52攻略

首页 > 最新文章 / 正文

钢轨铣磨车60N轨廓铣刀盘研发与铣削工艺参数改进

Weave 2020-07-18 最新文章

钢轨铣磨车自带运行动力,是用于铁路钢轨伤损处理和廓形修复的大型养路机械[1]。我国引进钢轨铣磨车近十年来,在60 轨伤损修复中的运用经验不断积累,工艺也在不断完善,取得了良好的运用效果。随着60N 轨在部分高铁线路的推广应用[2],运营周期不断累积,近年来伤损情况也逐渐显现。如何在60N轨伤损修复中发挥钢轨铣磨车的性能优势,是钢轨养护面临的新课题,需要不断进行运用经验总结和工艺探索。

1 钢轨铣磨车在钢轨伤损修复中的优势

我国引进的SF03-FFS型钢轨铣磨车,使用2组铣刀盘和1组磨盘对每股钢轨进行铣磨作业[3](见图1)。铣刀盘作业面为60轨廓,磨盘作业面为近似轨廓的凹面。

玉屏风颗粒对变应性鼻炎合并支气管哮喘患儿免疫功能及相关指标的影响 ……………………………… 白尚杰等(4):530

铣刀盘沿圆周分布22 组铣削断面,每组铣削断面由9颗铣削刀粒组成。每组铣削刀粒构成一组钢轨断面包络线,随铣盘圆周转动实现对钢轨表面材质的切削剥离。钢轨铣磨车主要通过控制铣刀盘进刀量进行铣削作业,修复轨廓。磨盘圆周是凹面形状,磨盘(直径800 mm)匀速圆周转动,对铣削后的钢轨顶面进行仿形精磨,目的是消除钢轨顶面刀粒铣痕间的细小凹面,提高铣削后的轨面粗糙度。

钢轨铣磨车能够处理钢轨表面疲劳裂纹、剥离、掉块以及波磨、肥边等伤损,修复后轨廓一次成型,作业速度一般为7~12 m/min。在钢轨伤损修复中,相比于钢轨打磨列车,钢轨铣磨车具有以下优势。

1.1 安全性

1.1.1 作业参数调整灵活

钢轨铣磨车可根据钢轨状态实时调整Y方向(钢轨内侧)和Z方向(钢轨顶面)进刀量,作业控制系统响应及时。钢轨打磨列车在作业过程中可对每个砂轮功率和角度进行调整,但需要一定的响应时间和距离,作业控制系统响应滞后。

图1 SF03-FFS型钢轨铣磨车

1.1.2 作业中可紧急停车

作业中遇线路异常、设备故障等紧急情况,钢轨铣磨车可立即停车,钢轨打磨列车需要通过一定的降速距离后才能停车。

1.1.3 无消防隐患

PBL教学模式可以帮助学生将所学英语口语切实应用到实践中去,为学生提供一个更加真实的环境,通过提问,正确引导学生深入思考,让学生反复回忆所学知识,实现问题与知识的有机联系,以此强化学生的思维能力,以及知识应用水平。

钢轨铣磨车作业单元配备有负压吸尘装置,对铣削和磨削产生的飞溅火星进行密封收集。钢轨打磨列车安装的防火帘无法对磨削产生的飞溅火星实现完全遮挡,作业全程需跟随消防人员及机具。

根据陕西省政府领导批示,从2012年开始,由陕西省企业家协会牵头,每年开展一次陕西企业百强排序发布工作。2018年,协会在省发改委、工信厅、商务厅、国资委、地方金融监管局、统计局等部门支持下,组织开展了“2018陕西百强企业”排序工作并编写了《2018陕西100强企业分析报告》。

1.1.4 无线路清扫辅助工作

钢轨铣磨车作业单元配备的负压吸尘装置,可对铣屑和磨屑进行集中回收。钢轨打磨列车作业后,需组织人员和机具对线路、设备遗留的磨屑和积渣进行清除。

1.2 先进性

1.2.1 伤损处理能力高

钢轨铣磨车铣削平均深度1.5 mm/遍,一次作业轨面铣削最大深度3.5 mm,轨距角铣削最大深度5.0 mm。钢轨打磨列车磨削平均深度0.2 mm/遍,一次作业轨面磨削最大深度0.3 mm,轨距角磨削最大深度0.5 mm。

