Evaluatiemethode voor de prestaties van slijpstenen

Evaluatiemethode voor de prestaties van slijpstenen

Het meest cruciale aspect van het ontwikkelingsproces van een slijpsteen ligt in het evalueren en verifiëren van de prestaties ervan (inclusief grootte en nauwkeurigheid, dynamische/statische balans, rotatiesterkte, draagvermogen, slijpprestaties, enz.), wat richting geeft aan het geoptimaliseerde ontwerp van de formulering, het proces en de structuur. Onder deze factoren vormen de slijpprestaties van de slijpsteen een tastbare weergave van de operationele efficiëntie, wat aanzienlijke aandacht van onderzoekers trekt. Apparatuur voor het verifiëren van de prestaties van slijpstenen kan momenteel worden onderverdeeld in zes typen, gebaseerd op verschillen in de relatieve werkingsvormen tussen de slijpsteen en de rail: 1) een traditionele slijpmachine; 2) een stationaire blokrail; 3) een lineaire railaanvoer; 4) een cirkelvormige rail met horizontale rotatieaanvoer; 5) een hogesnelheidsrailslijpstandaard; en 6) een echte railslijptestlijn.

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

Afbeelding.1Machine voor het testen van vlakslijpmachines[1]

(2) Stationair blokrailtype. Gebaseerd op de veldwerkwijze van slijpstenen voor het slijpen van rails, hebben talloze wetenschappers de motor op de slijpsteen aangesloten en het uiteinde 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 is afgebeeld. Gu et al. [4] hebben een slijptester met een vergelijkbare structuur aangepast met behulp van een experimentele wrijvingstester om de slijpprestaties van slijpstenen met verschillende korrelgroottes van het schuurmiddel te bestuderen. Dit type testmachine kan de rotatiesnelheid van de slijpsteen, de slijpdruk en andere parameters beter simuleren, maar kan de slijpbeweging niet bereiken. Langdurig slijpen van een lokaal railgebied zal de interfacetemperatuur verhogen als gevolg van de slijpwarmte, wat leidt tot prestatievermindering van harsgebonden slijpstenen bij hoge temperaturen en een verminderde hechtkracht van het schuurmiddel. Bovendien is de rail onder invloed van slijpwarmte gevoelig voor verbranding. Daarom moet bij het experimentele proces van dit type testmachine volledig rekening worden gehouden met de interferentie van de slijptemperatuur op de experimentele resultaten.

Afbeelding.2Vaste slijptester voor blokrails[3]

(3) Lineair railvoedingstype. Om het probleem van de railvoeding in de railslijptestmachine van Gu et al. [4] aan te pakken, gebruikte Zhou Kun [80] een tandheugel om de stangrails aan te drijven, waardoor unidirectionele, lineaire railvoeding van 1,6 tot 4,0 km/u mogelijk werd, zoals weergegeven in Afbeelding 3. De experimentele machine werd ook gebruikt om verschillende slijpparameters (slijpdruk [5], toevoersnelheid [6]) en de hardheid van de slijpschijf [7] te bestuderen. Huang Guigang [8] heeft de hoofdstructuur van de BM2015-portaalschaafmachine aangepast om een ​​verticale actieve railslijptester te ontwikkelen, weergegeven in Afbeelding 4. De apparatuur gebruikte ter plaatse een rail met een spoorbreedte van 60 kg/m, met een gesimuleerde toevoersnelheid van 0,3~4,5 km/u, en kon slijpen met een spoorbreedte van ±50°. De apparatuur heeft met succes de slijpprestaties van de ontwikkelde CBN-slijpschijf geverifieerd. De snelheid van het actieve slijpen van de rails ligt tussen de 3 en 24 km/u. De snelheden die dit type railslijpapparatuur simuleert, liggen echter lager, waardoor de experimentele capaciteit beperkt is.

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

Afbeelding.4Verticale lineaire railvoedingsslijptester[8]

(4) Type horizontale roterende toevoer met cirkelvormige rail. De Chinese Academie voor Spoorwegwetenschappen [9], de Universiteit voor Luchtvaart en Ruimtevaart van Nanjing [10,11] en Kuffa et al. uit Zwitserland [12] rapporteerden een tester voor horizontale roterende toevoer met cirkelvormige rail, weergegeven in Figuur 5. In deze tester worden de rails tot een schijf bewerkt en horizontaal gerangschikt; de railschijf kan horizontaal roteren onder invloed van het aandrijfmechanisme om de toevoersnelheid 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]. Gebaseerd op het slijpeffect van deze experimentele apparatuur, biedt het gegevensondersteuning voor de ontwikkeling van bestelvoorwaarden voor actieve slijpschijven [9,13,14]. Dit type apparatuur is welbekend op het gebied van actief railslijpen.

