Жылдыруу-прокат композициялык кыймылдар астында жогорку ылдамдыктагы темир жолдун өзүн-өзү адаптациялоочу майдалоо жүрүм-туруму

Жылма-жылма композиттик кыймылдар астында жогорку ылдамдыктагы темир жолдун өзүн-өзү адаптациялоочу майдалоо жүрүм-туруму майдалоонун натыйжалуулугун жана беттин сапатын оптималдаштырууга багытталган. Жогорку эксплуатациялык ылдамдыгы жана огу жеңил жүктөрү менен мүнөздөлгөн жогорку ылдамдыктагы темир жолдор көбүнчө тоголок контакттын чарчоосунан [1] жапа чегет, бул жер бетинин жарылуусуна [2-4], чарчоо жаракаларына [5,6] жана сыныктарга [7,8] алып келет. Бул көйгөйлөр камсыз кылуу үчүн өз убагында тейлөөнү талап кылаттемир жол тармактарын коопсуз жана ишенимдүү иштетүү. Салттуу темир жолду майдалоо ыкмалары терең орун алган кемчиликтерди жоюуга багытталган, бирок көбүнчө натыйжасыздыкка, тейлөөнүн узакка созулушуна жана жылуулук бузулушуна алып келет. Жогорку ылдамдыктагы майдалоо (HSG) эффективдүү альтернатива катары пайда болду, ал жогорку майдалоо ылдамдыгын (60–80 км/саат) жана кыскартылган "тейлөө терезелерин" сунуштады. Кадимки майдалоодон айырмаланып, HSG жылмалоочу дөңгөлөктөр (GWs) менен рельс бетинин ортосундагы сүрүлүү күчтөрү менен шартталган, жылма-жылма курама кыймылдар аркылуу иштейт [9]. Бул уникалдуу механизм материалды алып салууга жана абразивдик өзүн-өзү курчутууга мүмкүндүк берет. Бирок, жылма жана тоголок кыймылдардын ортосундагы өз ара аракеттенүү жетишсиз изилденген, бул HSGдин темир жолду тейлөөнү оптималдаштыруу мүмкүнчүлүгүн чектеген. Бул жумушта жер үстүндөгү майдалоо шарттарын имитациялоо үчүн үйдө жасалган HSG сыноочу прибор колдонулган. Эксперименттер ар кандай контакттык бурчтарда (30°, 45° жана 60°) жана майдалоочу жүктө (500 Н, 700 Н жана 900 Н) өткөрүлдү [10, 11].

1. Слайд-роллдун катышы.Натыйжалар жылма-жылмалуу курама кыймылдар майдалоо жүрүм-турумуна таасир этүүдө чечүүчү ролду ойноорун көрсөтүп турат. 1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, жылма ылдамдыктын тоголок ылдамдыгына катышы катары аныкталган жылма-прокат катышы (SRR), жылмалоочу жуптардын жылма-жылма курамдуу кыймылындагы өзгөрүүлөрдү интуитивдик түрдө чагылдырган контакт бурчунда да, майдалоочу жүктө да көбөйдү. Мисалы, SRR 30 ° контакт бурчта 0,18ден 60 ° 0,81ге чейин өстү. Бул жылма үстөмдүк кылган кыймылдан жылма жана жылмалоо ортосундагы тең салмактуулукка өтүү майдалоонун натыйжаларын бир топ жакшыртты. Изилдөө көрсөткөндөй, 45 ° контакт бурч эң жогорку майдалоо натыйжалуулугун өндүрөт, ал эми 60 ° контакт бурчу эң жакшы беттик сапатты берет, Surface бүдүрлүүлүгү (Ra) байланыш бурчунун жогорулашы менен олуттуу төмөндөдү, 30 ° боюнча 12,9 мкмден 3,5 мкмге чейин, Fig.2 үчүн Fig.4 көрсөтүлгөндөй.

2. Майдалоодон келип чыккан WEL.Майдалоо процессинде термомеханикалык бириктирүү эффекттеринен, анын ичинде жогорку контакттык стресстен, көтөрүлгөн температурадан жана тез муздатуудан рельс бетинде металлургиялык трансформациялар жана пластикалык деформациялар пайда болот. Бул өзгөртүүлөр дөңгөлөк менен рельстин тийүүсүнөн циклдик чыңалууларда сынууга ыктаган морт ак сүртүүчү катмардын (WEL) пайда болушуна алып келет. Бардык натыйжалар WELдин орточо калыңдыгы 8 мкмден аз экенин көрсөттү, ал жигердүү майдалоонун натыйжасында пайда болгон WELден (~40 мкм) ичке [12, 13], Fig.5 да көрсөтүлгөн. Бул көрүнүш, кыязы, HSG ыкмасынын уникалдуу мүнөздөмөлөрү менен байланыштуу, Салттуу активдүү майдалоо менен салыштырганда, HSGде бир абразивдүү бөлүкчө майдалоо процессине бир революция циклинин ичинде, атүгүл жогорку контакт бурчтарында да кыска мөөнөткө катышат. Көпчүлүк учурда, абразивдүү бөлүкчө майдалоодон кийин жылуулук таркатуучу мезгилде болот. Бул абразивдүү бөлүкчөнүн майдалоону кайра иштетүүдөн мурун жылуулукту таркатууга жетиштүү убакытка ээ болушун камсыздайт, натыйжада майдалоо интерфейсинде жылуулук шарттары жакшырат.

