Stadiul actual al dezvoltării echipamentelor cheie pentru măcinarea căilor ferate

În prezent, sistemul feroviar este cel mai utilizat, cota de piață a metodei de șlefuire relativ mare pentru tehnologia de șlefuire activă, tehnologia de șlefuire pasivă de mare viteză și tehnologia de măcinare compozită de frezare și măcinare. Următoarele trei stări tipice de dezvoltare a echipamentelor de măcinare a șinelor sunt rezumate.

1.3.1 Echipament de cheie de șlefuire activă a șinei

Tehnologia de șlefuire activă este în prezent cea mai utilizată, cea mai mare cotă de piață a metodei de șlefuire, șlefuirea modelelor de mașini mai mult. Producătorii străini de mașini de șlefuit sunt în principal Statele UniteHARSCOşiCUREAcompanie și compania elvețiană SPENO și așa mai departe. Tehnologia de șlefuire a șinei interne a început târziu, după decenii de dezvoltare, actualii producători autohtoni de mașini de șlefuit sunt în principal 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 High-Tech Equipment Company Limited și așa mai departe. Golden Eagle Heavy Industry (GEHI) și CNR Erqi au dezvoltat în mod independent vehiculele de șlefuit GMC-96X și GMC-96B prin introducerea tehnologiei de la HARSCO (SUA) și respectiv SPENO (Elveția), așa cum se arată în Figura 1 și Figura 2. Vehiculul de șlefuit GMC-48JS, dezvoltat independent de TIME ELECTRIC, a fost aprobat pentru funcționare [12020].

Smochin.1GMC-96X

Smochin.2GMC-96B[2]

În prezent, linia utilizată în mod obișnuit GMC-96X (Golden Eagle Heavy Industry), GMC-96B (China Railway Erqi), PGM-48 (HARSCO, SUA) și noua linie de modele GMC-48JS (Times Electric), principalii parametri de funcționare și cerințele de funcționare sunt prezentate în Tabelul 1. Datele arată că viteza de funcționare a mașinii este de aproximativ viteza critică de operare a mașinii de măcinare a km/h324. poate duce la șina Sub viteza critică de funcționare poate provoca o șlefuire excesivă în zonele locale, iar căldura locală de măcinare a șinei la viteze mici este predispusă activ să ardă șina [3]; dacă viteza de funcționare este prea mare, eficiența ideală de îndepărtare nu poate fi asigurată. O mașină de șlefuit proiectată pentru un gradient maxim de funcționare de 30 ‰ poate face față majorității mari a întreținerii de șlefuire a liniei. Cu toate acestea, pentru unele linii cu gradient lung (gradient mai mare de 30 ‰), în special calea ferată Sichuan-Tibet în construcție, coordonarea performanței de operare a mașinilor de șlefuire și a problemelor de tracțiune va fi una dintre provocările importante.

Tab1.Parametrii de funcționare ai trenului tipic de șlefuire a șinelor[2]

1.3.2 Echipamente cheie pentru șlefuirea șinelor pasive de mare viteză

Vagonul de șlefuit pasiv de mare viteză este produs în principal de compania germană VOSSLOH HSG vagon de șlefuit, care este compus în principal din vagon de măcinat și vagon auxiliar, Figura 3. Operațiunile de șlefuire necesită tracțiunea locomotivei, viteza de funcționare de până la 60 ~ 80 km / h; întregul vehicul 4 grupuri de unități de șlefuit total de 96 piatră de șlefuit în același timp în stare de funcționare și la o viteză de aproximativ 6000 rpm de rotație de mare viteză, așa cum se arată în Figura 4; fiecare grup de unitate de șlefuire este echipat cu 2 seturi de cadru de șlefuire, procesul de operare al pietrei de șlefuit poate fi realizat fără a opri întregul grup de rotație rapidă, continuă, adică o singură încărcare a pietrei de șlefuit poate fi măcinată continuă Aproximativ 70 km [4], așa cum se arată în Figura 5. în timp real. După șlefuire, profilul șinei este testat pentru a verifica efectul de șlefuire. Vehiculul de șlefuit de mare viteză se bazează numai pe rezistența trenului de șlefuit pentru a îndepărta materialul capului șinei, deoarece discul de șlefuit nu are tracțiune. Prin urmare, viteza de lucru are un impact semnificativ asupra efectului de lucru al vehiculului de măcinat. Când mașina de măcinat de mare viteză efectuează operația de șlefuire în linia interstației: în faza de accelerare a părăsirii stației, când viteza este mai mare de 30 km/h, cadrul de șlefuire este coborât și se începe operația de șlefuire; in faza de decelerare a intrarii in statie cand viteza este mai mica de 15 km/h se ridica cadrul de slefuire si se termina operatiunea de slefuire. Prin urmare, în zona corespunzătoare accelerării și decelerației vehiculului de șlefuire, efectul de șlefuire este redus datorită reducerii vitezei vehiculului; o parte din suprafata care nu poate fi slefuita din cauza ridicarii cadrului de slefuit trebuie acoperita de autovehiculul de slefuit cu preajma din statie in urmatoarea operatiune.

