Metóda hodnotenia výkonu brúsneho kameňa

Metóda hodnotenia výkonu brúsneho kameňa

Najdôležitejším aspektom procesu vývoja brúsneho kameňa je hodnotenie a overenie jeho výkonu (vrátane veľkosti a presnosti, dynamickej/statickej rovnováhy, rotačnej sily, nosnosti, brúsneho výkonu atď.), čím sa riadi optimalizovaný návrh jeho receptúry, procesu a štruktúry. Medzi týmito faktormi slúži brúsny výkon brúsneho kameňa ako hmatateľná reprezentácia jeho prevádzkovej účinnosti, ktorá priťahuje značnú pozornosť výskumníkov. V súčasnosti možno zariadenia na overenie výkonu brúsneho kameňa rozdeliť do šiestich typov na základe rozdielov v relatívnych formách pôsobenia medzi brúsnym kameňom a koľajnicou: 1) tradičný typ brúsky; 2) stacionárny blokový typ koľajnice; 3) lineárny typ podávania koľajníc; 4) kruhový typ horizontálneho rotačného podávania; 5) stojan na brúsenie vysokorýchlostných koľajníc; a 6) skutočná skúšobná linka na brúsenie koľajníc.

(1) Typ konvenčnej brúsky. Uhlmann a kol. [1] skúmali vplyv parametrov brúsenia na kvalitu povrchu (tvrdosť, drsnosť, hrúbka bielej vrstvy) koľajníc pomocou povrchovej brúsky znázornenej na obrázku 1. Wu et al. [2] overili, že štrbinový brúsny kameň zvyšuje kvalitu povrchu koľajnice po brúsení pomocou podobného zariadenia. Tento typ testera brúsenia sa vyznačuje vysokou rýchlosťou linky brúsneho kameňa (až 30-50 m/s), ale nízkou rýchlosťou posuvu (8-16 m/min) [2]; súčasne je brúsny tlak nenastaviteľný. V dôsledku toho tento tester nemôže simulovať skutočné operácie brúsenia koľajníc a môže poskytnúť iba referenciu na štúdium správania brúsneho kotúča.

Obr.1Stroj na testovanie povrchovej brúsky[1]

(2) Typ koľajnice so stacionárnym blokom. Na základe prevádzkového režimu brúsnych kameňov na brúsenie koľajníc v teréne mnohí vedci pripojili motor k brúsnemu kameňu a použili čelnú plochu brúsneho kameňa na brúsenie obrobku koľajnice. Kanematsu a kol. [3] overili výkon brúsenia rôznych brúsnych kameňov pomocou testovacieho zariadenia na brúsenie koľajníc znázorneného na obrázku 2. Gu et al. [4] upravili brúsny tester s podobnou štruktúrou pomocou trecieho experimentálneho testera na štúdium brúsneho výkonu brúsnych kameňov s rôznou veľkosťou zrna brusiva. Tento typ testovacieho stroja môže lepšie simulovať rýchlosť otáčania brúsneho kameňa, brúsny tlak a ďalšie parametre, ale nedokáže dosiahnuť pohyb brúsneho podávania. Dlhodobé brúsenie oblasti miestnej koľajnice zvýši teplotu rozhrania v dôsledku brúsneho tepla, čo vedie k degradácii výkonu brúsnych kameňov spojených živicou pri vysokých teplotách a zníženiu brúsnej prídržnosti. Okrem toho je koľajnica pod vplyvom brúsneho tepla náchylná na horenie. Preto musí experimentálny proces tohto typu testovacieho stroja plne zohľadňovať vplyv teploty mletia na experimentálne výsledky.

Obr.2Tester pevného brúsenia blokovej koľajnice[3]

(3) Lineárny typ posuvu koľajnice. Na riešenie problému podávania koľajníc v testovacom stroji na brúsenie koľajníc od Gu a kol. [4], Zhou Kun [80] použil na pohon tyčových koľajníc ozubnicu a pastorok, čo umožnilo jednosmerné, lineárne podávanie koľajníc od 1,6 do 4,0 km/h, ako je znázornené na obrázku 3. Experimentálny stroj bol tiež použitý na štúdium rôznych parametrov brúsenia (brúsny tlak [5], rýchlosť posuvu [6]) a tvrdosť brúsneho kotúča [7]. Huang Guigang [8] upravil hlavnú štruktúru portálového hoblíka BM2015 tak, aby vyvinul tester aktívneho brúsenia vertikálnej koľajnice, znázornený na obrázku 4. Zariadenie využívalo koľajnicu s rozchodom 60 kg/m na mieste, so simulovanou rýchlosťou posuvu 0,3~4,5 km/h a mohlo dosiahnuť brúsenie s uhlom rozchodu ±50°. Zariadenie úspešne overilo brúsny výkon vyvinutého CBN brúsneho kotúča. Prevádzková rýchlosť aktívneho brúsenia koľajníc sa pohybuje od 3 ~ 24 km/h, pričom rýchlosti simulované týmto typom zariadenia na brúsenie koľajníc sú nižšie, čo obmedzuje jeho experimentálnu kapacitu.

