ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 3 2022 32 ТЕХНОЛОГИЯ В соответствии с представленными схемами (рис. 9, а) определим составляющие силового взаимодействия шлифовального круга с рельсом. Для способа шлифования HSG составляющие силы определяются соотношениями: cos cos , r t F F Q (6) sin sin . g t F F Q (7) Для способа СГУПС: cos , t r t F e Q e F F R R (8) 2 2 sin t g t F R e F F R 2 2 . Q R e R (9) Из представленных зависимостей (6)–(9) видно, что с увеличением одной из составляющей силового воздействия вторая будет уменьшаться. Соотношения составляющих сил будут определяться углом α для метода HSG и углом φ, определяющимся эксцентриситетом e, для метода СГУПС. В качестве примера произведем расчет по формулам (6)–(9) для всех возможных диапазонов угла α и эксцентриситета e. В расчетах примем значения Q = 500 Н и λ = 1, R = 125 мм. Результаты расчетов графически отображены на рис. 10. На обоих графиках (рис. 10) видно, что имеется точка пересечения зависимостей составляющих силового воздействия Fr и Fg. Те области графиков, где сила Fr, приводящая шлифовальный круг во вращение, меньше силы резания Fg, характеризуются тем, что шлифовальный круг имеет меньшую возможность к проворачиванию. При этом, чем больше разница в значениях этих составляющих силы, тем вероятность проворачивания шлифовального круга меньше. Так, при значениях угла α, близких к 90°, а эксцентриситета e, близких к нулю, вращение шлифовальных кругов практически исключается, и процесс механической обработки рельса по своему принципу переходит в обычное брусковое шлифование, описанное ранее (см. рис. 1). Обратная ситуация возникает, когда значение силы Fr превышает значение силы Fg. В этом случае свободное проворачивание шлифовального круга начинает преобладать над процессом срезания металла, и при минимальных значениях угла α и максимальных значениях эксцентриситета e движение абразивного инструмента фактически переходит во вращение–качение без проскальзывания, при котором процесс механической обработки не происходит. Точку пересечения графиков в данном случае можно считать условием оптимизации значений угла α или же эксцентриситета e для соответствующих методов шлифования, при которых будет осуществляться максимально эффективная механическая обработка поверхности рельса с равномерным вращением шлифовального круга, исключающее его засаливание и потерю работоспособности. Исходя из условия Fr = Fg совместное решение уравнений (6) и (7) для метода HSG показывает, что cosα = sinα, что соответствует α = 45°, которое и можно считать оптимальным значением угла разворота шлифовального круга. Аналогичное решение уравнений (8) и (9) для метода СГУПС показывает, что оптимальное значение эксцентриситета определяется зависимостью , 2 R e (10) и при принятом радиусе шлифовального круга R = 125 мм е = 88,4 мм. Полученные оптимальные значения α и e являются постоянными и неизменными, независимо от значений Q и λ. Возвращаясь к кинематическому анализу, можно сопоставить скорости вращения шлифовальных кругов для полученных оптимальных значений α и e (см. рис. 8). Так, при значении α = 45° и при скорости рельсошлифовального поезда 100 км/ч скорость шлифовального круга для метода HSG составит 19,6 м/с. Для метода СГУПС при прочих равных условиях при значении е = 88,4 мм скорость шлифовального круга составит 39,3 м/с, что свидетельствует о потенциале метода СГУПС в части большей производительности механической обработки. Выполненный по отдельности кинематический и силовой анализ рассматриваемых методов шлифования не позволяет в полной мере оценить эффективность процессов механической
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1