3. майдалоо.Майдалоочу калдыктарды талдоо Fig.6 жана Fig.7 көрсөтүлгөндөй, материалдык алып салуу механизмдери боюнча кошумча түшүнүктөрдү берген. Натыйжалуу майдалоо көрсөткүчтөрүн билдирген агым сымал жана бычак түрүндөгү таштандылар жогорку SRRде кеңири таралган. Тескерисинче, майдалоонун жетишсиздигин чагылдырган төмөнкү контакт бурчтарында блок жана кесилген калдыктар үстөмдүк кылган. Тоголок сыныктардын болушу майдалоо жүктөмдөрү менен көбөйүп, майдалоо температурасынын жогорулашын көрсөтүп турат. Бул байкоолор эффективдүү жана жылуулук шарттарын тең салмактоо үчүн майдалоонун параметрлерин оптималдаштыруунун маанилүүлүгүн көрсөтүп турат.

4. Жылдыруучу прокат кошулма кыймылынын механизми.Изилдөө ошондой эле 8-сүрөттө көрсөтүлгөндөй майдалоо процессинде жылма жана тоголок кыймылдардын ортосундагы динамикалык өз ара аракеттенүүнү ачып берди. Жылдыруу темир жолдун бетинен материалды алып салууга көмөктөштү, ал эми жылдыруу менен таштандыларды чыгаруу жана абразивдик өзүн курчутуу. Бул динамикалык баланс минималдуу термикалык зыян менен эффективдүү майдалоого жетишүү үчүн зарыл. Бирок, кайсы бир кыймылга ашыкча басым жасоо оптималдуу натыйжаларга алып келиши мүмкүн: тоголонуу үстөмдүк кылган кыймыл беттин тегиздигин жогорулатат, ал эми сыдырма үстөмдүк кылган кыймыл абразивдик жаңыланууну азайтып, термикалык зыяндын көбөйүшүнө алып келиши мүмкүн.

5. Комплекстүү баалоо.Майдалоонун натыйжалуулугун, анын ичинде майдалоонун эффективдүүлүгүн, бетинин тегиздигин жана WEL калыңдыгын комплекстүү баалоо, 9-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, жылма-прокат композициялык кыймылдарды оптималдаштыруунун артыкчылыктарын баса белгиледи. Ар кандай жүктөмдөрдүн жана байланыш бурчтарынын астында майдалоонун радар диаграммалары 45° контакттык бурч натыйжалуулуктун жана сапаттын эң жакшы жалпы балансын камсыздаганын көрсөттү. Бирок, 60° контакт бурчу ырааттуу түрдө эң жылмакай беттерди жаратып, аны акыркы майдалоо үчүн идеалдуу кылат. Бул табылгалар майдалоо параметрлерине максаттуу түзөтүүлөр рельс бетиндеги ар кандай зыяндарды натыйжалуу чече аларын көрсөтүп турат.

Бул изилдөө жогорку ылдамдыктагы темир жол тейлөө үчүн практикалык натыйжаларды сунуш кылат. Баштапкы майдалоо өтүүлөрү үчүн 45° контакттык бурч материалды тазалоонун эффективдүүлүгүн жогорулатат, ал эми 60° бурч бүтүрүү этаптарында беттин жогорку сапатын камсыз кылат. Изилдөө майдалоонун натыйжалуулугун жогорулатуу, беттин сапатын жакшыртуу жана жылмалоо дөңгөлөктөрүнүн кызмат мөөнөтүн узартуу үчүн жылма жана тоголок кыймылдарды динамикалык тең салмакташтыруунун маанилүүлүгүн баса белгилейт.

Жыйынтыктап айтканда, изилдөө жогорку ылдамдыктагы темир жол жылмалоодо жылма-прокат курама кыймылдардын маанилүү ролун баса белгилейт. Жылдыруу жана жылдыруу аракеттеринин үлүшүн оптималдаштыруу менен HSG термикалык зыянды азайтып, майдалоонун жогорку эффективдүүлүгүнө жана бетинин сапатына жете алат. Бул табылгалар HSG технологиясын өркүндөтүү үчүн теориялык негиз жана темир жолду тейлөө практикасын жакшыртуу үчүн практикалык көрсөтмөлөрдү берет.

1-сүрөт.SRR, COF жана айлануу ылдамдыгынын вариация тенденциясы майдалоо жүктөрү жана контакт бурчтары менен.

2-сүрөт.Ар кандай байланыш бурчтары жана майдалоо жүктөрү астында майдалоонун натыйжалуулугу.

