砥石性能評価方法

砥石性能評価方法

砥石開発プロセスにおいて最も重要なのは、その性能（サイズと精度、動・静バランス、回転強度、耐荷重性、研削性能など）を評価・検証し、配合、工程、構造の最適化設計を導くことです。中でも、砥石の研削性能はその運用効果を具体的に示すものであり、研究者から大きな注目を集めています。現在、砥石性能検証装置は、砥石とレールの相対作用形式の違いにより、1) 従来型研削盤タイプ、2) 固定ブロックレールタイプ、3) 直線レール送りタイプ、4) 円形レール水平回転送りタイプ、5) 高速レール研削スタンド、6) 実レール研削試験ラインの6種類に分類されています。

(1) 従来型グラインダータイプ。Uhlmannら[1]は、図1に示す表面研削盤を用いて、レールの表面品質（硬度、粗さ、白層の厚さ）に対する研削パラメータの影響を調査した。Wuら[2]は、同様の装置を用いて、溝付き砥石がレールの研削後の表面品質を向上させることを実証した。このタイプの研削試験機は、砥石の線速度は高い（最大30～50 m/s）が、送り速度は低い（8～16 m/分）[2]という特徴があり、同時に、研削圧力は調整できない。したがって、この試験機は実際のレール研削作業をシミュレートすることはできず、研削ホイールの挙動を研究するための基準を提供することしかできない。

イチジク。1 平面研削盤試験機[1]

（2）固定ブロックレール型。レール研削用砥石の現場操作モードに基づいて、多くの研究者がモーターを砥石に接続し、砥石の端面を利用してレールワークピースを研削しました。兼松ら[3]は、図2に示すレール研削試験機を用いて、さまざまな砥石の研削性能を検証しました。顧ら[4]は、同様の構造の研削試験機を摩擦実験試験機を用いて改造し、異なる砥粒サイズの砥石の研削性能を研究しました。このタイプの試験機は、砥石の回転速度、研削圧力、およびその他のパラメータをより適切にシミュレートできますが、研削送り動作を実現することはできません。局所的なレール領域を長時間研削すると、研削熱によって界面温度が上昇し、高温下での樹脂結合砥石の性能低下と研磨材保持力の低下につながります。さらに、研削熱の影​​響でレールが焼けやすくなります。したがって、このタイプの試験機の実験プロセスでは、研削温度が実験結果に及ぼす影響を十分に考慮する必要があります。

イチジク。2 ブロックレール固定研削試験機[3]

（３）直線レール送りタイプ。Guら[4]のレール研削試験機におけるレール送りの問題を解決するため、Zhou Kun[80]はラックとピニオンを用いてバーレールを駆動し、図3に示すように、1.6～4.0km/hの一方向直線レール送りを可能にした。この実験機は、さまざまな研削パラメータ（研削圧力[5]、送り速度[6]）と研削ホイールの硬度[7]の研究にも使用された。Huang Guigang[8]は、BM2015ガントリープレーナーの主要構造を改造して、図4に示す垂直レールアクティブ研削試験機を開発した。この装置は、現場で60kg/mゲージレールを使用し、送り速度を0.3～4.5km/hにシミュレートし、ゲージ角±50°の研削を実現した。この装置は、開発されたCBN研削ホイールの研削性能を正常に検証した。レールの実効研削動作速度は 3 ～ 24 km/h の範囲ですが、このタイプのレール研削装置でシミュレートされる速度はより低いため、実験能力が制限されます。

イチジク。3水平リニアレールフィード研削試験機[5,6,7]

イチジク。4垂直リニアレールフィード研削試験機[8]

（4）円形レール水平回転送り型。中国鉄道科学院[9]、南京航空航天大学[10,11]、スイスのKuffaら[12]は、図5に示す円形レール水平回転送り試験装置を報告した。この試験装置では、レールはディスクに機械加工され、水平に配置されています。レールディスクは駆動機構の作用で水平に回転し、研削車の送り速度をシミュレートできます。中国鉄道科学院が設計したこの装置は、レールディスクの直径が約1.6m、研削ベルトの幅が10mm、最大研削速度が10.8km/hです[9]。この実験装置の研削効果に基づいて、アクティブ研削ホイールの整列条件の開発にデータサポートを提供します[9,13,14]。このタイプの装置は、アクティブレール研削の分野でよく知られています。

イチジク。5サイクリックレール水平回転送り研削試験機[19]

（５）高速レール研削試験装置。西南交通大学の王恒宇チーム[15,16]は、図６に示すように、最大​​研削速度60～80km/hをシミュレートできる受動型高速レール研削試験装置を設計した。また、河南理工大学の鄒文軍教授チーム[17,18]は、レールホイールディスクを垂直に配置し、研削石の衝撃と研削圧力を調整できる小型の高速レール研削試験装置（図７）を設計した。レールの外径は150mm、砥石の規格はΦ80×10×10mmで、現場での研削速度60～80km/h、研削圧力1200～3200Nをシミュレートできます。 砥石の研削圧力は、最大研削速度60～80km/h、最大研削圧力3200Nまで調整可能です。 このタイプの実験機は、高速砥石の開発において重要な指導的役割を果たしています。

イチジク。6 高速研削ベンチ[13]

イチジク。7高速研削減速試験台[16]

（6）実レール研削試験ライン。ゴールデンイーグル重工は、過去10年間、高速レール研削車の開発と革新設計に着手し、湖北省襄陽市玉家湖にレール研削試験基地を設立しました。図8は、24個の研削ホイール（片側12個ずつ）を搭載し、60km/hを超える研削速度で動作する高速レール研削車を示しています[15]。車両の運転条件とモードは高速レール研削の条件とモードに完全に一致し、研削石の切削性能を検証できます。同時に、車両には複数の研削石が搭載されており、研削石の製造プロセスの安定性を検証できます。したがって、包括的な評価システムを確立することを条件として、この研削車による研削ホイールの性能の将来の評価と検証は、権威ある指導価値を持ちます。

イチジク。8テストライン実車研磨[13]

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