Evaluatiemethode voor de prestaties van slijpstenen

Evaluatiemethode voor de prestaties van slijpstenen

Het meest cruciale aspect van het ontwikkelingsproces van slijpstenen ligt in het evalueren en verifiëren van hun prestaties (waaronder grootte en nauwkeurigheid, dynamische/statische balans, rotatiesterkte, draagvermogen, slijpprestaties, enz.), en daarmee in het optimaliseren van het ontwerp van de samenstelling, het proces en de structuur. Van al deze factoren is de slijpprestatie van de slijpsteen een tastbare indicator van de operationele effectiviteit en krijgt daarom veel aandacht van onderzoekers. Momenteel kan apparatuur voor het verifiëren van de prestaties van slijpstenen worden onderverdeeld in zes typen, gebaseerd op de verschillen in de interactie tussen de slijpsteen en de rail: 1) traditionele slijpmachine; 2) stationaire blokrail; 3) lineaire railtoevoer; 4) cirkelvormige rail met horizontale roterende toevoer; 5) hogesnelheidsrailslijpstand; en 6) echte railslijptestlijn.

(1) Conventioneel slijpmachinetype. Uhlmann et al. [1] onderzochten de invloed van slijpparameters op de oppervlaktekwaliteit (hardheid, ruwheid, dikte van de witte laag) van rails met behulp van een vlakslijpmachine zoals weergegeven in Figuur 1. Wu et al. [2] bevestigden dat een slijpsteen met sleuven de oppervlaktekwaliteit van de rail verbetert na het slijpen met een soortgelijk apparaat. Dit type slijpmachine wordt gekenmerkt door een hoge lijnsnelheid van de slijpsteen (tot 30-50 m/s) maar een lage aanvoersnelheid (8-16 m/min) [2]; tegelijkertijd is de slijpdruk niet instelbaar. Bijgevolg kan deze tester geen daadwerkelijke railslijpbewerkingen simuleren en kan deze slechts een referentie bieden voor het bestuderen van het gedrag van slijpschijven.

Afbeelding.1 Testmachine voor oppervlakteslijpmachines[1]

(2) Stationair blokrailtype. Gebaseerd op de operationele modus van slijpstenen voor het slijpen van rails, hebben talrijke onderzoekers de motor aan de slijpsteen gekoppeld en het eindvlak van de slijpsteen gebruikt om het railwerkstuk te slijpen. Kanematsu et al. [3] hebben de slijpprestaties van verschillende slijpstenen geverifieerd met behulp van de railslijptester die in figuur 2 wordt getoond. Gu et al. [4] hebben een slijptester met een vergelijkbare structuur aangepast met behulp van een wrijvingsexperimentele tester om de slijpprestaties van slijpstenen met verschillende abrasieve korrelgroottes te bestuderen. Dit type testmachine kan de rotatiesnelheid van de slijpsteen, de slijpdruk en andere parameters beter simuleren, maar kan de slijpaanvoerbeweging niet bereiken. Langdurig slijpen van een lokaal railgebied zal de grensvlaktemperatuur verhogen als gevolg van de slijpwarmte, wat leidt tot prestatievermindering van harsgebonden slijpstenen bij hoge temperaturen en een verminderd abrasief bindend vermogen. Bovendien is de rail onder invloed van slijpwarmte vatbaar voor verbranding. Daarom moet bij het experimentele proces van dit type testmachine volledig rekening worden gehouden met de invloed van de slijptemperatuur op de experimentele resultaten.

Afbeelding.2 Blokrail vaste slijptester[3]

(3) Lineaire railtoevoer. Om het probleem van de railtoevoer in de railslijptestmachine van Gu et al. [4] aan te pakken, gebruikte Zhou Kun [80] een tandwieloverbrenging om de rails aan te drijven, waardoor een unidirectionele, lineaire railtoevoer mogelijk werd van 1,6 tot 4,0 km/u, zoals weergegeven in Figuur 3. De experimentele machine werd ook gebruikt om verschillende slijpparameters (slijpdruk [5], voedingssnelheid [6]) en de hardheid van de slijpschijf [7] te bestuderen. Huang Guigang [8] modificeerde de hoofdstructuur van de BM2015 portaalschaafmachine om een ​​verticale rail-actieve slijptestmachine te ontwikkelen, weergegeven in Figuur 4. De apparatuur gebruikte ter plaatse 60 kg/m spoorrails, met een gesimuleerde voedingssnelheid van 0,3 tot 4,5 km/u, en kon slijpen met een spoorhoek van ±50°. De apparatuur verifieerde met succes de slijpprestaties van de ontwikkelde CBN-slijpschijf. De snelheid waarmee rails actief geslepen worden, varieert van 3 tot 24 km/u, terwijl de snelheden die door dit type railslijpmachine worden gesimuleerd lager liggen, waardoor de experimentele mogelijkheden beperkt zijn.