1.2.2 轨廓成型能力高

采用SPSS 19.0统计学软件进行数据库的建立,计数资料进行方差齐性检查之后,进行X 2检验;P<0.05为差异有统计学意义。

钢轨铣磨车安装的铣刀盘与轨型匹配,每个铣盘都能实现全断面铣削,铣削后轨廓保持高度一致。钢轨打磨列车是由一组旋转砂轮构成的包络线与钢轨进行径向接触磨削,每个砂轮有独立的压力、角度控制系统,对于原始轨廓一致性差的钢轨,磨削后轨廓难以达到高度一致。

1.2.3 位置控制精度高

团山子火山口,是昌乐—临朐火山盆地中20处火山口之一,为国内罕见的保存完好的火山口。此火山口是火山筒内充填的玄武岩栓,经过200多万年的长期风化剥蚀,被剥露出地面,岩栓柱状节理发育,呈辐射状,向上收敛,向下散开,形象地记录了当时火山喷发的自然景观,展示出大自然的鬼斧神工。柱状节理,有三边形四边形五边形六边形不等。其中受冷却速度影响,越靠近火山口中心,边数越多。这昌乐远古火山口(群),对研究当今新生代构造运动、岩浆运动、地质地震学等有重要的科学价值,同时也是观光旅游和开展地质科普教育的极佳去处。

钢轨铣磨车每套铣削装置配有一套定位标尺,监控铣刀盘与钢轨相对位置,保证铣削后轨廓的连续精度。钢轨打磨列车的砂轮,由于车辆轮对踏面磨耗与钢轨的相对运动、车架的晃动、车辆的颠簸、进给油缸和偏转油缸的伺服系统和机械结构的误差影响,无法保持砂轮与钢轨接触位置的准确性,对轨廓位置的控制精度差。

1.2.4 作业质量高

钢轨铣磨车作业后轨廓精度±0.15 mm,轨面粗糙度≤5 μm;纵向平顺性精度±0.02 mm。钢轨打磨列车作业后轨廓精度±0.30 mm,轨面粗糙度≤10 μm;纵向平顺性精度±0.2 mm。钢轨铣磨车作业后质量明显优于钢轨打磨列车。

1.3 不可替代性

钢轨铣磨车的全断面铣磨与高精度位置控制,对于局部伤损处理或轨廓质量要求较高的钢轨,能够发挥其技术优势。钢轨铣磨车无污染作业的特点,对于长大隧道、地铁等环境具有明显的装备优势[4]。尤其是在波磨、擦伤、小半径曲线(r≤1000 m)伤损修复中,钢轨铣磨车具有不可替代的优势[5]

2 钢轨铣磨车60轨伤损铣削修复工艺

2.1 60轨伤损特点

60 轨伤损主要有:顶面擦伤(紧急制动、轮对空转等造成)、顶面铬伤(异物碾压造成)、轨头磨耗(小半径曲线、侧磨、波磨等造成)、表面鱼鳞伤(表层疲劳伤损造成)、表面裂纹(材质缺陷、表面应力集中、表面鱼鳞伤纵深发展等造成)、剥离掉块(擦伤、铬伤、材质、表面伤损发展等造成)[6]

对于连续或多处擦伤、铬伤深度>0.5 mm 的伤损修复,使用钢轨打磨列车修复需多次打磨,修复效率低,宜采用钢轨铣磨车作业[3]

2.2 60轨伤损铣削修复工艺

2.2.1 作业遍数选择

结合设备性能和运用经验,针对不同的伤损深度(擦伤、铬伤、掉块、裂纹、波磨深度和肥边厚度),可根据《60 轨伤损深度与铣削作业遍数选择参照表》(见表1)选择作业遍数。

