Проблемы локализации шлифовального камня

Приведенный выше обзор текущего состояния исследований точильного камня с точки зрения формовки точильного камня (сырьевой материал и процесс), методов оценки производительности точильного камня, обжига рельсов и т. д., подводит итог тому, что проектирование и производство точильного камня представляет собой междисциплинарное (механика, материалы, механика и т. д.), многофакторное (компоненты, процессы, интерфейсы, условия работы и т. д.) взаимодействие сложных технических задач. Поэтому ниже приводится краткое изложение трудностей и проблем, с которыми приходится сталкиваться в процессе исследований и разработки точильного камня с трех сторон: формовка точильного камня, поведение интерфейса точильного камня/рельса и оценка производительности точильного камня (рисунок 1), с целью предоставить определенные ссылки для соответствующих ученых и практиков.

(1) Формование жерновов

На производительность точильного камня влияют рецептура (смола, наполнитель, абразив и т. д.), процесс формования (смешивание, отверждение и т. д.), структура (пористость и размер пор, концентрация абразива и т. д.), а также прочность связи гетерогенных интерфейсов (смола/абразив, смола/наполнитель и т. д.) и другие факторы, как показано на рисунке 1 (а). В настоящее время механизм связи гетерогенного интерфейса абразивной системы не ясен; необходимо выявить механизм регулирования микро/нано наполнителя на прочность связи, термостойкость, износостойкость; сложная структура абразивного камня, физические и химические свойства абразивного камня, механизм влияния производительности на эксплуатационные характеристики еще не ясен. Вышеуказанные научно-технические трудности приносят большие трудности в регулирование производительности шлифовальных камней.

Юань Юнцзе [1] использовал Abaqus и Python для создания виртуальной модели жернова и провел исследование, связанное с жерновами, с помощью метода расчета конечных элементов, который является важным источником вдохновения для проектирования жерновов с большим количеством переменных и сложными процессами. Поэтому в будущем мы сможем использовать методы конечных элементов и другие методы для быстрого и эффективного построения модели жернова и установления более тонкого спектра синергетических взаимосвязей между различными факторами для руководства проектированием жерновов. И модель обоснована большим количеством базовых экспериментальных данных.

(2) Поведение абразивного камня на границе раздела с рельсом

Абразивная геометрия, пространственная ориентация имеет случайность, что приводит к большим различиям в переднем угле процесса абразивного шлифования (скольжения, вспашки, резки), и, таким образом, роль каждого абразива в поведении материала рельса (механическая сила, температура шлифования и т. д.) также случайна, и, таким образом, существуют различия в механизме разрушения камня, влиянии на качество поверхности рельса. В идеале: абразив после многих циклов истирания - процесс самозатачивания, дает полную свободу своей режущей функции; износ и осыпание связки, так что пассивированный абразив отключается, шлифовальный камень самозатачивается; но чрезмерный износ связки, что приводит к преждевременному осыпанию абразива, коэффициент использования абразива снижается, абразивная износостойкость шлифовального камня снижается, сокращая срок службы. Поэтому износ и самозатачивание шлифовального камня должны достичь сбалансированного состояния, чтобы сделать шлифовальный камень как сильным режущим инструментом, так и длительным сроком службы. В то же время износ шлифовального камня напрямую влияет на состояние абразивной кромки и угол резания, что в свою очередь влияет на процесс шлифования, на нагрев шлифования и качество поверхности рельса. Таким образом, можно увидеть, что в процессе шлифования рельсов, при термомеханическом сопряжении шлифовального камня/рельса, съем материала и разрушение шлифовального камня влияют друг на друга и имеют тесную взаимосвязь, что в конечном итоге влияет на качество поверхности рельса после шлифования.

В настоящее время механизм взаимодействия между удалением материала и разрушением бруска в процессе шлифования рельсов и его влияние на качество поверхности рельса все еще неясны, что увеличивает сложность проектирования бруска, как показано на рис. 1(b). Поэтому важно изучить механизм удаления материала в процессе шлифования рельсов, механизм износа бруска, эволюцию качества поверхности рельсов и построить физическую модель взаимосвязи структуры бруска - механических свойств бруска - производительности шлифования - механизма разрушения бруска - качества поверхности рельса, что имеет большое значение для проектирования и производства бруска.

