Повышение эффективности абразивного инструмента для шлифования железнодорожных рельсов путём совершенствования его структурно - механических свойств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Орлов Илья Юрьевич

• Орлов Илья Юрьевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Орлов Илья Юрьевич

Введение

1. Современное состояние проблемы шлифования рельсов в условиях железнодорожного пути

1.1. Особенности условий технологического процесса и режимов рельсошлифования

1.2. Анализ способов совершенствования абразивных инструментов для повышения их структурно-механических характеристик

1.3. Влияние вида полимерного связующего, объемного его содержания, технологии изготовления на прочностные и эксплуатационные свойства инструмента

1.4. Специальные наполнители формовочных смесей для изготовления абразивных инструментов на бакелитовой связке

1.5. Выводы. Цель и задачи исследования

2. Теоретические и технологические основы создания высокоэффективного рельсошлифовального инструмента

2.1. Теоретические предпосылки к совершенствованию структурно-механических характеристик рельсошлифовального инструмента

2.2. Технологические основы проектирования и создания высокоэффективного рельсошлифовального инструмента

2.3. Теоретическое и техническое обоснования по выбору конструкции и структуры рельсошлифовального круга

2.4. Влияние основных факторов технологического процесса, теплопроводности металла и инструмента на теплонапряжённость -рельсошлифования

2.5. Изыскание и разработка технологических схем процессов рекуперации шлама и регенерации абразивных зерен

2.6. Выводы

3. Экспериментальная проверка использования шламов подшипниковых заводов и наполнителей для изготовления рельсошлифовальных кругов

3.1. Исследование минералогического и зернового состава регенерированного зерна из шламов Волжского подшипникового завода

3.2. Исследование теплопроводности опытных образцов с наполнителями для рабочей части круга

3.3. Исследование физико-химических свойств наполнителей для изготовления нерабочей части рельсошлифовального круга

3.4. Исследования по подбору наполнителей для нерабочей части круга, увеличивающих его прочностные свойства

3.5. Исследование процесса удаления летучих веществ из формовочной массы с наполнителями при их смешивании с подогревом

3.6. Выводы

4. Методология составления рецептуры и расчета длительности бакелизации рельсошлифовальных кругов

4.1. Технологические принципы составления абразивных смесей из зерен трех номеров зернистостей

4.2. Методика расчёта рецептуры формовочных масс для изготовления нерабочей и рабочей частей круга

4.3. Методика расчета длительности режима бакелизации рельсошлифовальных кругов

4.3.1. Расчет режима бакелизации рельсошлифовальных кругов

4.3.2. Определение температур отдельных зон бакелизатора

и режима движения вагонеток

4.4. Технологический процесс и регламент производства рельсошлифовальных кругов на бакелитовой связке

4.5. Выводы

5. Экспериментальные исследования работоспособности опытных рельсошлифовальных кругов

5.1. Порядок, условия и техника проведения лабораторных экспериментальных исследований

5.2. Результаты экспериментальных исследований опытных вариантов рельсошлифовальных кругов

5.3. Результаты испытаний рельсошлифовальных кругов в производственных условиях

5.4. Выводы

6. Расчет ожидаемой экономической эффективности от применения новой технологии

6.1. Сравнительные характеристики базовой и новой технологии изготовления рельсошлифовальных кругов

6.2. Годовые затраты на изготовление кругов

6.3. Затраты на капитальные вложения

6.4. Расчет экономического эффекта от применения новой технологии изготовления кругов

6.5. Выводы

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности абразивного инструмента для шлифования железнодорожных рельсов путём совершенствования его структурно - механических свойств»

ВВЕДЕНИЕ

Железные дороги в России, являясь ключевым звеном транспортной системы страны, с ростом скоростей движения поездов и повышением грузонапряженности потоков остро нуждаются ежегодно в продлении эксплуатационного периода использования рельсов в путевом хозяйстве. Основными дефектами рельсов при их эксплуатации являются механические повреждения, снятие и отслоение металла, и волнообразные износы головок рельсов. Для поддержания железнодорожного пути в исправном состоянии ежегодно требуется миллионы тонн новых рельсов.

