Metode Evaluasi Kinerja Batu Gerinda

05-11-2024

Metode Evaluasi Kinerja Batu Gerinda

Aspek paling penting dalam proses pengembangan batu gerinda terletak pada evaluasi dan verifikasi kinerjanya (termasuk ukuran dan akurasi, keseimbangan dinamis/statis, kekuatan rotasi, kapasitas menahan beban, kinerja penggilingan, dll.), sehingga memandu desain optimal dari formulasi, proses, dan strukturnya. Di antara faktor-faktor ini, kinerja penggilingan batu gerinda berfungsi sebagai representasi nyata dari efektivitas operasionalnya, yang mendapat perhatian signifikan dari para peneliti. Saat ini, peralatan verifikasi kinerja batu gerinda dapat dikategorikan menjadi enam jenis berdasarkan perbedaan bentuk aksi relatif antara batu gerinda dan rel: 1) jenis mesin gerinda tradisional; 2) jenis rel blok stasioner; 3) jenis umpan rel linier; 4) jenis umpan putar horizontal rel melingkar; 5) dudukan penggilingan rel kecepatan tinggi; dan 6) jalur uji penggilingan rel nyata.

(1) Tipe Gerinda Konvensional. Uhlmann et al. [1] menyelidiki dampak parameter penggerindaan terhadap kualitas permukaan (kekerasan, kekasaran, ketebalan lapisan putih) rel menggunakan gerinda permukaan yang digambarkan pada Gambar 1. Wu et al. [2] memverifikasi bahwa batu gerinda berlubang meningkatkan kualitas permukaan rel setelah penggerindaan menggunakan perangkat serupa. Jenis penguji penggerindaan ini dicirikan oleh kecepatan garis batu gerinda yang tinggi (hingga 30-50 m/s) tetapi laju umpan yang rendah (8-16 m/min) [2]; sekaligus, tekanan penggerindaan tidak dapat diatur. Akibatnya, penguji ini tidak dapat mensimulasikan operasi penggerindaan rel yang sebenarnya dan hanya dapat memberikan referensi untuk mempelajari perilaku roda gerinda.

Ara.1 Mesin uji mesin gerinda permukaan[1]

(2) Tipe Rel Blok Stasioner. Berdasarkan mode operasi lapangan batu gerinda untuk penggerindaan rel, banyak peneliti menghubungkan motor ke batu gerinda dan memanfaatkan permukaan ujung batu gerinda untuk menggerinda benda kerja rel. Kanematsu dkk. [3] memverifikasi kinerja penggerindaan berbagai batu gerinda menggunakan penguji penggerindaan rel yang ditunjukkan pada Gambar 2. Gu dkk. [4] memodifikasi penguji penggerindaan dengan struktur serupa menggunakan penguji eksperimen gesekan untuk mempelajari kinerja penggerindaan batu gerinda dengan ukuran butiran abrasif yang berbeda. Jenis mesin uji ini dapat lebih baik mensimulasikan kecepatan putaran batu gerinda, tekanan penggerindaan, dan parameter lainnya tetapi tidak dapat mencapai gerakan umpan penggerindaan. Penggerindaan yang berkepanjangan pada area rel lokal akan meningkatkan suhu antarmuka karena panas penggerindaan, yang menyebabkan penurunan kinerja batu gerinda yang diikat resin pada suhu tinggi dan penurunan daya rekat abrasif. Selain itu, di bawah pengaruh panas penggerindaan, rel rentan terbakar. Oleh karena itu, proses eksperimen dari jenis mesin uji ini harus sepenuhnya mempertimbangkan gangguan suhu penggerindaan pada hasil eksperimen.

Ara.2 Penguji Penggilingan Rel Blok Tetap[3]

(3) Tipe Pengumpanan Rel Linier. Untuk mengatasi masalah pengumpanan rel pada mesin uji penggerindaan rel Gu et al. [4], Zhou Kun [80] menggunakan rak dan pinion untuk menggerakkan rel batang, memungkinkan pengumpanan rel linier searah dari 1,6 hingga 4,0 km/jam, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Mesin eksperimental juga digunakan untuk mempelajari parameter penggerindaan yang berbeda (tekanan penggerindaan [5], laju umpan [6]) dan kekerasan roda gerinda [7]. Huang Guigang [8] memodifikasi struktur utama mesin perencana gantry BM2015 untuk mengembangkan penguji penggerindaan aktif rel vertikal, yang digambarkan pada Gambar 4. Peralatan tersebut menggunakan rel pengukur 60 kg/m di lokasi, dengan kecepatan umpan simulasi 0,3~4,5 km/jam, dan dapat mencapai penggerindaan sudut pengukur ±50°. Peralatan tersebut berhasil memverifikasi kinerja penggerindaan roda gerinda CBN yang dikembangkan. Kecepatan operasi penggerindaan rel aktif berkisar antara 3~24 km/jam, sedangkan kecepatan yang disimulasikan oleh jenis peralatan penggerindaan rel ini lebih rendah, sehingga membatasi kapasitas eksperimentalnya.

