Utmaningar med lokalisering av slipsten

Ovanstående genomgång av den aktuella forskningsstatusen för bryne från aspekterna av brynetsformning (råmaterial och process), metoder för utvärdering av brynets prestanda, rälsbrännor, etc., sammanfattar att design och tillverkning av bryne är en multidisciplinär (mekanik, material, mekanik, etc.), multifaktoriell (komponenter, processer, gränssnitt, arbetsförhållanden) komplexa tekniska växelverkan mellan de tekniska förhållandena, etc. Följande är därför en sammanfattning av de svårigheter och utmaningar som ställs inför i forsknings- och utvecklingsprocessen för bryne från tre aspekter: bryneformning, bryne/räls gränssnittsbeteende och utvärdering av brynestens prestanda (Figur 1), som syftar till att ge vissa referenser för relaterade forskare och praktiker.

(1) Kvarnstensgjutning

Brynets prestanda påverkas av formuleringen (harts, fyllmedel, slipmedel, etc.), formningsprocessen (blandning, härdning, etc.), struktur (porositet och porstorlek, slipmedelskoncentration, etc.), och heterogena gränssnitt (harts/slipmedel, harts/fyllmedel, etc.) bindningsstyrka och andra faktorer, som visas i figur 1 (a). För närvarande är den heterogena gränssnittsbindningsmekanismen för slipsystemet inte klar; mikro/nano-fyllmedel på bindningssegheten, värmebeständigheten, slitstyrkan hos regleringsmekanismen måste avslöjas; komplexa slipande sten struktur av de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos slipande sten, mekanismen för påverkan av prestanda för tjänsten prestanda är ännu inte klart. Ovanstående vetenskapliga och tekniska svårigheter medför stora svårigheter för regleringen av utförandet av slipstenar.

Yuan Yongjie [1] använde Abaqus och Python för att etablera en virtuell kvarnstensmodell, och utförde kvarnstensrelaterad forskning genom metoden för finita elementberäkning, vilket är en viktig inspiration för design av kvarnstenar med fler variabler och komplexa processer. Därför kan vi i framtiden använda finita element och andra metoder för att konstruera kvarnstensmodellen snabbt och effektivt, och etablera ett finare spektrum av synergistiskt svarsförhållande mellan olika faktorer för att styra utformningen av kvarnstenar. Och modellen motiveras av en stor mängd grundläggande experimentella data.

(2) Slipande sten/räls gränssnittsbeteende

Abrasiv geometri, rumslig orientering har slumpmässighet, vilket resulterar i stora skillnader i främre vinkeln på slipningsprocessen (glidning, plöjning, skärning), och därmed är varje slipmedels roll på rälsmaterialets beteende (mekanisk kraft, sliptemperatur, etc.) också slumpmässigt, och därför finns det skillnader i ytans kvalitet, stötmekanismen för skenans brott. Helst: slipmedlet efter många cykler av nötning - självslipande process, ger fullt spel åt dess skärfunktion; bindningsslitage och fällning, så att det passiverade slipmedlet av, slipstenen självslipande; men överdrivet slitage på bindningen, vilket resulterar i för tidig utsöndring av slipmedlet, minskar utnyttjandegraden av slipmedlet, slipstenens slitstyrka minskar, vilket förkortar livslängden. Därför måste slitaget och självslipningen av slipstenen nå ett balanserat tillstånd, för att slipstenen ska bli både stark skärprestanda och lång livslängd. Samtidigt påverkar slipstenens slitage direkt slipeggens tillstånd och skärvinkeln, vilket i sin tur påverkar slipprocessens slipvärme och räls ytkvalitet. Således kan man se att i processen med rälslipning, under den termisk-mekaniska kopplingen av slipsten/räls gränssnitt, påverkar materialavlägsnandet och felet i slipstenen varandra och har en nära relation, vilket i slutändan påverkar skenans ytkvalitet efter slipningen.

