Status quo pengembangan peralatan kunci penggilingan rel kereta api

Saat ini, sistem kereta api adalah yang paling banyak digunakan, pangsa pasar metode penggilingan relatif besar untuk teknologi penggilingan aktif, teknologi penggilingan pasif berkecepatan tinggi, dan teknologi penggilingan komposit penggilingan dan penggilingan. Tiga status pengembangan peralatan penggilingan rel yang umum berikut dirangkum.

1.3.1 Peralatan kunci penggilingan aktif rel

Teknologi penggilingan aktif saat ini adalah yang paling banyak digunakan, pangsa pasar terbesar dari metode penggilingan, penggilingan model mobil lebih banyak. Produsen mobil penggilingan asing terutama Amerika SerikatHARSCODanMENGIKATPerusahaan dan perusahaan Swiss SPENO dan sebagainya. Teknologi penggilingan rel domestik dimulai terlambat, setelah beberapa dekade pengembangan, produsen mobil penggiling domestik saat ini terutama adalah Golden Eagle Heavy Construction Machinery Company Limited (Golden Eagle Heavy Industry), CNR Beijing Erqi Vehicle Company Limited (CNR Erqi), Zhuzhou CNR Times Electric Company Limited (Times Electric), China Railway Construction High-tech Equipment Company Limited dan sebagainya. Golden Eagle Heavy Industry (GEHI) dan CNR Erqi telah mengembangkan secara independen kendaraan pengamplasan GMC-96X dan GMC-96B dengan memperkenalkan teknologi dari HARSCO (AS) dan SPENO (Swiss), masing-masing, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2. Kendaraan pengamplasan GMC-48JS, yang dikembangkan secara independen oleh TIME ELECTRIC, telah disetujui untuk beroperasi pada Maret 2020 [1].

Ara.1GMC-96X

Ara.2GMC-96B[2]

Saat ini, jalur yang umum digunakan adalah model GMC-96X (Golden Eagle Heavy Industry), GMC-96B (China Railway Erqi), PGM-48 (HARSCO, AS) dan jalur baru model GMC-48JS (Times Electric), parameter operasi utama dan persyaratan operasi ditunjukkan pada Tabel 1. Data menunjukkan bahwa kecepatan operasi gerbong penggiling sekitar 3~24 km/jam, lebih rendah dari kecepatan operasi kritis dapat mengakibatkan rel Di bawah kecepatan operasi kritis dapat menyebabkan penggilingan berlebihan di area lokal, dan panas penggilingan lokal rel pada kecepatan rendah secara aktif cenderung membakar rel [3]; jika kecepatan operasi terlalu tinggi, efisiensi pemindahan yang ideal tidak dapat dipastikan. Gerbong penggiling yang dirancang untuk gradien operasi maksimum 30 ‰ dapat menangani sebagian besar perawatan penggilingan jalur. Namun, untuk beberapa jalur gradien panjang (gradien lebih besar dari 30 ‰), terutama Jalur Kereta Api Sichuan-Tibet yang sedang dibangun, koordinasi kinerja operasi gerbong penggiling dan masalah traksi akan menjadi salah satu tantangan penting.

Papan tulis1.Parameter operasi kereta penggilingan rel tipikal[2]

