Kaedah Penilaian Prestasi Batu Pengisaran

2024-11-05

Kaedah Penilaian Prestasi Batu Pengisaran

Aspek paling penting dalam proses pembangunan batu pengisar terletak pada penilaian dan pengesahan prestasinya (termasuk saiz dan ketepatan, keseimbangan dinamik/statik, kekuatan putaran, kapasiti galas beban, prestasi pengisaran, dll.), dengan itu membimbing reka bentuk formulasi, proses dan strukturnya yang dioptimumkan. Antara faktor-faktor ini, prestasi pengisaran batu pengisar berfungsi sebagai perwakilan ketara keberkesanan operasinya, yang mendapat perhatian yang ketara daripada para penyelidik. Pada masa ini, peralatan pengesahan prestasi batu pengisar boleh dikategorikan kepada enam jenis berdasarkan perbezaan dalam bentuk tindakan relatif antara batu pengisar dan rel: 1) jenis mesin pengisar tradisional; 2) jenis rel blok pegun; 3) jenis suapan rel linear; 4) jenis suapan putar mendatar rel bulat; 5) pendirian pengisaran rel berkelajuan tinggi; dan 6) talian ujian pengisaran rel sebenar.

(1) Jenis Pengisar Konvensional. Uhlmann et al. [1] telah mengkaji kesan parameter pengisaran terhadap kualiti permukaan (kekerasan, kekasaran, ketebalan lapisan putih) rel menggunakan pengisar permukaan yang digambarkan dalam Rajah 1. Wu et al. [2] mengesahkan bahawa batu pengisar berlubang meningkatkan kualiti permukaan rel selepas pengisaran menggunakan peranti yang serupa. Penguji pengisaran jenis ini dicirikan oleh kelajuan talian batu pengisar yang tinggi (sehingga 30-50 m/s) tetapi kadar suapan yang rendah (8-16 m/min) [2]; pada masa yang sama, tekanan pengisaran tidak boleh dilaraskan. Akibatnya, penguji ini tidak dapat mensimulasikan operasi pengisaran rel sebenar dan hanya boleh memberikan rujukan untuk mengkaji tingkah laku roda pengisaran.

Rajah.1 Mesin pengisar permukaan mesin ujian[1]

(2) Jenis Rel Blok Pegun. Berdasarkan mod operasi lapangan batu pengisar untuk pengisaran rel, ramai cendekiawan menyambungkan motor ke batu pengisar dan menggunakan permukaan hujung batu pengisar untuk mengisar benda kerja rel. Kanematsu et al. [3] mengesahkan prestasi pengisaran pelbagai batu pengisar menggunakan penguji pengisaran rel yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Gu et al. [4] mengubah suai penguji pengisaran dengan struktur yang serupa menggunakan penguji eksperimen geseran untuk mengkaji prestasi pengisaran batu pengisar dengan saiz butiran kasar yang berbeza. Mesin ujian jenis ini boleh mensimulasikan kelajuan putaran batu pengisar, tekanan pengisaran dan parameter lain dengan lebih baik tetapi tidak dapat mencapai pergerakan suapan pengisaran. Pengisaran kawasan rel tempatan yang berpanjangan akan meningkatkan suhu antara muka akibat haba pengisaran, yang membawa kepada kemerosotan prestasi batu pengisar terikat resin pada suhu tinggi dan penurunan kuasa pegangan kasar. Selain itu, di bawah pengaruh haba pengisaran, rel mudah terbakar. Oleh itu, proses eksperimen mesin ujian jenis ini mesti mempertimbangkan sepenuhnya gangguan suhu pengisaran terhadap keputusan eksperimen.

Rajah.2 Penguji Pengisaran Tetap Rel Blok[3]

(3) Jenis Suapan Rel Linear. Untuk menangani isu suapan rel dalam mesin ujian pengisaran rel Gu et al. [4], Zhou Kun [80] menggunakan rak dan pinion untuk memacu rel bar, membolehkan suapan rel linear searah dari 1.6 hingga 4.0 km/j, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Mesin eksperimen juga digunakan untuk mengkaji parameter pengisaran yang berbeza (tekanan pengisaran [5], kadar suapan [6]) dan kekerasan roda pengisaran [7]. Huang Guigang [8] mengubah suai struktur utama planer gantry BM2015 untuk membangunkan penguji pengisaran aktif rel menegak, yang digambarkan dalam Rajah 4. Peralatan tersebut menggunakan rel tolok 60 kg/m di tapak, dengan kelajuan suapan simulasi 0.3~4.5 km/j, dan boleh mencapai pengisaran sudut tolok ±50°. Peralatan tersebut berjaya mengesahkan prestasi pengisaran roda pengisaran CBN yang dibangunkan. Kelajuan operasi pengisaran aktif rel adalah antara 3~24 km/j, manakala kelajuan yang disimulasikan oleh peralatan pengisaran rel jenis ini adalah lebih rendah, mengehadkan kapasiti eksperimennya.