Afbeelding.3Horizontale lineaire railtoevoer slijptester[5,6,7]

Afbeelding.4Verticale lineaire railtoevoer slijptester[8]

(4) Cirkelvormige rail horizontaal roterend voedingssysteem. De Chinese Academie voor Spoorwegwetenschappen [9], de Nanjing Universiteit voor Lucht- en Ruimtevaart [10,11] en Kuffa et al. uit Zwitserland [12] rapporteerden een tester voor cirkelvormige rails met horizontaal roterend voedingssysteem, weergegeven in Figuur 5. In deze tester worden de rails tot een schijf bewerkt en horizontaal geplaatst; de railschijf kan horizontaal roteren onder invloed van het aandrijfmechanisme om de voedingssnelheid van de slijpwagen te simuleren. De door de Chinese Academie voor Spoorwegwetenschappen ontworpen apparatuur heeft een railschijfdiameter van ongeveer 1,6 m, een slijpbandbreedte van 10 mm en een maximale slijpsnelheid van 10,8 km/u [9]. Op basis van het slijpeffect van deze experimentele apparatuur worden gegevens ter ondersteuning van de ontwikkeling van bestelvoorwaarden voor actieve slijpschijven geleverd [9,13,14]. Dit type apparatuur is bekend in het veld van actief railslijpen.

Afbeelding.5Cyclische rail horizontale rotatie toevoer slijptester[19]

(5) Tester voor het slijpen van hogesnelheidsrails. Het team van Wang Hengyu aan de Southwest Jiaotong University [15,16] heeft een passieve tester voor het slijpen van hogesnelheidsrails ontworpen die een maximale slijpsnelheid van 60 tot 80 km/u kan simuleren, zoals weergegeven in Figuur 6. Daarnaast heeft het team van Professor Zou Wenjun aan de Henan University of Technology [17,18] een kleine tester voor het slijpen van hogesnelheidsrails ontworpen (Figuur 7), waarbij de railwielschijf verticaal is geplaatst en de apparatuur de impuls van de slijpsteen en de slijpdruk kan aanpassen. De buitendiameter van de rail is 150 mm en de specificatie van de slijpsteen is Φ80×10×10 mm. Hiermee kunnen slijpsnelheden van 60-80 km/u en slijpdrukken van 1200-3200 N op locatie worden gesimuleerd. De slijpdruk van de slijpsteen kan worden aangepast tot een maximale slijpsnelheid van 60-80 km/u, met een maximale slijpdruk van 3200 N. Dit type experimentele machine speelt een cruciale rol in de ontwikkeling van hogesnelheidsslijpstenen.

Afbeelding.6 Hogesnelheidsslijpbank[13]

Afbeelding.7Testbank voor reductie van hogesnelheidsslijpen[16]

(6) Testlijn voor het slijpen van rails in de praktijk. Golden Eagle Heavy Industry heeft zich de afgelopen tien jaar toegelegd op de ontwikkeling en het innovatieve ontwerp van hogesnelheidsrailslijpwagens en heeft een testbasis voor railslijpen opgezet in Yujiahu, Xiangyang City, Hubei Province. Figuur 8 toont een hogesnelheidsrailslijpwagen die kan worden uitgerust met 24 slijpschijven (12 aan elke kant) en die werkt met een slijpsnelheid van meer dan 60 km/u [15]. De bedrijfsomstandigheden en -modi van het voertuig kunnen volledig worden afgestemd op die van het slijpen van hogesnelheidsrails, waardoor de snijprestaties van de slijpsteen kunnen worden geverifieerd. Tegelijkertijd is het voertuig uitgerust met meerdere slijpstenen, waardoor de stabiliteit van het productieproces van de slijpsteen kan worden geverifieerd. Daarom heeft de toekomstige evaluatie en verificatie van de prestaties van de slijpschijf door deze slijpwagen, onder de voorwaarde dat een uitgebreid evaluatiesysteem wordt opgezet, een gezaghebbende leidende waarde.

