స్లైడింగ్-రోలింగ్ కాంపోజిట్ మోషన్స్ కింద హై-స్పీడ్ రైల్ గ్రైండింగ్ యొక్క స్వీయ-అనుకూల గ్రైండింగ్ ప్రవర్తనలు

స్లైడింగ్-రోలింగ్ మిశ్రమ కదలికల కింద హై-స్పీడ్ రైలు యొక్క స్వీయ-అనుకూల గ్రైండింగ్ ప్రవర్తనలు గ్రైండింగ్ పనితీరు మరియు ఉపరితల నాణ్యతను ఆప్టిమైజ్ చేయడంపై దృష్టి సారించాయి. అధిక కార్యాచరణ వేగం మరియు తేలికపాటి ఇరుసు లోడ్‌లతో వర్గీకరించబడిన హై-స్పీడ్ రైల్వేలు తరచుగా రోలింగ్ కాంటాక్ట్ ఫెటీగ్ [1]తో బాధపడుతుంటాయి, ఇది ఉపరితల స్పల్లింగ్ [2-4], అలసట పగుళ్లు [5,6] మరియు పగుళ్లకు దారితీస్తుంది [7,8]. ఈ సమస్యలకు సకాలంలో నిర్వహణ అవసరం, వీటిని నిర్ధారించడానికిరైలు నెట్‌వర్క్‌ల సురక్షితమైన మరియు నమ్మదగిన ఆపరేషన్. సాంప్రదాయ రైలు గ్రైండింగ్ పద్ధతులు లోతుగా పాతుకుపోయిన లోపాలను పరిష్కరించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంటాయి, అయితే తరచుగా అసమర్థతలు, పొడిగించిన నిర్వహణ సమయాలు మరియు ఉష్ణ నష్టానికి కారణమవుతాయి. హై-స్పీడ్ గ్రైండింగ్ (HSG) ప్రభావవంతమైన ప్రత్యామ్నాయంగా ఉద్భవించింది, అధిక గ్రైండింగ్ వేగాన్ని (60–80 కిమీ/గం) మరియు తగ్గించిన "నిర్వహణ విండోలను" అందిస్తుంది. సాంప్రదాయ గ్రైండింగ్ మాదిరిగా కాకుండా, HSG గ్రైండింగ్ వీల్స్ (GWలు) మరియు రైలు ఉపరితలం మధ్య ఘర్షణ శక్తుల ద్వారా నడిచే స్లైడింగ్-రోలింగ్ మిశ్రమ కదలికల ద్వారా పనిచేస్తుంది [9]. ఈ ప్రత్యేకమైన యంత్రాంగం పదునుపెట్టే పదార్థ తొలగింపు మరియు రాపిడి స్వీయ-పదును పెట్టడం రెండింటినీ అనుమతిస్తుంది. అయితే, స్లైడింగ్ మరియు రోలింగ్ కదలికల మధ్య పరస్పర చర్య తగినంతగా అన్వేషించబడలేదు, రైలు నిర్వహణ ఆప్టిమైజేషన్ కోసం HSG సామర్థ్యాన్ని పరిమితం చేస్తుంది. ఈ పనిలో, ఆన్-సైట్ గ్రైండింగ్ పరిస్థితులను అనుకరించడానికి ఇంట్లో తయారుచేసిన HSG పరీక్ష రిగ్‌ను ఉపయోగించారు. ప్రయోగాలు వివిధ కాంటాక్ట్ కోణాలు (30°, 45°, మరియు 60°) మరియు గ్రైండింగ్ లోడ్లు (500 N, 700 N, మరియు 900 N) [10, 11] కింద నిర్వహించబడ్డాయి.