3-сүрөт.Ар кандай байланыш бурчтары жана майдалоо жүктөрү астында рельс үлгүлөрүнүн беттик морфологиясы.

4-сүрөт.Беттин тегиздиги жана3D морфологияларыар кандай байланыш бурчтары жана майдалоо жүктөр астында темир үлгүлөрүнүн.

5-сүрөт.Рельс үлгүлөрүнүн кесилишиндеги оптикалык жана SEM металлографиялык сүрөттөрү.

6-сүрөт.түрү жана пропорциясымайдалоочу калдыктарар кандай байланыш бурчтары жана майдалоо жүктөр астында.

7-сүрөт.майдалоочу калдыктардын ар кандай түрлөрү үчүн SEM сүрөттөрү жана EDS спектри.

8-сүрөт.HSG боюнча жылма-жылма курама кыймылынын таасиринин схемалык диаграмма.

Бул тууралуу Journal of Tribology International журналында жазылган.

Шилтемелер

[1] Фан В, Ву С, Ву З, ж.б. Тиштүү контакт дөңгөлөк менен темир жолдун ортосундагы статикалык контакт механизми абразивдүү кайыш [J] менен жылмалоодо. Өндүрүштүк процесстер журналы, 2022, 84: 1229-1245.

[2] Cheng ZN, Zhou Y, Li PJ, et al. Перидинамика [J] негизинде жаракалардын таралышы жана рельс бетинин тегиздик механизми. Тонгжи университетинин журналы, 2023, 51(6): 912-922.

[3] Wang JN, Guo X, Jing L, et al. Жогорку ылдамдыктагы поезддердин дөңгөлөктөрүнүн протекторунун тебеленишинен пайда болгон дөңгөлөк-рельс таасиринин чектүү элементтеринин симуляциялары[J]. жарылуу жана сокку толкундары, 2022, 42(4): 045103-1-045103-15.

[4] Хуа Дж, Лю Дж, Лю Ф, ж.б. У71MnG темир жол материалынын WEA сызыгынын бузулушу жана чарчоонун кесепеттерин лазер менен өчүрүү [J] аркылуу изилдөө. Tribology International, 2022, 175: 107811.

[5] Benoît D, Salima B, Marion R. Rolling байланыш чарчоо астында рельс боюнча башчысы текшерүү баштоо Multiscale мүнөздөмөсү: Механикалык жана микроструктуралык талдоо [J]. Wear, 2016, 366: 383-391.

[6] Shur EA, Borts AI, Bazanova LV, et al. Чарчоо макролиндерин колдонуу менен рельстердеги чарчоо жаракасынын өсүү ылдамдыгын жана убактысын аныктоо [J]. Орус металлургиясы (металл), 2020, 2020: 477-482.

[7] Al-Juboori A, Zhu H, Li H, et al. Скат кемчиликтери менен байланышкан рельс сыныгынын бузулушу боюнча микроструктуралык изилдөө [J]. Инженердик каталарды талдоо, 2023, 151: 107411.

[8] Masoudi Nejad R, Farhangdoost K, Shariati M. Микроструктуралык талдоо жана темир жол болоттун чарчоо сынган жүрүм-туруму [J]. Өркүндөтүлгөн материалдардын жана конструкциялардын механикасы, 2020, 27(2): 152-164.

[9] Von Diest K, Puschel A. Жогорку ылдамдыктагы майдалоочу-темир жолдогу ызы-чууларды кыймыл үзгүлтүксүз үзгүлтүксүз тегиздөө аркылуу азайтуу[C]//INTER-NOISE жана NOISE-CON Congress and Conference ProceedinGW. Ызы-чууну көзөмөлдөө инженерия институту, 2013, 247(2): 5206-5212.

[10] Фон Диест К, Ферраротти Г, Кик В, ж.б. Жогорку ылдамдыктагы майдалоочу HSG-2 унаасынын кийимин талдоо: валидация, симуляция жана өлчөөлөр менен салыштыруу [M] ////Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks Vol 2. CRC Press, 2017: 925-930.

[11] Von Diest K, Puschel A. Жогорку ылдамдыктагы майдалоочу-темир жолдогу ызы-чууларды кыймыл үзгүлтүксүз үзгүлтүксүз тегиздөө аркылуу азайтуу[C]//INTER-NOISE жана NOISE-CON Конгресс жана Конференциянын ProceedinGW. Ызы-чууну көзөмөлдөө инженерия институту, 2013, 247(2): 5206-5212.

[12] Mesaritis M, Santa JF, Molina LF, ж.б. Толук масштабдуу дөңгөлөк / рельс лабораториялык сыноолордо ар кандай рельс класстарын талаадан кийинки майдалоону баалоо [J]. Tribology International, 2023, 177: 107980.

[13] Rasmussen CJ, Fæster S, Dhar S, et al. Индукцияланган мартенситтин ак катмарларын майдалоодо рельстерде беттик жаракалардын пайда болушу[J]. Wear, 2017, 384: 8-14.