För närvarande är växelverkansmekanismen mellan materialavlägsnande och brynefel i rälslipningsprocessen och dess inverkan på skenans ytkvalitet fortfarande oklar, vilket ökar brynets konstruktionssvårigheter, som visas i fig. 1(b). Därför är det viktigt att studera mekanismen för materialavlägsnande under rälslipningsprocessen, slitmekanismen för brynet, utvecklingen av rälsytkvaliteten och att konstruera den fysiska relationsmodellen för brynets struktur - mekaniska egenskaper hos brynet - slipprestanda - brynets felmekanism - ytkvaliteten på räls, vilket är av stort värde för design och tillverkning av bryne.

(3) Utvärdering av slipstenens prestanda

Vetenskaplig och omfattande utvärdering av slipstensprestanda (särskilt slipkapacitet), slipstensformel, processdesign ger en viktig referens. För närvarande finns det olika metoder för att utvärdera brynets prestanda och det saknas enhetliga utvärderingsstandarder för brynets prestanda, vilket gör det svårt att dela med sig av forskningsresultaten relaterade till brynet, vilket framgår av figur 1(c). Samtidigt bedriver många forskare för närvarande relaterad forskning genom att förbereda kvarnstenar i full storlek, som har en stor storlek, vilket inte gynnar den senare makro-/mikrokarakteriseringen och analysen, och som inte kan erhålla finare experimentella data, vilket resulterar i de experimentella resultaten av kvarnstenarna med begränsad vägledning om reglering av kvarnstenarnas prestanda, vilket minskar effektiviteten i forskningen och utvecklingen av kvarnforskningen, vilket minskar effektiviteten i forskningen och utvecklingen av kvarn. slöseri med energi och råvaror. Därför kan en flerdimensionell utvärderingsteknikväg användas för att vetenskapligt utforma slipstensutvärderingsutrustningen och konstruera utvärderingsriktlinjerna för prestanda för slipstenar i olika dimensioner, för att lägga grunden för främjande av slipstenar i järnvägstransportlinjer.

Fikon.1 De viktigaste problemen för utvecklingen av GS

(a) Slipstensbildning [2,3,1]; (b) Förhållanden mellan materialborttagningsmekanismer, slipstensförslitningsmekanismer och rälsytkvalitet [4,5,6,7,8]; (c) Metoder för utvärdering av slipstensprestanda [9,2,10].

[1] YUAN Yongjie. Prestandaregleringsmekanismerna för rälslipsten med porstruktur[J]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2021.

[2] ZHANG Wulin. Studie om prestandareglerande mekanismer för höghastighetstågsslipsten via korundslipmedel[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2021.

[3] ZHANG Pengfei, ZHANG Wulin, YUAN Yongjie, et al. Undersöka effekten av slipvärme på materialborttagningsmekanismen vid rälslipning[J]. Tribology International, 2020, 147:105942.

[4] JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. Jämförande analys av kinesiska järnvägsslipskivor och utländska internationella standarder[J]. Järnvägens kvalitetskontroll, 2018, 46(9): 5-8.

[5] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Wenjian, et al. Sliptryckets inverkan på borttagningsbeteendet hos rälsmaterial[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.

[6] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang, et al. Experimentell undersökning av materialborttagningsmekanism under rälslipning vid olika hastigheter framåt[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.

[7] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun, et al. Undersöka effekten av slipkornsstorlek på rälslipningsbeteenden[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2020, 53: 388-395.

[8] JOACHIM Mayer, ROBERT Engelhorn, ROSEMARIE Rot, et al. Slitageegenskaper hos andrafasförstärkta Sol-gel korundslipmedel[J]. Acta Materialia, 2006, 54(13): 3605-3615.

[9] XU Xiaotang. Studie om mekanismen för slipning av höghastighetståg[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2016.

[10] XU Xiaotang, WANG Hengyu, WU Lei, et al. En experimentell studie av höghastighetstågsslipning under våta förhållanden[J]. Lubrication Engineering, 2016, 41(11): 41-44.