Metodo di valutazione delle prestazioni della mola

Metodo di valutazione delle prestazioni della mola

L'aspetto più cruciale del processo di sviluppo di una mola abrasiva risiede nella valutazione e verifica delle sue prestazioni (inclusi dimensioni e precisione, equilibrio dinamico/statico, resistenza alla rotazione, capacità di carico, prestazioni di rettifica, ecc.), guidando così la progettazione ottimizzata della sua formulazione, del processo e della struttura. Tra questi fattori, le prestazioni di rettifica della mola abrasiva costituiscono una rappresentazione tangibile della sua efficacia operativa, attirando notevole attenzione da parte dei ricercatori. Attualmente, le apparecchiature di verifica delle prestazioni della mola abrasiva possono essere classificate in sei tipologie in base alle differenze nelle forme di azione relative tra la mola abrasiva e la rotaia: 1) rettificatrice tradizionale; 2) rettificatrice a blocco fisso; 3) avanzamento lineare della rotaia; 4) avanzamento rotaia orizzontale circolare; 5) banco di rettifica per rotaie ad alta velocità; e 6) linea di prova per la rettifica di rotaie reali.

(1) Tipo di rettificatrice convenzionale. Uhlmann et al. [1] hanno studiato l'impatto dei parametri di rettifica sulla qualità superficiale (durezza, rugosità, spessore dello strato bianco) delle rotaie utilizzando una rettificatrice per superfici illustrata nella Figura 1. Wu et al. [2] hanno verificato che una mola scanalata migliora la qualità superficiale della rotaia dopo la rettifica utilizzando un dispositivo simile. Questo tipo di tester di rettifica è caratterizzato da un'elevata velocità della linea di rettifica della mola (fino a 30-50 m/s) ma da una bassa velocità di avanzamento (8-16 m/min) [2]; contemporaneamente, la pressione di rettifica non è regolabile. Di conseguenza, questo tester non può simulare le reali operazioni di rettifica delle rotaie e può solo fornire un riferimento per studiare il comportamento della mola.

Fico.1 Macchina di prova per rettificatrice di superfici[1]

(2) Tipo di rotaia a blocco fisso. Sulla base della modalità di funzionamento sul campo delle mole per la rettifica delle rotaie, numerosi studiosi hanno collegato il motore alla mola e utilizzato la superficie terminale della mola per rettificare il pezzo in lavorazione. Kanematsu et al. [3] hanno verificato le prestazioni di rettifica di varie mole utilizzando il tester di rettifica per rotaie mostrato in Figura 2. Gu et al. [4] hanno modificato un tester di rettifica con una struttura simile utilizzando un tester sperimentale di attrito per studiare le prestazioni di rettifica di mole con diverse granulometrie abrasive. Questo tipo di macchina di prova può simulare meglio la velocità di rotazione della mola, la pressione di rettifica e altri parametri, ma non può riprodurre il movimento di avanzamento della rettifica. La rettifica prolungata di un'area locale della rotaia aumenterà la temperatura dell'interfaccia a causa del calore di rettifica, con conseguente degrado delle prestazioni delle mole adesive a legante resinoide ad alte temperature e riduzione del potere di tenuta dell'abrasivo. Inoltre, sotto l'influenza del calore di rettifica, la rotaia è soggetta a bruciature. Pertanto, il processo sperimentale di questo tipo di macchina di prova deve considerare appieno l'interferenza della temperatura di rettifica sui risultati sperimentali.

Fico.2 Tester di rettifica fisso a rotaia di blocco[3]

(3) Tipo di alimentazione lineare della rotaia. Per affrontare il problema dell'alimentazione della rotaia nella macchina di prova per la rettifica delle rotaie di Gu et al. [4], Zhou Kun [80] ha utilizzato una cremagliera e un pignone per azionare le rotaie della barra, consentendo un'alimentazione lineare unidirezionale della rotaia da 1,6 a 4,0 km/h, come mostrato nella Figura 3. La macchina sperimentale è stata anche utilizzata per studiare diversi parametri di rettifica (pressione di rettifica [5], velocità di avanzamento [6]) e durezza della mola di rettifica [7]. Huang Guigang [8] ha modificato la struttura principale della pialla a portale BM2015 per sviluppare un tester di rettifica attiva della rotaia verticale, illustrato nella Figura 4. L'attrezzatura utilizzava una rotaia con scartamento di 60 kg/m in loco, con una velocità di avanzamento simulata di 0,3~4,5 km/h, e poteva ottenere una rettifica di un angolo di scartamento di ±50°. L'attrezzatura ha verificato con successo le prestazioni di rettifica della mola di rettifica CBN sviluppata. La velocità di funzionamento della rettifica attiva delle rotaie varia da 3 a 24 km/h, mentre le velocità simulate da questo tipo di attrezzatura per la rettifica delle rotaie sono inferiori, limitandone la capacità sperimentale.

