Dzelzceļa slīpēšanas galveno iekārtu izstrādes status quo

Pašlaik dzelzceļa sistēma ir visplašāk izmantotā, tirgus daļa ir salīdzinoši liela aktīvās slīpēšanas tehnoloģija, ātrgaitas pasīvās slīpēšanas tehnoloģija un frēzēšanas un slīpēšanas kompozītu slīpēšanas tehnoloģija. Ir apkopoti šādi trīs tipiski sliežu slīpēšanas iekārtu attīstības statusi.

1.3.1. Sliežu aktīvās slīpēšanas atslēgas aprīkojums

Aktīvās slīpēšanas tehnoloģija šobrīd ir visplašāk izmantotā, lielākā tirgus daļa no slīpēšanas metodes, vairāk slīpējot automašīnu modeļus. Ārvalstu slīpēšanas automašīnu ražotāji galvenokārt ir Amerikas Savienotās ValstisHARSCOunSIKSNAuzņēmums un Šveices uzņēmums SPENO un tā tālāk. Iekšzemes sliežu slīpēšanas tehnoloģija tika uzsākta vēlu, pēc gadu desmitiem ilgas attīstības, pašreizējie vietējie slīpmašīnu ražotāji galvenokārt ir Golden Eagle Heavy Construction Machinery Company Limited (Golden Eagle Heavy Industry), CNR Beijing Erqi Vehicle Company Limited (CNR Erqi), Zhuzhou CNR Times Electric Company Limited (Times Electric), China Railway Construction Company Limited un augsto tehnoloģiju aprīkojums. [Golden Eagle Heavy Industry (GEHI) un CNR Erqi ir neatkarīgi izstrādājuši slīpēšanas transportlīdzekļus GMC-96X un GMC-96B, ieviešot attiecīgi HARSCO (ASV) un SPENO (Šveice) tehnoloģiju, kā parādīts 1. un 2. attēlā.

att.1GMC-96X

att.2GMC-96B[2]

Šobrīd plaši izmantotās līnijas GMC-96X (Golden Eagle Heavy Industry), GMC-96B (Ķīnas dzelzceļš Erqi), PGM-48 (HARSCO, ASV) modeļi un jaunā GMC-48JS modeļu līnija (Times Electric), galvenie darbības parametri un ekspluatācijas prasības ir parādītas 1. tabulā. Dati liecina, ka mašīnas darbības ātrums ir aptuveni 3 km, 4 km. kritiskais darbības ātrums var izraisīt sliedes Zem kritiskā darba ātruma var izraisīt pārmērīgu slīpēšanu vietējās vietās, un lokālais sliedes slīpēšanas karstums pie maziem ātrumiem aktīvi var sadedzināt sliedes [3]; ja darbības ātrums ir pārāk liels, ideālu noņemšanas efektivitāti nevar nodrošināt. Slīpmašīna, kas paredzēta maksimālajam darbības slīpumam 30 ‰, var tikt galā ar lielāko daļu slīpēšanas apkopes darbu. Tomēr dažām līnijām ar garu gradientu (gradients lielāks par 30 ‰), jo īpaši Sičuaņas-Tibetas dzelzceļam, kas tiek būvēts, slīpēšanas vagonu darbības un vilces problēmu koordinēšana būs viens no svarīgākajiem izaicinājumiem.

Tab1.Parastā sliežu slīpēšanas vilciena darbības parametri[2]

