Paripolah Ngagiling Self-Adaptif tina Ngagiling Rel-Laju Luhur handapeun Gerak Komposit Ngageser

Paripolah grinding timer adaptif tina rel speed tinggi dina gerak komposit ngageser-rolling fokus kana optimalisasi kinerja grinding sarta kualitas permukaan. Karéta api-speed tinggi, dicirikeun ku speeds operasional tinggi na beban as lampu, mindeng ngalaman kacapean kontak rolling [1], nu ngabalukarkeun spalling permukaan [2-4], retakan kacapean [5,6], sarta fractures [7,8]. masalah ieu merlukeun pangropéa timely pikeun mastikeun nuoperasi aman jeung dipercaya tina jaringan rail. Téhnik grinding rel tradisional boga tujuan pikeun alamat defects jero-seated tapi mindeng ngakibatkeun inefficiencies, waktos pangropéa nambahan, sarta karuksakan termal. Ngagiling-speed tinggi (HSG) geus mecenghul salaku alternatif éféktif, nawarkeun speeds grinding luhur (60-80 km/h) jeung ngurangan "jandela pangropéa". Teu kawas grinding konvensional, HSG ngoperasikeun ngaliwatan gerak komposit ngageser-rolling, disetir ku gaya frictional antara grinding roda (GWs) jeung beungeut rail [9]. Mékanisme unik ieu ngamungkinkeun duanana ngaleupaskeun bahan sareng ngasah diri abrasive. Sanajan kitu, interplay antara gerak ngageser jeung rolling geus insufficiently digali, ngawatesan potensi HSG pikeun optimasi pangropéa rail. Dina karya ieu, hiji rig test HSG home-dijieun ieu padamelan pikeun simulate kaayaan grinding dina situs. Ékspérimén dilaksanakeun dina rupa-rupa sudut kontak (30 °, 45 °, sareng 60 °) sareng ngagiling beban (500 N, 700 N, sareng 900 N) [10, 11].

1. Babandingan Geser-roll.Hasilna nunjukkeun yén gerakan komposit ngageser-gulung maénkeun peran anu penting dina mangaruhan paripolah ngagiling. Babandingan ngageser-rolling (SRR), dihartikeun salaku babandingan speed ngageser ka speed rolling, ditémbongkeun saperti dina Fig.1, ngaronjat ku duanana sudut kontak jeung beban grinding, nu intuitif reflected parobahan dina gerak komposit ngageser-rolling tina pasangan grinding. Salaku conto, SRR naék tina 0,18 dina sudut kontak 30 ° ka 0,81 dina 60 °. shift Ieu tina gerak rolling-didominasi kana kasaimbangan antara ngageser na rolling nyata ningkat hasil grinding. Panaliti mendakan yén sudut kontak 45 ° ngahasilkeun efisiensi ngagiling anu paling luhur, sedengkeun sudut kontak 60 ° ngahasilkeun kualitas permukaan anu pangsaéna, kasarna permukaan (Ra) turun sacara signifikan nalika sudut kontak ningkat, tina 12,9 μm dina 30 ° ka 3,5 μm dina 60 °, sapertos anu dipidangkeun dina Gbr.2 ka Gbr.

2. grinding-ngainduksi WEL.Salila prosés grinding, alatan épék gandeng thermo-mékanis, kaasup stress kontak tinggi, hawa elevated, sarta cooling gancang, transformasi metalurgi jeung deformasi plastik lumangsung dina beungeut rail. Parobahan ieu ngakibatkeun formasi lapisan etching bodas regas (WEL), nu rentan ka narekahan dina stresses siklik ti kontak roda-rel. Sakabéh hasil nembongkeun yen ketebalan rata-rata WEL kirang ti 8 μm, nu thinner ti aktip grinding-ngainduksi WEL (~ 40 μm) [12, 13], ditémbongkeun saperti dina Gbr.5. Fenomena ieu kamungkinan patali jeung ciri unik tina metoda HSG, Dibandingkeun jeung grinding aktip tradisional, dina HSG, partikel abrasive tunggal engages dina prosés grinding pikeun ngan periode ringkes salila hiji siklus revolusi, sanajan dina sudut kontak tinggi. Kanggo sabagéan ageung waktos, partikel abrasive aya dina période dissipation panas saatos ngagiling. Ieu ensures yén partikel abrasive boga waktu cukup pikeun dissipate panas saméméh ulang kalibet dina grinding, hasilna kaayaan termal ningkat dina panganteur grinding.