1. స్లయిడ్-రోల్ నిష్పత్తి.గ్రైండింగ్ ప్రవర్తనను ప్రభావితం చేయడంలో స్లైడింగ్-రోలింగ్ మిశ్రమ కదలికలు కీలక పాత్ర పోషిస్తాయని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. Fig.1లో చూపిన విధంగా, స్లైడింగ్ వేగం మరియు రోలింగ్ వేగం యొక్క నిష్పత్తిగా నిర్వచించబడిన స్లైడింగ్-రోలింగ్ నిష్పత్తి (SRR), కాంటాక్ట్ కోణం మరియు గ్రైండింగ్ లోడ్ రెండింటితోనూ పెరిగింది, ఇది గ్రైండింగ్ జతల యొక్క స్లైడింగ్-రోలింగ్ మిశ్రమ కదలికలో మార్పులను అకారణంగా ప్రతిబింబిస్తుంది. ఉదాహరణకు, SRR 30° కాంటాక్ట్ కోణంలో 0.18 నుండి 60° వద్ద 0.81కి పెరిగింది. రోలింగ్-డామినేటెడ్ మోషన్ నుండి స్లైడింగ్ మరియు రోలింగ్ మధ్య సమతుల్యతకు ఈ మార్పు గ్రైండింగ్ ఫలితాలను గణనీయంగా మెరుగుపరిచింది. 45° కాంటాక్ట్ కోణం అత్యధిక గ్రైండింగ్ సామర్థ్యాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుందని అధ్యయనం కనుగొంది, అయితే 60° కాంటాక్ట్ కోణం ఉత్తమ ఉపరితల నాణ్యతను అందించింది, కాంటాక్ట్ కోణం పెరిగినప్పుడు ఉపరితల కరుకుదనం (Ra) గణనీయంగా తగ్గింది, Fig.2లో Fig.4లో చూపిన విధంగా, 30° వద్ద 12.9 μm నుండి 60° వద్ద 3.5 μm వరకు.

2. గ్రైండింగ్-ప్రేరిత WEL.గ్రైండింగ్ ప్రక్రియలో, అధిక కాంటాక్ట్ స్ట్రెస్, పెరిగిన ఉష్ణోగ్రతలు మరియు వేగవంతమైన శీతలీకరణతో సహా థర్మో-మెకానికల్ కప్లింగ్ ఎఫెక్ట్‌ల కారణంగా, రైలు ఉపరితలంపై మెటలర్జికల్ పరివర్తనలు మరియు ప్లాస్టిక్ వైకల్యం సంభవిస్తాయి. ఈ మార్పులు పెళుసైన తెల్లటి ఎచింగ్ లేయర్ (WEL) ఏర్పడటానికి దారితీస్తాయి, ఇది వీల్-రైల్ కాంటాక్ట్ నుండి చక్రీయ ఒత్తిళ్లలో పగుళ్లకు గురయ్యే అవకాశం ఉంది. ఫలితాలన్నీ WEL యొక్క సగటు మందం 8 μm కంటే తక్కువగా ఉందని, ఇది Fig.5లో చూపిన విధంగా యాక్టివ్ గ్రైండింగ్-ప్రేరిత WEL (~40 μm) [12, 13] కంటే సన్నగా ఉంటుందని వెల్లడిస్తున్నాయి. ఈ దృగ్విషయం HSG పద్ధతి యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలకు సంబంధించినది కావచ్చు, సాంప్రదాయ యాక్టివ్ గ్రైండింగ్‌తో పోలిస్తే, HSGలో, ఒకే రాపిడి కణం ఒక విప్లవ చక్రంలో కొద్దిసేపు మాత్రమే గ్రైండింగ్ ప్రక్రియలో పాల్గొంటుంది, అధిక కాంటాక్ట్ కోణాలలో కూడా. ఎక్కువ సమయం వరకు, రాపిడి కణం గ్రైండింగ్ తర్వాత వేడి వెదజల్లే కాలంలో ఉంటుంది. ఇది రాపిడి కణానికి గ్రైండింగ్‌లో తిరిగి పాల్గొనే ముందు వేడిని వెదజల్లడానికి తగినంత సమయం ఉందని నిర్ధారిస్తుంది, ఫలితంగా గ్రైండింగ్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లో మెరుగైన ఉష్ణ పరిస్థితులు ఏర్పడతాయి.

3. శిధిలాలను గ్రైండింగ్ చేయడం.Fig.6 మరియు Fig.7లో చూపిన విధంగా, గ్రైండింగ్ శిథిలాల విశ్లేషణ పదార్థ తొలగింపు విధానాలపై అదనపు అంతర్దృష్టులను అందించింది. ప్రభావవంతమైన గ్రైండింగ్ పనితీరును సూచించే ప్రవాహం లాంటి మరియు కత్తి ఆకారపు శిథిలాలు అధిక SRRల వద్ద ఎక్కువగా ఉన్నాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, బ్లాక్ మరియు ముక్కలు చేసిన శిథిలాలు తక్కువ కాంటాక్ట్ కోణాలలో ఆధిపత్యం చెలాయిస్తాయి, ఇది సరిపోని గ్రైండింగ్ పనితీరును ప్రతిబింబిస్తుంది. గ్రైండింగ్ లోడ్లతో గోళాకార శిథిలాల ఉనికి పెరిగింది, ఇది పెరిగిన గ్రైండింగ్ ఉష్ణోగ్రతలను సూచిస్తుంది. ఈ పరిశీలనలు సామర్థ్యం మరియు ఉష్ణ పరిస్థితులను సమతుల్యం చేయడానికి గ్రైండింగ్ పారామితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడం యొక్క ప్రాముఖ్యతను హైలైట్ చేస్తాయి.

