Naujienos
0102030405
Bėgių šlifavimo strategijos
2024-10-28
Reguliarus bėgių šlifavimas sumažina arba pašalina bėgių pažeidimus ir pailgina jų tarnavimo laiką, o tai plačiai pripažįstama kaip vienas iš efektyvių geležinkelio tranzito sistemų priežiūros metodų. Atsižvelgiant į bėgių pažeidimo elgseną ir kartu su geležinkelių transportavimo pajėgumų poreikiais, bėgių šlifavimo technologija ir įranga vystosi įvairiais lygmenimis ir įvairiapusiškai. Pagrindinės bėgių šlifavimo strategijos apima išankstinį šlifavimą, prevencinį šlifavimą ir taisomąjį šlifavimą.
Išankstinis šlifavimas. Bėgių karšto valcavimo proceso metu aukšta temperatūra sustiprina anglies ir geležies elementų oksidaciją bėgių paviršiuje. Kai anglies oksidacijos greitis yra didesnis nei geležies, dalis perlito cementito virsta feritu, todėl susidaro dekarbonizacijos sluoksnis, kaip parodyta 1 pav. Bėgio dekarbonizacijos sluoksnio kietumas, stiprumas ir atsparumas dilimui yra mažesni nei pagrindo [1]. Eksploatacijos metu įtrūkimai daugiausia plinta išilgai ferito, todėl yra didesnė tikimybė rimtai pažeisti bėgius [2]. Tiesiant naują liniją, dažnas statybinių transporto priemonių paleidimas/sustabdymas gali lengvai sukelti bėgių įbrėžimus ir kitas problemas. Bėgių įbrėžimus tikrinantys darbuotojai ankstyvoje stadijoje nelengva aptikti, tačiau dėl trinties šilumos tarp rato ir bėgio subraižytoje bėgio vietoje susidaro metalografinė transformacija, kuri vėliau gali greitai išsivystyti į rimtus pažeidimus [3]. Todėl, tiesiant naujas linijas ir tiesiant naujus bėgius atkarpomis, po paleidimo ir prieš pradedant eksploatuoti reikia atlikti išankstinį šlifavimą, kad būtų pašalintas apie 0,2 mm dekarbonizacijos sluoksnis ant paviršiaus ir statybos proceso metu padarytos žalos. Linijose, kurios jau pradėtos eksploatuoti, prieš praleidžiant bendrą 10 Mt masę, reikia atlikti išankstinį šlifavimą.
1 pav.Dekarbonizacijos sluoksnis ant bėgio galvutės.
Profilaktinis šlifavimas. Esant dideliems defektams, tokiems kaip bangavimas, delaminacija, šoninis dilimas ir gniuždymas, būtina naudoti didesnį šlifavimo gylį, kad būtų pašalinti defektai, o tuo pačiu pataisyti ir taisyti bėgio profilį. Šiuo metu pašalinamos bėgio medžiagos kiekis ir šlifavimo gylis yra dideli, todėl ši šlifavimo strategija vadinama atkuriamuoju šlifavimu. Dėl konstrukcinio bėgio viršaus atsparumo dilimui, šlifavimo remonto metu padidėjo bėgių keitimo dažnis, todėl šlifavimo ekonomiškumas yra prastas.
Kinija nustatė aiškias geležinkelių tranzito linijų remontinio šlifavimo taisykles: a) taisant šlifavimą turėtų būti parenkama tinkama šlifavimo įranga ir veikimo parametrai, atsižvelgiant į bėgių defektų ypatybes, pašalinti bėgių defektai ir taisomi bėgių profiliai; (b) Įprastose linijose, esant defektams, tokiems kaip šlifavimo bangos gylis arba riebalų krašto plotis, viršijantis 0,3 mm, reikia laiku atlikti remonto šlifavimą; (c) Greitųjų geležinkelių linijose, kai drebina greitieji traukiniai, skersinio rėmo šoninio pagreičio pavojaus signalas, prastai apšviesta ruožų juosta, žuvų žvynų gylis posūkio bėgio gylis siekia 0,5 mm, reagavimo į bėgius indeksas viršija valdymo vertę arba bėgių defektai pasiekia ištaisymo ribą, reikia laiku organizuoti bėgių remontą ir šlifavimą.