1.3.2 Peralatan utama untuk penggilingan rel pasif berkecepatan tinggi

Mobil penggiling pasif berkecepatan tinggi terutama diproduksi oleh perusahaan Jerman VOSSLOH HSG rail grinding car, yang terutama terdiri dari mobil penggiling dan mobil bantu, Gambar 3. Operasi penggilingan memerlukan traksi lokomotif, kecepatan operasi hingga 60 ~ 80 km / jam; seluruh kendaraan 4 kelompok unit penggiling total 96 batu gerinda pada saat yang sama dalam keadaan operasi dan pada kecepatan sekitar 6000 rpm rotasi kecepatan tinggi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4; setiap kelompok unit penggilingan dilengkapi dengan 2 set rangka penggiling, proses operasi batu gerinda dapat dicapai tanpa menghentikan seluruh kelompok rotasi cepat dan terus menerus, yaitu, pemuatan batu gerinda tunggal dapat menjadi penggilingan terus menerus Sekitar 70 km [4], seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Selama proses penggilingan, jumlah percikan penggilingan, keausan roda gerinda, dan tekanan penggilingan dapat dipantau secara real time. Setelah penggilingan, profil rel diuji untuk memeriksa efek penggilingan. Kendaraan penggilingan berkecepatan tinggi hanya mengandalkan resistansi rangkaian penggilingan untuk membuang material kepala rel, karena roda penggiling tidak memiliki penggerak. Oleh karena itu, kecepatan kerja memiliki dampak yang signifikan terhadap efek kerja kendaraan penggilingan. Ketika mobil penggilingan berkecepatan tinggi melakukan operasi penggilingan di jalur antar stasiun: dalam fase percepatan meninggalkan stasiun, ketika kecepatan lebih tinggi dari 30 km/jam, rangka penggilingan diturunkan dan operasi penggilingan dimulai; dalam fase perlambatan memasuki stasiun, ketika kecepatan lebih rendah dari 15 km/jam, rangka penggilingan dinaikkan dan operasi penggilingan selesai. Oleh karena itu, di area yang sesuai dengan percepatan dan perlambatan kendaraan pengamplasan, efek pengamplasan berkurang karena pengurangan kecepatan kendaraan; bagian dari area yang tidak dapat diampelas karena terangkatnya rangka pengamplasan harus ditutupi oleh kendaraan pengamplasan keluar di stasiun selama operasi berikut.

Ara.3Mobil penggiling kecepatan tinggi HSG

Ara.4Unit penggilingan

Ara.5Struktur rangka penggilingan

Dalam dekade terakhir, banyak lembaga domestik telah berkomitmen untuk penelitian dan pengembangan mobil penggiling kecepatan tinggi. Pada tanggal 18 Juni 2021, prototipe uji penggilingan rel kecepatan tinggi cerdas Beijing-Shanghai pertama domestik yang dikembangkan bersama oleh Universitas Jiaotong Barat Daya, Kereta Api Kecepatan Tinggi Beijing-Shanghai dan Southwest Jiaotong University Railway Development Co Ltd keluar dari jalur produksi, mewujudkan inovasi asli "nol ke satu" [5] seperti yang ditunjukkan pada Gambar6. Pada tanggal 22 Juli 2021, kendaraan penggiling rel KGM-80II yang diteliti dan dikembangkan secara independen oleh China Railway Construction High-Tech Equipment Co., Ltd. lulus evaluasi dan disetujui untuk operasi uji coba [6], seperti yang ditunjukkan pada Gambar7. Pengenalan kendaraan penggiling rel kecepatan tinggi yang dikembangkan sendiri sangat penting bagi Tiongkok untuk mewujudkan otonomi penuh peralatan sistem kereta api.

Ara.6Mobil uji prototipe penggilingan rel cepat cerdas kereta api berkecepatan tinggi Beijing-Shanghai[5]

Ara.7KGM-80II. Mobil Penggiling Cepat Rel[6]