Obr.3Tester na brúsenie horizontálneho lineárneho posuvu koľajníc[5,6,7]

Obr.4Tester na brúsenie vertikálneho lineárneho posuvu koľajníc[8]

(4) Typ s horizontálnym rotačným podávaním s kruhovou koľajnicou. Čínska akadémia železničných vied [9], Univerzita letectva a astronautiky Nanjing [10,11] a Kuffa et al. zo Švajčiarska [12] ohlásili tester s kruhovou koľajnicou s horizontálnym rotačným posuvom, znázornený na obrázku 5. V tomto testeri sú koľajnice opracované do kotúča a usporiadané horizontálne; koľajnicový kotúč sa môže otáčať horizontálne pôsobením hnacieho mechanizmu, aby simuloval rýchlosť posuvu brúsneho vozíka. Zariadenie navrhnuté Čínskou akadémiou železničných vied sa vyznačuje priemerom koľajnicového kotúča približne 1,6 m, šírkou brúsneho pásu 10 mm a maximálnou rýchlosťou brúsenia 10,8 km/h [9]. Na základe brúsneho efektu tohto experimentálneho zariadenia poskytuje dátovú podporu pre vývoj objednávacích podmienok pre aktívne brúsne kotúče [9,13,14]. Tento typ zariadenia je dobre známy v oblasti aktívneho brúsenia koľajníc.

Obr.5Tester brúsenia posuvu s horizontálnou rotáciou cyklickej koľajnice[19]

(5) Vysokorýchlostný tester na brúsenie koľajníc. Tím Wanga Hengyu na Southwest Jiaotong University [15,16] navrhol pasívny vysokorýchlostný tester na brúsenie koľajníc schopný simulovať maximálnu rýchlosť brúsenia až 60~80 km/h, ako je znázornené na obrázku 6. Okrem toho tím profesora Zou Wenjuna z Henan University of Technology [17,18] navrhol malé vysokorýchlostné koľajnicové brúsne koleso (obr. zariadenie môže nastaviť impulz brúsneho kameňa a brúsny tlak. Vonkajší priemer koľajnice je 150 mm a špecifikácia brúsneho kameňa je Φ80×10×10 mm, schopný simulovať rýchlosť brúsenia na mieste 60~80 km/h a brúsne tlaky 1200~3200 N. Brúsny tlak brúsneho kameňa je možné nastaviť až do maximálnej rýchlosti brúsenia 3 km/h 600 N. Tento typ experimentálneho stroja hrá rozhodujúcu vedúcu úlohu pri vývoji vysokorýchlostných mlecích kameňov.

Obr.6Vysokorýchlostná brúska[13]

Obr.7Testovacia stolica na redukciu vysokorýchlostného brúsenia[16]

(6) Skutočná skúšobná linka na brúsenie koľajníc. Za posledné desaťročie sa Golden Eagle Heavy Industry pustil do vývoja a inovatívneho dizajnu vysokorýchlostných koľajových vozidiel na brúsenie koľajníc a založil skúšobnú základňu na brúsenie koľajníc v Yujiahu, Xiangyang City, provincia Hubei. Obrázok 8 znázorňuje vysokorýchlostný brúsny vozeň koľajníc, ktorý môže byť vybavený 24 brúsnymi kotúčmi (12 na každej strane), pracujúcimi pri rýchlosti brúsenia presahujúcou 60 km/h [15]. Prevádzkové podmienky a režimy vozidla sa môžu plne zhodovať s podmienkami a režimami vysokorýchlostného brúsenia koľajníc, čo umožňuje overenie rezného výkonu brúsneho kameňa. Súčasne je vozidlo vybavené viacerými brúsnymi kameňmi, ktoré umožňujú overenie stability procesu výroby brúsnych kameňov. Preto pod podmienkou vytvorenia komplexného hodnotiaceho systému má budúce hodnotenie a overovanie výkonu brúsneho kotúča týmto brúsnym autom smerodajnú smerodajnú hodnotu.