(3) Оценка производительности шлифовального камня

Научная и комплексная оценка производительности точильного камня (особенно производительности помола), формулы точильного камня, проектирования процесса дает важную ссылку. В настоящее время существуют различные методы оценки производительности точильного камня, и отсутствуют единые стандарты оценки производительности точильного камня, что затрудняет обмен результатами исследований, связанных с точильным камнем, как показано на рис. 1(c). Между тем, в настоящее время многие исследователи проводят соответствующие исследования, готовя полноразмерные жернова, которые имеют большой размер, что не способствует последующей макро/микрохарактеризации и анализу, и не могут получить более точные экспериментальные данные, что приводит к экспериментальным результатам жерновов с ограниченными указаниями по регулированию производительности жерновов, что снижает эффективность исследований и разработок жерновов, увеличивает стоимость исследований и приводит к потере энергии и сырья. Таким образом, можно использовать многомерный технологический маршрут оценки для научного проектирования оборудования для оценки шлифовальных камней и разработки руководств по оценке эксплуатационных характеристик шлифовальных камней различных размеров, чтобы заложить основу для продвижения шлифовальных камней на железнодорожных транспортных линиях.

Инжир.1. Ключевые проблемы развития ГС

(a) Формирование точильного камня [2,3,1]; (b) Взаимосвязь между механизмами удаления материала, механизмами износа точильного камня и качеством поверхности рельса [4,5,6,7,8]; (c) Методы оценки производительности точильного камня [9,2,10].

[1] ЮАНЬ Юнцзе. Механизмы регулирования характеристик шлифовального камня для рельсов с пористой структурой [J]. Чэнду: Юго-Западный университет Цзяотун, 2021.

[2] ЧЖАН Улинь. Исследование механизмов регулирования характеристик шлифовального камня для высокоскоростных рельсов с использованием корундовых абразивов[D]. Чэнду: Юго-Западный университет Цзяотун, 2021.

[3] ЧЖАН Пэнфэй, ЧЖАН Вулинь, ЮАНЬ Юнцзе и др. Исследование влияния нагрева при шлифовании на механизм удаления материала при шлифовании рельсов [J]. Tribology International, 2020, 147:105942.

[4] ЦЗИ Юань, ТЯНЬ Чанхай, ПЭЙ Динфэн. Сравнительный анализ китайских стандартов на шлифовальные круги для рельсов и зарубежных международных стандартов [J]. Контроль качества на железных дорогах, 2018, 46(9): 5-8.

[5] ЧЖОУ Кунь, ДИН Хаохао, ВАН Вэньцзянь и др. Влияние давления шлифования на характеристики удаления материала рельса [J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.

[6] ЧЖОУ Кунь, ДИН Хаохао, ВАН Жуйсян и др. Экспериментальное исследование механизма удаления материала во время шлифования рельсов на разных скоростях движения [J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.

[7] ЧЖАН Вулинь, ЧЖАН Пэнфэй, ЧЖАН Цзюнь и др. Исследование влияния размера абразивного зерна на поведение шлифования рельсов [J]. Журнал производственных процессов, 2020, 53: 388-395.

[8] ЙОАХИМ Майер, РОБЕРТ Энгельхорн, РОЗЭМАРИ Рот и др. Характеристики износа золь-гель корундовых абразивов, армированных второй фазой [J]. Acta Materialia, 2006, 54(13): 3605-3615.

[9] Сюй Сяотан. Исследование механизма шлифования высокоскоростных рельсов[D]. Чэнду: Юго-Западный университет Цзяотун, 2016.

[10] Сюй Сяотан, Ван Хэнъюй, У Лэй и др. Экспериментальное исследование высокоскоростного шлифования рельсов в условиях влажности [J]. Lubrication Engineering, 2016, 41(11): 41-44.