98УДК 009
Царёв Николай Сергеевич Tsaryov Nikolay Sergeyevich
Аспирант Graduate student
ФГБОУ ВО «Самарский государственный университет путей сообщения»
Samara State University of Transport
ОБЗОР ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ РЕЛЬСОВ В ПУТИ
OVERVIEW OF THE RAIL GRINDING PROCESS IN TRANSIT
Аннотация: шлифование рельсов является неотъемлемой частью работ по текущему содержанию пути практически на всех железных дорогах. Возрастание скорости движения поездов, осевых нагрузок, требований к надежности и ремонтопригодности привело к созданию и внедрению самоходных рельсошлифовальных машин. На сегодняшний день шлифование является наиболее эффективным способом для устранения продольных неровностей на поверхности катания и выкружках головки рельса (создание ремонтного профиля), что позволяет продлить срок службы железнодорожных рельсов.
Abstract: rail sanding is an integral part of track maintenance on almost all Railways. Increasing train speeds, axial loads, and requirements for reliability and maintainability led to the creation and introduction of self-propelled rail grinding machines. To date, grinding is the most effective way to eliminate longitudinal unevenness on the rolling surface and rail head detachments (creating a repair profile), which allows you to extend the service life of railway rails.
Ключевые слова: шлифование, рельсошлифовальный поезд, рельсы, износ рельсов.
Key words: grinding, rail-grinding train, rails, rail wear.
При шлифовании рельсов в пути в зависимости от формы, расположения и характера движения применяемого инструмента различают три различных способа обработки. Все три способа объединяет наличие прижатия абразивного инструмента с определенным усилием к рельсу, в результате чего, происходит внедрение абразивных зерен в материал рельса.
Первый способ - шлифование вращающимися полнопрофильными кругами с рабочей периферийной частью инструмента.
II Международная научно-практическая конференция
Второй способ - шлифование торцом круга, выполненного в форме
кольца или в виде усеченного конуса.
Третий способ - шлифование неподвижными и осциллирующими абразивными сегментами.
При первом способе шлифования (рис. 1 а) формообразующей является незначительная по площади поверхность, лежащая в зоне контакта круга с рельсом. Наибольшее применение способ нашел в ручных шлифовальных машинах, где нет особых требований к формируемым поверхностям профиля, а обработка направлена на удаление наплывов металла после сварки, вышлифовку поверхностей под наплавку и т.д.
При втором способе шлифования (рис. 1 б) формообразование обрабатываемой поверхности происходит плоской, торцовой поверхность с базовой длиной режущей части круга, ось вращения которого, может поворачиваться только в плоскости, расположенной перпендикулярно к продольной оси рельса. Наличие необходимого числа абразивных кругов в составе рельсошлифовального поезда позволяет сформировать качественный ремонтный профиль рельса с длиной образующей хорды от 2 до 10 мм в зависимости от формируемого радиуса профиля.
При третьем способе шлифования (рис. 1 в), используются удлиненные призматические сегменты, которые продольной нижней поверхностью осуществляют срезание гребней волнообразных неровностей на глубину до 0,008 мм за проход, при базовой длине рабочего органа 1,8-2м. Рабочая скорость шлифования, при данном виде обработки достигает 60-70км/ч, что позволяет использовать рельсошлифовальные поезда с данным способом обработки промежутках между движением поездов.
Основные виды шлифование рельсов в пути:
-профилактическое, предусматривающее регулярное снятие наиболее поврежденного слоя металла на стадии медленного роста неровностей и поверхностных трещин, позволяющее предотвратить их ускоренное развитие;
-шлифование, предназначенное для устранения волнообразного износа и коротких неровностей других видов на поверхности катания рельсов;
-профильное шлифование, при котором головка рельса шлифуется по всему периметру с целью устранения значительных поверхностных дефектов и воссоздания заданного профиля.
Первоначальное - сплошное шлифование рельсов, должно осуществляться в рамках проведения реконструкции, капитального ремонта железнодорожного пути и сплошной смены рельсов в наиболее короткий срок после укладки рельсов.
Шлифование рельсов (в зависимости от пропущенного тоннажа) применяется:
а) при шлифовании новых рельсов - для удаления обезуглероженного слоя (снимается 0,1-0,3 мм металла), устранения неровностей в зоне сварных стыков, устранения дефектов, возникших в процессе укладки пути, и в
II Международная научно-практическая конференция частности, обеспечение постоянства подуклонки рельсов, несмотря на несимметричные допуски на профиль рельсов и шпал, а также заводских геометрических неровностей до уровня требований в соответствии с максимально разрешенными скоростями на данном участке. Шлифование новых рельсов осуществляется за 2-3 прохода РШП. При этом обрабатываются поверхность катания и рабочая грань головки рельса.
