Для большегрузных и высокоскоростных железных дорог требуются разные шлифовальные круги?

Почему эти две обязанности тянут колесо в противоположных направлениях

• Дефекты не одинаковы, поэтому и способ их устранения тоже не одинаков. Тип повреждений зависит от типа линии. На линиях с тяжелыми грузоперевозками основными дефектами являются смятие, деформация фланцев и боковой износ, вызванные очень высокими осевыми нагрузками и высокими силами тяги. На высокоскоростных линиях основными дефектами являются усталость при качении, волнистость и вмятины на рельсах, вызванные многократным высокоскоростным контактом, а не экстремальными нагрузками. Колесо, выбранное только по названию дефекта, будет неподходящим для одного из двух типов повреждений.
• Для тяжелых грузов требуется равномерное удаление металла. Длинные дуги при высоком удельном давлении поддерживают нагрузку на шлифовальном круге на протяжении многих километров, поэтому зерно должно оставаться острым, а круг должен сохранять свою форму. Абразивным материалом, содержащим диоксид циркония, является цирконий-глинозем: в наших собственных испытаниях материалов цирконий-глинозем F16 показал прочность на сжатие 308,0 МПа при коэффициенте шлифования 41,0 , по сравнению с 124,0 МПа и 22,4 для прокаленного бурого оксида алюминия и 103,2 МПа и 11,9 для белого оксида алюминия.
• Высокоскоростная обработка требует идеально ровной поверхности, а не полного удаления материала. Конструкция высокоскоростной обработки предусматривает неглубокий проход — примерно 0,1 мм за проход и не более 3 проходов в режиме высокоскоростной пассивной обработки. Причинами отказа являются не медленное удаление материала, а пригорание, белый слой и искажение профиля. Диск, который заставляет выполнять более глубокий проход для компенсации, не подходит для этой задачи.
• Нагрев вреден для обоих материалов, и особенно сильно он действует на высоких скоростях. Белый слой, остающийся после перегрева, имеет твердость около 870 HV0.3 по сравнению с примерно 340 HV0.3 у основного металла. Этот твердый, хрупкий слой разрушается под воздействием движения и способствует образованию новых трещин, что противоречит цели шлифовки рельса. Температура шлифованной поверхности должна быть ниже 150 °C без непрерывной синей полосы. Наши колеса решают эту проблему за счет состава: гидрофобный аэрогель плюс полые стеклянные микросферы N2O для ограничения теплопроводности в обрабатываемую поверхность, а содержание серы поддерживается на уровне 0,03% или ниже , чтобы при шлифовке не образовывались вредные пары.
• «Более твердый» — не лучший вариант ни для одного из типов шлифовальных кругов. В наших серийных испытаниях повышение содержания связующего вещества увеличило прочность на сжатие, но уменьшило объем удаляемого материала: при переходе от GS-10 к GS-15 объем удаляемого материала снизился с 1,0 г до 0,2 г , а коэффициент шлифования увеличился с 12,8 до 24,1. Более твердый круг более износостойкий и менее резающий. Оптимальным является средний диапазон, а чрезмерно твердый круг дает гладкую, полированную поверхность, которую операторы ошибочно принимают за хороший результат.

Различия в технических характеристиках, сравнение бок о бок

Самая важная строка — последняя. Проверка каждого колеса — это не премиальная услуга, предназначенная только для большегрузных автомобилей; это базовый уровень проверки каждого колеса, которое устанавливается на шлифовальную головку, на любой скорости и в любой сети.

Какой класс колес подходит для какой машины?

Два практических замечания. Во-первых, колесо подбирается к головке, а не к линии: в сети для тяжелых грузов, использующей станок класса GMC-48, используется такое же колесо размером 260×90×154, как и в любой другой сети, использующей тот же станок. Во-вторых, держите на складе колеса разных типов по типу головки, а не по типу линии — полный каталог находится на странице продукции «Шлифовальные колеса для рельсов» , а различия между размерами описаны в инструкции по чтению технических характеристик колеса .

Цикл шлифовки является частью процесса выбора шлифовального круга.