1.3.2. Galvenais aprīkojums ātrgaitas pasīvajai sliežu slīpēšanai

Ātrgaitas pasīvās slīpēšanas vagonu galvenokārt ražo Vācijas uzņēmums VOSSLOH HSG sliežu slīpēšanas vagons, kas galvenokārt sastāv no slīpēšanas vagona un palīgvagona, 3. attēls. Slīpēšanas darbībām nepieciešama lokomotīves vilce, darba ātrums līdz 60 ~ 80 km/h; viss transportlīdzeklis 4 slīpēšanas bloku grupas, kopā 96 slīpēšanas akmens, vienlaikus darba stāvoklī un ar ātrumu aptuveni 6000 apgr./min ātrgaitas rotācijas, kā parādīts 4. attēlā; katra slīpēšanas bloku grupa ir aprīkota ar 2 slīpēšanas rāmja komplektiem, slīpēšanas akmens darbības procesu var sasniegt, neapturot visu ātrās, nepārtrauktas rotācijas grupu, tas ir, viena slīpēšanas akmens iekraušana var būt nepārtraukta slīpēšana Apmēram 70 km [4], kā parādīts 5. attēlā. Slīpēšanas procesa laikā var kontrolēt slīpēšanas dzirksteļu daudzumu, slīpripas nodilumu un slīpēšanas spiedienu. Pēc slīpēšanas sliedes profils tiek pārbaudīts, lai pārbaudītu slīpēšanas efektu. Ātrgaitas slīpēšanas transportlīdzeklis paļaujas tikai uz slīpēšanas vilciena pretestību, lai noņemtu sliedes galvas materiālu, jo slīpripai nav piedziņas. Tāpēc darba ātrums būtiski ietekmē slīpēšanas transportlīdzekļa darba efektu. Ātrgaitas slīpmašīnai veicot slīpēšanas operāciju starpstaciju līnijā: paātrinājuma fāzē izbraucot no stacijas, kad ātrums ir lielāks par 30 km/h, slīpēšanas rāmis tiek nolaists un tiek uzsākta slīpēšanas darbība; iebraukšanas stacijā palēninājuma fāzē, kad ātrums ir mazāks par 15 km/h, slīpēšanas rāmis tiek pacelts un slīpēšanas darbība tiek pabeigta. Tāpēc apgabalā, kas atbilst slīpēšanas transportlīdzekļa paātrinājumam un palēninājumam, slīpēšanas efekts samazinās transportlīdzekļa ātruma samazināšanās dēļ; daļa no laukuma, kuru nevar noslīpēt slīpēšanas rāmja pacelšanas dēļ, turpmākās darbības laikā ir jāpārklāj ar pārmiju slīpēšanas transportlīdzekli stacijā.

att.3HSG ātrgaitas slīpēšanas automašīna

att.4Slīpēšanas vienība

att.5Slīpēšanas rāmja konstrukcija

Pēdējo desmit gadu laikā daudzas vietējās institūcijas ir apņēmušās pētīt un attīstīt ātrgaitas slīpēšanas automašīnu. 2021. gada 18. jūnijā pirmais vietējais Pekinas-Šanhajas ātrgaitas dzelzceļu viedā ātrgaitas sliežu slīpēšanas prototipa testa prototips, ko kopīgi izstrādāja Dienvidrietumu Dzjaotongas universitāte, Pekinas-Šanhajas ātrgaitas dzelzceļš un Southwest Jiaotong University Railway Development Co Ltd. 6. attēls. 2021. gada 22. jūlijā sliežu slīpēšanas transportlīdzeklis KGM-80II, ko neatkarīgi pētīja un izstrādāja China Railway Construction High-Tech Equipment Co., Ltd., izturēja novērtējumu un tika apstiprināts izmēģinājuma darbībai [6], kā parādīts 7. attēlā. Pašizstrādāta ātrgaitas sliežu slīpēšanas transportlīdzekļa ieviešana Ķīnai ir ļoti svarīga, lai realizētu pilnīgu dzelzceļa sistēmas aprīkojuma autonomiju.

att.6Pekinas-Šanhajas ātrgaitas dzelzceļš inteliģentā ātrgaitas sliežu slīpēšanas prototipa testa automašīna[5]

att.7KGM-80II. Rail Rapid Grinding Car[6]

