Giùlan bleith fèin-atharrachail de bhleith rèile aig astar luath fo na gluasadan iom-fhillte gluasadach

Bha an giùlan bleith fèin-atharrachail de rèile àrd-astar fo ghluasadan co-dhèanta gluasad-sleamhnachaidh ag amas air coileanadh bleith agus càileachd uachdar a bharrachadh. Bidh rathaidean-iarainn àrd-astar, air an comharrachadh le astaran obrachaidh àrd agus luchdan aiseil aotrom, gu tric a’ fulang le sgìths conaltraidh rollaidh [1], a tha a’ leantainn gu spalling uachdar [2-4], sgàinidhean sgìths [5,6], agus briseadh [7,8]. Feumaidh na cùisean sin cumail suas ann an deagh àm gus dèanamh cinnteach àobrachadh sàbhailte agus earbsach de lìonraidhean rèile. Tha dòighean bleith rèile traidiseanta ag amas air dèiligeadh ri uireasbhaidhean domhainn ach gu tric bidh iad a’ leantainn gu neo-èifeachdas, amannan cumail suas leudaichte, agus milleadh teirmeach. Tha bleith àrd-astar (HSG) air nochdadh mar roghainn eile èifeachdach, a’ tabhann astaran bleith nas àirde (60-80 km/h) agus lughdaich “uinneagan cumail suas.” Eu-coltach ri bleith àbhaisteach, bidh HSG ag obrachadh tro ghluasadan sleamhnachail-roiligeadh co-dhèanta, air a stiùireadh le feachdan suathaidh eadar cuibhlichean bleith (GWs) agus uachdar an rèile [9]. Tha an uidheamachd sònraichte seo a’ comasachadh an dà chuid toirt air falbh stuthan agus fèin-gheurachadh sgrìobach. Ach, cha deach sgrùdadh gu leòr a dhèanamh air an eadar-chluiche eadar gluasadan sleamhnachaidh is gluasadach, a’ cuingealachadh comas HSG airson optimization cumail suas rèile. San obair seo, chaidh inneal-deuchainn HSG dachaigh a chleachdadh gus atharrais air suidheachaidhean bleith air an làrach. Chaidh deuchainnean a dhèanamh fo dhiofar cheàrnan conaltraidh (30 °, 45 °, agus 60 °) agus luchdan bleith (500 N, 700 N, agus 900 N) [10, 11].

1. Tha an co-mheas de Slide-rolla.Tha na co-dhùnaidhean a’ sealltainn gu bheil àite deatamach aig gluasadan co-dhèanta gluasadach ann a bhith a’ toirt buaidh air giùlan bleith. Mheudaich an co-mheas gluasad-sleamhnachaidh (SRR), a tha air a mhìneachadh mar an co-mheas de astar sleamhnachaidh gu astar rollaidh, mar a chithear ann am Fig.1, leis an dà chuid ceàrn conaltraidh agus luchd bleith, a bha gu h-intuitive a’ nochdadh atharrachaidhean ann an gluasad gluasadach gluasadach nan càraidean bleith. Mar eisimpleir, dh'fhàs an SRR bho 0.18 aig ceàrn conaltraidh 30 ° gu 0.81 aig 60 °. Leasaich an gluasad seo bho ghluasad le smachd leantainneach gu cothromachadh eadar sleamhnachadh agus gluasad builean bleith gu mòr. Lorg an sgrùdadh gun tug ceàrn conaltraidh 45 ° an èifeachdas bleith as àirde, fhad ‘s a thug ceàrn conaltraidh 60 ° an càileachd uachdar as fheàrr, lughdaich garbhachd uachdar (Ra) gu mòr mar a dh’ fhàs an ceàrn conaltraidh, bho 12.9 μm aig 30 ° gu 3.5 μm aig 60 °, mar a chithear ann am Fig.2 gu Fig.4.

2. Grinding-induced WEL.Tron phròiseas bleith, mar thoradh air na buaidhean ceangail thermo-meacanaigeach, a ’toirt a-steach cuideam conaltraidh àrd, teòthachd àrdaichte, agus fuarachadh luath, bidh cruth-atharrachaidhean metallurgical agus deformachadh plastaig a’ tachairt air uachdar an rèile. Tha na h-atharrachaidhean sin a’ leantainn gu bhith a’ cruthachadh còmhdach breac geal geal (WEL), a tha buailteach a bhith briste fo chuideam cearcallach bho cheangal rèile-cuibhle. Tha na toraidhean gu lèir a’ nochdadh gu bheil tiugh cuibheasach an WEL nas lugha na 8 μm, a tha nas taine na an WEL gnìomhach air a bhrosnachadh le bleith (~ 40 μm) [12, 13], mar a chithear ann am Fig.5. Tha e coltach gu bheil an t-iongantas seo co-cheangailte ri feartan sònraichte an dòigh HSG, An coimeas ri bleith gnìomhach traidiseanta, ann an HSG, bidh aon phìos sgrìobach an sàs anns a’ phròiseas bleith airson dìreach ùine ghoirid ann an aon chearcall tionndaidh, eadhon aig ceàrnan conaltraidh àrd. Airson a’ mhòr-chuid den ùine, tha am mìrean sgrìobach anns an ùine sgaoilidh teas às deidh a bhleith. Bidh seo a ’dèanamh cinnteach gu bheil ùine gu leòr aig a’ phìos sgrìobach airson teas a sgaoileadh mus tèid e a-steach a-rithist ann a bhith a ’bleith, a’ leantainn gu suidheachadh teirmeach nas fheàrr aig an eadar-aghaidh bleith.