б) при шлифовании рельсов с наработкой тоннажа до 150 млн. брутто -для формирования очертания головки рельса согласно заданному ремонтному профилю, ликвидации волнообразного износа и продольных неровностей либо их уменьшения до норм, устанавливаемых для данных участков пути;
в) при профильном шлифовании рельсов с наработкой более 150 млн. брутто наряду с удалением продольных неровностей - для восстановления формы головки рельса в зоне рабочей выкружки или ее изменения, в том числе и для недопущения появления в рельсах дефектов контактно-усталостного характера.
Профильное шлифование головки рельсов в пути достигается абразивной обработкой вращающимися кругами (рис. 2) по методу «следа» торцом круга. Абразивный круг 1 вращается вокруг оси OY и снимает с рельса полоску металла 2 шириной В при продольной подаче механизма вдоль рельса. Группа кругов обрабатывает головку рельса по многоугольнику.
Рис. 2. Схема шлифования рельсов: 1 - абразивный круг; 2 -полоса шлифования металла
Научные междисциплинарные исследования
Профильное шлифование рельсов позволяет продлить ресурс рельсов с уменьшением их потребности около 30 км/год на один шлифовальный поезд. Это достигается за счет: 1) съема металла с поверхности рельса, имеющего дефекты с начальной стадией зарождения; 2) уменьшения вибрации и износа деталей тележек подвижного состава; 3) экономии энергии на тягу поездов.
Фирма «SPENO» (Швейцария) поставила в Россию поезда моделей URR-48 и URR-112/B, которые работают самоходом при челночном движении. Изготавливаются поезда РШП-48 совместного производства.
Рельсошлифовальный поезд РШП-48 состоит из тягового модуля УТМ-2М и трех вагонов. В хвостовом вагоне установлен пульт управления поезда, пульт управления рельсошлифовальными тележками и компьютер измерительной системы, расположенной под вагоном вместе с двумя рабочими тележками. Одна из тележек имеет 8 шлифовальных кругов с приводной мощностью 15 кВт и предельными углами наклона 0-70°. Вторая тележка, расположенная ближе к центру поезда, имеет предельные углы наклона ±20° и предназначена для шлифования поверхности катания рельсов. Рельсошлифовальная тележка, расположенная ближе к тяговому модулю УТМ-2М, предназначена для обработки внутренней или наружной выкружки головок рельсов.
Рельсошлифовальный поезд URR-112/B состоит из десяти вагонов, разделенных на секции А и Б по пять вагонов. Под вагонами № 1-4 и 7-10 установлены рельсошлифовальные тележки, вагоны № 4-1 и 7 являются самоходными, в вагонах № 5 и 6 размещены дизели фирмы «Deutz» (четыре, мощностью по 593 кВт). Общая длина поезда составляет 180 м, общее число рабочих головок для шлифовки рельсов 112. Рельсошлифовальные тележки установлены друг за другом в продольном направлении рельса. Шлифовальные круги имеют разные угла наклона к поверхности головки рельса. Прижимное усилие каждого рельсошлифовального шпинделя к рельсу регулируется с пульта управления поезда.
II Международная научно-практическая конференция За годы практического использования технологии шлифования рельсов
на железных дорогах, персоналом служб пути накоплен большой опыт,
позволяющий сформулировать следующие положительные результаты
внедрения этой технологии: 1) увеличение срока службы рельсов; 2)удлинение
интервалов между очередными циклами технического обслуживания верхнего
строения пути; 3) улучшение условий эксплуатации подвижного состава; 4)
снижение уровня шума, излучаемого движущимся подвижным составом.
Однако, для реализации преимуществ необходим комплексный и
системный подход, основные положения которого включают в себя: 1)четкое
планирование работ на основании диагностирования фактического состояния
продольного и поперечного профилей головки рельсов, причин их одиночного
выхода; 2) разработку системы контроля состояния рельсов после шлифовки
(соответствие полученного поперечного и продольного профилей заданным
параметрам); 3) включение работ по шлифованию рельсов как
заключительной операции в технологические процессы проведения ремонтов
и выправки пути.
© Н.С. Царёв, 2020
