A köszörűkő lokalizációjának kihívásai

A fenőkő jelenlegi kutatási státuszának fenti áttekintése a fenőkőöntés (alapanyag és folyamat), a fenőkő teljesítményértékelési módszerei, a sínégések stb. szempontjából összefoglalja, hogy a fenőkő tervezése és gyártása a komplex műszaki kihívások multidiszciplináris (mechanika, anyagok, mechanika stb.), többtényezős (komponensek, folyamatok, interfészek, munkakörülmények stb.) kölcsönhatása. Ezért az alábbiakban összefoglaljuk azokat a nehézségeket és kihívásokat, amelyekkel a fenőkő kutatás-fejlesztési folyamata során szembe kell nézni, három aspektusból: a fenőkő formázása, a fenőkő/sín interfész viselkedése és a fenőkő teljesítményértékelése (1. ábra), azzal a céllal, hogy bizonyos referenciákat biztosítson a kapcsolódó tudósok és gyakorlati szakemberek számára.

(1) Malomkő öntés

A köszörűkő teljesítményét befolyásolja a készítmény (gyanta, töltőanyag, csiszolóanyag stb.), az öntési folyamat (keverés, kikeményedés stb.), a szerkezet (porozitás és pórusméret, csiszolóanyag-koncentráció stb.), valamint a heterogén felületek (gyanta/csiszolóanyag, gyanta/töltőanyag stb.), a kötési szilárdság és egyéb tényezők, amint az 1 (a) ábrán látható. Jelenleg a csiszolórendszer heterogén határfelületi kötési mechanizmusa nem világos; fel kell tárni a szabályozó mechanizmus kötési szívósságát, hőállóságát, kopásállóságát a mikro/nano töltőanyagot; A csiszolókő fizikai és kémiai tulajdonságainak összetett csiszolókő szerkezete, a szolgáltatási teljesítmény hatásának mechanizmusa még nem tisztázott. A fenti tudományos és technikai nehézségek nagy nehézségeket okoznak a köszörűkövek teljesítményének szabályozásában.

Yuan Yongjie [1] az Abaqus és a Python segítségével virtuális malomkőmodellt állított fel, és malomkővel kapcsolatos kutatásokat végzett a végeselem-számítás módszerével, amely fontos inspirációt jelent a több változót és összetettebb folyamatot tartalmazó malomkövek tervezésében. Ezért a jövőben végeselemes és egyéb módszerek segítségével gyorsan és hatékonyan megszerkeszthetjük a malomkőmodellt, és finomabb spektrumú szinergikus válaszkapcsolatot hozhatunk létre a különböző tényezők között, amelyek irányítják a malomkövek tervezését. A modellt pedig nagy mennyiségű kísérleti alapadat indokolja.

(2) Csiszolókő/sín interfész viselkedése

A csiszológeometriának, a térbeli tájékozódásnak véletlenszerűsége van, ami a csiszolási (csúszás, szántás, vágás) folyamat elülső szögében nagy eltéréseket eredményez, így az egyes csiszolóanyagok szerepe a sín anyag viselkedésében (mechanikai erő, csiszolási hőmérséklet stb.) is véletlenszerű, így a felületi kő tönkremeneteli mechanizmusában, a sín ütési minőségében is különbségek vannak. Ideális esetben: a csiszolóanyag sok kopásciklus után - önélező folyamat, teljes játékot ad vágási funkciójának; kötés kopása és leválása, így a passzivált csiszolóanyag le, a köszörűkő önéleződik; de a kötés túlzott kopása, ami a csiszolóanyag idő előtti leválását eredményezi, csökken a csiszolóanyag felhasználási aránya, csökken a csiszolókő kopásállósága, lerövidítve az élettartamot. Ezért a köszörűkő kopásának és önélezésének kiegyensúlyozott állapotba kell kerülnie, hogy a köszörűkő erős vágási teljesítményt és hosszú élettartamot biztosítson. Ugyanakkor a köszörűkő kopása közvetlenül befolyásolja a csiszolóél állapotát és a vágási szöget, ami viszont befolyásolja a csiszolási folyamatot, a köszörülési hőt és a sínfelület minőségét. Látható tehát, hogy a síncsiszolás folyamatában a köszörűkő/sín határfelület termikus-mechanikai csatolása alatt a köszörűkő anyagleválasztása és meghibásodása egymásra hat és szoros összefüggésben áll egymással, ami végső soron befolyásolja a sín csiszolás utáni felületi minőségét.