Ara.3Penguji Penggilingan Umpan Rel Linier Horizontal[5,6,7]

Ara.4Penguji Penggilingan Umpan Rel Linier Vertikal[8]

(4) Tipe Pengumpan Putar Horizontal Rel Melingkar. Akademi Ilmu Perkeretaapian Tiongkok [9], Universitas Penerbangan dan Antariksa Nanjing [10,11], dan Kuffa dkk. dari Swiss [12] melaporkan penguji pengumpanan putar horizontal rel melingkar, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Pada penguji ini, rel diolah menjadi cakram dan disusun secara horizontal; cakram rel dapat berputar secara horizontal di bawah aksi mekanisme penggerak untuk mensimulasikan kecepatan pengumpanan kereta gerinda. Peralatan yang dirancang oleh Akademi Ilmu Perkeretaapian Tiongkok memiliki diameter cakram rel sekitar 1,6 m, lebar sabuk gerinda 10 mm, dan kecepatan gerinda maksimum 10,8 km/jam [9]. Berdasarkan efek gerinda dari peralatan eksperimental ini, ia memberikan dukungan data untuk pengembangan kondisi pemesanan untuk roda gerinda aktif [9,13,14]. Jenis peralatan ini terkenal di bidang penggerindaan rel aktif.

Ara.5Penguji Penggilingan Umpan Rotasi Horizontal Rel Siklik[19]

(5) Penguji Penggilingan Rel Kecepatan Tinggi. Tim Wang Hengyu di Universitas Southwest Jiaotong [15,16] merancang penguji penggilingan rel kecepatan tinggi pasif yang mampu mensimulasikan kecepatan penggilingan maksimum hingga 60~80 km/jam, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Selain itu, tim Profesor Zou Wenjun di Universitas Teknologi Henan [17,18] merancang penguji penggilingan rel kecepatan tinggi kecil (Gambar 7), di mana cakram roda rel disusun secara vertikal, dan peralatan tersebut dapat menyesuaikan impuls batu gerinda dan tekanan penggilingan. Diameter luar rel adalah 150 mm, dan spesifikasi batu gerinda adalah Φ80×10×10 mm, mampu mensimulasikan kecepatan gerinda di lapangan sebesar 60~80 km/jam dan tekanan gerinda sebesar 1200~3200 N. Tekanan gerinda batu gerinda dapat disesuaikan hingga kecepatan gerinda maksimum 60~80 km/jam, dengan tekanan gerinda maksimum 3200 N. Mesin eksperimental jenis ini memainkan peran penting dalam pengembangan batu gerinda berkecepatan tinggi.

Ara.6 Mesin gerinda berkecepatan tinggi[13]

Ara.7Bangku uji pengurangan penggilingan kecepatan tinggi[16]

(6) Jalur Uji Penggilingan Rel Nyata. Selama dekade terakhir, Golden Eagle Heavy Industry telah memulai pengembangan dan desain inovatif kereta penggiling rel kecepatan tinggi dan mendirikan basis uji penggilingan rel di Yujiahu, Kota Xiangyang, Provinsi Hubei. Gambar 8 menggambarkan kereta penggiling rel kecepatan tinggi, yang dapat dilengkapi dengan 24 roda gerinda (12 di setiap sisi), beroperasi dengan kecepatan penggilingan melebihi 60 km/jam [15]. Kondisi dan mode operasi kendaraan dapat sepenuhnya selaras dengan penggilingan rel kecepatan tinggi, memungkinkan verifikasi kinerja pemotongan batu gerinda. Secara bersamaan, kendaraan ini dilengkapi dengan beberapa batu gerinda, memungkinkan verifikasi stabilitas proses produksi batu gerinda. Oleh karena itu, dalam kondisi pembentukan sistem evaluasi komprehensif, evaluasi dan verifikasi kinerja roda gerinda di masa mendatang oleh kereta penggiling ini memiliki nilai panduan yang otoritatif.

