با مزایای قابل توجهی پیشنهاد شده است. بنابراین، سنگ زنی با سرعت بالا رقابت مهمی در توسعه آینده دارد. خدمت در سرعت بالا، بار بالا، لرزش قوی و سایر شرایط سخت، در حالی که بازده بالا، کیفیت بالا و سایر الزامات عملیاتی را برآورده می کند، برای اطمینان از اینکه چرخ سنگ زنی دارای خواص مکانیکی عالی (استحکام / چقرمگی) است، عملکرد خدمات (عملکرد برش، مقاومت در برابر سایش و غیره) یکی از چالش های مهم در آینده است.

سنگ زنی کامپوزیت دارای مزایای قابل توجهی در راندمان حذف مواد، تکمیل کانتور، کیفیت سطح و غیره است. با این حال، سرعت عملیات آن کند است، در آینده، با توسعه اقتصاد، زمان سنگ زنی به شدت فشرده می شود، نیازهای راندمان عملیات سنگ زنی افزایش می یابد، هماهنگی ظرفیت خط آینده و طول زمان سنگ زنی کانون توجه خواهد بود. در عین حال، به منظور اطمینان از دقت تصحیح مشخصات ریل و کارایی عملیاتی، توسعه سنگ زنی ریل برای مقاومت در برابر شرایط عملیاتی سخت و ابزارهای برش کاربید بسیار مقاوم در برابر سایش نیز یکی از تمرکزهای تحقیقاتی آینده است.

Tab.3مقایسه سه نوع تجهیزات سنگ زنی ریلی معمولی

• YANG Changjian، WANG Jianhong، ZHU Hongjun، و همکاران. توسعه دو توان 48 سنگ زنی ریل سنگ زنی T چین مهندسی مکانیک، 2019، 3 (30): 356-371.
• وزارت صنعت و برق چین ملی راه آهن گروه شرکت، آموزشی ویبولیتین راهنمای سنگ زنی راه آهن [M]. پکن: شرکت انتشارات راه آهن چین، 2020، 1-73.
• ZHOU Kun، DING Haohao، Steenbergen Michaël، و همکاران. میدان دما و پاسخ مواد به عنوان تابعی از پارامترهای سنگ زنی ریل [J]. مجله بین المللی انتقال حرارت و جرم، 2021، 175: 12366.
• فن Wengang، LIU Yueming، LI Jianyong. وضعیت توسعه و چشم انداز فناوری سنگ زنی ریلی برای راه آهن پرسرعت [J]. مجله مهندسی مکانیک، 1397، 54(22): 184-193.
• https://news.swjtu.edu.cn/shownews-22407.shtml/ [DB/OL]. [13-08-2021]
• http://www.crcce.com.cn/art/2021/7/27/art_5175_3372925.html/ [DB/OL]. [15/08/2021]
• لیو ژنبین. طراحی تجهیزات سنگ زنی قطار فرز ریلی و تحقیق کنترل نیروی سنگ زنی [D]. چانگشا: دانشگاه مرکزی جنوبی، 2013.
• یو نیاندونگ، ژانگ منگ. کاربرد ماشین فرز و سنگ زنی ریلی SF03-FFS [J]. نوآوری فنی راه آهن، 1: 37-38.
• چن هویبو. کاربرد ماشین فرز و سنگ زنی ریلی SF03-FFS در راه آهن Shuozhou-Huanghua [J]. راه آهن چین، 2013، (12): 85-88.
• http://www.crcce.com.cn/art/2018/1/30/art_5529_109.html/ [DB/OL]. [2021-08-16]
• ژو کان، دینگ هائوهائو، ژانگ شویو، و همکاران. مدل سازی و شبیه سازی نیروی سنگ زنی در سنگ زنی ریلی که زاویه چرخش سنگ سنگ زنی [J] را در نظر می گیرد. Tribology International، 2019، 137: 274-288.
• ژو کان، دینگ هائوهائو، وانگ ونجیان، و همکاران. تأثیر فشار سنگ زنی بر رفتارهای حذف مواد ریل [J]. Tribology International، 2019، 134: 417-426.
• YUAN Yongjie، ZHANG Wulin، ZHANG Pengfei، و همکاران. چرخ های سنگ زنی متخلخل به منظور کاهش پیش خستگی و افزایش راندمان حذف مواد برای سنگ زنی ریلی [J]. Tribology International، 2021، 154: 106692
• ژو کان، وانگ ونجیان، لیو کییو، و همکاران. پیشرفت های تحقیقاتی مکانیزم سنگ زنی ریلی [J]. مهندسی مکانیک چین، 2019، 30 (03): 284-294.
• ZHOU Kun، DING Haohao، WANG Ruixiang، و همکاران. بررسی تجربی در مورد مکانیسم حذف مواد در حین سنگ زنی ریل در سرعت های مختلف رو به جلو [J]. Tribology International، 2020، 143: 106040.
• فن Wengang، LIU Yueming، LI Jianyong. وضعیت توسعه و چشم انداز فناوری سنگ زنی ریلی برای راه آهن پرسرعت [J]. مجله مهندسی مکانیک، 1397، 54(22): 184-193.
• XU Xiaotang. مطالعه در مورد مکانیسم سنگ زنی ریل با سرعت بالا[D]. چنگدو: دانشگاه جیائوتنگ جنوب غربی، 2016.
• WILHELMKubin، DAVES Werner، تجزیه و تحلیل سهام آسیاب ریلی به عنوان یک فرآیند تعمیر و نگهداری ریل: شبیه سازی ها و آزمایش ها [J]. پوشیدن، 2019، 438-439: 203029.