АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
2 АНАЛИЗ ТЕКУЩЕЙ СИТУАЦИИ 12
3 ТЕОРИЯ ПРАВКИ 17
3.5 РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЁТА ПРОЦЕССА
РОЛИКОВОЙ ПРАВКИ 27
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ ABAQUS 35
5 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРАВКИ НА РОЛИКО¬
ПРАВИЛЬНОЙ МАШИНЕ 40
7 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРАВКИ И ПОРЕЗКИ
РЕЛЬСОВ НА ЛИНИИ ПРАВИЛЬНЫХ ПРЕССОВ GEISMAR 47
8 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ 53
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 58
Рассматриваемый процесс реализуется на роликовых правильных машинах (РПМ), и на рисунке 1.1 показана принципиальная схема правки проката на такой машине. Рис. 1.1 дает самое общее представление о процессе правки, детали которого будут рассмотрены далее.
В настоящее время все требования к российским железнодорожным рельсам сведены в одном стандарте.
Выполненный анализ показывает, что в рельсовых стандартах различных стран мира, подлежат контролю две основные группы свойств готовых рельсов. К первой группе относится качество рельсового металла, которое оценивается химическим анализом, контролем структуры и однородности (отсутствие несполшностей), контролем твёрдости, механических свойств при растяжении, копровыми испытаниями кусков рельсов.
Вторая группа включает качество внешней поверхности рельса: наличие поверхностных дефектов, размеры поперечного сечения, длина рельса,
прямолинейность его средней части и концов, скрученность, качество обработки торцев, болтовых отверстий и т.п.
С точки зрения влияния на выбор оборудования и технологий, на расчет и моделирование процесса роликовой правки следует выделить следующие параметры рельса, которые представлены в порядке значимости их влияния на процесс роликовой правки:
1. Производимый сортамент рельсов и номинальные размеры их поперечного сечения.
2. Механические свойства рельсовой стали (в первую очередь предел текучести и предел прочности).
3. Прямолинейность средней части подаваемых на правку рельсов и требования к этому параметру после роликовой правки.
4. Допуски на номинальные размеры поперечного сечения рельсов.
5. Скрученность рельса.
Для выполнения корректных расчетов желательно знать реальные статистические распределения этих параметров у конкретного производителя рельсов, изменение их по длине одного рельса и от рельса к рельсу, от партии к партии, а для механических свойств - их распределение по сечению рельса. Стандартами же оговариваются наиболее общие требования и предельные ограничения к разным типам и классам рельсов, методы контроля их качества. Отметим, что требования к искривленности рельсов до правки исключены из всех стандартов, хотя ранее по российским стандартам на правку допускались рельсы, имеющие равномерную искривленность не более 1/60 длины рельса[9].
Методы измерения величины «скрута» применяются следующие:
1. По Российскому стандарту - величина зазора между одним краем подошвы торца рельса и контрольным стеллажом при положении рельса «стоя на подошве».
2. Согласно Европейскому стандарту [11], измерения «скрута» проводятся на каждом конце рельса с помощью специального четырехопорногошаблона длиной 1 м в точках, расположенных на обратной стороне подошвы на расстоянии 10 мм от краёв последней.
Во многих стандартах приводятся не только требования к качеству готовых рельсов, но и определенные требования к самому процессу производства. В таблице ниже представлены требования к процессам правки рельсов на роликовых машинах и прессах.
Существуют так же требования стандартов к остаточным напряжениям в готовых рельсах. В то же время следует обратить внимание на новый канадский стандарт [11], где требования к правке, остаточным напряжениям и наибольшим усилиям правки взаимосвязаны.
Таблица 1 - Требования к правке рельсов на РПМ и прессах
Россия, 2013[11] Рельсы должны правиться на двухступенчатой роликовой машине. Чтобы поверхность катания рельсов оставалась гладкой, следует удалять окалину. Дефекты концов рельсов или локальные дефекты могут устраняться с использованием пресса. Рельсы, не удовлетворяющие требованиям по прямолинейности, можно один раз подвергнуть повторной правке на роликовой машине.
США, 2010[14] Конкретные требования к правке рельсов не приводятся
Европа, 2011[15] Рельсы должны правиться на двухступенчатой роликовой машине. Чтобы поверхность катания рельсов оставалась гладкой, следует удалять окалину. Дефекты концов рельсов или локальные дефекты могут устраняться с использованием пресса. Рельсы, не удовлетворяющие требованиям по прямолинейности, можно один раз подвергнуть повторной правке на роликовой машине.
Индия, 1996[16] Холодная правка должна выполняться без удара за счёт ступенчатого увеличения давления. При прохождении рельсов через правильные ролики, рельсы должны правиться только один раз в каждом направлении. Правильные ролики не должны
оказывать воздействия на клейма.
Канада, 1.Правку рельсов осуществляют на роликоправильной машине,
2001[13] гидравлическом прессе или их комбинацией. Изготовитель отвечает за получение в письменном виде одобрения Канадскими национальными железными дорогами используемого метода правки и оборудования для выполнения всех операций правки.
2. Изготовитель ведет запись максимальных усилий, прилагаемых при правке к каждому рельсу. Усилия прилагаемые к рельсам, подвергаемым испытаниям на остаточные напряжения, должны быть приведены в форме отчета об испытаниях на остаточные напряжения.
3. Рельс, поврежденный при правке, имеющий трещины или повреждения-вмятины, вызванный правкой, или в процессе правки которого были слышны щелчки или треск, подлежит отбраковке.
4. Все рельсы контролируют на наличие трещин после роликоправильной машины и/или правильного пресса. Методы контроля должны быть согласованы между железными дорогами и изготовителем.
5. Если рельсы пропускают через роликоправильную машину более одного раза, изготовитель должен показать железным дорогам, что выполняется соответствие критериям приемки по остаточным напряжения.
На основе анализа технических особенностей и способов правки рельсов типа Р65 была разработана новая технология правки на роликоправильной машине, а так же новая технология правки и порезки рельсов на участке правильных прессов, которая может обеспечить высокую точность получаемых рельсов. Применение заявленного способа правки рельсов в производственных масштабах может обеспечивает снижение стоимости производства.
В ходе исследования определены рациональные параметры установки роликов правильной машины, рациональные параметры правки рельсов на правильных прессах «GEISMAR» и порезки на сверлильно-отрезных станках «GEISMAR».
Была построена компьютерная модель горизонтальной правильной машины.Проведен анализ массива данных по прямолинейности рельсов и усилий, развиваемых правильной машиной при правке по технологии, предложенной фирмой DANIELLI. Выявлены узкие места в технологии как до правки, так и после нее.
В ходе проведения компьютерного моделирования правки, исследовались такие показатели как: прямолинейность рельсов, остаточные напряжения в различных сечениях рельсов, влияние остаточных напряжений на конечную прямолинейность рельсов.
Сравнение результатов, полученных в ходе компьютерного и физического моделирования, дало высокую сходимость результатов. Компьютерная модель может использоваться для расчетов режимов правки различных профилей при условии правильной задачи параметров роликоправильной машины.