1.3.3. Sliežu frēzēšanas un slīpēšanas kompozītmateriālu slīpēšanas atslēgas aprīkojums

Pašlaik sliežu frēzēšanas un slīpēšanas vagoni tiek plaši izmantoti iekšzemes un ārvalstu lielas slodzes dzelzceļa līnijās. Vācijas uzņēmums GMB, kā arī Austrijas uzņēmums LINSINGER, MFL uc ir galvenie ārzemju frēzēšanas un slīpēšanas vagonu ražotāji [4,7]. 8.attēls uzņēmuma LINSINGER frēzēšanas un slīpēšanas vagonam SF03, automašīnas kopējais garums 25 m, automašīnas svars 120 t, aprīkots ar diviem trīsasu ratiņiem, pašgājēja ātrums līdz 100 km/h, maksimālais darba ātrums 0,36 ~ 1,20 km/h, kopā ir divi diski komplekti ar frēzēšanas mašīnu. slīpripas [7,8,9]. Iekšzemes ražotāji galvenokārt ietver China Railway Times Construction Machinery Co. Baoji un China Railway Construction High-Tech Equipment Co. 9. attēlā parādīts Ķīnas Railway Construction High-Tech Equipment Corporation ražotais frēzēšanas un slīpēšanas transportlīdzeklis XM-1800, kura priekšrocības ir augsta darbības efektivitāte, elastīga slīpēšana, vides aizsardzība un mazāka slīpēšanas forma, iekšējās dzirksteļošanas šļakatas. [10]. 2. tabulā ir salīdzināti frēzēšanas un slīpēšanas mašīnas SF03 un frēzēšanas un slīpēšanas mašīnas XM-1800 galvenie darbības parametri, kas parāda, ka Ķīnā izstrādātais frēzēšanas un slīpēšanas transportlīdzeklis XM-1800 ir sasniedzis pasaules progresīvo tehnisko līmeni materiālu noņemšanas efektivitātes un darbības precizitātes ziņā.

att.8SF03 frēzēšanas mašīna

9. att. XM-1800 frēzmašīna[10]

2. tab. SF03 un XM-1800 sliežu slīpēšanas vilciena darbības veiktspējas salīdzinājumi

1.3.4. Vispusīgs galveno sliežu slīpēšanas iekārtu veiktspējas salīdzinājums

Aktīvās slīpēšanas, ātrgaitas pasīvās slīpēšanas un frēzēšanas un slīpēšanas kompozītu slīpēšanas trīs tipiskas sliedes slīpēšanas iekārtu veiktspējas salīdzinājums, piemēram, 3. tabula. aktīvā slīpēšanas materiāla noņemšana, slīpēšanas gaismas jostas aploksnes kontūra ir laba, ātrs braukšanas ātrums, pašlaik ir lielākā daļa no operācijas tirgus daļas. Aktīvai slīpēšanai galvenais ir atrisināt slīpēšanas sliedes apdegumu problēmu, lai pēc slīpēšanas uzlabotu sliedes virsmas kvalitāti. Pētījumi ir parādījuši, ka slīpēšanas parametru [11,3,12], slīpripas struktūras [13] optimizācija var efektīvi uzlabot apdegumus, no kuriem turpmāko pētījumu uzmanības centrā ir augstas veiktspējas aktīvās slīpripas izstrāde.

Ātrgaitas pasīvās slīpēšanas darbības ātrums, teorētiski var būt intermodāls ar parastu pasažieru / kravas automašīnu, bez nepieciešamības pēc "jumta lūkas", neietekmē normālu līnijas pāreju. Turklāt ātrgaitas pasīvā slīpēšana, kuras pamatā ir sliežu profilaktiskās slīpēšanas stratēģija, piedāvāja pagarināt sliedes kalpošanas laiku ar ievērojamām priekšrocībām. Tāpēc ātrgaitas slīpēšanai ir svarīga konkurētspēja turpmākajā attīstībā. Kalpošana lielā ātrumā, lielās slodzes, spēcīgas vibrācijas un citos skarbos apstākļos, vienlaikus izpildot augstas efektivitātes, augstas kvalitātes un citas ekspluatācijas prasības, lai nodrošinātu, ka slīpripai ir izcilas mehāniskās īpašības (stiprums / stingrība), servisa veiktspēja (griešanas veiktspēja, nodilumizturība utt.) ir viens no svarīgākajiem izaicinājumiem nākotnē.

Kompozītmateriālu slīpēšanai ir ievērojamas priekšrocības materiāla noņemšanas efektivitātē, kontūru apdarē, virsmas kvalitātē utt. Tomēr tās darbības ātrums ir lēns, nākotnē, attīstoties ekonomikai, slīpēšanas laiks ir ārkārtīgi saspiests, palielinās slīpēšanas darbības efektivitātes prasības, uzmanība tiks pievērsta turpmākās līnijas jaudas un slīpēšanas laika garuma koordinācijai. Tajā pašā laikā, lai nodrošinātu sliežu profila korekcijas precizitāti un darbības efektivitāti, viens no nākotnes pētniecības virzieniem ir arī sliežu slīpēšanas izstrāde, lai tā izturētu skarbos ekspluatācijas apstākļus un ļoti nodilumizturīgos karbīda griezējinstrumentus.