3. Ngagiling uing.Analisis lebu grinding nyadiakeun wawasan tambahan kana mékanisme panyabutan bahan, ditémbongkeun saperti dina Gbr.6 na Gbr.7. Aliran-kawas sarta lebu ngawangun péso, nu signify kinerja grinding éféktif, éta leuwih kaprah di SRRs luhur. Sabalikna, blok sareng lebu anu diiris dominan dina sudut kontak anu langkung handap, ngagambarkeun kinerja grinding anu teu cekap. Ayana lebu buleud ngaronjat kalawan beban grinding, nunjukkeun elevated hawa grinding. Observasi ieu nyorot pentingna ngaoptimalkeun parameter grinding saimbang efisiensi jeung kaayaan termal.

4. Mékanisme ngageser gerak sanyawa rolling.Ulikan ogé ngungkabkeun interplay dinamis antara gerak ngageser jeung rolling dina prosés grinding, ditémbongkeun saperti dina Fig.8. Ngageser mempermudah panyabutan bahan tina beungeut rel, bari rolling ditingkatkeun ngurangan lebu jeung abrasive timer Asah. Kasaimbangan dinamis ieu penting pisan pikeun ngahontal grinding efisien sareng karusakan termal minimal. Sanajan kitu, hiji tekenan kaleuleuwihan dina salah sahiji gerak bisa ngakibatkeun hasil suboptimal: gerak-didominasi rolling naek roughness permukaan, bari gerak ngageser-didominasi bisa ngahasilkeun ngurangan abrasive pembaharuan sarta ngaronjat karuksakan termal.

5. Evaluasi komprehensif.evaluasi komprehensif ngeunaan kinerja grinding, kaasup efisiensi grinding, roughness permukaan, sarta ketebalan WEL, disorot kaunggulan optimizing gerak komposit ngageser-rolling, ditémbongkeun saperti dina Gbr.9. Grafik radar kinerja grinding dina rupa beban sarta sudut kontak némbongkeun yén sudut kontak 45 ° nyadiakeun kasaimbangan sakabéh pangalusna efisiensi sarta kualitas. Sanajan kitu, sudut kontak 60 ° konsistén ngahasilkeun surfaces smoothest, sahingga idéal pikeun grinding pass final. Papanggihan ieu nunjukkeun yén panyesuaian anu disasarkeun kana parameter ngagiling tiasa ngatasi rupa-rupa karusakan permukaan rél sacara efektif.

Panaliti ieu nawiskeun implikasi praktis pikeun pangropéa rel-speed tinggi. Pikeun awal grinding pas, sudut kontak 45 ° maximizes efisiensi panyabutan bahan, bari sudut 60 ° ensures kualitas permukaan unggul dina tahap pagawean. Panalitian negeskeun pentingna nyaimbangkeun dinamis gerak ngageser sareng ngagulung pikeun ningkatkeun kamampuan ngagiling, ningkatkeun kualitas permukaan, sareng manjangkeun umur jasa roda ngagiling.

Dina kacindekan, ulikan highlights peran kritis gerak komposit ngageser-rolling dina-speed tinggi grinding rail. Ku optimizing proporsi lampah ngageser na rolling, HSG bisa ngahontal efisiensi grinding unggulan sarta kualitas permukaan bari ngaminimalkeun karuksakan termal. Papanggihan ieu nyayogikeun dasar téoritis pikeun ngamajukeun téknologi HSG sareng pedoman praktis pikeun ningkatkeun prakték pangropéa rel.

Gbr. 1.Tren variasi SRR, COF, sareng laju rotasi kalayan beban ngagiling sareng sudut kontak.

Gbr. 2.efisiensi grinding handapeun sudut kontak béda jeung beban grinding.

Gbr. 3.Morfologi permukaan spésimén rel dina sudut kontak anu béda sareng beban ngagiling.