В связи с этим современным способом решения данной проблемы является рельсошлифование в пути без демонтажа. В настоящее время шлифование рельсов является неотъемлемой частью работ по текущему содержанию пути практически на всех железных дорогах. Шлифование рельсов позволяет предупреждать в рельсах развитие дефектов усталостного характера контакта рельса и колеса на поверхности качения, удлиняется цикл использования рельс, снижаются расходы по ремонту подвижного состава. После удаления дефектов снижаются вибрации, динамические силы, шум, а также увеличивается срок службы рельсов и шпал. Шлифование значительно снижает затраты на содержание железнодорожного полотна, так как продлевает срок его службы. Металлообработка таким способом позволяет устранить последствие износа рельса в виде образования фрикционных волн трения, мелкое выкрашивание и усталостные дефекты в результате контакта поверхности головки рельса с колесом.

Учитывая общую протяженность железнодорожных путей в России, которая является одной из крупнейших в мире, представляется весьма актуальным вопрос обеспечения эффективности шлифования рельсов.

Однако вопросы рельсошлифования с позиции технологии машиностроения рассматривались в отдельных случаях, а основная часть работ была направлена на организационно-технические мероприятия. Вопрос повышения эффективности процесса шлифования рельсов и, в частности, за

счет совершенствования структурно-механических свойств абразивного инструмента практически не проводились. В связи с этим возникает необходимость и усиливается целесообразность проведения системных и комплексных исследований по обозначенным выше вопросам.

Задачи теоретических и экспериментальных исследований по повышению эффективности шлифования железнодорожных рельсов путем совершенствования абразивного инструмента на бакелитовом связующем и разработки новой технологии его производства являются актуальной и значительной научной проблемой, имеющей и важное хозяйственное значение.

Целью данной работы является повышение эффективности шлифования железнодорожных рельсов путем совершенствования структурно-механических свойств абразивных инструментов и технологии их производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследование и разработка технологии изготовления шлифовальных кругов на бакелитовом связующем на основе данных о физико-химических процессах при его поликонденсации;

- разработка методики выбора материала абразивного зерна его габитуса и размеров;

- разработка методики расчёта рецептуры и режимов бакелизации шлифовальных кругов, состоящих из рабочей и нерабочей частей;

- разработка прогрессивной технологии производства шлифовальных кругов новой конструкции;

- исследование процесса шлифования рельсов кругами новой конструкции с определением основных показателей;

- определение экономического эффекта от реализации новой технологии производства и эксплуатации высокоэффективного абразивного инструмента.

Объектом исследований являются рельсошлифовальные круги на бакелитовом связующем и их структурно-механические свойства и эксплуатационные показатели.

Предметом исследований являются научные, методические и прикладные аспекты повышения прочностных свойств и эффективности абразивного инструмента, а также совершенствование его структуры.

Основные научные положения, составляющие научную новизну работы и выносимые на защиту:

- обосновать и разработать методический подход к созданию технологии шлифования рельсов инструментом с регламентированными структурно -механическими свойствами, обеспечивающими заданные показатели качества и повышающими производительность обработки (специальность 2.5.6);

- на основе развитых представлений о характере процессов формирования полимерного связующего абразивного инструмента разработать двухстадийный технологический процесс производства высокоэффективных шлифовальных кругов на фенолоформальдегидном связующем с принудительным удалением летучих веществ, обеспечивающих технологическую реализацию высокоэффективного процесса рельсошлифования (специальность 2.5.6);

- исследовать и количественно описать физико-химические процессы поликонденсации бакелитового связующего, установить её температурно-временной характер, определяющий технологические параметры абразивной смеси при производстве рельсошлифовальных кругов (специальность 2.5.5);

- разработать научные принципы выбора материала абразивного зерна с учетом его микромеханических характеристик и габитуса в целях улучшения структурно-механических характеристик абразивного круга (специальность 2.5.5);

- разработать методику конструирования рельсошлифовальных кругов с нерабочей частью, не содержащую дефицитные абразивные материалы, на

основе данных о величине и характере напряжений, возникающих в рабочей и нерабочей части рельсошлифовального круга при его работе (специальность 2.5.5);

- доказать, что наличие амортизационного слоя из железа и его оксидов в зоне шлифования приводит к увеличению теплопроводности рабочей части инструмента на ~ 42%, что способствует уменьшению прижогов на обрабатываемой поверхности рельса (специальность 2.5.6).

Для обеспечения реализации цели и решения поставленных задач в работе использовались основные положения технологии машиностроения, теории шлифования и технологии изготовления абразивных инструментов на бакелитовой связке. В экспериментальных исследованиях использовали современные средства измерения качественных показателей процесса шлифования и эксплуатационных характеристик кругов. Эксперименты проводились на оборудовании общего и специального назначения, прошедшем калибровку и метрологическую аттестацию.