Fico.3Tester di rettifica per avanzamento lineare orizzontale delle guide[5,6,7]

Fico.4Tester di rettifica per avanzamento lineare verticale delle guide[8]

(4) Tipo di alimentazione rotativa orizzontale per rotaie circolari. L'Accademia cinese delle scienze ferroviarie [9], l'Università di aeronautica e astronautica di Nanchino [10,11] e Kuffa et al. della Svizzera [12] hanno segnalato un tester di alimentazione rotativa orizzontale per rotaie circolari, mostrato in Figura 5. In questo tester, le rotaie vengono lavorate a forma di disco e disposte orizzontalmente; il disco della rotaia può ruotare orizzontalmente sotto l'azione del meccanismo di azionamento per simulare la velocità di avanzamento del carrello di rettifica. L'attrezzatura progettata dall'Accademia cinese delle scienze ferroviarie presenta un diametro del disco della rotaia di circa 1,6 m, una larghezza del nastro di rettifica di 10 mm e una velocità massima di rettifica di 10,8 km/h [9]. Sulla base dell'effetto di rettifica di questa attrezzatura sperimentale, fornisce supporto dati per lo sviluppo di condizioni di ordinamento per mole di rettifica attive [9,13,14]. Questo tipo di attrezzatura è ben noto nel campo della rettifica attiva delle rotaie.

Fico.5Tester di rettifica con avanzamento a rotazione orizzontale su rotaia ciclica[19]

(5) Tester di rettifica per rotaie ad alta velocità. Il team di Wang Hengyu presso la Southwest Jiaotong University [15,16] ha progettato un tester di rettifica per rotaie ad alta velocità passivo in grado di simulare una velocità di rettifica massima fino a 60~80 km/h, come mostrato nella Figura 6. Inoltre, il team del professor Zou Wenjun presso la Henan University of Technology [17,18] ha progettato un piccolo tester di rettifica per rotaie ad alta velocità (Figura 7), in cui il disco della ruota ferroviaria è disposto verticalmente e l'attrezzatura può regolare l'impulso della mola e la pressione di rettifica. Il diametro esterno della rotaia è di 150 mm e le specifiche della mola sono Φ80×10×10 mm, in grado di simulare velocità di molatura in loco di 60~80 km/h e pressioni di molatura di 1200~3200 N. La pressione di molatura della mola può essere regolata fino a una velocità massima di molatura di 60~80 km/h, con una pressione massima di molatura di 3200 N. Questo tipo di macchina sperimentale svolge un ruolo guida cruciale nello sviluppo di mole ad alta velocità.

Fico.6 Banco di rettifica ad alta velocità[13]

Fico.7Banco di prova per la riduzione della rettifica ad alta velocità[16]

(6) Linea di prova per la rettifica di rotaie reali. Nell'ultimo decennio, Golden Eagle Heavy Industry ha intrapreso lo sviluppo e la progettazione innovativa di vagoni di rettifica per rotaie ad alta velocità e ha istituito una base di prova per la rettifica di rotaie a Yujiahu, città di Xiangyang, provincia di Hubei. La Figura 8 illustra un vagone di rettifica per rotaie ad alta velocità, che può essere equipaggiato con 24 mole (12 per lato), operante a una velocità di rettifica superiore a 60 km/h [15]. Le condizioni e le modalità operative del veicolo possono essere completamente allineate a quelle della rettifica ferroviaria ad alta velocità, consentendo la verifica delle prestazioni di taglio della mola. Allo stesso tempo, il veicolo è equipaggiato con più mole, consentendo la verifica della stabilità del processo di produzione delle mole. Pertanto, a condizione di stabilire un sistema di valutazione completo, la futura valutazione e verifica delle prestazioni delle mole da parte di questo vagone di rettifica rivestono un valore guida autorevole.

Fico.8Linea di prova vera rettifica auto[13]

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