1.3.3 Penggilingan dan penggilingan rel peralatan kunci penggilingan komposit

Saat ini, gerbong penggilingan dan penggilingan rel banyak digunakan di jalur kereta api beban berat domestik dan asing. Perusahaan GMB Jerman, serta perusahaan LINSINGER Austria, perusahaan MFL, dll., adalah produsen utama gerbong penggilingan dan penggilingan luar negeri [4,7]. Gambar 8 untuk gerbong penggilingan dan penggilingan perusahaan LINSINGER SF03, panjang total gerbong 25 m, berat gerbong 120 t, dilengkapi dengan dua bogie tiga poros, kecepatan gerak sendiri hingga 100 km / jam, kecepatan operasi maksimum 0,36 ~ 1,20 km / jam, seluruh gerbong dilengkapi dengan total dua set cakram penggilingan dan dua set roda penggiling [7,8,9]. Produsen dalam negeri terutama meliputi China Railway Times Construction Machinery Co. di Baoji dan China Railway Construction High-Tech Equipment Co. Gambar 9 menunjukkan kendaraan penggilingan dan penggilingan XM-1800 yang diproduksi oleh China Railway Construction High-Tech Equipment Corporation, yang memiliki keunggulan efisiensi operasional tinggi, penggilingan fleksibel, perlindungan lingkungan, dan percikan bunga api lebih sedikit dalam pemangkasan bentuk rel internal dan penggilingan profil rel khusus [10]. Tabel 2 membandingkan parameter kinerja operasional utama dari kendaraan penggilingan dan penggilingan SF03 dan kendaraan penggilingan dan penggilingan XM-1800, yang menunjukkan bahwa kendaraan penggilingan dan penggilingan XM-1800 yang dikembangkan di Tiongkok telah mencapai tingkat teknis tercanggih di dunia dalam hal efisiensi pembuangan material dan presisi operasional.

Ara.8Mobil penggilingan SF03

Gambar 9 Mobil Penggilingan XM-1800[10]

Tab.2 Perbandingan kinerja operasional antara kereta api miling SF03 dan XM-1800

1.3.4 Perbandingan komprehensif kinerja peralatan penggilingan rel utama

Penggilingan aktif, penggilingan pasif berkecepatan tinggi dan penggilingan komposit penggilingan tiga perbandingan kinerja peralatan penggilingan rel yang khas, seperti Tabel 3. pemindahan material penggilingan aktif, kontur amplop sabuk cahaya penggilingan bagus, kecepatan berjalan cepat, saat ini merupakan pangsa pasar operasi terbesar. Untuk penggilingan aktif, titik kuncinya adalah untuk memecahkan masalah luka bakar rel penggilingan, sehingga dapat meningkatkan kualitas permukaan rel setelah penggilingan. Penelitian telah menunjukkan bahwa optimalisasi parameter penggilingan [11,3,12], struktur roda penggiling [13] dapat secara efektif meningkatkan luka bakar, yang mana pengembangan roda penggiling aktif berkinerja tinggi menjadi fokus penelitian masa depan.

Kecepatan operasi penggilingan pasif berkecepatan tinggi, secara teoritis dapat digunakan bersama dengan penumpang/truk biasa, tanpa perlu "sunroof", tidak mempengaruhi jalur normal. Selain itu, penggilingan pasif berkecepatan tinggi berdasarkan strategi penggilingan pencegahan rel yang diusulkan untuk memperpanjang masa pakai rel dengan keuntungan yang signifikan. Oleh karena itu, penggilingan berkecepatan tinggi memiliki daya saing yang penting dalam pengembangan di masa mendatang. Melayani dalam kecepatan tinggi, beban tinggi, getaran kuat dan kondisi keras lainnya, sambil memenuhi efisiensi tinggi, kualitas tinggi dan persyaratan operasional lainnya, untuk memastikan bahwa roda penggiling memiliki sifat mekanis yang sangat baik (kekuatan/ketangguhan), kinerja layanan (kinerja pemotongan, ketahanan aus, dll.) adalah salah satu tantangan penting di masa mendatang.

Penggilingan komposit memiliki keunggulan signifikan dalam efisiensi penghilangan material, penyelesaian kontur, kualitas permukaan, dll. Namun, kecepatan operasinya lambat, di masa mendatang, dengan perkembangan ekonomi, waktu penggilingan sangat terkompresi, persyaratan efisiensi operasi penggilingan meningkat, koordinasi kapasitas jalur masa depan dan lamanya waktu penggilingan akan menjadi fokus perhatian. Pada saat yang sama, untuk memastikan akurasi koreksi profil rel dan efisiensi operasional, pengembangan penggilingan rel untuk menahan kondisi operasi yang keras dan alat pemotong karbida yang sangat tahan aus juga merupakan salah satu fokus penelitian di masa mendatang.

