шлифовка рельсов - это процесс удаления материала с помощью вращающегося шлифовального круга. Протяжённость шлифования довольно длинная, использование режущей жидкости не только увеличит затраты на техническое обслуживание, но и приведет к широкому загрязнению. Если нет охлаждения и смазки, тепло, образующееся в процессе шлифования, не может быть своевременно высвобождено, поэтому из - за условий сушки, высокой скорости вращения шлифовального круга (~ 3600 rpm) и шлифовальной нагрузки (~ 2000 N) [1 - 4] ожоги рельсов часто наблюдаются после процесса шлифования рельсов, как показано на рисунке 1. Для дальнейшего повышения эффективности шлифования и получения хорошей целостности поверхности проектирование и изготовление отверстий в шлифовальном круге является экономически эффективным методом [5].
Диаграмма 1. Измельчение приводит к ожогам головки колеи и белому травлению.
Китайские ученые подготовили пористый шлифовальный круг и продемонстрировали его шлифовальные свойства на испытательном стенде собственной конструкции [5]. Можно отметить, что после образования пористости в шлифовальном круге максимальная прочность на сжатие снижается с 83,74 МПа до 54,53 МПа, что на 35% ниже. Результаты шлифовальных экспериментов показывают, что с увеличением пористости шлифовального круга объем шлифования несколько улучшился, температура шлифования снизилась, а нагрузка шлифовального круга уменьшилась. Результаты показывают, что шлифовальный круг с более высокой пористостью обладает лучшей способностью к саморемонту и помогает предотвратить нагрузку на шлифовальный круг.
Диаграмма 2. Форма поверхности шлифовального круга до и после испытания на различную пористость: 8,12% (a) и (e), 15,81% (b) и (f), 18,60% (c) и (g) и 21,18% (d) и (h).
Из - за тепла шлифования на всех головках шлифовальных колеи наблюдались твердые и хрупкие белые травильные слои, как показано на рисунках 3 и 4, самый толстый WEL определяется минимальной пористостью шлифовального круга. В сильфонах WEL представляет собой деформированный перлитный слой, образованный деформацией абразива под напряжением сдвига. Твердость WEL составляет 5,77 GPA, что примерно в 2 - 3 раза превышает твердость перлитной матрицы. Многие ученые пришли к выводу, что WEL тесно связан с разрывом рельсов [6 - 8]. Во время использования рельсов на поверхности могут возникать трещины из - за смешивания напряжения растяжения колеса и напряжения сдвига. Из - за своей хрупкости образовавшиеся трещины быстро распространяются через слой WEL, простираясь на границе между WEL и перлитом и даже вниз в перлитную матрицу, образуя более серьезные дефекты рельсов [9]. Таким образом, жесткая хрупкость может привести к преждевременному отказу шлифовальных рельсов, которые могут эффективно контролироваться пористостью шлифовального круга.
Диаграмма 3. WEL и твердость деформированного слоя.
Диаграмма 4. OM поперечного сечения шлифованных рельсов с различной пористостью шлифовального круга: 8,12% (a), 15,81% (b), 18,60% (c) и 21,18% (d).
Механизм шлифования шлифовального круга пористой конструкции показан на рисунке 5. Из - за высокого отрицательного переднего угла и относительно высокой плотности активного песка мельница сначала расплавляется при такой высокой температуре, а затем прилипает к поверхности шлифовального круга, уменьшая шлифовальную способность шлифовального круга и увеличивая тепло шлифования. Напротив, пористый шлифовальный круг обладает лучшей способностью к саморемонту и меньшим повреждением поверхности рельсов [8]. С одной стороны, структура отверстия увеличивает пространство между абразивами, обеспечивая достаточное пространство для хранения стружек и высвобождения тепла. Фрагмент может закручиваться в отверстии и устраняться последующим взаимодействием абразива, а также передавать часть тепла из зоны контакта. С другой стороны, напряжение и высота выпуклости каждого активного песка больше, чем у обычного шлифовального круга, что увеличивает толщину неразрезанной стружки и уменьшает эффект трения между песком и поверхностью рельса, тем самым уменьшая предварительную усталость, вызванную шлифованием рельсов, как описано выше. Таким образом, благодаря своим превосходным шлифовальным свойствам и низкому эффекту повреждения поверхности рельса, шлифовальный круг с пористой структурой имеет большой потенциал для применения в технологии шлифования рельсов в условиях высокоскоростного сухого шлифования.
Диаграмма 5. Механизм шлифования шлифовального круга.
Инструментальные книги
[1] Чжан Вэй, Чжан Пин, Чжан Цзюнь, Фань, Чжу. Исследуйте влияние размера мельницы на поведение шлифования рельсов. J Производственный процесс 2020; 53: 388 - 95.
[2] Линь, Чжоу, Го, Лю, Ван. Влияние параметров шлифования на температуру поверхности шлифовальной дорожки и поведение горения. Tribol Int 2018; 122: 151 - 62.
[3] Чжоу, Дин, Ван, Ван, Го, Лю. Влияние давления шлифования на поведение удаления рельсовых материалов. Tribol Int 2019; 134: 417 - 26.
[4] Tawakoli T, Westkaemper E, Rabiey M. Сухое измельчение путем специальной обработки. Международное руководство по передовым технологиям, 2007 год; 33: 419 - 24.
[5] Юань Юн, Чжан Вэй, Чжан Пэн, Фань, Чжу. пористый шлифовальный круг помогает облегчить предварительную усталость шлифования рельсов, повысить эффективность удаления материала. Tribol Int 2021; 154: 106692.
[6] Magel E, Roney M, Kalousek J, Sroba P. Сочетание современной теории и практики шлифовки рельсов. Материальная конструкция для проекта усталостного разрушения 2003; 26: 921 - 9.
[7] Соответствие между механизмом износа на коммерческих железных дорогах Cuervo PA, Santa JF, Toro A. и операциями по шлифовке рельсов. Tribol Int 2015; 82: 265 - 73.
[8] Агарвал С. о механизме и механике нагрузки на шлифовальный круг. J Manuf Process 2019; 41: 36 - 47.
[9] Чжан Цзы, Шан Вэй, Дин, Го, Ван Хайюн, Лю и т. Д. На основе процесса шлифования рельсов с подвижным источником тепла тепловая модель и температурное поле. Применение тепловой техники в 2016 году; 106: 855 - 64.