4. స్లైడింగ్ రోలింగ్ సమ్మేళనం కదలిక యొక్క యంత్రాంగం.ఈ అధ్యయనం గ్రైండింగ్ ప్రక్రియలో స్లైడింగ్ మరియు రోలింగ్ కదలికల మధ్య డైనమిక్ ఇంటర్‌ప్లేను కూడా వెల్లడించింది, దీనిని Fig.8 లో చూపబడింది. స్లైడింగ్ రైలు ఉపరితలం నుండి పదార్థ తొలగింపును సులభతరం చేసింది, రోలింగ్ మెరుగైన శిధిలాల ఉత్సర్గ మరియు రాపిడి స్వీయ-పదును పెట్టడం. కనీస ఉష్ణ నష్టంతో సమర్థవంతమైన గ్రైండింగ్‌ను సాధించడానికి ఈ డైనమిక్ బ్యాలెన్స్ అవసరం. అయితే, రెండు కదలికలపై అధిక ప్రాధాన్యత ఉప-ఆప్టిమమ్ ఫలితాలకు దారితీస్తుంది: రోలింగ్-డామినేటెడ్ మోషన్ ఉపరితల కరుకుదనాన్ని పెంచుతుంది, అయితే స్లైడింగ్-డామినేటెడ్ మోషన్ రాపిడి పునరుద్ధరణను తగ్గిస్తుంది మరియు ఉష్ణ నష్టాన్ని పెంచుతుంది.

5. సమగ్ర మూల్యాంకనం.గ్రైండింగ్ సామర్థ్యం, ​​ఉపరితల కరుకుదనం మరియు WEL మందంతో సహా గ్రైండింగ్ పనితీరు యొక్క సమగ్ర మూల్యాంకనాలు, Fig.9లో చూపిన విధంగా స్లైడింగ్-రోలింగ్ మిశ్రమ కదలికలను ఆప్టిమైజ్ చేయడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలను హైలైట్ చేశాయి. వివిధ లోడ్లు మరియు కాంటాక్ట్ కోణాల కింద గ్రైండింగ్ పనితీరు యొక్క రాడార్ చార్టులు 45° కాంటాక్ట్ కోణం సామర్థ్యం మరియు నాణ్యత యొక్క ఉత్తమ మొత్తం సమతుల్యతను అందిస్తుందని చూపించాయి. అయితే, 60° కాంటాక్ట్ కోణం స్థిరంగా సున్నితమైన ఉపరితలాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది తుది గ్రైండింగ్ పాస్‌లకు అనువైనదిగా చేస్తుంది. గ్రైండింగ్ పారామితులకు లక్ష్యంగా చేసుకున్న సర్దుబాట్లు వివిధ రైలు ఉపరితల నష్టాన్ని సమర్థవంతంగా పరిష్కరించగలవని ఈ పరిశోధనలు సూచిస్తున్నాయి.

ఈ పరిశోధన హై-స్పీడ్ రైలు నిర్వహణకు ఆచరణాత్మక చిక్కులను అందిస్తుంది. ప్రారంభ గ్రైండింగ్ పాస్‌ల కోసం, 45° కాంటాక్ట్ కోణం పదార్థ తొలగింపు సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది, అయితే 60° కోణం ముగింపు దశలలో ఉన్నతమైన ఉపరితల నాణ్యతను నిర్ధారిస్తుంది. గ్రైండింగ్ పనితీరును మెరుగుపరచడానికి, ఉపరితల నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి మరియు గ్రైండింగ్ వీల్స్ యొక్క సేవా జీవితాన్ని పొడిగించడానికి స్లైడింగ్ మరియు రోలింగ్ కదలికలను డైనమిక్‌గా సమతుల్యం చేయడం యొక్క ప్రాముఖ్యతను అధ్యయనం నొక్కి చెబుతుంది.