Способ и частота отключения — это лишь один из вариантов, а не два. В китайской сетевой практике циклы профилактического отключения устанавливаются в зависимости от радиуса и объема трафика:

Под этими циклами существует пороговое значение, применимое к обоим типам линий. Усталость от качения развивается за счет ползучести поверхностного слоя: микротрещины зарождаются, затем инициируются, а затем распространяются, и первые две стадии исчерпывают большую часть ресурса усталости. Пока глубина трещины составляет около 0,2 мм или меньше, обычный шлифовальный проход полностью удаляет потрескавшийся слой. После этой глубины поверхность можно очистить, при этом корень трещины остается. Именно поэтому высокоскоростной шлифовальный круг оценивается по стабильности результатов после каждого прохода, а шлифовальный круг для тяжелых грузов — по прочности на длинном участке — они защищают от разных стадий одного и того же разрушения.

Что показывают наши собственные программы по перевозке тяжелых грузов и высокоскоростным перевозкам

Оба типа нагрузки были измерены на наших колесах в процессе эксплуатации. Сравнивайте показатели только между линиями с аналогичными условиями эксплуатации:

• Тяжеловесная полупоездная эстакада Shuohuang — 48 колёс с левой стороны, 15 км/ч, 13,8 кВт , зарегистрировано 172,8 проходных км ; средняя толщина износа 34,67 мм , что составляет 4,98 проходных км на мм , в среднем 199 проходных км на колесо. Сравнение с одной тележкой в 2023 году показало 5,96 против 4,99 для колеса, использовавшегося тогда, что примерно на 19,4% лучше, при этом лучший результат для одного колеса достиг 332,3 проходных км . Всего установлено 808 колёс. В ходе испытаний использовались рельсы 75N-U78CrV и 60-U75V, преобладали дефекты типа «рыбья чешуя» и «плёнка» — случай тяжеловесной перевозки описан в этом примере эффективности тяжеловесной перевозки .
• Высокоскоростная линия Хэву, PGM-96C, 2020 год — 4,28 проходных км на милю против 3,27 для колеса, использовавшегося тогда, или примерно в 1,31 раза больше , в среднем 214,22 проходных км на колесо при 68% мощности (20,4 кВт), 3600 об/мин и 16 км/ч, без непрерывного сгорания топлива на готовом покрытии. Программа реализуется в рамках работ по строительству высокоскоростной линии Шанхай-Ухань-Чэнду .
• На участках Иянской линии и Лючжоу — средний расход 5,7 проходных км на миллиметр и 228 проходных км на Иянской линии; двухчасовая ночная остановка в Лючжоу позволила преодолеть 18,72 проходных км с износом колес 20-30 мм для комбинированной конструкции против 43,5-59 мм для импортного эталонного колеса в тех же условиях.

Эти данные были получены при определенных осевых нагрузках и скоростях. Использовать их следует не по техническим характеристикам, а как ожидаемые значения: проведите небольшое количество замеров на своей линии, параллельно с замерами на вашем текущем колесе, на той же машине в тех же временных интервалах, и сравните результаты в километрах пробега, а не в календарном времени.

Как принять решение для своей сети

1. Запишите режим работы, а не тип линии. Осевая нагрузка, радиус кривизны, количество дефектов и тип используемой машины — эти четыре параметра определяют конструкцию колеса.
2. Определите размер, исходя из головки блока цилиндров. Сначала проверьте диаметр отверстия, зазор в защитной крышке и диаметр кольца, указанный в каталоге; затем определите марку и зернистость. Если размер неверный, ничто другое не компенсирует.
3. Перед заказом определите план проходов. Укажите количество проходов за один проход, общее количество проходов и доступную продолжительность работы. При перевозке тяжелых грузов это обычно означает меньшее количество глубоких проходов; при высокоскоростной перевозке — более мелкие.
4. Установите пределы, по которым будет производиться оценка. Ra, линейка, сглаживание, отсутствие непрерывного синего покрытия и соответствие профиля. Колесо, которое соответствует целевому показателю удаления материала, но не соответствует целевому показателю чистоты поверхности, не считается экономией.
5. Смотрите второй цикл, а не первый. Реальный вердикт о качестве шлифовального круга выносится после повторной шлифовки. Преждевременная гофрировка или усталостное разрушение означают, что профилирование было неполным или уклон был неправильным.

Основные методы описаны в разделе «Техники и стандарты шлифовки профиля рельса» . Разделение на два типа отказов: усталость при качении и ее предотвращение при шлифовке охватывают угрозу высоких скоростей, а предотвращение пригорания охватывает температурный предел, общий для обоих типов работ. Сравнение импортных и отечественных колес по измеренным показателям представлено в разделе «Сравнение пяти ключевых показателей производительности» .