Ara.8Jalur uji penggilingan mobil sungguhan[13]

UHLMANN Eckart, LYPOVKA Pavlo, HOCHSCHILD Leif, dkk. Pengaruh Parameter Proses Penggilingan Rel terhadap Kekasaran Permukaan Rel dan Kekerasan Lapisan Permukaan [J]. Wear, 2016, 366-367: 287-293.
WU Yao, SHEN Mengbo, Qu Meina, dkk. Investigasi Eksperimental tentang Kerusakan Lapisan Permukaan pada Penggilingan Rel dengan Efisiensi Tinggi dan Kerusakan Rendah menggunakan Roda Gerinda CBN Beralur[J]. Jurnal Internasional Teknologi Manufaktur Lanjutan, 2019, 105(7-8): 2833-2841.
KANEMATSU Yoshikazu, SATOH Yukio. Pengaruh Jenis Batu Gerinda terhadap Efisiensi Penggilingan Rel[J]. Laporan Triwulanan Lembaga Penelitian Teknik Perkeretaapian, 2011, 52(2): 97-102.
GU Kaikai, LIN Qiang, WANG Wenjian, dkk. Analisis Pengaruh Kecepatan Putaran Batu Gerinda terhadap Perilaku Pengikisan Material Rel[J]. Wear, 2015, 342-343: 52-59.
ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Wenjian, dkk. Pengaruh Tekanan Penggilingan terhadap Perilaku Penghilangan Material Rel[J]. Tribologi Internasional, 2019, 134: 417-426.
ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang, dkk. Investigasi Eksperimental tentang Mekanisme Penghilangan Material Selama Penggilingan Rel pada Kecepatan Maju yang Berbeda[J]. Tribologi Internasional, 2020, 143: 106040.
WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, dkk. Pengaruh Bahan Abrasif dan Kekerasan Roda Gerinda terhadap Perilaku Penggilingan Rel[J]. Wear, 2020, 454-455: 203332.
HUNAG Guigang. Desain dan Studi Eksperimental Bangku Uji Penggilingan Kecepatan Tinggi untuk Roda Gerinda CBN Rel[J]. Otomasi Manufaktur, , 2020, 42(05): 88-91+122.
JI Yuan. Studi Sistematis dalam Teknologi Evaluasi Roda Gerinda untuk Penggilingan Rel [D]. Beijing: Akademi Ilmu Perkeretaapian Tiongkok, 2019.
WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, dkk. Karakteristik Keausan Lembaran Berlian yang Disolder dengan Waktu Penggilingan yang Berbeda[J]. Keausan, 2019, 432-433: 202942.
WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, dkk. Studi tentang Karakteristik Keausan Lembaran Berlian yang Dilas untuk Roda Gerinda Komposit Rel di bawah Tekanan yang Berbeda[J]. Wear, 2019, 424-425: 183-192.
MICHAL Kuffa, DANIEL Ziegler, THOMAS Peter, dkk. Strategi Penggilingan Baru untuk Meningkatkan Sifat Akustik Rel Kereta Api[J]. Prosiding Lembaga Insinyur Mekanik, Bagian F: Jurnal Kereta Api dan Transit Cepat, 2018, 232(1): 214-221.
Perusahaan Kereta Api China. Q/CR 1-2014. Standar Perusahaan Kereta Api China: Spesifikasi Teknis untuk Pengadaan Roda Gerinda untuk Kereta Gerinda Rel [S]. Beijing: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.
JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. Analisis Komparatif Standar Roda Gerinda Rel Kereta Api Tiongkok dan Standar Internasional Asing[J]. Kontrol Mutu Kereta Api, 2018, 46(9): 5-8.
XU Xiaotang. Studi tentang Mekanisme Penggilingan Kereta Api Kecepatan Tinggi[D]. Chengdu: Universitas Jiaotong Barat Daya, 2016.
XU Xiaotang, WANG Hengyu, WU Lei, dkk. Studi Eksperimental tentang Penggilingan Rel Kecepatan Tinggi dalam Kondisi Basah[J]. Teknik Pelumasan, 2016, 41(11): 41-44.
ZOU Wenjun, LIU Pengzhan, LI Huanfeng, dkk. Platform Uji untuk Penggilingan Rel Pasif: Tiongkok, CN 110579244A[P]. 2019-12-17.
LIU Pengzhan, ZOU Wenjun, PENG Jin, dkk. Studi tentang Pengaruh Tekanan Penggilingan terhadap Perilaku Penghilangan Material yang Dilakukan pada Simulator Penggilingan Pasif yang Dirancang Sendiri[J]. Ilmu Terapan, 2021, 11(9): 4128.
ZHAO Jinbo, XIAO Bin, WU Hengheng, dkk. Pengembangan Uji Kinerja Roda Gerinda Komposit Pelumas Mandiri[J]. Mesin, 2019, 48(03): 56-58.