ముగింపులో, ఈ అధ్యయనం హై-స్పీడ్ రైలు గ్రైండింగ్‌లో స్లైడింగ్-రోలింగ్ మిశ్రమ కదలికల కీలక పాత్రను హైలైట్ చేస్తుంది. స్లైడింగ్ మరియు రోలింగ్ చర్యల నిష్పత్తిని ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా, HSG ఉష్ణ నష్టాన్ని తగ్గించేటప్పుడు అత్యుత్తమ గ్రైండింగ్ సామర్థ్యం మరియు ఉపరితల నాణ్యతను సాధించగలదు. ఈ పరిశోధనలు HSG సాంకేతికతను అభివృద్ధి చేయడానికి మరియు రైలు నిర్వహణ పద్ధతులను మెరుగుపరచడానికి ఆచరణాత్మక మార్గదర్శకాలను అందించడానికి సైద్ధాంతిక పునాదిని అందిస్తాయి.

అంజీర్.గ్రైండింగ్ లోడ్లు మరియు కాంటాక్ట్ కోణాలతో SRR, COF మరియు భ్రమణ వేగం యొక్క వైవిధ్య ధోరణి.

చిత్రం 2.వివిధ కాంటాక్ట్ కోణాలు మరియు గ్రైండింగ్ లోడ్ల కింద గ్రైండింగ్ సామర్థ్యం.

అంజీర్. 3.వివిధ కాంటాక్ట్ కోణాలు మరియు గ్రైండింగ్ లోడ్ల కింద రైలు నమూనాల ఉపరితల స్వరూపాలు.

అంజీర్. 4.ఉపరితల కరుకుదనం మరియు3D స్వరూపాలువివిధ కాంటాక్ట్ కోణాలు మరియు గ్రైండింగ్ లోడ్ల కింద రైలు నమూనాల.

అంజీర్.రైలు నమూనాల క్రాస్-సెక్షనల్ ఆప్టికల్ మరియు SEM మెటలోగ్రాఫిక్ చిత్రాలు.

అంజీర్.రకం మరియు నిష్పత్తిగ్రైండింగ్ శిథిలాలువివిధ కాంటాక్ట్ కోణాలు మరియు గ్రైండింగ్ లోడ్ల కింద.

అంజీర్.వివిధ రకాల గ్రైండింగ్ శిథిలాల కోసం SEM చిత్రాలు మరియు EDS స్పెక్ట్రా.

అంజీర్. 8.HSG పై స్లైడింగ్-రోలింగ్ కాంపోజిట్ మోషన్ ప్రభావం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.

ఈ పని జర్నల్ ఆఫ్ ట్రిబాలజీ ఇంటర్నేషనల్‌లో నివేదించబడింది.

ప్రస్తావనలు

[1] ఫ్యాన్ W, Wu C, Wu Z, మరియు ఇతరులు. అబ్రాసివ్ బెల్ట్‌తో రైలు గ్రైండింగ్‌లో సెరేటెడ్ కాంటాక్ట్ వీల్ మరియు రైలు మధ్య స్టాటిక్ కాంటాక్ట్ మెకానిజం[J]. జర్నల్ ఆఫ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ ప్రాసెసెస్, 2022, 84: 1229-1245.

[2] చెంగ్ ZN, జౌ Y, లి PJ, మరియు ఇతరులు. పెరిడైనమిక్స్[J] ఆధారంగా పగుళ్లు వ్యాప్తి మరియు రైలు ఉపరితల స్పిలింగ్ విధానం. జర్నల్ ఆఫ్ టోంగ్జీ యూనివర్సిటీ, 2023, 51(6): 912-922.

[3] వాంగ్ JN, గువో X, జింగ్ L, మరియు ఇతరులు. హై-స్పీడ్ రైళ్ల వీల్ ట్రెడ్ స్పల్లింగ్ ద్వారా ప్రేరేపించబడిన వీల్-రైల్ ఇంపాక్ట్ రెస్పాన్స్ యొక్క పరిమిత మూలక అనుకరణలు[J]. పేలుడు మరియు షాక్ వేవ్స్, 2022, 42(4): 045103-1-045103-15.

[4] హువా జె, లియు జె, లియు ఎఫ్, మరియు ఇతరులు. లేజర్ క్వెన్చింగ్ ట్రీట్‌మెంట్ ద్వారా U71MnG రైలు పదార్థం యొక్క స్ట్రిప్ WEA వేర్ డ్యామేజ్ మరియు ఫెటీగ్ స్పాలింగ్‌పై అధ్యయనం[J]. ట్రైబాలజీ ఇంటర్నేషనల్, 2022, 175: 107811.