Достоверность результатов подтверждается корректным соотношением результатов теоретических и экспериментальных исследований. Основные положения и результаты выполненной работы докладывались на международных и всероссийских научно-технических конференциях и форумах, а также научных семинарах НТЦ «ВНИИАШ».

По теме диссертации опубликовано 24 научные работы, в том числе 1 монография, 5 работ в журналах из списка, рекомендованного ВАК, 4 работы в изданиях, индексируемых в базе Scopus.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (145 наименований) и приложений, включает 170 страниц машинописного текста, 35 рисунков, 42 таблицы и 56 зависимостей.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ШЛИФОВАНИЯ

РЕЛЬСОВ В УСЛОВИЯХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

1.1. Особенности условий технологического процесса

и режимов рельсошлифования

В настоящее время в Российской Федерации более 80% всего грузооборота происходит по железным дорогам. С учетом климатического фактора условия эксплуатации рельсового пути являются самыми тяжелыми в мире.

Для изготовления железнодорожных рельсов используются несколько основных марок сталей, получаемых разными способами выплавки (М, К, Э) и легированных ванадием (Ф), кремнием (С), хромом (Х), титаном (Т). Из следующих вариаций сплавов - М76, М76Ф, М76Т, К76, К76Ф, К76Т, Э76, Э76Ф, Э76Т изготавливаются профили рельсов серий Р50 и Р65, составляющие 75% всех опорных конструкций ширококолейных железнодорожных полотен.

Химический состав основных марок железнодорожных рельсов регламентирован ГОСТ Р 55497-2013. Этот стандарт устанавливает, что основным компонентом является железо, но, помимо него, в сплав должны входить еще ряд элементов в следующих массовых долях: углерод (карбон) -от 0,71 до 0,82%, марганец - от 0,25 до 1,05%, кремний - от 0,18 до 0,4%, ванадий - от 0,012 до 0,08%.

Механические свойства рельсовых сталей: твердость после объемной закалки достигает до 60 HRC по шкале Роквелла; вязкость ударная -2,5 кг/см2; предел прочности стали доходит до 1000 МПа. Такие свойства обеспечивают хорошую сопротивляемость ударным воздействиям и достаточную стойкость к циклическим нагрузкам, что обеспечивает в течение десятилетий эксплуатацию рельсового пути без его замены. В результате воздействия колес подвижного состава на рельсы на них

возникают дефекты в виде механических поверхностных повреждений, смятия и отслоения металла, а также происходят волнообразные износы контактирующих поверхностей и износ поперечного профиля рельса.

Для устранения вышеперечисленных дефектов используются рельсошлифовальные поезда (РШП) с вагонами, оборудованными тележками со шлифовальными головками, имеющими электродвигатель, абразивный круг, параллелограммную подвеску с пневмоцилиндром.

Эффективность шлифования напрямую зависит от качества рельсошлифовальных кругов. В современных РШП используется метод силового шлифования, при котором круги, вращающиеся со скоростью 3600 об/мин, прижимаются к рельсам с усилием порядка 7,5 кН ^ 9,6 кН в зависимости от режима работы (рис. 1.1) [1].

Рис. 1.1. Схема взаимодействия шлифовального круга и головки рельса: 1 - шлифовальный круг; 2 - головка рельса

Усилие прижатия выбирается из условий обеспечения высокой режущей способности кругов и минимизации тепловых дефектов на рельсах. Нагрузка косвенно оценивается по токовой нагрузке электродвигателей привода абразивных кругов. Для условий определения показателей кругов токовая нагрузка электродвигателей привода абразивных кругов для

профилирующих тележек составляет 23 А и 25^27 А, работающих по поверхности катания.

Результаты замеров токовых нагрузок электродвигателей привода абразивных кругов в процессе шлифования показывают, что нагрузка на круги имеет переменный характер (система управления производит регулирование величины физической нагрузки на круги, косвенно контролируя по току), при этом среднее значение соответствует заданию с точностью, не превышающей величины, указанной разработчиком системы.