3. A 'bleith sprùilleach.Thug mion-sgrùdadh sprùilleach bleith seallaidhean a bharrachd air na dòighean toirt air falbh stuthan, mar a chithear ann am Fig.6 agus Fig.7. Bha sprùilleach coltach ri sruthadh agus cumadh sgian, a tha a’ comharrachadh coileanadh bleith èifeachdach, na bu chumanta aig SRRn nas àirde. An coimeas ri sin, bha làmh an uachdair aig sprùilleach bloca is sliseag aig ceàrnan conaltraidh nas ìsle, a’ nochdadh coileanadh bleith neo-iomchaidh. Mheudaich làthaireachd sprùilleach spherical le luchdan bleith, a’ nochdadh teòthachd àrd bleith. Tha na beachdan sin a’ soilleireachadh cho cudromach sa tha e paramadairean bleith a bharrachadh gus èifeachdas agus suidheachaidhean teirmeach a chothromachadh.

4. Meacanaig gluasad gluasadach rollaidh sleamhnachaidh.Nochd an sgrùdadh cuideachd an eadar-chluich fiùghantach eadar gluasadan sleamhnachaidh is gluasadach sa phròiseas bleith, mar a chithear ann am Fig.8. Chuidich sleamhnachadh stuth a thoirt air falbh bho uachdar an rèile, fhad ‘s a bha e a’ roiligeadh sgaoileadh sprùilleach leasaichte agus fèin-gheurachadh sgrìobach. Tha an cothromachadh fiùghantach seo deatamach airson bleith èifeachdach a choileanadh le glè bheag de mhilleadh teirmeach. Ach, faodaidh cus cuideam air gach gluasad leantainn gu toraidhean suboptimal: bidh gluasad le smachd leantainneach a’ meudachadh garbh an uachdar, agus faodaidh gluasad fo smachd sleamhnachadh leantainn gu ath-nuadhachadh sgrìobach nas lugha agus barrachd milleadh teirmeach.

5. Measadh cuimseach.Chomharraich measaidhean coileanta air coileanadh bleith, a’ toirt a-steach èifeachdas bleith, garbh uachdar, agus tiugh WEL, na buannachdan a thaobh a bhith ag àrdachadh ghluasadan co-dhèanta gluasad-sleamhnachaidh, mar a chithear ann am Fig.9. Sheall na clàran radar de bhith a’ bleith coileanadh fo dhiofar luchdan agus ceàrnan conaltraidh gun tug ceàrn conaltraidh 45 ° an cothromachadh iomlan as fheàrr de èifeachdas agus càileachd. Ach, bha an ceàrn conaltraidh 60 ° gu cunbhalach a’ toirt a-mach na h-uachdaran as rèidh, ga dhèanamh air leth freagarrach airson pasan bleith deireannach. Tha na co-dhùnaidhean sin a’ moladh gum faod atharrachaidhean cuimsichte air paramadairean bleith dèiligeadh gu h-èifeachdach ri diofar mhilleadh air uachdar rèile.

Tha an rannsachadh seo a’ toirt buaidh phractaigeach air cumail suas rèile aig astar luath. Airson pasan bleith tùsail, bidh ceàrn conaltraidh 45 ° a ’meudachadh èifeachdas toirt air falbh stuthan, fhad‘ s a tha ceàrn 60 ° a ’dèanamh cinnteach à càileachd uachdar nas fheàrr aig ìrean crìochnachaidh. Tha an sgrùdadh a’ daingneachadh cho cudromach sa tha e cothromachadh a dhèanamh air gluasadan sleamhnachaidh is gluasadach gus coileanadh bleith àrdachadh, càileachd uachdar adhartachadh, agus beatha seirbheis cuibhlichean bleith a leudachadh.

Ann an co-dhùnadh, tha an sgrùdadh a’ soilleireachadh a’ phàirt dheatamach a th’ aig gluasadan co-dhèanta gluasadach ann am bleith rèile aig astar luath. Le bhith a’ dèanamh an fheum as fheàrr den chuibhreann de ghnìomhan sleamhnachadh is gluasadach, faodaidh HSG èifeachdas bleith nas fheàrr agus càileachd uachdar a choileanadh fhad ‘s a tha e a’ lughdachadh milleadh teirmeach. Tha na co-dhùnaidhean sin a’ toirt seachad bunait teòiridheach airson a bhith ag adhartachadh teicneòlas HSG agus stiùireadh practaigeach airson a bhith a’ leasachadh cleachdaidhean cumail suas rèile.