Afbeelding.8Testlijn echte auto slijpen[13]

• UHLMANN Eckart, LYPOVKA Pavlo, HOCHSCHILD Leif, et al. Invloed van parameters van het railslijpproces op de oppervlakteruwheid en hardheid van de oppervlaktelaag van rails [J]. Wear, 2016, 366-367: 287-293.
• WU Yao, SHEN Mengbo, Qu Meina, et al. Een experimenteel onderzoek naar oppervlakteschade bij hoogefficiënt en schadearm slijpen van rails met een gegroefde CBN-slijpschijf[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2019, 105(7-8): 2833-2841.
• KANEMATSU Yoshikazu, SATOH Yukio. Invloed van het type slijpsteen op de efficiëntie van het slijpen van rails[J]. Kwartaalverslagen van het Spoorwegtechnisch Onderzoeksinstituut, 2011, 52(2): 97-102.
• GU Kaikai, LIN Qiang, WANG Wenjian, et al. Analyse van de effecten van de rotatiesnelheid van de slijpsteen op het verwijderingsgedrag van railmateriaal[J]. Wear, 2015, 342-343: 52-59.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Wenjian, et al. Invloed van slijpdruk op het verwijderingsgedrag van railmateriaal[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang, et al. Experimenteel onderzoek naar het materiaalverwijderingsmechanisme tijdens het slijpen van rails bij verschillende voorwaartse snelheden[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
• WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, et al. Effecten van schuurmateriaal en hardheid van de slijpschijf op het slijpgedrag van rails [J]. Wear, 2020, 454-455: 203332.
• HUNAG Guigang. Ontwerp en experimentele studie van een hogesnelheidsslijptestbank voor CBN-slijpschijven voor rails [J]. Manufacturing Automation, , 2020, 42(05): 88-91+122.
• JI Yuan. Systematisch onderzoek naar de evaluatietechnologie van slijpschijven voor het slijpen van rails [D]. Beijing: China Academy of Railway Science, 2019.
• WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, et al. Slijtagekenmerken van gesoldeerde diamantplaten met verschillende slijptijden[J]. Wear, 2019, 432-433: 202942.
• WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, et al. Studie naar de slijtagekarakteristieken van gesoldeerde diamantplaat voor composietslijpschijven van spoorwegen onder verschillende drukken[J]. Wear, 2019, 424-425: 183-192.
• MICHAL Kuffa, DANIEL Ziegler, THOMAS Peter, et al. Een nieuwe slijpstrategie om de akoestische eigenschappen van spoorrails te verbeteren[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 2018, 232(1): 214-221.
• China Railways Corporation. Q/CR 1-2014. China Railway Corporation Bedrijfsstandaard: Technische specificaties voor de aanschaf van slijpschijven voor de railslijptrein[S]. Beijing: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.
• JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. Vergelijkende analyse van Chinese normen voor slijpschijven voor spoorwegen en buitenlandse internationale normen[J]. Kwaliteitscontrole van spoorwegen, 2018, 46(9): 5-8.
• XU Xiaotang. Studie naar het mechanisme van slijtage van hogesnelheidsrails[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2016.
• XU Xiaotang, WANG Hengyu, WU Lei, et al. Een experimentele studie naar het slijpen van hogesnelheidsrails onder natte omstandigheden[J]. Lubrication Engineering, 2016, 41(11): 41-44.
• ZOU Wenjun, LIU Pengzhan, LI Huanfeng, et al. Een testplatform voor het slijpen van passieve rails: China, CN 110579244A[P]. 2019-12-17.
• LIU Pengzhan, ZOU Wenjun, PENG Jin, et al. Studie naar het effect van slijpdruk op het materiaalverwijderingsgedrag uitgevoerd op een zelfontworpen passieve slijpsimulator[J]. Toegepaste Wetenschappen, 2021, 11(9): 4128.
• ZHAO Jinbo, XIAO Bin, WU Hengheng, et al. Ontwikkeling van een prestatietest voor een zelfsmurende composietslijpschijf[J]. Machinery, 2019, 48(03): 56-58.