Tab.3Perbandingan tiga jenis peralatan penggilingan rel yang khas

• YANG Changjian, WANG Jianhong, ZHU Hongjun, dkk. Pengembangan Rel Batu Gerinda Daya Ganda 48 Teknik Mesin Tiongkok, 2019, 3(30): 356-371.
• Kementerian Perindustrian dan Ketenagalistrikan China National Railway Group Co., Ltd. Buku Pegangan Penggilingan Rel[M]. Beijing: China Railway Publishing House Co., Ltd., 2020, 1-73.
• ZHOU Kun, DING Haohao, Steenbergen Michaël, dkk. Medan Temperatur dan Respons Material sebagai Fungsi Parameter Penggilingan Rel[J]. Jurnal Internasional Perpindahan Panas dan Massa, 2021, 175: 12366.
• FAN Wengang, LIU Yueming, LI Jianyong. Status Pengembangan dan Prospek Teknologi Penggilingan Rel untuk Kereta Api Kecepatan Tinggi [J]. Jurnal Teknik Mesin, 2018, 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]
• LIU Zhenbin. Desain Peralatan Penggilingan Kereta Api dan Penelitian Kontrol Gaya Penggilingan [D]. Changsha: Universitas Central South, 2013.
• YU Niandong, ZHANG Meng. Aplikasi Kereta Penggilingan dan Penggilingan Rel SF03-FFS[J]. Inovasi Teknis Perkeretaapian, 1: 37-38.
• CHEN Huibo. Aplikasi Mobil Penggilingan dan Penggilingan Rel SF03-FFS pada Jalur Kereta Api Shuozhou-Huanghua[J]. Kereta Api Tiongkok, 2013, (12): 85-88.
• http://www.crcce.com.cn/art/2018/1/30/art_5529_109.html/ [DB/OL]. [16-08-2021]
• ZHOU Kun, DING Haohao, Zhang Shuyue, dkk. Pemodelan dan Simulasi Gaya Gerinda pada Gerinda Rel yang Mempertimbangkan Sudut Ayunan Batu Gerinda[J]. Tribologi Internasional, 2019, 137: 274-288.
• ZHOU Kun, DINGHaohao, WANG Wenjian, dkk. Pengaruh Tekanan Penggilingan pada Perilaku Pelepasan Material Rel[J]. Tribologi Internasional, 2019, 134: 417-426.
• YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, dkk. Roda Gerinda Berpori untuk Mengurangi Kelelahan Awal dan Meningkatkan Efisiensi Pemindahan Material untuk Penggilingan Rel[J]. Tribologi Internasional, 2021, 154: 106692
• ZHOU Kun, WANG Wenjian, LIU Qiyue, dkk. Kemajuan Penelitian Mekanisme Penggilingan Rel [J]. Teknik Mesin Tiongkok, 2019, 30(03): 284-294.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang, dkk. Investigasi Eksperimental pada Mekanisme Pembuangan Material Selama Penggilingan Rel pada Kecepatan Maju yang Berbeda[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
• FAN Wengang, LIU Yueming, LI Jianyong. Status Pengembangan dan Prospek Teknologi Penggilingan Rel untuk Kereta Api Kecepatan Tinggi [J]. Jurnal Teknik Mesin, 2018, 54(22): 184-193.
• XU Xiaotang. Studi tentang Mekanisme Penggerindaan Rel Berkecepatan Tinggi [D]. Chengdu: Universitas Jiaotong Barat Daya, 2016.
• WILHELMKubin, DAVES Werner, STOCK Analisis Penggilingan Rel sebagai Proses Perawatan Rel: Simulasi dan Eksperimen[J]. Wear, 2019, 438-439: 203029.