Fig. 1.Gluasad eadar-dhealachaidh de SRR, COF, agus astar cuairteachaidh le luchdan bleith agus ceàrnan conaltraidh.

Fig. 2.Èifeachdas bleith fo dhiofar cheàrnan conaltraidh agus luchdan bleith.

Fig. 3.Morf-eòlas uachdar sampaill rèile fo dhiofar cheàrnan conaltraidh agus luchdan bleith.

Fig. 4.garbh uachdar agusMorf-eòlasan 3d ade shamhlaichean rèile fo dhiofar cheàrnan conaltraidh agus luchdan bleith.

Fig. 5.Ìomhaighean tar-roinneil optigeach agus metallographic SEM de na sampallan rèile.

Fig. 6.Seòrsa agus co-mheas desprùilleach a bhleithfo dhiofar cheàrnan conaltraidh agus luchdan bleith.

Fig. 7.Ìomhaighean SEM agus speactra EDS airson diofar sheòrsaichean de sprùilleach bleith.

Fig. 8.Diagram sgeamach de bhuaidh gluasad gluasad-sleamhnachaidh air HSG.

Chaidh aithris air an obair seo anns a’ Journal of Tribology International.

Iomraidhean

[1] Fan W, Wu C, Wu Z, et al. Uidheam conaltraidh statach eadar cuibhle conaltraidh serrated agus rèile ann am bleith rèile le crios sgrìobach [J]. Journal of Manufacturing Processes, 2022, 84: 1229-1245.

[2] Cheng ZN, Zhou Y, Li PJ, et al. Iomadachadh sgàineadh agus uidheamachd spalling uachdar rèile stèidhichte air peridynamics[J]. Iris Oilthigh Tongji, 2023, 51(6): 912-922.

[3] Wang JN, Guo X, Jing L, et al. Samhlaidhean eileamaid chrìochnaichte de fhreagairt buaidh rèile-cuibhle air adhbhrachadh le spealadh cuibhle-cuibhle de thrèanaichean aig astar luath[J]. Tonnan spreadhaidh is clisgeadh, 2022, 42(4): 045103-1-045103-15.

[4] Hua J, Liu J, Liu F, et al. Sgrùdadh air milleadh caitheamh WEA stiallach agus spealadh reamhar de stuth rèile U71MnG le làimhseachadh quenching laser [J]. Tribology International, 2022, 175: 107811.

[5] Benoît D, Salima B, Marion R. Comharrachadh ioma-sgèile de thòiseachadh sgrùdadh cinn air rèilichean fo sgìth conaltraidh leantainneach: Mion-sgrùdadh meacanaigeach agus microstructure[J]. Caith, 2016, 366: 383-391.

[6] Shur EA, Borts AI, Bazanova LV, et al. Co-dhùnadh ìre fàis sgàineadh sgìths agus ùine ann an rèilichean a’ cleachdadh macrolines reamhar[J]. Meatailteachd Ruiseanach (Meatailt), 2020, 2020: 477-482.

[7] Al-Juboori A, Zhu H, Li H, et al. Sgrùdadh microstructural air fàilligeadh briste rèile co-cheangailte ri uireasbhaidhean squat[J]. Mion-sgrùdadh Teip Innleadaireachd, 2023, 151: 107411.

[8] Masoudi Nejad R, Farhangdoost K, Shariati M. Mion-sgrùdadh meanbh-structarail agus giùlan briste reamhar de stàilinn rèile[J]. Meacanaig Stuthan agus Structaran Adhartach, 2020, 27(2): 152-164.

[9] Von Diest K, Puschel A. Àrd-astar bleith - lughdachadh fuaim rèile tro bhleith rèile cunbhalach gun bhriseadh trafaic[C]// INTER-NOISE agus NOISE-CON Còmhdhail agus Co-labhairtGW. Institiud Innleadaireachd Smachd Fuaim, 2013, 247(2): 5206-5212.

[10] Von Diest K, Ferrarotti G, Kik W, et al. Mion-sgrùdadh caitheamh air a’ charbad bleith àrd-astar HSG-2: dearbhadh, atharrais agus coimeas ri tomhais[M]// Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks Vol 2. CRC Press, 2017: 925-930.

[11] Von Diest K, Puschel A. Àrd-astar bleith - lughdachadh fuaim rèile tro bhleith rèile cunbhalach gun bhriseadh trafaic[C]// INTER-NOISE and NOISE-CON Congress and Conference ProceedinGW. Institiud Innleadaireachd Smachd Fuaim, 2013, 247(2): 5206-5212.

[12] Mesaritis M, Santa JF, Molina LF, et al. Measadh bleith iar-raoin de dhiofar ìrean rèile ann an deuchainnean obair-lann cuibhle / rèile làn-sgèile[J]. Tribology International, 2023, 177: 107980.

[13] Rasmussen CJ, Fæster S, Dhar S, et al. Cruthachadh sgàineadh uachdar air rèilichean nuair a bhios tu a’ bleith sreathan geal martensite brosnaichte[J]. Caith, 2017, 384: 8-14.