2.4 留置腹腔引流管的护理 引流管注意妥善固定,防止管道滑出。为了预防留置腹水引流管引起的腹腔感染,常规每周更换固定引流管的贴膜,操作过程中注意无菌操作,如果穿刺点有渗血渗液,要及时进行消毒。引流管留置过程中,要观察穿刺点有无红肿、引流液有无浑浊、有无腹痛等局部症状,以便及时发现腹腔感染的早期症状。

表1 60轨伤损深度与铣削作业遍数选择参照表

伤损深度/mm h≤2.02.0<h≤3.53.5<h≤5.0 h>5.0作业遍数备注1 2 3 4分2次天窗作业

2.2.2 作业模式选择

专家评审在评审过程均对整体报告进行评审,没有专业优势。论证报告书的评审标准不定,没有体现论证通过可行性等级制度。当专家意见不一致时,最终形成的报告意见仍然只有一个,没有反映专家的不同意见。

根据不同钢轨状态和伤损情况,60 轨伤损修复工艺主要分为轨廓预处理作业、肥边线路作业和伤损线路作业3种模式。

(1) 轨廓预处理作业。钢轨伤损深度不大于0.5 mm 或无伤损钢轨恢复轨廓时,使用轨廓预处理作业模式。每遍作业按照《60 轨轨廓预处理作业模式铣削工艺参数控制表》(见表2)控制铣削参数。

(2)肥边线路作业。钢轨肥边量>0.5 mm 时,使用肥边线路作业模式。根据作业区段钢轨肥边量,合理选择刀粒类型以及分配和调整前后刀盘的横向进刀量。按照《60 轨肥边线路作业模式铣削工艺参数控制表》(见表3)选择刀粒类型和控制铣削参数。

表2 60轨轨廓预处理作业模式铣削工艺参数控制表

注:作业速度7~10 m/min

刀盘备注刀粒类型进刀量开始进刀量控制Z方向小刀粒前刀盘(2#、3#)进刀量截止顶面铣削完全覆盖(如未覆盖,则顶面铣削量增加至0.5 mm)退刀量控制刀粒类型作业面Y方向精铣大刀粒作业开始每次增量:0.1 mm;范围:0~0.5 mm内侧铣削靠轨(内侧有鱼鳞纹伤损时,进刀量增加至伤损消除,内侧进刀量增加至0.5 mm)每次减量:0.1 mm精铣大刀粒进刀量开始前刀盘内侧铣削靠轨或铣削量稳定小刀粒前刀盘顶面完全铣削覆盖或铣削量稳定后刀盘(4#、5#)进刀量控制每次增量:0.1 mm;范围:0~0.5 mm进刀量截止内侧铣削靠轨(内侧有鱼鳞纹伤损时,进刀量增加至伤损消除,约0.5 mm)顶面铣削完全覆盖(如未覆盖,则顶面铣削量与前刀盘累积增加至0.5 mm)进刀量截止时,伤损仍未消除,则需增加作业遍数退刀量控制每次减量:0.1 mm

Y 方向进刀同时,Z 方向进刀量以达到轨廓顶面覆盖为目标进行实际控制,但应随时注意负载功率不超过刀盘自保护提升的最大限制。为提高肥边钢轨轨廓恢复效率,建议在作业前使用内燃钢轨铣轨机或内燃道岔打磨机对肥边进行预打磨处理至剩余肥边量≤2 mm,铣磨车可以1遍作业成型。

在不考虑输入输出约束的情况下,在t=kT时刻,R(k),X0(k|k)均为己知,使J(k)取最小的ΔU(k)可通过极值必要条件求得:

(3)伤损线路作业。适用于难以1遍铣磨处理完成的马鞍形、擦伤、铬伤、严重剥离掉块等伤损钢轨。按照《60 轨伤损线路作业模式铣削工艺参数控制表》(见表4)控制铣削参数。