Šlifavimo taisymas. Bėgis patiria periodines apkrovas iš ratų, o bėgio paviršiuje dėl „reketo efekto“ susidaro riedėjimo kontaktinis nuovargio sluoksnis (RCF) [4,5]. Riedėjimo kontaktiniame nuovargio sluoksnyje žymiai padidėja bėgio medžiagos kietumas ir trapumas, o mikrostruktūroje padidėja dislokacijos tankis ir atsiranda mikroįtrūkimų[5]. Šoninis ir išilginis mikroįtrūkimų plitimas gali sukelti žalą, pvz., atsisluoksniavimą ir bėgių lūžimą [1]. Plyšio vystymosi cikle (branduolio susidarymas, inicijavimas ir plitimas) branduolio susidarymo ir pradžios laikas sudaro didelę dalį. Šlifavimas dažniausiai atliekamas, kai plyšio plitimo gylis neviršija 0,2 mm, o tai yra geriausias laikas blokuoti bėgio plyšių plitimą ir išvengti tolesnio bėgio gedimo, kaip parodyta 2 pav. Remiantis riedėjimo kontaktinio nuovargio bėgių paviršiuje mechanizmu ir įtrūkimų plitimo dėsniu, siūloma prevencinė šlifavimo strategija, kuri apima nuolatinį bėgių paviršiaus riedėjimo kontaktinio nuovargio sluoksnio pašalinimą. Profilaktinis šlifavimas turi mažesnį šlifavimo gylį, o tai palankiau prailgina bėgių tarnavimo laiką ir pasižymi geresne šlifavimo ekonomija, palyginti su remontiniu šlifavimu.
„China Railway Corporation“ iškėlė aiškius reikalavimus dėl prevencinio geležinkelio bėgių šlifavimo įgyvendinimo. a) Greitųjų geležinkelių atveju prevencinis šlifavimas turėtų būti atliekamas kas 30–50 Mt bendro svorio, o šlifavimo intervalas ne didesnis kaip 2 metai. b) tiesioms ir didelio spindulio išlenktoms įprastų greičio linijų atkarpoms (>1200 m) šlifavimo procesas paprastai atliekamas vieną kartą, kai bendras svoris yra 100 Mt; mažo spindulio atkarpoms ( 
Bėgių eksploatavimo trukmės evoliucijos dėsnis taikant skirtingas šlifavimo strategijas parodytas 2 pav., o rezultatai rodo, kad šlifavimas gali efektyviai pailginti bėgių tarnavimo laiką. Remiantis pranešimais, tikimybė, kad bėgių paviršiuje atsiras defektų po nešlifavimo, remontinio šlifavimo ir profilaktinio šlifavimo, yra atitinkamai 15%, 8% ir 4% [6], o tai rodo, kad profilaktinis šlifavimas turi didelį pranašumą mažinant bėgių defektų tikimybę. Be to, profilaktinio šlifavimo medžiagos turi mažesnį pašalinimo storį, o tai gali žymiai pailginti bėgių tarnavimo laiką, palyginti su remontiniu šlifavimu. Esant sunkioms sparčios ekonominės plėtros ir skubios Kinijos geležinkelių transporto pajėgumų paklausos padėčiai, prevencinis šlifavimas gali veiksmingai pratęsti bėgių keitimo ciklą ir turėti didesnę šlifavimo ekonomiją. Nuspėjamasis profilaktinis šlifavimas yra pagrindinė ateities bėgių šlifavimo technologijos plėtros kryptis.
2 pav.Riedėjimo kontaktinio nuovargio įtrūkimų plitimo elgsena
3 pav.Ryšys tarp šlifavimo strategijų ir bėgių eksploatavimo trukmės
[1] ZHAO Xiangji, GUO Jun, WANG Hengyu ir kt. Dekarburizacijos poveikis bėgių atsparumui nusidėvėjimui ir pažeidimo mechanizmams, kuriuos sukelia kontaktinis nuovargis [J]. Nešioti, 2016 m., 364-365:130-143.
[2] ZHAO Xiangji, WANG Hengyu, Guo Jun ir kt. Dekarbonizuoto sluoksnio poveikis bėgių medžiagų riedėjimo kontaktiniam nuovargiui sausomis ir šlapiomis sąlygomis [J]. Inžinerinių gedimų analizė, 2018, 91: 58-71.
[3] LIU Fengshou, LI Chuang, TIAN Changhai. Ankstyvosios Kinijos greitųjų geležinkelio bėgių žalos tyrimas. Geležinkelio inžinerija, 2018, 58(1): 138-140.
[4] Reza Masoudi Nejad, Shariati Mahmoud, Farhangdoost Khalil. Susidėvėjimo poveikis riedėjimo kontakto nuovargio įtrūkimų augimui bėgiuose[J]. Tribology International, 2016, 94: 118-13.
[5] HU Yue, ZHOU Lang, DING Haohao ir kt. Geležinkelio perlitinio rato mikrostruktūros raida veikiant riedėjimo-slydimo kontakto apkrovai[J]. Tribology International, 2021, 154: 106685.
[6] ZAREMBSKI Allan M., PALESE Joseph. Ar bėgių šlifavimas sumažina bėgių defektus[J]. Geležinkelio kelias ir struktūra, 2011, 107(2): 32-35.