В результате эксплуатационных испытаний, проведенных ФГУП ВНИКТИ, получены зависимости съема металла рельса на круг от скорости при различных усилиях прижатия абразивных кругов (рис. 1.2) при скоростях движения 5 км/ч, 6,5 км/ч, 7,5 км/ч. Зависимость площади съема металла рельса от скорости движения для токов 26 А и 27 А на сглаживающих тележках получены экспериментально-расчетным методом.

Рис. 1.2. Зависимость площади съёма металла от скорости движения [2]

Из графиков, представленных на рис. 1.3, следует, что, регулируя скорость движения и усилия прижатия кругов, можно влиять на съем металла рельса. Эти зависимости можно аналитически описать следующими уравнениями. Зависимость на рис. 1.2 выражается уравнением:

5 = 0,51 • К_1'5, (1.1)

а зависимость на рис. 1.3 описывается выражением:

F = 2,4 • V- (1.2)

при силе тока 23А - 26А.

Рис. 1.3. Зависимость площади съёма металла рельса от скорости движения поезда [2]

Одним из условий работы кругов является отсутствие прижогов на обрабатываемой поверхности рельсов. При этом при твёрдости стали 400 НВ при скорости движения 5 км/ч толщина снимаемого слоя максимально составляет 0,2 мм; токовые нагрузки электродвигателей - 25^27 А. Стойкость кругов - не менее 6 ч, а средний износ кругов - до 70% высоты круга.

Существенные различия в работе абразивного инструмента при рельсошлифовании по сравнению со шлифованием в стационарных условиях на станках вносят значительные изменения природных условий: температура окружающей среды в разный сезон года может колебаться в пределах от +20...40°С до -10...50°С, а влажность воздуха - от 15% до 90%. Такие изменения температуры и влажности воздуха могут значительно изменять структурно-механические характеристики используемых шлифовальных

кругов. Следует также отметить, что при изменении температуры окружающей среды в стыковых соединениях рельсов величина зазоров будет увеличиваться или уменьшаться. При увеличенных зазорах между рельсами в местах их стыковки шлифовальный круг будет испытывать ударные нагрузки, приводящие к скалыванию или разрушению его рабочей поверхности.

В сечении головки рельса при экслуатации железнодорожного пути физико-механические свойства поверхностного слоя значительно меняются по всей поверхности. На рис. 1.4 представлено распределение твердости по профилю рельса после наработки 450,0 млн т брутто. Неоднородное изменение твёрдости на отдельных участках контактной поверхности значительно ужесточает условия в которых работает абразивный шлифовальный инструмент [3, 4].

НУ 500

400

300

Рис. 1.4. Твердость по профилю рельса [3]

В работе [5] достаточно широко описаны механизмы, причины и факторы появления на головке рельса дефектов при шлифовании влияющие на усталостную прочность, износостойкость и общую долговечность рельсов.

Нормативно-технической документацией по шлифованию рельсов регламентируются шероховатость и наличие прижогов на обработанной поверхности, которые в совокупности определяют физическое состояние и качество поверхности рельсов после их шлифования.

Напряжённые состояния головки рельса в зависимости от вида нагрузки и геометрии железнодорожного пути имеют определённые значения шероховатости рельсовой поверхности. В своих работах М. Х. Ахметзянова, Е. П. Бондаренко, М. А. Фришман и другие исследовали показали, что для обеспечения повышенной экспуатационной стойкости необходимо сформировать шероховатость поверхности с учётом исходной твёрдости и шероховатости поверхности.

Приведеные в таблице 1.1 значения шероховатости участков головки рельса представлены в качестве примеров значения, требуемого для кривого участка пути радиусом более 500 м [3].

Анализ представленных данных в табл. 1.1 указывает на сложность осуществления технологического процесса рельсошлифования из-за неоднородности нагрузки на рельсы и требуемой шероховатости Я2 на отдельных участках профиля головки и рельса. Для формообразования поперечного профиля головки рельса, представленного на рисунке в табл. 1.1, необходимо применение схемы многоинструментальной обработки торцем шлифовального круга. Для этих целей на рельсошлифовальных поездах используются шлифовальные круги, установленные на профилирующих тележках, и круги на сглаживающих тележках. Однако рабочее оборудование существующих рельсошлифовальных поездов и применяемый абразивный инструмент не полностью обеспечивают эффективность выполнения работ в условиях железнодорожного пути.

Следует отметить особенности режимов техпроцесса рельсошлифования по глубине резания, продольной подаче и рабочей скорости вращения круга. Глубина резания выбирается в зависимости от ширины дорожки шлифования и токовой нагрузки электродвигателя (рис. 1.5) [6, 7, 8].