Afbeelding.5Cyclische rail horizontale rotatie-voeding slijptester[19]

(5) Hogesnelheids-railslijptester. Het team van Wang Hengyu aan de Southwest Jiaotong University [15,16] ontwierp een passieve hogesnelheids-railslijptester die een maximale slijpsnelheid van 60 tot 80 km/u kan simuleren, zoals weergegeven in afbeelding 6. Daarnaast ontwierp het team van professor Zou Wenjun aan de Henan University of Technology [17,18] een kleine hogesnelheids-railslijptester (afbeelding 7), waarbij de schijf van het railwiel 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, waarmee ter plaatse slijpsnelheden van 60 ~ 80 km / u en slijpdrukken van 1200 ~ 3200 N kunnen 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 leidende rol in de ontwikkeling van hogesnelheidsslijpstenen.

Afbeelding.6Hogesnelheidsslijpbank[13]

Afbeelding.7Testbank voor het verminderen van hogesnelheidsslijpen[16]

(6) Echte spoorslijptestlijn. Golden Eagle Heavy Industry is de afgelopen tien jaar begonnen met de ontwikkeling en het innovatieve ontwerp van hogesnelheidsspoorslijpwagens en heeft een spoorslijptestbasis opgezet in Yujiahu, Xiangyang City, provincie Hubei. Afbeelding 8 toont een hogesnelheidsspoorslijpwagen, die kan worden uitgerust met 24 slijpschijven (12 aan elke kant), die werken met een slijpsnelheid van meer dan 60 km/u [15]. De bedrijfsomstandigheden en -modi van het voertuig kunnen volledig worden afgestemd op die van hogesnelheidsspoorslijpen, 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 hebben de toekomstige evaluatie en verificatie van de prestaties van slijpschijven door deze slijpwagen, onder de voorwaarde van het opzetten van een uitgebreid evaluatiesysteem, een gezaghebbende richtlijn.

Afbeelding.8Testlijn echte auto slijpen[13]

• UHLMANN Eckart, LYPOVKA Pavlo, HOCHSCHILD Leif, et al. Invloed van parameters van het railslijpproces op de oppervlakteruwheid en de hardheid van de oppervlaktelaag van de rail [J]. Wear, 2016, 366-367: 287-293.
• WU Yao, SHEN Mengbo, Qu Meina, et al. Een experimenteel onderzoek naar schade aan de oppervlaktelaag bij het zeer efficiënt 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 spoorstaven [J]. Kwartaalrapporten van het Railway Technical Research Institute, 2011, 52(2): 97-102.
• GU Kaikai, LIN Qiang, WANG Wenjian, et al. Analyse van de effecten van de rotatiesnelheid van 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 met verschillende voorwaartse snelheden [J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
• WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, et al. Effecten van schuurmateriaal en de hardheid van een slijpschijf op het slijpgedrag van rails [J]. Wear, 2020, 454-455: 203332.
• HUNAG Guigang. Ontwerp en experimentele studie van een testbank voor hogesnelheidsslijpen voor een CBN-slijpschijf voor spoorwegen [J]. Manufacturing Automation, 2020, 42(05): 88-91+122.
• JI Yuan. De systematische studie naar de evaluatie van de technologie van slijpschijven voor het slijpen van rails [D]. Beijing: Chinese Academie voor Spoorwegwetenschappen, 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 slijtagekenmerken van gesoldeerde diamantplaten voor railcomposiet slijpschijven onder verschillende druk [J]. Wear, 2019, 424-425: 183-192.
• MICHAL Kuffa, DANIEL Ziegler, THOMAS Peter, et al. Een nieuwe slijpstrategie ter verbetering van de akoestische eigenschappen van spoorrails [J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Deel F: Journal of Rail and Rapid Transit, 2018, 232(1): 214-221.
• China Railways Corporation. Q/CR 1-2014. China Railway Corporation Enterprise Standard: Technische specificaties voor de aanschaf van slijpschijven voor de railslijptrein. Beijing: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.
• JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. Vergelijkende analyse van Chinese normen voor slijpwielen voor spoorwegen en buitenlandse internationale normen [J]. Railway Quality Control, 2018, 46(9): 5-8.
• XU Xiaotang. Studie naar het mechanisme van hogesnelheidsspoorslijpen [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 passief railslijpen: China, CN 110579244A[P]. 2019-12-17.
• LIU Pengzhan, ZOU Wenjun, PENG Jin, et al. Onderzoek naar het effect van slijpdruk op het materiaalverwijderingsgedrag, uitgevoerd op een zelfontworpen passieve slijpsimulator [J]. Applied Sciences, 2021, 11(9): 4128.
• ZHAO Jinbo, XIAO Bin, WU Hengheng, et al. Ontwikkeling van een prestatietest van een zelf-smerende composiet slijpschijf [J]. Machinery, 2019, 48(03): 56-58.