Prilaku Grinding Self-Adaptive Grinding Rel Kacepetan Dhuwur miturut Gerakan Komposit Sliding-Rolling

Prilaku nggiling adaptif saka rel kacepetan dhuwur ing gerakan komposit gulung-gulung fokus kanggo ngoptimalake kinerja grinding lan kualitas permukaan. Sepur kanthi kacepetan dhuwur, ditondoi kanthi kecepatan operasional sing dhuwur lan beban gandar sing entheng, asring nandhang kelelahan kontak rolling [1], sing nyebabake spalling permukaan [2-4], retak kelelahan [5,6], lan patah tulang [7,8]. Masalah kasebut mbutuhake pangopènan pas wektune kanggo njaminoperasi jaringan rel sing aman lan dipercaya. Teknik penggilingan rel tradisional ngarahake kanggo ngatasi cacat sing ana ing jero nanging asring nyebabake inefisiensi, wektu pangopènan sing luwih dawa, lan karusakan termal. High-speed grinding (HSG) wis muncul minangka alternatif sing efektif, nyedhiyakake kecepatan grinding sing luwih dhuwur (60–80 km/jam) lan ngurangi "jendela pangopènan." Ora kaya grinding konvensional, HSG ngoperasikake gerakan komposit sliding-rolling, sing didorong dening gaya gesekan ing antarane roda penggilingan (GW) lan permukaan rel [9]. Mekanisme unik iki mbisakake mbusak materi lan abrasive self-sharpening. Nanging, interaksi antarane gerakan ngusapake lan rolling durung cukup ditliti, mbatesi potensial HSG kanggo optimalisasi pangopènan rel. Ing karya iki, rig tes HSG sing digawe ing omah digunakake kanggo simulasi kahanan penggilingan ing situs. Eksperimen ditindakake ing macem-macem sudut kontak (30 °, 45 °, lan 60 °) lan beban mecah (500 N, 700 N, lan 900 N) [10, 11].

1. Rasio Slide-roll.Asil kasebut nuduhake manawa gerakan komposit geser-gulung duwe peran penting kanggo mengaruhi prilaku grinding. Ing aspek ngusapake-rolling (SRR), ditetepake minangka rasio kacepetan ngusapake kanggo kacepetan Rolling, minangka ditampilake ing Fig.1, tambah karo loro amba kontak lan mbukak mecah, kang intuisi dibayangke owah-owahan ing gerakan gabungan ngusapake-rolling saka pasangan mecah. Contone, SRR mundhak saka 0,18 ing sudut kontak 30 ° dadi 0,81 ing 60 °. Iki owah-owahan saka gerakan didominasi rolling menyang imbangan antarane ngusapake lan rolling Ngartekno apik asil grinding. Panliten kasebut nemokake manawa sudut kontak 45 ° ngasilake efisiensi penggilingan sing paling dhuwur, nalika sudut kontak 60 ° ngasilake kualitas permukaan sing paling apik, Kekasaran permukaan (Ra) mudhun kanthi signifikan nalika sudut kontak tambah, saka 12,9 μm ing 30 ° nganti 3,5 μm ing 60 °, kaya sing dituduhake ing Fig.2 nganti Fig.

2. WEL mecah-mlebu.Sajrone proses mecah, amarga efek kopling termo-mekanis, kalebu stres kontak sing dhuwur, suhu sing dhuwur, lan pendinginan kanthi cepet, transformasi metalurgi lan deformasi plastik dumadi ing permukaan rel. Owah-owahan kasebut nyebabake pembentukan lapisan etsa putih sing rapuh (WEL), sing rawan retak ing tekanan siklik saka kontak roda-rel. Kabeh asil nuduhake yen kekandelan rata-rata WEL kurang saka 8 μm, sing luwih tipis tinimbang WEL sing diinduksi grinding aktif (~ 40 μm) [12, 13], kaya sing dituduhake ing Fig.5. Kedadean iki kamungkinan related kanggo ciri unik saka cara HSG, Dibandhingake karo mecah aktif tradisional, ing HSG, partikel abrasive siji melu ing proses mecah mung kanggo wektu singkat sak siklus revolusi, malah ing ngarepke kontak dhuwur. Kanggo mayoritas wektu, partikel abrasive ana ing periode boros panas sawise mecah. Iki mesthekake yen partikel abrasive wis cukup wektu kanggo dissipate panas sadurunge maneh melu ing grinding, asil ing kahanan termal apik ing antarmuka grinding.