规则设置:发布借书,如果该读者有借书,把图书发布出去,即可获得1次抽奖机会。发布求书参与抽奖:如果没有借书,在转借平台,求一本想看的书,也可以参与1次抽奖。抽奖方式可以类似于转盘抽奖(将奖项全部设置在一个转盘上,点击抽奖,转盘转动,即可查看中奖结果,中奖读者到工作人员处认领奖品)、翻牌抽奖的玩法(类似天猫超市翻牌抽奖的玩法,将所以奖项设置成图书的形式,点开一本,则可看中奖结果)。

很多企业的内控制度并不健全,领导及员工的内部控制意识淡薄。这主要表现为:①有的企业没有设置内部控制制度。②有的企业虽然制定了内部控制制度,但该制度存在缺陷,缺乏可操作性。③有的企业设定了有效的内控制度,但是员工并没有按制度执行。

当肥边和上述伤损同时存在时,应先使用肥边线路作业模式切除肥边,再使用伤损线路作业模式修复轨廓顶面。使用伤损线路作业模式修复钢轨伤损时,可根据现场作业效果增加作业遍数,以确保伤损消除。但同时应注意,单次作业后轨头厚度不得小于25 mm,多次作业后轨头厚度不得小于18 mm。

3 60 轨伤损铣削修复工艺应用于60N 轨存在的主要问题

3.1 60N轨伤损特点

60N轨主要铺设于高铁线路,钢轨伤损主要是波磨和顶面擦伤(紧急制动造成)[7]、顶面铬伤(异物碾压造成)。高铁钢轨波磨量较小,一般通过钢轨打磨列车作业可以完全消除[8]。顶面擦伤、铬伤一般在短距离内呈点状分布,深度一般大于0.5 mm,为保证修复效率和质量,应使用钢轨铣磨车进行修复。

3.2 主要问题

60 轨与60N 轨之间存在轨廓差,在轨矩角处相差1.04 mm(见图2)。钢轨铣磨车使用60 轨廓铣刀盘对60N轨铣削作业后,钢轨铣削与未铣削部分的轨廓差过大,影响动车组高速运行的平稳性。高铁无砟轨道静态几何尺寸轨距作业验收容许偏差值±1 mm[9] ,高铁有砟轨道静态几何尺寸轨距作业验收容许偏差值±2 mm[10],因钢轨铣磨车铣削作业造成的误差在轨矩容许偏差值中占比较大,使得60N 轨轨矩维护难度加大。

表3 60轨肥边线路作业模式铣削工艺参数控制表

注:Z方向不进刀

肥边量/mm 天窗数/d 作业遍数作业速度/(m·min-1)前刀盘(2#、3#)Y方向刀粒类型进刀量退刀量后刀盘(4#、5#)Y方向刀粒类型进刀量退刀量0.5<F≤2.01遍精铣大刀粒2.0<F≤3.52遍7 7 >1 1 1 2粗铣大刀粒每次减量:0.1 mm每次减量:0.1 mm 2遍粗铣大刀粒F>3.5第1遍第2遍第1遍第2遍进刀量开始:作业开始;进刀量控制:每次增量0.1 mm,范围0~1.5 mm;进刀量截止:内侧铣削靠轨(内侧肥边未切除完时,进刀量增加至1.5 mm)进刀量开始:前刀盘内侧铣削靠轨或铣削量稳定;进刀量控制:每次增量0.1 mm,范围0~0.5 mm;进刀量截止:内侧铣削靠轨(内侧肥边未切除完时,进刀量增加至肥边消除,约0.5 mm)1遍7 7 7 >7精铣大刀粒

表4 60轨伤损线路作业模式铣削工艺参数控制表

作业遍数作业速度/(m·min-1)前刀盘(2#、3#)Y方向后刀盘(4#、5#)Y方向刀粒类型进刀量退刀量刀粒类型进刀量退刀量第1遍7精铣大刀粒每次减量:0.1 mm 精铣大刀粒进刀量开始:前刀盘内侧铣削靠轨或铣削量稳定;进刀量控制:每次增量0.1 mm,范围0~0.5 mm;进刀量截止:内侧铣削靠轨每次减量:0.1 mm第2遍>7进刀量开始:作业开始;进刀量控制:每次增量0.1 mm,范围:0~1.5 mm;进刀量截止:内侧铣削靠轨(内侧有鱼鳞纹、掉块等伤损时,进刀量增加至1.5 mm截止)