Smochin.3Mașină de șlefuit de mare viteză HSG

Smochin.4Unitate de măcinare

Smochin.5Structura cadrului de șlefuire

În ultimul deceniu, multe instituții naționale s-au angajat în cercetarea și dezvoltarea mașinii de măcinat de mare viteză. La 18 iunie 2021, primul prototip intern de testare a căii ferate de mare viteză Beijing-Shanghai a ieșit de pe linia de producție, realizând inovația originală prezentată în figura [65]o. La 22 iulie 2021, vehiculul de șlefuire a șinei KGM-80II, cercetat și dezvoltat independent de China Railway Construction High-Tech Equipment Co., Ltd. a trecut de evaluare și a fost aprobat pentru funcționare de probă [6], așa cum se arată în Figura 7. Introducerea vehiculului auto-dezvoltat de măcinare a căii ferate de mare viteză este de mare importanță pentru China pentru a realiza autonomia completă a echipamentelor sistemului feroviar.

Smochin.6Căi ferată de mare viteză Beijing-Shanghai, prototip de mașină de testare pentru șlefuire rapidă a căii ferate inteligente[5]

Smochin.7KGM-80II. Mașină de șlefuire rapidă a șinei[6]

1.3.3 Echipamente de frezare și șlefuire a șinei de șlefuire compozite

În prezent, vagoane de frezare și măcinare a șinei sunt utilizate pe scară largă în liniile feroviare de încărcătură grea interne și străine. Compania GMB din Germania, precum și compania LINSINGER din Austria, compania MFL etc., sunt principalii producători de vagoane de frezat și măcinat de peste mări [4,7]. Figura 8 pentru mașina de frezat și măcinat SF03 a companiei LINSINGER, lungimea totală a mașinii 25 m, greutatea mașinii 120 t, echipată cu două boghiuri cu trei axe, viteză autopropulsată de până la 100 km / h, viteza maximă de funcționare de 0,36 ~ 1,20 km / h, setul total de două mașini de frezat este echipat cu un set de freze cu două discuri. roți de șlefuit [7,8,9]. Producătorii autohtoni includ în principal China Railway Times Construction Machinery Co. în Baoji și China Railway Construction High-Tech Equipment Co. Figura 9 arată vehiculul de frezat și măcinat XM-1800 produs de China Railway Construction High-Tech Equipment Corporation, care are avantajele unei eficiențe operaționale ridicate, șlefuire flexibilă, protecție a mediului și mai puțin profil de stropire interioară a șinei în formă de scânteie. [10]. Tabelul 2 compară principalii parametri de performanță operaționali ai vehiculului de frezat și măcinat SF03 și vehiculul de frezat și măcinat XM-1800, ceea ce arată că vehiculul de frezat și măcinat XM-1800 dezvoltat în China a atins nivelul tehnic avansat din lume în ceea ce privește eficiența îndepărtării materialelor și precizia operațională.

Smochin.8mașină de frezat SF03

Fig.9 Mașină de frezat XM-1800[10]

Tab.2 Comparații ale performanțelor operaționale între trenul de miling feroviar SF03 și XM-1800

1.3.4 Compararea cuprinzătoare a performanței echipamentului principal de șlefuit șinelor

Măcinare activă, măcinare pasivă de mare viteză și măcinare și măcinare compozit de măcinare trei comparație tipică a performanței echipamentelor de șlefuire șine, cum ar fi Tabelul 3. îndepărtarea activă a materialului de șlefuire, șlefuirea conturului plic curea ușoară este bună, viteza de rulare rapidă, este în prezent cea mai mare cotă din cota de piață a operațiunii. Pentru șlefuirea activă, punctul cheie este de a rezolva problema arsurilor de șlefuire a șinei, astfel încât să se îmbunătățească calitatea suprafeței șinei după șlefuire. Studiile au arătat că optimizarea parametrilor de șlefuire [11,3,12], structura roții de șlefuire [13] poate îmbunătăți în mod eficient arsurile, dintre care dezvoltarea discului de șlefuit activ de înaltă performanță este în centrul cercetărilor viitoare.

