Šlifavimo akmenų lokalizavimo iššūkiai

Aukščiau pateiktoje dabartinės drožlių tyrimų būklės apžvalgoje, atsižvelgiant į taškinių akmenų formavimo (žaliavos ir proceso), drožlių efektyvumo vertinimo metodų, bėgių degimo ir kt. aspektus, apibendrinama, kad tašų projektavimas ir gamyba yra daugiadisciplininė (mechanika, medžiagos, mechanika ir kt.), daugiafaktorinė (komponentai, procesai, sąsajos, darbo sąlygos ir kt.) sudėtingų techninių iššūkių sąveika. Todėl toliau pateikiama sunkumų ir iššūkių, su kuriais susiduriama tiriant ir vystant stulpelį, apibendrinimas trimis aspektais: strypo formavimas, šlifavimo ir bėgio sąsajos elgsena ir stulpelio veikimo įvertinimas (1 pav.), siekiant pateikti tam tikras nuorodas susijusiems mokslininkams ir praktikams.

(1) Girnų formavimas

Šlifavimo akmenų veikimui įtakos turi formuluotė (derva, užpildas, abrazyvas ir kt.), formavimo procesas (maišymas, kietėjimas ir kt.), struktūra (akingumas ir porų dydis, abrazyvinė medžiaga ir kt.) ir nevienalytės sąsajos (derva/abrazyvas, derva/užpildas ir kt.), sukibimo stiprumas ir kiti veiksniai, kaip parodyta 1 paveiksle (a). Šiuo metu abrazyvinės sistemos nevienalytės sąsajos surišimo mechanizmas nėra aiškus; reikia atskleisti sukibimo kietumą, atsparumą karščiui, reguliavimo mechanizmo atsparumą dilimui mikro/nano užpildą; Sudėtingos abrazyvinio akmens struktūros fizinės ir cheminės abrazyvinio akmens savybės, paslaugų teikimo poveikio mechanizmas dar nėra aiškus. Minėti moksliniai ir techniniai sunkumai sukelia didelių sunkumų reguliuojant šlifavimo akmenų veikimą.

Yuan Yongjie [1] panaudojo Abaqus ir Python, kad sukurtų virtualų girnų akmenų modelį, ir atliko su girnų akmenimis susijusius tyrimus naudodamas baigtinių elementų skaičiavimo metodą, kuris yra svarbus įkvėpimas kuriant girnas su daugiau kintamųjų ir sudėtingesnių procesų. Todėl ateityje galime naudoti baigtinių elementų ir kitus metodus, kad galėtume greitai ir efektyviai sukurti girnų akmenų modelį ir nustatyti smulkesnį sinergetinio atsako ryšio tarp įvairių veiksnių spektrą, kad būtų galima vadovautis projektuojant girnas. Ir modelis pagrįstas dideliu pagrindinių eksperimentinių duomenų kiekiu.

(2) Abrazyvinio akmens/bėgelio sąsajos elgsena

Abrazyvinė geometrija, erdvinė orientacija turi atsitiktinumą, dėl to labai skiriasi abrazyvinio šlifavimo (slydimo, arimo, pjovimo) proceso priekiniai kampai, taigi ir kiekvieno abrazyvo vaidmuo bėgio medžiagos elgsenai (mechaninė jėga, šlifavimo temperatūra ir kt.) taip pat yra atsitiktinis, todėl skiriasi akmens paviršiaus kokybės gedimo mechanizmas, bėgių smūgio mechanizmas. Idealiu atveju: abrazyvas po daugelio abrazyvinių ciklų - savaiminio galandimo procesas, suteikia visišką pjovimo funkciją; sukibimo susidėvėjimas ir išsiliejimas, kad pasyvus abrazyvas nusišalintų, šlifavimo akmuo savaime pasigalandtų; tačiau per didelis jungties susidėvėjimas, dėl kurio per anksti išsilieja abrazyvas, sumažėja abrazyvo panaudojimo greitis, sumažėja šlifavimo akmens atsparumas dilimui, sutrumpėja tarnavimo laikas. Todėl šlifavimo akmens susidėvėjimas ir savaiminis galandimas turi pasiekti subalansuotą būseną, kad šlifavimo akmuo būtų gerai pjaustomas ir ilgai tarnautų. Tuo pačiu metu šlifavimo akmens susidėvėjimas tiesiogiai veikia abrazyvinio krašto būklę ir pjovimo kampą, o tai savo ruožtu turi įtakos šlifavimo procesui, šlifavimo šilumai ir bėgio paviršiaus kokybei. Taigi galima pastebėti, kad šlifavimo procese šlifuojant šlifavimo akmenį ir bėgio sąsają šiluminis-mechaninis sujungimas, medžiagos pašalinimas ir šlifavimo akmens gedimas veikia vienas kitą ir turi glaudų ryšį, kuris galiausiai turi įtakos bėgio paviršiaus kokybei po šlifavimo.