3. mecah lebu.Analisis lebu mecah nyedhiyakake wawasan tambahan babagan mekanisme mbusak materi, kaya sing ditampilake ing Fig.6 lan Fig.7. Aliran-kaya lebu lan piso-shaped, kang nuduhake kinerja mecah efektif, padha luwih lazim ing SRRs luwih. Ing kontras, pamblokiran lan lebu irisan dominan ing amba kontak ngisor, nggambarake kinerja mecah ora nyukupi. Anane puing-puing bundher tambah kanthi beban nggiling, sing nuduhake suhu penggilingan sing dhuwur. Pengamatan kasebut nyoroti pentinge ngoptimalake paramèter penggilingan kanggo ngimbangi efisiensi lan kondisi termal.

4. Mekanisme ngusapake rolling senyawa gerakan.Sinau uga dicethakaké interplay dinamis antarane gerakan ngusapake lan rolling ing proses mecah, minangka ditampilake ing Fig.8. Sliding difasilitasi mbusak materi saka lumahing ril, nalika Rolling nambah discharge lebu lan abrasive poto-ngasah. Keseimbangan dinamis iki penting kanggo nggayuh penggilingan sing efisien kanthi karusakan termal minimal. Nanging, emphasis gedhe banget ing salah siji gerakan bisa mimpin kanggo asil suboptimal: gerakan rolling-didominasi mundhak roughness lumahing, nalika ngusapake-didominasi gerakan bisa nyebabake suda nganyari maneh abrasive lan tambah karusakan termal.

5. Evaluasi komprehensif.evaluasi Comprehensive kinerja mecah, kalebu efficiency mecah, roughness lumahing, lan kekandelan WEL, disorot kaluwihan saka optimalisasi gerakan gabungan ngusapake-rolling, minangka ditampilake ing Fig.9. Grafik radar kinerja grinding ing macem-macem beban lan sudut kontak nuduhake manawa sudut kontak 45 ° nyedhiyakake keseimbangan efisiensi lan kualitas sing paling apik. Nanging, sudut kontak 60 ° terus-terusan ngasilake permukaan sing paling lancar, saéngga cocog kanggo pass grinding pungkasan. Panemuan kasebut nuduhake manawa pangaturan sing dituju kanggo paramèter penggilingan bisa ngatasi kerusakan permukaan rel kanthi efektif.

Panaliten iki menehi implikasi praktis kanggo pangopènan ril kacepetan dhuwur. Kanggo pass mecah awal, amba kontak 45 ° maximizes efficiency aman materi, nalika amba 60 ° njamin kualitas lumahing unggul ing orane tumrap sekolah finish. Panliten kasebut nandheske pentinge ngimbangi gerakan geser lan rolling kanthi dinamis kanggo ningkatake kinerja grinding, ningkatake kualitas permukaan, lan ngluwihi umur layanan gembong mecah.

Kesimpulane, panliten kasebut nyoroti peran kritis gerakan komposit geser-gulung ing penggilingan rel kacepetan dhuwur. Kanthi ngoptimalake proporsi tumindak geser lan gulung, HSG bisa entuk efisiensi penggilingan lan kualitas permukaan sing unggul nalika nyuda karusakan termal. Temuan kasebut nyedhiyakake dhasar teoritis kanggo ngembangake teknologi HSG lan pedoman praktis kanggo ningkatake praktik pangopènan rel.

Gambar 1.Tren variasi SRR, COF, lan kecepatan rotasi kanthi beban nggiling lan sudut kontak.

Gambar 2.Efisiensi mecah ing macem-macem sudut kontak lan beban mecah.

Gambar 3.Morfologi permukaan spesimen rel ing macem-macem sudut kontak lan beban grinding.