[5] బెనోయిట్ డి, సలీమా బి, మారియన్ ఆర్. రోలింగ్ కాంటాక్ట్ ఫెటీగ్ కింద పట్టాలపై హెడ్ చెక్ ఇనిషియేషన్ యొక్క మల్టీస్కేల్ క్యారెక్టరైజేషన్: మెకానికల్ మరియు మైక్రోస్ట్రక్చర్ విశ్లేషణ[J]. వేర్, 2016, 366: 383-391.

[6] షుర్ EA, బోర్ట్స్ AI, బజనోవా LV, మరియు ఇతరులు. ఫెటీగ్ మాక్రోలైన్‌లను ఉపయోగించి పట్టాలలో ఫెటీగ్ క్రాక్ వృద్ధి రేటు మరియు సమయాన్ని నిర్ణయించడం[J]. రష్యన్ మెటలర్జీ (మెటల్లీ), 2020, 2020: 477-482.

[7] అల్-జుబూరి ఎ, జు హెచ్, లి హెచ్, మరియు ఇతరులు. స్క్వాట్ లోపాలతో సంబంధం ఉన్న రైలు పగులు వైఫల్యంపై మైక్రోస్ట్రక్చరల్ పరిశోధన[J]. ఇంజనీరింగ్ వైఫల్య విశ్లేషణ, 2023, 151: 107411.

[8] మసౌది నెజాద్ ఆర్, ఫర్హాంగ్‌డూస్ట్ కె, షరియాటి ఎం. రైలు ఉక్కు యొక్క మైక్రోస్ట్రక్చరల్ విశ్లేషణ మరియు అలసట పగులు ప్రవర్తన[J]. మెకానిక్స్ ఆఫ్ అడ్వాన్స్‌డ్ మెటీరియల్స్ అండ్ స్ట్రక్చర్స్, 2020, 27(2): 152-164.

[9] వాన్ డైస్ట్ కె, పుషెల్ ఎ. ట్రాఫిక్ అంతరాయాలు లేకుండా రెగ్యులర్ రైల్ గ్రైండింగ్ ద్వారా హై స్పీడ్ గ్రైండింగ్-రైల్వే శబ్ద తగ్గింపు[C]//ఇంటర్-నాయిస్ మరియు నాయిస్-కాన్ కాంగ్రెస్ మరియు కాన్ఫరెన్స్ ప్రొసీడ్ ఇన్ GW. ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ నాయిస్ కంట్రోల్ ఇంజనీరింగ్, 2013, 247(2): 5206-5212.

[10] వాన్ డైస్ట్ కె, ఫెర్రరోట్టి జి, కిక్ డబ్ల్యూ, మరియు ఇతరులు. హై-స్పీడ్-గ్రైండింగ్ వాహనం HSG-2 యొక్క వేర్ విశ్లేషణ: ధ్రువీకరణ, అనుకరణ మరియు కొలతలతో పోలిక[M]//రోడ్లు మరియు ట్రాక్‌లపై వాహనాల డైనమిక్స్ వాల్యూమ్ 2. CRC ప్రెస్, 2017: 925-930.

[11] వాన్ డైస్ట్ కె, పుషెల్ ఎ. ట్రాఫిక్ అంతరాయాలు లేకుండా రెగ్యులర్ రైల్ గ్రైండింగ్ ద్వారా హై స్పీడ్ గ్రైండింగ్-రైల్వే శబ్ద తగ్గింపు[C]//ఇంటర్-నాయిస్ మరియు నాయిస్-కాన్ కాంగ్రెస్ మరియు కాన్ఫరెన్స్ ప్రొసీడ్ ఇన్ GW. ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ నాయిస్ కంట్రోల్ ఇంజనీరింగ్, 2013, 247(2): 5206-5212.

[12] మెసరిటిస్ M, శాంటా JF, మోలినా LF, మరియు ఇతరులు. పూర్తి స్థాయి వీల్/రైలు ప్రయోగశాల పరీక్షలలో వివిధ రైలు గ్రేడ్‌ల పోస్ట్-ఫీల్డ్ గ్రైండింగ్ మూల్యాంకనం[J]. ట్రైబాలజీ ఇంటర్నేషనల్, 2023, 177: 107980.

[13] రాస్ముస్సేన్ CJ, ఫెస్టర్ S, ధార్ S, మరియు ఇతరులు. గ్రౌండింగ్ ప్రేరేపిత మార్టెన్సైట్ వైట్ ఎచింగ్ పొరల వద్ద పట్టాలపై ఉపరితల పగుళ్లు ఏర్పడటం [J]. వేర్, 2017, 384: 8-14.