Rajah.3Penguji Pengisaran Suapan Rel Linear Mendatar[5,6,7]

Rajah.4Penguji Pengisaran Suapan Rel Linear Menegak[8]

(4) Jenis Suapan Putar Mendatar Rel Bulat. Akademi Sains Keretapi China [9], Universiti Aeronautik dan Astronautik Nanjing [10,11], dan Kuffa et al. dari Switzerland [12] melaporkan penguji suapan putar mendatar rel bulat, yang ditunjukkan dalam Rajah 5. Dalam penguji ini, rel dimesin menjadi cakera dan disusun secara mendatar; cakera rel boleh berputar secara mendatar di bawah tindakan mekanisme pemacu untuk mensimulasikan kelajuan suapan kereta pengisar. Peralatan yang direka oleh Akademi Sains Keretapi China mempunyai diameter cakera rel kira-kira 1.6 m, lebar tali sawat pengisar 10 mm, dan kelajuan pengisaran maksimum 10.8 km/j [9]. Berdasarkan kesan pengisaran peralatan eksperimen ini, ia menyediakan sokongan data untuk pembangunan keadaan pesanan untuk roda pengisar aktif [9,13,14]. Jenis peralatan ini terkenal dalam bidang pengisaran rel aktif.

Rajah.5Penguji Pengisaran Suapan Putaran Mendatar Rel Kitaran[19]

(5) Penguji Pengisaran Rel Berkelajuan Tinggi. Pasukan Wang Hengyu di Universiti Jiaotong Barat Daya [15,16] mereka bentuk penguji pengisaran rel berkelajuan tinggi pasif yang mampu mensimulasikan kelajuan pengisaran maksimum sehingga 60~80 km/j, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6. Selain itu, pasukan Profesor Zou Wenjun di Universiti Teknologi Henan [17,18] mereka bentuk penguji pengisaran rel berkelajuan tinggi kecil (Rajah 7), di mana cakera roda rel disusun secara menegak, dan peralatan tersebut boleh melaraskan impuls batu pengisaran dan tekanan pengisaran. Diameter luar rel ialah 150 mm, dan spesifikasi batu pengisar ialah Φ80×10×10 mm, yang mampu mensimulasikan kelajuan pengisaran di tapak 60~80 km/j dan tekanan pengisaran 1200~3200 N. Tekanan pengisaran batu pengisar boleh dilaraskan sehingga kelajuan pengisaran maksimum 60~80 km/j, dengan tekanan pengisaran maksimum 3200 N. Mesin eksperimen jenis ini memainkan peranan panduan penting dalam pembangunan batu pengisar berkelajuan tinggi.

Rajah.6 Bangku pengisar berkelajuan tinggi[13]

Rajah.7Bangku ujian pengurangan pengisaran berkelajuan tinggi[16]

(6) Talian Ujian Pengisaran Rel Sebenar. Sepanjang dekad yang lalu, Golden Eagle Heavy Industry telah memulakan pembangunan dan reka bentuk inovatif gerabak pengisaran rel berkelajuan tinggi dan menubuhkan pangkalan ujian pengisaran rel di Yujiahu, Bandar Xiangyang, Wilayah Hubei. Rajah 8 menggambarkan gerabak pengisaran rel berkelajuan tinggi, yang boleh dilengkapi dengan 24 roda pengisaran (12 pada setiap sisi), beroperasi pada kelajuan pengisaran melebihi 60 km/j [15]. Keadaan dan mod operasi kenderaan boleh diselaraskan sepenuhnya dengan pengisaran rel berkelajuan tinggi, membolehkan pengesahan prestasi pemotongan batu pengisaran. Pada masa yang sama, kenderaan ini dilengkapi dengan pelbagai batu pengisaran, yang membolehkan pengesahan kestabilan proses pengeluaran batu pengisaran. Oleh itu, di bawah syarat mewujudkan sistem penilaian yang komprehensif, penilaian dan pengesahan prestasi roda pengisaran masa hadapan oleh gerabak pengisaran ini mempunyai nilai panduan yang berwibawa.