Šiuo metu vis dar neaiškus sąveikos mechanizmas tarp medžiagos pašalinimo ir šlifavimo šlifavimo proceso metu ir jo įtaka bėgio paviršiaus kokybei, o tai padidina šlifavimo sudėtingumą, kaip parodyta 1 pav. (b). Todėl svarbu ištirti medžiagos pašalinimo mechanizmą bėgių šlifavimo procese, drožlių dėvėjimosi mechanizmą, bėgio paviršiaus kokybės raidą ir sukurti fizinio ryšio modelį: drožlių struktūra - mechaninės drožlių savybės - šlifavimo charakteristikos - drožlių mechanizmas - bėgio paviršiaus kokybė, o tai labai svarbu projektuojant ir gaminant šlifavimo akmenis.

(3) Šlifavimo akmens našumo įvertinimas

Mokslinis ir išsamus šlifavimo akmens našumo (ypač šlifavimo pajėgumo), šlifavimo akmens formulės, proceso projektavimo įvertinimas yra svarbi nuoroda. Šiuo metu yra naudojami įvairūs drožlių veiksmingumo vertinimo metodai, trūksta vienodų drožlių efektyvumo vertinimo standartų, todėl sunku dalytis su drožlėmis susijusiais tyrimų rezultatais, kaip parodyta 1 pav. (c). Tuo tarpu šiuo metu daugelis tyrėjų atlieka susijusius tyrimus ruošdami pilno dydžio girnas, kurios yra didelio dydžio, o tai nėra palanki vėlesniam makro/mikro charakterizavimui ir analizei ir negali gauti smulkesnių eksperimentinių duomenų, todėl girnų eksperimentiniai rezultatai gaunami su ribotomis girnų efektyvumo reguliavimo gairėmis, o tai mažina tyrimų ir plėtros išlaidas, malūnų tyrimų ir plėtros išlaidas. energijos ir žaliavų švaistymas. Todėl, siekiant moksliškai suprojektuoti šlifavimo akmenų vertinimo įrangą ir sukurti įvairių matmenų šlifavimo akmenų veikimo vertinimo gaires, gali būti priimtas daugiamatis vertinimo technologijos maršrutas, kad būtų galima pakloti pagrindą šlifavimo akmenų skatinimui geležinkelio transporto linijose.

Fig.1 Pagrindinės GS plėtros problemos

a) šlifavimo akmenų susidarymas [2,3,1]; (b) Medžiagų pašalinimo mechanizmų, šlifavimo akmenų nusidėvėjimo mechanizmų ir bėgių paviršiaus kokybės sąsajos [4,5,6,7,8]; c) „Grindstone“ veiklos vertinimo metodai [9,2,10].

[1] YUAN Yongjie. Bėgių šlifavimo akmens su porine struktūra eksploatacinių savybių reguliavimo mechanizmai[J]. Čengdu: Pietvakarių Jiaotong universitetas, 2021 m.

[2] DŽANGAS Vulinas. Greitaeigių bėgių šlifavimo akmens, naudojant korundo abrazyvus, veikimo reguliavimo mechanizmų tyrimas[D]. Čengdu: Pietvakarių Jiaotong universitetas, 2021 m.

[3] ZHANG Pengfei, ZHANG Wulin, YUAN Yongjie ir kt. Šlifavimo šilumos poveikio bėgių šlifavimo medžiagos pašalinimo mechanizmui tyrimas [J]. Tribology International, 2020, 147:105942.

[4] JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. Kinijos bėgių šlifavimo ratų standartų ir užsienio tarptautinių standartų lyginamoji analizė[J]. Geležinkelio kokybės kontrolė, 2018, 46(9): 5-8.

[5] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Wenjian ir kt. Šlifavimo slėgio įtaka bėgių medžiagos pašalinimo elgsenai[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.

[6] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang ir kt. Eksperimentinis medžiagų pašalinimo mechanizmo tyrimas šlifuojant bėgius skirtingais važiavimo greičiais[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.

[7] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun ir kt. Abrazyvinio smėlio dydžio poveikio bėgių šlifavimo elgsenai tyrimas [J]. Gamybos procesų žurnalas, 2020, 53: 388-395.

[8] JOACHIM Mayer, ROBERT Engelhorn, ROSEMARIE Rot ir kt. Antrąja faze sustiprintų zoliu-geliu korundo abrazyvų dėvėjimosi charakteristikos[J]. Acta Materialia, 2006, 54(13): 3605-3615.

[9] XU Xiaotang. Greitųjų geležinkelių šlifavimo mechanizmo tyrimas[D]. Čengdu: Pietvakarių Jiaotong universitetas, 2016 m.

[10] XU Xiaotang, WANG Hengyu, WU Lei ir kt. Eksperimentinis greitųjų bėgių šlifavimo šlapiomis sąlygomis tyrimas [J]. Tepimo inžinerija, 2016, 41(11): 41-44.