Tab.3Trīs tipisku sliežu slīpēšanas iekārtu veidu salīdzinājumi

• YANG Changjian, WANG Jianhong, Zhu Hongjun u.c. Dual-power 48 Grinding Stone Rail Grinding T China Mechanical Engineering izstrāde, 2019, 3(30): 356-371.
• Ķīnas Nacionālās dzelzceļa grupas Co., Ltd. Rūpniecības un elektroenerģijas ministrija. Dzelzceļa slīpēšanas rokasgrāmata[M]. Pekina: China Railway Publishing House Co., Ltd., 2020, 1-73.
• ZHOU Kun, DING Haohao, Stenbergen Michaël u.c. Temperatūras lauks un materiāla reakcija kā sliedes slīpēšanas parametru funkcija[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2021, 175: 12366.
• FANS Venangs, LIU Juemings, LI Dzjanjons. Ātrgaitas dzelzceļa sliežu slīpēšanas tehnoloģijas attīstības statuss un perspektīva[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54(22): 184-193.
• https://news.swjtu.edu.cn/shownews-22407.shtml/ [DB/OL]. [2021-08-13]
• http://www.crcce.com.cn/art/2021/7/27/art_5175_3372925.html/ [DB/OL]. [2021-08-15]
• LIU Ženbins. Sliežu frēzēšanas vilcienu slīpēšanas iekārtu projektēšana un slīpēšanas spēka kontroles izpēte[D]. Čangša: Centrālā Dienvidu universitāte, 2013.
• YU Niandong, Džan Meng. Sliežu frēzēšanas un slīpēšanas vagona SF03-FFS pielietojums[J]. Dzelzceļa tehniskās inovācijas, 1: 37-38.
• CHEN Huibo. SF03-FFS sliežu frēzēšanas un slīpēšanas vagona pielietojums uz Shuozhou-Huanghua dzelzceļa[J]. Ķīnas dzelzceļš, 2013, (12): 85-88.
• http://www.crcce.com.cn/art/2018/1/30/art_5529_109.html/ [DB/OL]. [2021-08-16]
• ZHOU Kun, DING Haohao, Zhang Shuyue u.c. Slīpēšanas spēka modelēšana un simulācija sliežu slīpēšanā, ņemot vērā slīpējamā akmens pagrieziena leņķi[J]. Tribology International, 2019, 137: 274-288.
• ZHOU Kun, DINGHaohao, WANG Wenjian u.c. Slīpēšanas spiediena ietekme uz sliežu materiāla noņemšanas izturēšanos [J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.
• YUAN Yongjie, DHANG Wulin, DHANG Pengfei u.c. Poraini slīpripi, lai mazinātu nogurumu un palielinātu materiāla noņemšanas efektivitāti sliežu slīpēšanai[J]. Tribology International, 2021, 154: 106692
• ZHOU Kun, WANG Wenjian, LIU Qiyue u.c. Sliežu slīpēšanas mehānisma pētniecības virzieni[J]. Ķīnas mašīnbūve, 2019, 30(03): 284-294.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang u.c. Materiālu noņemšanas mehānisma eksperimentālā izpēte sliežu slīpēšanas laikā pie dažādiem kustības ātrumiem[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
• FANS Venangs, LIU Juemings, LI Dzjanjons. Ātrgaitas dzelzceļa sliežu slīpēšanas tehnoloģijas attīstības statuss un perspektīva[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54(22): 184-193.
• XU Xiaotang. Pētījums par ātrgaitas dzelzceļu slīpēšanas mehānismu[D]. Čendu: Dienvidrietumu Dzjaotongas universitāte, 2016.
• WILHELMKubin, DAVES Werner, Sliežu frēzēšanas kā sliežu uzturēšanas procesa krājumu analīze: simulācijas un eksperimenti[J]. Valkāt, 2019, 438-439: 203029.