Вести
0102030405
Стратегије брушења шина
2024-10-28
Редовно брушење шина смањује или уклања оштећења шине и продужава њихов радни век, што је широко признато као једна од ефикасних метода одржавања у транзитним системима железнице. На основу понашања оштећења шина иу комбинацији са потребама железничког транспортног капацитета, технологија и опрема за млевење шина се развијају на више нивоа и разноврсно. Главне стратегије за млевење шина укључују претходно млевење, превентивно брушење и ремонтно брушење.
Претходно млевење. Током процеса топлог ваљања шина, високе температуре интензивирају оксидацију угљеничних и гвожђених елемената на површини шина. Када је брзина оксидације угљеника већа од оне за гвожђе, део цементита у перлиту се трансформише у ферит, што доводи до формирања слоја за декарбонизацију, као што је приказано на Сл.1. Тврдоћа, чврстоћа и отпорност на хабање слоја за разугљичење на шини су нижи од оних подлоге [1]. Током рада, пукотине се углавном шире дуж ферита, што је већа вероватноћа да ће изазвати озбиљна оштећења шине [2]. Током изградње нове пруге, често покретање/заустављање грађевинских возила може лако изазвати огреботине на шинама и друге проблеме. Огреботине на шинама нису лако откривене од стране инспекцијског особља у раној фази, али топлота трења између точка и шине изазива металографску трансформацију у изгребаном подручју шине, која се може брзо развити у озбиљна оштећења у каснијој употреби [3]. Дакле, за изградњу нових водова и полагање нових шина по деоницама, потребно је извршити предбрушење након пуштања у рад и пре отварања у рад да би се уклонио слој разугљичења од око 0,2 мм на површини и оштећења настала процесом изградње. За линије које су већ пуштене у рад потребно је завршити претходно млевење пре проласка укупне масе од 10 Мт.
Слика 1.Слој за декарбонизацију на глави шине.
Превентивно брушење. За озбиљне недостатке као што су ребрастост, раслојавање, бочна абразија и дробљење, потребно је користити већу дубину брушења да би се уклонили недостаци, а истовремено исправио и поправио профил шине. У овом тренутку, количина уклоњеног материјала за шине и дубина млевења су велики, а ова стратегија брушења се назива репаративно брушење. Због пројектоване толеранције на хабање врха шине, учесталост замене шине се повећала током поправног брушења, што доводи до лоше економичности брушења.
Кина је донела јасне прописе о операцијама поправке брушења транзитних пруга: (а) Поправка за млевење треба да изабере одговарајућу опрему за млевење и радне параметре на основу карактеристика дефекта шина, отклони дефекте шина и поправи профиле шина; (б) У обичним линијама, за дефекте као што су дубина млевења таласа или ширина масних ивица преко 0,3 мм, треба организовати благовремено поправно брушење; (ц) У брзим железничким пругама, када постоји подрхтавање воза велике брзине, аларм бочног убрзања попречног оквира, слаба светлосна трака у деловима, дубина скретнице достиже 0,5 мм, индекс одзива на удар на колосеку прелази вредност управљања, или дефекти шине достижу границу санације, треба организовати благовремену поправку и брушење шине.
Поправка брушења. Шина је подвргнута периодичним оптерећењима од точкова, а на површини шине се формира заморни слој котрљајућег контакта (РЦФ) услед „ефекта чегртаљке“ [4,5]. У слоју заморног контакта при котрљању, тврдоћа и кртост материјала шине значајно се повећавају, а микроструктура показује повећање густине дислокација и иницирања микропукотина[5]. Бочно и уздужно ширење микропукотина може изазвати оштећења као што су раслојавање и лом шина у шинама [1]. У циклусу развоја пукотине (нуклеација, иницијација и пропагација), нуклеација и време иницијације заузимају велики део. Брушење се обично врши када дубина ширења пукотине не прелази 0,2 мм, што је најбоље време за блокирање ширења шинских пукотина и избегавање даљег пропадања шине, као што је дато на Сл.2. На основу механизма контактног замора котрљања на површини шина и закона ширења прслине, предложена је стратегија превентивног брушења која подразумева редовно уклањање слоја замора од контактног котрљања на површини шина. Превентивно брушење има мању дубину брушења, што је погодније за продужење радног века шина и има бољу економичност млевења у поређењу са ремонтним брушењем.
Цхина Раилваи Цорпоратион је изнела јасне захтеве за спровођење превентивног брушења железничких шина. (а) За брзе пруге, превентивно млевење треба да се врши на сваких 30-50 Мт укупне тежине, са интервалом млевења не дужим од 2 године. (б) За праве и закривљене делове великог радијуса (>1200 м) обичних брзих линија, процес брушења се обично изводи једном за укупну тежину од 100 Мт; за делове малог радијуса ( 
Закон еволуције животног века шина при различитим стратегијама млевења приказан је на Сл. 2, а резултати показују да брушење може ефикасно да продужи век трајања шина. Према извештајима, вероватноћа појаве дефекта на површини шина након небрушења, поправног брушења и превентивног брушења је 15%, 8%, односно 4%, респективно [6], што указује да превентивно брушење има значајну предност у смањењу вероватноће дефекта шина. Поред тога, материјали за превентивно брушење имају мању дебљину уклањања, што може значајно продужити век трајања шина у поређењу са ремонтним брушењем. У тешкој ситуацији брзог економског развоја и хитне потражње за транспортним капацитетом кинеског железничког транзита, усвајање превентивног млевења може ефикасно продужити циклус замене шина и имати већу економичност млевења. Предиктивно превентивно брушење је главни правац развоја будуће технологије брушења шина.
Фиг.2.Понашање ширења масних прслина контакта котрљања
Фиг.3.Однос стратегије млевења и века трајања шина
[1] ЗХАО Ксиангји, ГУО Јун, ВАНГ Хенгиу, ет ал. Ефекти декарбонизације на отпорност на хабање и механизме оштећења шина које су подложне контактном замору[Ј]. Веар, 2016, 364-365:130-143.
[2] ЗХАО Ксиангји, ВАНГ Хенгиу, Гуо Јун, ет ал. Утицај декарбозираног слоја на замор шинских материјала при котрљајућим контактима у условима суво-влажне [Ј]. Анализа инжењерских кварова, 2018, 91: 58-71.
[3] ЛИУ Фенгсхоу, ЛИ Цхуанг, ТИАН Цхангхаи. Истраживање раног оштећења кинеских шина за велике брзине. Железничка техника, 2018, 58(1): 138-140.
[4] Реза Масоуди Нејад, Схариати Махмоуд, Фархангдоост Кхалил. Утицај хабања на раст прслина у шинама од замора контакта при котрљању [Ј]. Трибологи Интернатионал, 2016, 94: 118-13.
[5] ХУ Иуе, ЗХОУ Ланг, ДИНГ Хаохао, ет ал. Еволуција микроструктуре железничких перлитних точкова под оптерећењем клизног контакта [Ј]. Трибологи Интернатионал, 2021, 154: 106685.
[6] ЗАРЕМБСКИ Аллан М., ПАЛЕСЕ Јосепх. Да ли брушење шина смањује дефекте шина[Ј]. Раилваи Трацк&Струцтуре, 2011, 107(2): 32-35.