Gambar 4.roughness lumahing lanmorfologi 3Dconto rel ing macem-macem sudut kontak lan beban mecah.

Gambar 5.Gambar metallografi optik lan SEM saka spesimen rel.

Gambar 6.Jinis lan proporsi sakanggiling lebuing sudhut kontak beda lan mbukak mecah.

Gambar 7.Gambar SEM lan spektrum EDS kanggo macem-macem jinis mecah lebu.

Gambar 8.Diagram skematis saka efek gerakan komposit sliding-rolling ing HSG.

Karya iki wis dilaporake ing Journal of Tribology International.

Referensi

[1] Fan W, Wu C, Wu Z, et al. Mekanisme kontak statis antarane rodha kontak serrated lan rel ing ril grinding karo sabuk abrasive [J]. Jurnal Proses Manufaktur, 2022, 84: 1229-1245.

[2] Cheng ZN, Zhou Y, Li PJ, et al. Panyebaran retak lan mekanisme spalling lumahing rel adhedhasar peridynamics [J]. Jurnal Universitas Tongji, 2023, 51(6): 912-922.

[3] Wang JN, Guo X, Jing L, et al. Simulasi unsur winates saka respon impact wheel-rel sing disebabake dening spalling wheel ngidhak saka sepur kacepetan dhuwur [J]. Jeblugan lan Gelombang Kejut, 2022, 42 (4): 045103-1-045103-15.

[4] Hua J, Liu J, Liu F, et al. Sinau babagan karusakan nyandhang WEA lan spalling kelelahan saka bahan rel U71MnG kanthi perawatan quenching laser [J]. Tribology International, 2022, 175: 107811.

[5] Benoît D, Salima B, Marion R. Multiscale characterization of head check inisiasi on rail under rolling contact fatigue: Mechanical and microstructure analysis [J]. Nganggo, 2016, 366: 383-391.

[6] Shur EA, Borts AI, Bazanova LV, et al. Penentuan tingkat pertumbuhan retak kelelahan lan wektu ing ril nggunakake macroline fatigue [J]. Metalurgi Rusia (Metally), 2020, 2020: 477-482.

[7] Al-Juboori A, Zhu H, Li H, et al. Penyelidikan mikrostruktur babagan kegagalan fraktur rel sing ana gandhengane karo cacat jongkok [J]. Analisis Gagal Teknik, 2023, 151: 107411.

[8] Masoudi Nejad R, Farhangdoost K, Shariati M. Analisis struktur mikro lan prilaku fraktur fatigue saka baja rel [J]. Mekanika Materi lan Struktur Lanjut, 2020, 27(2): 152-164.

[9] Von Diest K, Puschel A. kacepetan dhuwur mecah-railway gangguan gangguan liwat ril biasa mecah tanpa gangguan lalu lintas[C]//INTER-NOISE lan NOISE-CON Congress lan Konferensi ProceedinGW. Institut Teknik Kontrol Gangguan, 2013, 247 (2): 5206-5212.

[10] Von Diest K, Ferrarotti G, Kik W, et al. Analisis nyandhang saka kendaraan mecah kacepetan dhuwur HSG-2: validasi, simulasi lan comparison karo pangukuran [M] // Dinamika Kendaraan ing Dalan lan Trek Vol 2. CRC Press, 2017: 925-930.

[11] Von Diest K, Puschel A. kacepetan dhuwur mecah-railway gangguan gangguan liwat ril biasa mecah tanpa gangguan lalu lintas[C] // INTER-NOISE lan NOISE-CON Congress lan Konferensi ProceedinGW. Institut Teknik Kontrol Gangguan, 2013, 247 (2): 5206-5212.

[12] Mesaritis M, Santa JF, Molina LF, et al. Evaluasi penggilingan post-lapangan saka macem-macem gelar rel ing tes laboratorium roda / rel skala lengkap [J]. Tribology International, 2023, 177: 107980.

[13] Rasmussen CJ, Fæster S, Dhar S, et al. Pembentukan retak lumahing ing ril ing nggiling lapisan etsa putih martensit sing diinduksi [J]. Nganggo, 2017, 384: 8-14.