ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Операция шлифования рельсов используется на железнодорожном транспорте как превентивная мера образования и развития дефектов контактно-усталостного происхождения, волнообразного износа и деформаций поперечного профиля рельсов. В настоящее время АО «Калужский завод “Ремпутьмаш”» совместно с Сибирским государственным университетом путей сообщения ведет разработку нового рельсошлифовального поезда повышенной производительности – РШП 2.0, который превосходит существующие аналоги по производительности в 3,5 раза. В основу РШП 2.0 положена технология скоростного шлифования рельсов, для реализации которой требуется обеспечение скорости резания до 100 м/с. Вращение шлифовального круга задается электродвигателем. На сегодняшний день электропривода промышленного исполнения, способного реализовать требуемые характеристики (7000 об/мин, 45 кВт, 60 Н·м) не существует. Цель работы. Исследование режимов шлифования рельсов с применением нового скоростного электропривода шлифовального круга, содержащего в качестве электродвигателя синхронный двигатель с постоянными магнитами и преобразователь частоты, питающий электродвигатель переменным напряжением повышенной частоты и обеспечивающий регулирование скорости шлифовального круга. Методы исследования. Для получения данных о работе нового электропривода в условиях, максимально приближенных к реальным режимам работы, и возможности реализации технологии скоростного шлифования проведены исследовательские испытания на специально разработанной рельсошлифовальной установке. Измерение частоты вращения шлифовального круга производилось лазерным тахометром «Мегеон 18005»; оценка съема металла после механической обработки осуществлялась профилографом рельсовым ПР-03; давление в пневмосистеме измерялось с помощью преобразователей давления измерительных ОВЕН ПД100И-ДИ1,6-111-0,5. Результаты и обсуждение. По результатам испытаний было установлено, что новый скоростной электропривод обладает повышенными эксплуатационными характеристиками за счет повышенной производительности и возможности регулирования скорости шлифовального круга, в результате этого обеспечивается необходимый съем металла с головки рельса при значительном увеличении скорости перемещения рельсошлифовального поезда.

1. Funke H. Rail grinding. – Berlin: Transpress, 1986. – 153 p.

2. Fan W., Liu Y., Li J. Development status and prospect of rail grinding technology for high speed railway // Journal of Mechanical Engineering. – 2018. – Vol. 54 (22). – P. 184–193. – DOI: 10.3901/JME.2018.22.184.

3. Schoch W. Grinding of rails on high–speed railway lines: a matter of great importance // Rail Engineering International. – 2007. – Vol. 36 (1). – P. 6–8.

4. Абдурашитов А.Ю., Сухов В.В. Влияние использования рельсошлифовальных поездов на продление жизненного цикла рельса // Путь и путевое хозяйство. – 2023. – № 8. – С. 20–22.

5. Суслов А.Г., Бишутин С.Г., Захаров Л.А. Инновационные технологии рельсообработки высокоскоростных железных дорог // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2020. – № 8. – С. 11–17. – DOI: 10.30987/2223-4608-2020-8-11-17.

6. Verma S., Joseph Selvi B., Yogesh Shah V. Influence of rail grinding operations on the World’s Largest Multimodal Network // International Conference on Advances in Design, Materials, Manufacturing and Surface Engineering for Mobility. SAE Technical Paper. – SAE International, 2022. – DOI: 10.4271/2022-28-0560.

7. Investigating the effect of grinding time on high-speed grinding of rails by a passive grinding test machine / P. Liu, W. Zou, J. Peng, F. Xiao // Micromachines. – 2022. – Vol. 13 (12). – P. 2118. – DOI: 10.3390/mi13122118.

8. Ильиных А.С. Скоростное шлифование рельсов в пути // Мир транспорта. – 2011. – № 3. – С. 56–61.

9. Хвостиков А.С. Повышение эффективности скоростного шлифования рельсов в пути // Современные наукоемкие технологии. – 2023. – № 5. – С. 30–35.

10. Тауберт М., Пюшель А. Скоростное шлифование рельсов // Железные дороги мира. – 2010. – № 7. – С. 31–33.

11. Experimental observation of tool wear in rotary ultrasonic machining of advanced ceramics / W. Zenga, Z. Lib, Z. Peib, C. Treadwell // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2005. – Vol. 45 (12–13). – P. 1468–1473.

12. Doman D., Warkentin A., Bauer R. A survey of recent grinding wheel topography models // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2006. – Vol. 46. – P. 343–352. – DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2005.05.013.

13. Островский В.И. Теоретические основы процесса шлифования. – Л.: ЛГУ, 1981. – 143 с.

14. Koshin A.A., Chaplygin B.A., Isakov D.V. Adequacy of the operating conditions of abrasive grains // Russian Engineering Research. – 2011. – Vol. 31 (12). – P. 1221–1226.

15. Экспериментальные исследования режимов скоростного шлифования рельсов / А.С. Ильиных, А.С. Пикалов, В.К. Милорадович, М.С. Галай // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2023. – Т. 25, № 3. – С. 19–35. – DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.3-19-35.

16. Повышение производительности рельсошлифовальных поездов методом скоростного шлифования / А.С. Ильиных, А.С. Пикалов, М.С. Галай, В.К. Милорадович // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. – 2022. – № 4 (216). – С. 46–56. – DOI: 10.1721 3/15603644202244656.

17. Особенности формирования технологического процесса плоского шлифования торцом круга при упругой подвеске шлифовальной головки / А.С. Ильиных, В.А. Аксенов, М.С. Галай, А.В. Матафонов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2016. – Т. 18, № 4. – C. 34–47. – DOI: 10.15593/2224-9877/2016.4.03.

18. A laboratory demonstration of rail grinding and analysis of running roughness and wear / M. Mesaritis, M. Shamsa, P. Cuervo, J. Santa, A. Toro, M. Marshall, R. Lewis // Wear. – 2020. – Vol. 456–457. – DOI: 10.1016/j.wear.2020.203379.

19. Satoh Y., Iwafuchi K. Effect of rail grinding on rolling contact fatigue in railway rail used in conventional line in Japan // Wear. – 2008. – Vol. 265 (9–10). – P. 1342–1348. – DOI: 10.1016/j.wear.2008.02.036.

20. Modelling and simulation of the grinding force in rail grinding that considers the swing angle of the grinding stone / K. Zhou, H. Ding, S. Zhang, J. Guo, Q. Liu, W. Wang // Tribology International. – 2019. – Vol. 137. – P. 274–288. – DOI: 10.1016/j.triboint.2019.05.012.

21. Ильиных А.С., Милорадович В.К., Галай М.С. Исследование влияния компонентов абразивного инструмента на его эксплуатационные свойства при скоростном шлифовании рельсов // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. – 2023. – № 3. – С. 28–37. – DOI: 10.17213/1560-3644-2023-3-28-37.