图2 60轨与60N轨廓对比

因此,为保证60N 轨伤损经钢轨铣磨车铣削修复后的轨廓一致性,在使用60 轨廓铣刀盘进行铣削作业后,还必须使用钢轨打磨列车进行轨廓过渡修复,这使得60N 轨伤损修复工艺变得更加复杂,现场施工组织和质量控制难度增大。

要改善钢轨铣磨车60N 轨伤损铣削修复工艺,首先需要解决铣刀盘廓形与钢轨廓形差异过大的问题,其次需要研究铣削工艺参数的改进,保证作业前后轨廓的高度一致性。

4 60N轨伤损铣削修复工艺改进

4.1 改进思路

通过对60 轨伤损铣削修复工艺应用于60N 轨存在主要问题的分析,提出以下2方面工艺改进思路:一是改进铣刀盘工作面廓形,突破原车配置的60 轨廓铣刀盘的单一廓形限制,研发60N 轨廓铣刀盘;二是研究适用于60N轨廓铣刀盘的铣削工艺参数。

4.2 工艺改进

4.2.1 铣刀盘工作面廓形改进

通过与国内铣刀盘产品生产厂家进行联合技术攻关,研制出的第1 代60N 轨廓铣刀盘(见图3),于2018年4月装车试验。在试验中发现以下2个问题:一是Y 方向(钢轨内侧)刀粒铣削面与未铣削面形成约2 mm 错台;二是Z 方向(钢轨顶面)铣刀盘工作面没有覆盖轨面,且最外侧小刀粒铣削面与钢轨未铣削外侧边缘处形成约4 mm 错台。以上问题会直接导致铣削作业后轨廓状态无法达到列车运行条件,第1代60N轨廓铣刀盘试验失败。

图3 第1代60N轨廓铣刀盘工作面设计图示

图4 第2代60N轨廓铣刀盘工作面设计图示

经过对试验失败原因的分析,找出了横移量自由度设计不足的问题,重新对工作面进行设计优化。第2 代60N 轨廓铣刀盘(见图4)主要做了以下2 方面改进:一是延长刀具有效刃长,从71.60 mm 延长到75.84 mm;二是增大轨距角处刀粒倾斜角度,从78°增大到81°。

改进后的第2 代60N 轨廓铣刀盘,于2018年10月再次装车试验。试验达到预期效果,铣削后轨廓过渡圆顺,铣刀盘铣削痕迹覆盖轨面,实现改进设计目标。

4.2.2 工艺参数改进

在60 轨伤损铣削修复工艺基础上,结合高铁轨廓一致性的要求,限制单遍作业最大铣削量,固化每遍作业模式,以提高铣削后轨面质量、降低铣削对轨廓的影响为目标,制作出《高铁60N 轨伤损线路作业模式铣削工艺参数控制表》(见表5),指导高铁60N 轨伤损铣削修复。

表5 高铁60N轨伤损线路作业模式铣削工艺参数控制表

注:作业速度第1遍为7 m/min,第2遍>7 m/min

刀盘作业遍数第1遍Y方向Z方向第2遍(多于2遍)Y方向Z方向刀粒类型精铣大刀粒小刀粒精铣大刀粒小刀粒进刀量开始前刀盘(2#、3#)进刀量控制作业开始每次增量:0.1 mm;范围:0~0.2 mm每次增量:0.1 mm;范围:0~1.0 mm每次增量:0.1 mm;范围:0~0.1 mm每次增量:0.1 mm;范围:0~0.5 mm进刀量截止内侧铣削靠轨截止,进刀量增加至0.2 mm顶面铣削完全覆盖(如未覆盖,则顶面铣削量增加至1.0 mm)内侧铣削靠轨截止,进刀量增加至0.1 mm顶面铣削完全覆盖(如未覆盖,则顶面铣削量增加至0.5 mm)退刀量控制刀粒类型每次减量:0.1 mm精铣大刀粒小刀粒精铣大刀粒小刀粒进刀量开始前刀盘内侧铣削靠轨或铣削量稳定前刀盘顶面完全铣削覆盖或铣削量稳定前刀盘内侧铣削靠轨或铣削量稳定前刀盘顶面完全铣削覆盖或铣削量稳定后刀盘(4#、5#)进刀量控制增量:0每次增量:0.1 mm;范围:0~0.5 mm 增量:0每次增量:0.1 mm;范围:0~0.2 mm进刀量截止顶面铣削完全覆盖(如未覆盖,则顶面铣削量与前刀盘累积增加至1.5 mm)顶面铣削完全覆盖(如未覆盖,则顶面铣削量与前刀盘累积增加至0.7 mm截止)每次减量:0.1 mm 退刀量控制无 无每次减量:0.1 mm无 无

