연삭 상태에서 레일 연삭기의 곡선 협상 능력 분석

May 05, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 11668(2022) 이 기사 인용

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레일 연삭은 철도의 중요한 유지 관리 수단이 됩니다. 레일 그라인더의 동적 거동은 기계-전기-유압 결합을 기반으로 한 차량-트랙 결합 관계에 기인합니다. 본 논문에서는 단면 연삭을 기반으로 한 모델링 및 시뮬레이션을 통한 레일 연삭기의 곡선 협상 능력을 연구합니다. 시뮬레이션 결과는 아래와 같습니다. 일반적인 경우, 레일 연삭은 윤축의 횡방향 변위, 앞 윤축에 있는 바퀴의 탈선 계수 및 윤축의 하역 속도를 증가시킵니다. 다른 경우에는 레일 불규칙 진폭의 증가와 연삭력의 변동을 악화시키는 파장의 감소가 곡선 협상 능력에 거의 영향을 미치지 않습니다. Grinding을 하지 않은 상태에 비해 선 반경 곡률이 감소하면 Grinding을 한 상태의 곡선 협상 능력 저하가 더 크게 나타납니다. 작업 중인 연삭 휠의 수가 증가하면 휠셋의 측면 변위, 앞 휠셋에 있는 휠의 탈선 계수 및 휠셋의 하역 비율이 증가합니다. 즉, 레일 연삭은 레일 연삭기의 곡선 협상 능력을 크게 저하시킵니다.

레일 그라인딩은 전 세계적으로 레일 유지 관리의 일반적인 방법이 되었습니다1,2,3. 도시철도망이 확장되면서 교통량이 기하급수적으로 증가하고 있다. 이는 레일 연삭에 큰 도전을 가져오고 지하철 노선4,5,6,7에 대한 정밀 연삭 기술 및 관련 장비의 개발 및 활용을 촉진합니다. 수년간의 차량 동역학 이론 개발에 따라 관련 이론 연구 모델은 단순 차륜 모델에서 차륜-대차-차량 모델, 열차 형성 모델 및 차량-궤도(또는 선로 아래 기초) 결합 모델로 진행되었습니다. Zhai-Sun model8,9가 대표적입니다. 레일 연삭은 차량의 동적 거동을 향상시킬 수 있습니다10,11,12. 불행하게도 관련 분야와 응용 범위의 한계로 인해 학자들은 연삭력보다는 휠 트랙 관계에 중점을 둡니다. 따라서 연삭 공정에서 레일 연삭기의 동적 거동은 해외에서는 거의 공백입니다. 연삭공정은 주행과정을 기반으로 한 동적 연삭이므로 연삭력과 동적 거동은 서로 영향을 미칩니다. 레일 그라인더 자체가 불안정할 경우 연삭 효과에 나쁜 영향을 줄 수 있습니다. 극단적인 경우에는 일부 작업 구간(13)에서 레일 불규칙성이 증가할 수 있습니다. 그리고 곡선 협상 능력은 레일 그라인더의 동적 거동에 중요한 부분입니다.

Wang14는 SIMPACK을 사용하여 PGM-48 레일 그라인더의 다중 강체 동적 모델을 구축하고 버기 1차 강성이 동적 거동에 미치는 영향을 분석했습니다. Zhang15는 SIMPACK을 사용하여 GMC-96X 레일 그라인더의 동적 모델을 확립했습니다. 연삭 휠과 레일 사이의 연삭력과 연삭 유압 시스템의 압력 변동이 모델에서 고려됩니다. 유압시스템 자체의 영향이나 그라인딩카가 버기에 미치는 영향은 고려하지 않았습니다. 따라서 레일 그라인더(레일 그라인딩 카, 버기, 유압 시스템, 연삭 휠 포함)와 레일 사이의 동적 결합 관계는 그의 모델에서는 실현될 수 없습니다. Nie16은 AMESim 소프트웨어를 사용하여 정상 속도 라인용 레일 연삭기 분야에서 단일 연삭 휠의 압력 출력 시스템을 구축하고 공압 시스템의 압력 변동을 줄이는 방법에 대한 제안을 제시했습니다. Tang17은 3방향 비례 감압 밸브의 압력 제어를 시뮬레이션하고 레일 주름에 의해 영향을 받는 연삭 압력 출력의 영향을 시뮬레이션했습니다. Zhi18은 레일 그라인더와 연삭 거동 간의 결합 모델을 확립하고, 기존 라인에서 사용되는 레일 연삭기를 배경으로 버기의 측면 움직임이 연삭 공정 중 연삭 휠의 수직 및 측면 변위에 미치는 영향을 분석했습니다. 이 모델에서는 유압 시스템의 영향을 고려하지 않습니다. Fan19는 연마 벨트 연삭의 동적 모델을 구축하고 직선 및 곡선 아래의 동적 거동을 연구하여 고속 연마 벨트 연삭의 타당성을 분석했습니다. 그러나 유압시스템의 영향도 고려되지 않았다.