Rajah.8Pengisaran kereta sebenar menggunakan talian ujian[13]

UHLMANN Eckart, LYPOVKA Pavlo, HOCHSCHILD Leif, dkk. Pengaruh Parameter Proses Pengisaran Rel terhadap Kekasaran Permukaan Rel dan Kekerasan Lapisan Permukaan[J]. Haus, 2016, 366-367: 287-293.
WU Yao, SHEN Mengbo, Qu Meina, dkk. Satu Penyiasatan Eksperimen tentang Kerosakan Lapisan Permukaan dalam Pengisaran Rel Berkecekapan Tinggi dan Kerosakan Rendah oleh Roda Pengisaran CBN Bercorak[J]. Jurnal Antarabangsa Teknologi Pembuatan Termaju, 2019, 105(7-8): 2833-2841.
KANEMATSU Yoshikazu, SATOH Yukio. Pengaruh Jenis Batu Pengisar terhadap Kecekapan Pengisaran Rel[J]. Laporan Suku Tahunan Institut Penyelidikan Teknikal Kereta Api, 2011, 52(2): 97-102.
GU Kaikai, LIN Qiang, WANG Wenjian, dkk. Analisis Kesan Kelajuan Putaran Batu Pengisar terhadap Tingkah Laku Penyingkiran Bahan Rel[J]. Haus, 2015, 342-343: 52-59.
ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Wenjian, dkk. Pengaruh Tekanan Pengisaran terhadap Tingkah Laku Penyingkiran Bahan Rel[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.
ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang, dkk. Penyiasatan Eksperimen tentang Mekanisme Penyingkiran Bahan Semasa Pengisaran Rel pada Kelajuan Hadapan yang Berbeza[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, dsb. Kesan Bahan Abrasif dan Kekerasan Roda Pengisaran terhadap Tingkah Laku Pengisaran Rel[J]. Haus, 2020, 454-455: 203332.
HUNAG Guigang. Reka Bentuk dan Kajian Eksperimen Bangku Ujian Pengisaran Berkelajuan Tinggi untuk Roda Pengisaran Rel CBN[J]. Automasi Pembuatan, , 2020, 42(05): 88-91+122.
JI Yuan. Kajian Sistematik dalam Teknologi Penilaian Roda Pengisaran untuk Pengisaran Rel[D]. Beijing: Akademi Sains Kereta Api China, 2019.
WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, dsb. Ciri-ciri Kehausan Lembaran Berlian Pateri dengan Masa Pengisaran yang Berbeza[J]. Haus, 2019, 432-433: 202942.
WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, dkk. Kajian tentang Ciri-ciri Haus Lembaran Berlian Pateri untuk Roda Pengisaran Komposit Rel di bawah Tekanan Berbeza[J]. Haus, 2019, 424-425: 183-192.
MICHAL Kuffa, DANIEL Ziegler, THOMAS Peter, dkk. Strategi Pengisaran Baharu untuk Meningkatkan Sifat Akustik Landasan Kereta Api[J]. Prosiding Institusi Jurutera Mekanikal, Bahagian F: Jurnal Rel dan Transit Pantas, 2018, 232(1): 214-221.
Perbadanan Keretapi China. Q/CR 1-2014. Piawaian Perusahaan Perbadanan Keretapi China: Spesifikasi Teknikal untuk Perolehan Roda Pengisar untuk Kereta Api Pengisar Rel[S]. Beijing: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.
JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. Analisis Perbandingan Piawaian Roda Pengisaran Rel China dan Piawaian Antarabangsa Asing[J]. Kawalan Kualiti Kereta Api, 2018, 46(9): 5-8.
XU Xiaotang. Kajian tentang Mekanisme Pengisaran Rel Berkelajuan Tinggi[D]. Chengdu: Universiti Jiaotong Barat Daya, 2016.
XU Xiaotang, WANG Hengyu, WU Lei, dkk. Satu Kajian Eksperimen tentang Pengisaran Rel Berkelajuan Tinggi di Bawah Keadaan Basah[J]. Kejuruteraan Pelinciran, 2016, 41(11): 41-44.
ZOU Wenjun, LIU Pengzhan, LI Huanfeng, dkk. Platform Ujian untuk Pengisaran Rel Pasif: China, CN 110579244A[P]. 2019-12-17.
LIU Pengzhan, ZOU Wenjun, PENG Jin, dkk. Kajian tentang Kesan Tekanan Pengisaran terhadap Tingkah Laku Penyingkiran Bahan yang Dilakukan pada Simulator Pengisaran Pasif Reka Bentuk Kendiri[J]. Sains Gunaan, 2021, 11(9): 4128.
ZHAO Jinbo, XIAO Bin, WU Hengheng, dkk. Pembangunan Ujian Prestasi Roda Pengisaran Komposit Pelincir Kendiri[J]. Machinery, 2019, 48(03): 56-58.