Jelenleg még nem tisztázott az anyageltávolítás és a sínköszörülési folyamatban bekövetkező fenőkő tönkremenetel közötti kölcsönhatási mechanizmus, valamint annak a sín felületi minőségére gyakorolt ​​hatása, ami fokozza a fenőkő tervezési nehézségeit, amint azt az 1(b) ábra mutatja. Ezért fontos tanulmányozni a síncsiszolási folyamat során az anyageltávolítás mechanizmusát, a fenőkő kopásmechanizmusát, a sínfelület minőségének alakulását, valamint a fenőkő szerkezetének - a fenőkő mechanikai tulajdonságainak - köszörülési teljesítményének - a fenőkő tönkremenetelének mechanizmusának - a sín felületi minőségének fizikai kapcsolati modelljének megalkotása, amely nagy érték a fenőkő tervezése és gyártása szempontjából.

(3) A köszörűkő teljesítményének értékelése

A köszörűkő teljesítményének (különösen a köszörülési kapacitásnak), a köszörűkő képletének, a folyamattervezésnek tudományos és átfogó értékelése fontos referenciaként szolgál. Jelenleg különféle módszerek léteznek a fenőkő teljesítményének értékelésére, és hiányoznak a fenőkő teljesítményének egységes értékelési standardjai, ami megnehezíti a fenőkővel kapcsolatos kutatási eredmények megosztását, amint az az 1. c) ábrán látható. Eközben jelenleg sok kutató végez kapcsolódó kutatásokat teljes méretű malomkövek készítésével, amelyek nagy méretűek, ami nem kedvez a későbbi makro/mikro jellemzésnek és elemzésnek, és nem tudnak finomabb kísérleti adatokat szerezni, így a malomkövek kísérleti eredményei korlátozottan irányulnak a malomkövek hatékonyságának szabályozására, ami csökkenti a kutatás és fejlesztés költségeit, csökkenti a malomkő kutatás-fejlesztési költségeit, energia- és nyersanyagpazarlás. Ezért egy többdimenziós kiértékelési technológiai útvonalat lehet elfogadni a köszörűkövek kiértékelő berendezésének tudományos megtervezésére és a különböző méretű köszörűkövek teljesítményének értékelési irányelveinek megalkotására, hogy megalapozzák a köszörűkövek népszerűsítését a vasúti szállítási vonalakon.

Füge.1 A GS fejlesztésének kulcsproblémái

a) Köszörűkő Formáció [2,3,1]; (b) Kapcsolatok az anyageltávolítási mechanizmusok, a köszörűkő kopási mechanizmusok és a sínfelület minősége között [4,5,6,7,8]; (c) Köszörűkő teljesítményértékelési módszerek [9,2,10].

[1] YUAN Yongjie. A pórusszerkezetű síncsiszoló kő teljesítményszabályozási mechanizmusai[J]. Chengdu: Southwest Jiaotong Egyetem, 2021.

[2] ZHANG Wulin. Tanulmány a nagy sebességű vasúti csiszolókő teljesítményszabályozási mechanizmusairól korund csiszolóanyagon keresztül[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong Egyetem, 2021.

[3] ZHANG Pengfei, ZHANG Wulin, YUAN Yongjie és társai. A köszörülési hő hatásának vizsgálata a síncsiszolás anyageltávolítási mechanizmusára[J]. Tribology International, 2020, 147:105942.

[4] JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. A kínai síncsiszoló korongokra vonatkozó szabványok és a külföldi nemzetközi szabványok összehasonlító elemzése[J]. Vasúti Minőségellenőrzés, 2018, 46(9): 5-8.

[5] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Wenjian és mások. Az őrlési nyomás hatása a sínanyag eltávolítási viselkedésére[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.

[6] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang és társai. Anyageltávolítási mechanizmus kísérleti vizsgálata a síncsiszolás során különböző haladási sebességeknél[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.

[7] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun és társai. A csiszolószemcse méretének a síncsiszolási viselkedésre gyakorolt ​​hatásának vizsgálata[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2020, 53: 388-395.

[8] JOACHIM Mayer, ROBERT Engelhorn, ROSEMARIE Rot és társai. Második fázisú szol-gél korund csiszolóanyagok kopási jellemzői[J]. Acta Materialia, 2006, 54(13): 3605-3615.

[9] XU Xiaotang. Tanulmány a nagysebességű vasúti csiszolási mechanizmusról[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong Egyetem, 2016.

[10] XU Xiaotang, WANG Hengyu, WU Lei és társai. Kísérleti tanulmány a nagy sebességű vasúti köszörülésről nedves körülmények között[J]. Kenéstechnika, 2016, 41(11): 41-44.