Gbr. 4.Kakasaran permukaan jeungmorfologi 3Dsampel rel dina sudut kontak béda jeung beban grinding.

Gbr. 5.Gambar cross-sectional optik sarta SEM metallographic tina spésimén rail.

Gbr. 6.Jinis sareng proporsingagiling lebuhandapeun sudut kontak béda jeung beban grinding.

Gbr. 7.Gambar SEM jeung spéktra EDS pikeun tipena béda grinding lebu.

Gbr. 8.diagram skéma tina pangaruh gerak komposit ngageser-rolling on HSG.

Karya ieu dilaporkeun dina Journal of Tribology International.

Rujukan

[1] Fan W, Wu C, Wu Z, jeung sajabana. Mékanisme kontak statik antara kabayang kontak serrated na rail di grinding rail jeung sabuk abrasive [J]. Journal of Prosés Manufaktur, 2022, 84: 1229-1245.

[2] Cheng ZN, Zhou Y, Li PJ, jeung sajabana. Rambatan retakan sareng mékanisme spalling permukaan rel dumasar kana peridynamics [J]. Jurnal Universitas Tongji, 2023, 51 (6): 912-922.

[3] Wang JN, Guo X, Jing L, et al. simulasi unsur terhingga réspon dampak roda-rel ngainduksi ku spalling tapak roda tina karéta-speed tinggi [J]. Ledakan sarta Shock Gelombang, 2022, 42 (4): 045103-1-045103-15.

[4] Hua J, Liu J, Liu F, et al. Ulikan ngeunaan karuksakan maké strip WEA sarta spalling kacapean bahan rail U71MnG ku perlakuan quenching laser [J]. Tribology Internasional, 2022, 175: 107811.

[5] Benoît D, Salima B, Marion R. Multiscale characterization of inisiasi cek sirah dina rel handapeun kacapean kontak rolling: Analisis mékanis jeung microstructure [J]. Ngagem, 2016, 366: 383-391.

[6] Shur EA, Borts AI, Bazanova LV, et al. Penentuan laju pertumbuhan retakan kacapean sareng waktos dina rel ngagunakeun macrolines kacapean [J]. Metalurgi Rusia (Metally), 2020, 2020: 477-482.

[7] Al-Juboori A, Zhu H, Li H, et al. Panalungtikan mikrostruktur dina gagalna narekahan rel pakait sareng cacad squat [J]. Analisis Gagal Teknik, 2023, 151: 107411.

[8] Masoudi Nejad R, Farhangdoost K, Shariati M. Analisis microstructural jeung kabiasaan narekahan kacapean baja rail [J]. Mékanika Bahan sareng Struktur Canggih, 2020, 27(2): 152-164.

[9] Von Diest K, Puschel A. speed tinggi grinding-karéta réduksi noise ngaliwatan grinding rail biasa tanpa interruptions lalulintas [C] // INTER-NOISE jeung NOISE-con Kongrés sarta Konférénsi ProceedinGW. Institute of Noise Control Téknik, 2013, 247 (2): 5206-5212.

[10] Von Diest K, Ferrarotti G, Kik W, et al. Analisis ngagem tina wahana-speed tinggi grinding HSG-2: validasi, simulasi jeung ngabandingkeun kalayan ukuran [M] // Dinamika Kandaraan on Jalan jeung Lagu Vol 2. CRC Pencét, 2017: 925-930.

[11] Von Diest K, Puschel A. speed tinggi grinding-karéta réduksi noise ngaliwatan grinding rail biasa tanpa interruptions lalulintas [C] // INTER-NOISE jeung NOISE-con Kongrés sarta Konférénsi ProceedinGW. Institute of Noise Control Téknik, 2013, 247 (2): 5206-5212.

[12] Mesaritis M, Santa JF, Molina LF, et al. Pos-widang grinding evaluasi sasmita rail béda dina skala pinuh roda / tés laboratorium rail [J]. Tribology Internasional, 2023, 177: 107980.

[13] Rasmussen CJ, Fæster S, Dhar S, et al. Formasi retakan permukaan dina rel di grinding ngainduksi martensite lapisan etching bodas [J]. Ngagem, 2017, 384: 8-14.