Viteza de operare de măcinare pasivă de mare viteză, teoretic poate fi intermodală cu pasager/camion obișnuit, fără a fi nevoie de „trapa”, nu afectează trecerea normală a liniei. În plus, șlefuirea pasivă de mare viteză bazată pe strategia de șlefuire preventivă a șinei a propus extinderea duratei de viață a șinei cu avantaje semnificative. Prin urmare, măcinarea de mare viteză are o competitivitate importantă în dezvoltarea viitoare. Servirea în condiții de viteză mare, sarcină mare, vibrații puternice și alte condiții dure, îndeplinind în același timp eficiența ridicată, calitatea înaltă și alte cerințe operaționale, pentru a se asigura că roata de șlefuit are proprietăți mecanice excelente (rezistență / tenacitate), performanța de service (performanță de tăiere, rezistență la uzură etc.) este una dintre provocările importante ale viitorului.

Slefuirea compozitelor are avantaje semnificative în ceea ce privește eficiența de îndepărtare a materialului, finisarea conturului, calitatea suprafeței etc. Cu toate acestea, viteza sa de funcționare este lentă, în viitor, odată cu dezvoltarea economiei, timpul de șlefuire este extrem de comprimat, cerințele de eficiență a operațiunii de șlefuire sunt în creștere, coordonarea capacității viitoare a liniei și durata timpului de șlefuire va fi în centrul atenției. În același timp, pentru a asigura acuratețea corecției profilului șinei și eficiența operațională, dezvoltarea șlefuirii șinei pentru a rezista la condițiile dure de funcționare și a sculelor de tăiere cu carbură extrem de rezistente la uzură este, de asemenea, unul dintre obiectivele viitoare de cercetare.

Tab.3Comparațiile dintre cele trei tipuri de echipamente tipice de șlefuit șine

• YANG Changjian, WANG Jianhong, ZHU Hongjun și colab. Development of Dual-power 48 Grinding Stone Rail Grinding T China Mechanical Engineering, 2019, 3(30): 356-371.
• Ministerul Industriei și Electricității din China National Railway Group Co., Ltd. Handbook of Rail Grinding[M]. Beijing: China Railway Publishing House Co., Ltd., 2020, 1-73.
• ZHOU Kun, DING Haohao, Steenbergen Michaël și colab. Câmpul de temperatură și răspunsul materialului ca funcție a parametrilor de șlefuire a șinei[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2021, 175: 12366.
• FAN Wengang, LIU Yueming, LI Jianyong. Starea dezvoltării și perspectivele tehnologiei de măcinare a căilor ferate de mare viteză[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 Zhenbin. Proiectarea echipamentelor de măcinare a trenurilor pentru frezarea șinei și cercetarea controlului forței de măcinare[D]. Changsha: Universitatea Central South, 2013.
• YU Niandong, ZHANG Meng. Aplicarea SF03-FFS vagon de frezat și șlefuit șinelor[J]. Railway Technical Innovation, 1: 37-38.
• CHEN Huibo. Aplicarea mașinii de frezat și șlefuit SF03-FFS pe calea ferată Shuozhou-Huanghua[J]. Căile Ferate Chineze, 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 și colab. Modelarea și simularea forței de șlefuire în șlefuirea șinei care ia în considerare unghiul de balansare al pietrei de șlefuit[J]. Tribology International, 2019, 137: 274-288.
• ZHOU Kun, DINGHaohao, WANG Wenjian și colab. Influența presiunii de măcinare asupra comportamentului de îndepărtare a materialului șinelor[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.
• YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei și colab. Roți de șlefuit poroase pentru atenuarea oboselii prealabile și pentru creșterea eficienței de îndepărtare a materialului pentru șlefuirea șinei[J]. Tribology International, 2021, 154: 106692
• ZHOU Kun, WANG Wenjian, LIU Qiyue și colab. Progresele cercetării mecanismului de măcinare a șinei[J]. China Mechanical Engineering, 2019, 30(03): 284-294.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang și colab. Investigație experimentală asupra mecanismului de îndepărtare a materialului în timpul șlefuirii șinei la viteze de avans diferite[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
• FAN Wengang, LIU Yueming, LI Jianyong. Starea dezvoltării și perspectivele tehnologiei de măcinare a căilor ferate de mare viteză[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54(22): 184-193.
• XU Xiaotang. Studiu asupra mecanismului de rectificare a căilor ferate de mare viteză[D]. Chengdu: Universitatea Southwest Jiaotong, 2016.
• WILHELMKubin, DAVES Werner, STOCK Analysis of Rail Milling as a Rail Maintenance Process: Simulations and Experiments[J]. Wear, 2019, 438-439: 203029.