Metod för utvärdering av slipstensprestanda

Metod för utvärdering av slipstensprestanda

Den mest avgörande aspekten av slipstensutvecklingsprocessen ligger i att utvärdera och verifiera dess prestanda (inklusive storlek och noggrannhet, dynamisk/statisk balans, rotationshållfasthet, bärförmåga, slipprestanda, etc.), och därigenom vägleda den optimerade designen av dess formulering, process och struktur. Bland dessa faktorer fungerar slipprestandan hos slipstenen som en påtaglig representation av dess operativa effektivitet, vilket får stor uppmärksamhet från forskare. För närvarande kan utrustning för verifiering av slipstensprestanda kategoriseras i sex typer baserat på skillnader i de relativa aktionsformerna mellan slipstenen och skenan: 1) traditionell slipmaskinstyp; 2) stationär blockrälstyp; 3) linjär rälsmatningstyp; 4) cirkulär skena horisontell roterande matningstyp; 5) höghastighetstågsslipningsställ; och 6) äkta rälslipningstestlinje.

(1) Typ av konventionell slipmaskin. Uhlmann et al. [1] undersökte inverkan av slipparametrar på ytkvaliteten (hårdhet, ojämnhet, vitt lagertjocklek) på rälsen med hjälp av en ytslipmaskin som avbildas i figur 1. Wu et al. [2] verifierade att en slitsad slipsten förbättrar skenans ytkvalitet efter slipning med en liknande anordning. Denna typ av slipprovare kännetecknas av en hög slipstenslinjehastighet (upp till 30-50 m/s) men en låg matningshastighet (8-16 m/min) [2]; samtidigt är sliptrycket icke-justerbart. Följaktligen kan denna testare inte simulera faktiska rälslipningsoperationer och kan endast tillhandahålla en referens för att studera slipskivans beteende.

Fikon.1Testmaskin för ytslipmaskin[1]

(2) Stationär blockskena typ. Baserat på fältdriftssättet för slipstenar för rälslipning, kopplade många forskare motorn till slipstenen och använde ändytan på slipstenen för att slipa rälsarbetsstycket. Kanematsu et al. [3] verifierade slipprestanda för olika slipstenar med hjälp av rälslipprovaren som visas i figur 2. Gu et al. [4] modifierade en slipprovare med liknande struktur med hjälp av en friktionsexperimentprovare för att studera slipprestandan hos slipstenar med olika slipkornstorlekar. Denna typ av testmaskin kan bättre simulera slipstenens rotationshastighet, sliptryck och andra parametrar men kan inte uppnå slipmatningsrörelsen. Långvarig slipning av ett lokalt järnvägsområde kommer att höja gränssnittstemperaturen på grund av slipvärme, vilket leder till prestandaförsämring av hartsbundna slipstenar vid höga temperaturer och minskad slipkraft. Dessutom, under påverkan av slipvärme, är skenan benägen att brinna. Därför måste den experimentella processen för denna typ av testmaskin fullt ut överväga interferensen av malningstemperaturen på de experimentella resultaten.

Fikon.2Blockskena fast slipprovare[3]

(3) Linjär rälsmatningstyp. För att ta itu med rälsmatningsfrågan i rälslipningstestmaskinen av Gu et al. [4], Zhou Kun [80] använde en kuggstång för att driva stångskenorna, vilket möjliggjorde enkelriktad, linjär rälsmatning från 1,6 till 4,0 km/h, som visas i figur 3. Den experimentella maskinen användes också för att studera olika slipparametrar (sliptryck [5], matningshastighet [6]) och slipskivans hårdhet [7]. Huang Guigang [8] modifierade huvudstrukturen för BM2015-portalhyveln för att utveckla en aktiv slipprovare med vertikal räls, avbildad i figur 4. Utrustningen använde 60 kg/m spårvidd på plats, med en simulerad matningshastighet på 0,3~4,5 km/h, och kunde uppnå slipning på ±50° spårvinkel. Utrustningen verifierade framgångsrikt slipprestandan hos den utvecklade CBN-slipskivan. Den aktiva rälsslipningshastigheten varierar från 3~24 km/h, medan hastigheterna som simuleras av denna typ av rälsliputrustning är lägre, vilket begränsar dess experimentella kapacitet.

Fikon.3Horisontell linjär rälsmatningsslipprovare[5,6,7]

Fikon.4Vertikal linjär rälsmatningsslipprovare[8]

(4) Cirkelskena horisontell roterande matningstyp. Chinese Academy of Railway Sciences [9], Nanjing University of Aeronautics and Astronautics [10,11] och Kuffa et al. of Switzerland [12] rapporterade en cirkulär räls horisontell roterande matningsprovare, visad i figur 5. I denna testare är skenorna bearbetade till en skiva och anordnade horisontellt; rälsskivan kan rotera horisontellt under inverkan av drivmekanismen för att simulera slipvagnens matningshastighet. Utrustningen designad av Chinese Academy of Railway Sciences har en rälsskivadiameter på cirka 1,6 m, en slipbandsbredd på 10 mm och en maximal sliphastighet på 10,8 km/h [9]. Baserat på slipeffekten av denna experimentella utrustning ger den datastöd för utveckling av beställningsvillkor för aktiva slipskivor [9,13,14]. Denna typ av utrustning är välkänd inom området aktiv rälslipning.