Obr.8Testovacia linka skutočného brúsenia áut[13]

• UHLMANN Eckart, LYPOVKA Pavlo,HOCHSCHILD Leif, et al. Vplyv parametrov procesu brúsenia koľajníc na drsnosť povrchu koľajníc a tvrdosť povrchovej vrstvy[J]. Wear, 2016, 366-367: 287-293.
• WU Yao, SHEN Mengbo, Qu Meina a kol. Experimentálne skúmanie poškodenia povrchovej vrstvy pri vysokoúčinnom a nízkom poškodení koľajníc štrbinovým CBN brúsnym kotúčom[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2019, 105(7-8): 2833-2841.
• KANEMATSU Yoshikazu, SATOH Yukio. Vplyv typu brúsneho kameňa na účinnosť brúsenia koľajníc[J]. Štvrťročné správy Železničného technického výskumného ústavu, 2011, 52(2): 97-102.
• GU Kaikai, LIN Qiang, WANG Wenjian a kol. Analýza účinkov rýchlosti otáčania brúsneho kameňa na správanie sa pri odstraňovaní koľajového materiálu[J]. Wear, 2015, 342-343: 52-59.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Wenjian a kol. Vplyv brúsneho tlaku na správanie pri odstraňovaní koľajnicového materiálu[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang a kol. Experimentálny výskum mechanizmu odstraňovania materiálu počas brúsenia koľajníc pri rôznych dopredných rýchlostiach[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
• WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu a kol. Účinky brúsneho materiálu a tvrdosti brúsneho kotúča na správanie sa brúsenia koľajníc[J]. Wear, 2020, 454-455: 203332.
• HUNAG Guigang. Návrh a experimentálna štúdia testovacej stolice na vysokorýchlostné brúsenie pre koľajnicové CBN brúsne kotúče[J]. Automatizácia výroby, , 2020, 42(05): 88-91+122.
• JI Yuan. Systematická štúdia technológie hodnotenia brúsneho kotúča na brúsenie koľajníc[D]. Peking: Čínska akadémia železníc, 2019.
• WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong a kol. Charakteristiky opotrebovania spájkovaných diamantových plechov s rôznym časom brúsenia[J]. Wear, 2019, 432-433: 202942.
• WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong a kol. Štúdia o charakteristikách opotrebovania spájkovaného diamantového plechu pre kompozitný brúsny kotúč Rail pri rôznych tlakoch[J]. Wear, 2019, 424-425: 183-192.
• MICHAL Kuffa, DANIEL Ziegler,THOMAS Peter, et al. Nová stratégia brúsenia na zlepšenie akustických vlastností železničných tratí[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. Podnikový štandard China Railway Corporation: Technické špecifikácie na obstaranie brúsneho kotúča pre brúsny vlak[S]. Peking: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.
• JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. Porovnávacia analýza štandardov čínskych koľajových brúsnych kotúčov a zahraničných medzinárodných štandardov[J]. Kontrola kvality železníc, 2018, 46(9): 5-8.
• XU Xiaotang. Štúdia o mechanizme brúsenia vysokorýchlostných koľajníc[D]. Chengdu: Juhozápadná univerzita Jiaotong, 2016.
• XU Xiaotang, WANG Hengyu, WU Lei a kol. Experimentálna štúdia o vysokorýchlostnom brúsení koľajníc za mokra[J]. Mazacie inžinierstvo, 2016, 41 (11): 41-44.
• ZOU Wenjun, LIU Pengzhan, LI Huanfeng a kol. Testovacia platforma pre pasívne brúsenie koľajníc: Čína, CN 110579244A[P]. 2019-12-17.
• LIU Pengzhan, ZOU Wenjun, PENG Jin a kol. Štúdia o vplyve brúsneho tlaku na správanie pri odstraňovaní materiálu vykonaná na simulátore pasívneho brúsenia, ktorý si sám navrhol[J]. Aplikované vedy, 2021, 11(9): 4128.
• ZHAO Jinbo, XIAO Bin, WU Hengheng a kol. Vývoj výkonnostného testu samomazného kompozitného brúsneho kotúča[J]. Strojárstvo, 2019, 48(03): 56-58.