4.3 60N轨伤损铣削修复工艺应用

2018年12月,钢轨铣磨车安装第2 代60N 轨廓铣刀盘,按照高铁60N 轨铣削工艺参数作业,对京广高铁下行K1353+100 处钢轨擦伤进行修复。作业速度7~8 m/min,Y 方向最大铣削量0.2 mm,Z 方向最大铣削量2.1 mm(单侧前后刀盘进刀量之和)。铣削作业2遍后,伤损消除,铣削作业前后轨廓差最大0.1 mm,铣削作业区段前后轨廓基本一致,满足规范要求。

全景漫游技术具有制作简单,数据量小,系统要求低等优点,同时全景漫游技术采用的时真实场景所拍摄出的照片所拼接处的全景图像,因此比三维建模技术构建的场景更具真实感,能够完全还原场景的所有细节。由于全景漫游技术的上述优点,使其成为各种虚拟现实技术中最火热的应用技术,在景区展示,实景地图,虚拟校园等领域都有着极为广泛的应用。

采用SPSS 20.0软件对数据进行分析处理,计量资料以(均数±标准差)表示,采用t检验;计数资料以(n,%)表示,采用χ2检验,以P<0.05表示差异具有统计学意义。

5 结束语

钢轨铣磨车60N轨廓铣刀盘的研发,为60N轨伤损提供了一种更加优质、高效的修复方式。钢轨铣磨车在京广高铁60N轨伤损修复中的应用,验证了60N轨廓铣刀盘与铣削工艺参数改进效果,积累了高铁线路钢轨伤损铣磨修复经验。随着60N轨在高铁线路的不断推广应用和60N轨伤损铣磨修复工艺的持续改进探索,钢轨铣磨车将会在60N轨伤损修复中发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1]陈建华. 普速铁路长大隧道钢轨铣磨工艺技术[J]. 中国铁路,2019(9):102-105.

[2]周清跃,刘丰收,俞喆,等. 我国铁路钢轨型面优化研究[J]. 中国铁路,2017(12):7-12.

[3]金卫峰. 钢轨铣磨车作业性能和效果分析[J]. 上海铁道科技,2009(2):46-48.

[4]王磊. 钢轨在线铣削技术的研究[J]. 科技视界,2017(4):305-306.

[5]陈会波. SF03-FFS 型钢轨铣磨车在朔黄铁路的应用[J]. 中国铁路,2013(12):85-88.

[6]王强. 浅谈钢轨轨头表面接触疲劳伤损的成因及预防[J]. 成铁科技,2011(4):35-37.

[7]宁国平. 高速铁路钢轨擦伤原因分析及处理措施[J]. 上海铁道科技,2017(2):37-38.

[8]田常海. 我国高速铁路钢轨和道岔打磨技术应用与实践[J]. 中国铁路,2017(11):15-23.

[9]中华人民共和国铁道部. 高速铁路无砟轨道线路修理规则(试行):TG/GW 115—2012[S].北京:中国铁道出版社,2012.

[10]中华人民共和国铁道部. 高速铁路有砟轨道线路修理规则(试行):TG/GW 116—2013[S].北京:中国铁道出版社,2013.

Tags:

留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
搜索
网站分类
标签列表