Fikon.5Cyklisk räls horisontell rotationsmatningsslipprovare[19]

(5) Höghastighetstågsslipningsprovare. Wang Hengyus team vid Southwest Jiaotong University [15,16] designade en passiv höghastighetsrälslipningstestare som kan simulera en maximal sliphastighet på upp till 60~80 km/h, som visas i figur 6. Dessutom har professor Zou Wenjuns team vid Henan University of Technology [17,18] designat en liten rälsslipningsskiva 7, där en liten rälsslipningsskiva 7 konstruerades. är anordnad vertikalt och utrustningen kan justera slipstensimpulsen och sliptrycket. Ytterdiametern på skenan är 150 mm, och specifikationen för slipstenen är Φ80×10×10 mm, som kan simulera sliphastigheter på plats på 60~80 km/h och sliptryck på 1200~3200 N. Sliptrycket på slipstenen kan justeras upp till ett maximalt sliptryck på 6,0 km/h med max. på 3200 N. Denna typ av experimentmaskin spelar en avgörande vägledande roll i utvecklingen av höghastighetsslipstenar.

Fikon.6Höghastighetsslipbänk[13]

Fikon.7Höghastighets testbänk för slipreduktion[16]

(6) Real Rail Grinding Test Line. Under det senaste decenniet har Golden Eagle Heavy Industry påbörjat utvecklingen och innovativ design av höghastighetstågsslipvagnar och etablerat en testbas för spårslipning i Yujiahu, Xiangyang City, Hubei-provinsen. Figur 8 visar en höghastighetsrälsslipvagn, som kan utrustas med 24 slipskivor (12 på varje sida), som arbetar med en sliphastighet som överstiger 60 km/h [15]. Fordonets driftsförhållanden och lägen kan helt överensstämma med de för höghastighetsrälslipning, vilket möjliggör verifiering av slipstenens skärprestanda. Samtidigt är fordonet utrustat med flera slipstenar, vilket gör det möjligt att verifiera stabiliteten i tillverkningsprocessen för slipstenar. Därför, under förutsättning att ett omfattande utvärderingssystem upprättas, kommer den framtida utvärderingen och verifieringen av slipskivans prestanda av denna slipbil att ha ett auktoritativt vägledande värde.

Fikon.8Testlinje verklig bilslipning[13]

• UHLMANN Eckart, LYPOVKA Pavlo, HOCHSCHILD Leif, et al. Inverkan av rälsslipningsprocessparametrar på räls ytråhet och ytskiktshårdhet[J]. Wear, 2016, 366-367: 287-293.
• WU Yao, SHEN Mengbo, Qu Meina, et al. En experimentell undersökning av ytskiktsskador vid högeffektiv och lågskadad slipning av räls med slitsad CBN-slipskiva[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2019, 105(7-8): 2833-2841.
• KANEMATSU Yoshikazu, SATOH Yukio. Inverkan av typ av slipsten på rälslipningseffektiviteten[J]. Järnvägstekniska forskningsinstitutets kvartalsrapporter, 2011, 52(2): 97-102.
• GU Kaikai, LIN Qiang, WANG Wenjian, et al. Analys av effekterna av slipstenens rotationshastighet på borttagningsbeteendet hos rälsmaterial[J]. Wear, 2015, 342-343: 52-59.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Wenjian, et al. Sliptryckets inverkan på borttagningsbeteendet hos rälsmaterial[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang, et al. Experimentell undersökning av materialborttagningsmekanism under rälslipning vid olika hastigheter framåt[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
• WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, et al. Effekter av slipmaterial och hårdhet hos slipskivor på rälslipbeteenden[J]. Wear, 2020, 454-455: 203332.
• HUNAG Guigang. Design och experimentell studie av höghastighetsslipningstestbänk för CBN-rälsslipskiva[J]. Manufacturing Automation, , 2020, 42(05): 88-91+122.
• JI Yuan. The Systematic Study in the Evaluation Technology of Grinding Wheel for Rail Grinding[D]. Peking: China Academy of Railway Science, 2019.
• WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, et al. Slitageegenskaper hos lödda diamantskivor med olika sliptid[J]. Wear, 2019, 432-433: 202942.
• WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, et al. Studie av slitageegenskaper hos lödd diamantplåt för räls kompositslipskiva under olika tryck[J]. Wear, 2019, 424-425: 183-192.
• MICHAL Kuffa, DANIEL Ziegler, THOMAS Peter, et al. En ny slipstrategi för att förbättra de akustiska egenskaperna hos järnvägsspår[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. China Railway Corporation Enterprise Standard: Tekniska specifikationer för inköp av slipskiva för järnvägssliptåget[S]. Peking: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.
• JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. Jämförande analys av kinesiska järnvägsslipskivor och utländska internationella standarder[J]. Järnvägens kvalitetskontroll, 2018, 46(9): 5-8.
• XU Xiaotang. Studie om mekanismen för slipning av höghastighetståg[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2016.
• XU Xiaotang, WANG Hengyu, WU Lei, et al. En experimentell studie av höghastighetstågsslipning under våta förhållanden[J]. Lubrication Engineering, 2016, 41(11): 41-44.
• ZOU Wenjun, LIU Pengzhan, LI Huanfeng, et al. En testplattform för slipning av passiv räls: Kina, CN 110579244A[P]. 2019-12-17.
• LIU Pengzhan, ZOU Wenjun, PENG Jin, et al. Studie om effekten av sliptryck på materialborttagningsbeteende utförd på en egendesignad passiv slipsimulator[J]. Applied Sciences, 2021, 11(9): 4128.
• ZHAO Jinbo, XIAO Bin, WU Hengheng, et al. Utveckling av prestandatest av självsmord kompositslipskiva[J]. Maskiner, 2019, 48(03): 56-58.