Т а б л и ц а 1.1

Требуемая шероховатость участков головки рельса, лежащего на внутренней нити кривого участка пути радиусом более 500 м [3]

Условная схема нагрузки на рельс

Участки профиля и их границы по углам наклона шлифовальных головок Ф, град

Характерный вид разрушения на участке профиля

Рекомендуемая шероховатость на участке профиля, Я2, мкм

Твердость участка НВ

340 * 400

400 * 460

>460

I

II

III

IV

У

VI

-60 *-15

35 * 40

35 * 40

-15 * -10

Износ

16 * 20

16 * 20

-10 * -5

-5 * -1,5

Образование поперечных трещин

64 * 68

54 * 58

64 * 68

54 * 58

-1,5 * +8

Контактно-усталостное

54 * 58

48 * 54

+8 * +20

35 *40

35 * 40

35 * 40

16* 20

44 * 48

44 * 48

40 * 44

35 * 40

1

0,15 0,2 т 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55

гч

о2 Глубина резания I, мм

Рис. 1.5. Зависимость токовой нагрузки электродвигателя от глубины резания ^ и ширины дорожки шлифования В [3]

Продольная подача шлифовального круга впрямую зависит от рабочей скорости рельсошлифовального поезда, которая в настоящее время составляет 6^8 км/ч. Известно, что шлифование рельсов осуществляется торцешлифовальными кругами на бакелитовой связке со скоростью вращения 50 м/с. Для повышения производительности шлифования рекомендуется увеличить эту скорость до 100 м/с [4]. Однако одним из основных факторов, ограничивающих повышение скорости резания, является прочность шлифовального круга.

Исходя из проведенного анализа по изучению процесса шлифования железнодорожных рельсов кругами существующих технологий обработки металлов, изнашивания композиционных материалов, можно сделать вывод, что круги необходимо производить на бакелитовой связке из абразивных материалов высокой износостойкости, каким является циркониевый электрокорунд с высоким содержанием двуокиси циркония.

Для повышения эффективности операции шлифования рельсов необходимо проведение комплекса исследовательских, технологических, инженерно-конструкторских работ, основанных на анализе исследований в области совершенствования абразивного материала, изучении влияния наполнителей, оценке работы абразивного инструмента для шлифования рельсов, классификации дефектов поверхности катания рельсов, для создания эффективной технологии производства кругов и проведения комплекса сравнительных и квалификационных испытаний эксплуатационных показателей кругов по следующим направлениям:

1) выбор прочных и износостойких абразивных зерен и рациональных зерновых составов формовочных смесей для изготовления инструмента;

2) экспериментальное исследование технологических возможностей использования шламов (отходов металлообработки) для изготовления нерабочей и рабочей частей круга;

3) исследование влияния различных наполнителей на показатель «теплопроводность» абразивного круга;

4) исследование физико-химических процессов, происходящих при поликонденсации бакелитового связующего для корректировки технологического процесса производства и разработки методики расчета режима бакелизации;

5) разработка методики термообработки бакелитовых кругов.

1.2. Анализ способов совершенствования абразивных нструментов

для повышения их структурно-механических характеристик

Как было показано выше, при шлифовании рельсов в условиях железнодорожного пути приходится сталкиваться с многообразием обрабатываемого материала, технических и технологических требований по точности и качеству шлифования, уровней производительности, способов обработки профилей головок рельсов, а также с жесткими требованиями к

типу абразивного инструмента, его прочности и другим структурным характеристикам.

В настоящее время совершенствование абразивных инструментов ведется по нескольким направлениям с целью получения инструментов различного назначения и повышения их качества и эффективности. Наиболее распространенными путями являются изыскания, разработки и исследования методов и способов улучшения их структурно-механических свойств и эксплуатационных показателей за счет:

- варьирования физико-механических и структурных характеристик составляющих черепка инструмента: зерна, связки и пор [9, 10, 11, 12, 13, 14,];

- создания новых конструкций инструментов, таких как высокопористые, композиционные для скоростного шлифования и др. [15, 16, 17, 18, 19];

- термообработки и импрегнирования химическим активными и стабилизирующими составами [20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27];

- оптимизации объемно-размерных характеристик черепка инструмента и параметров его рабочей поверхности [38, 50, 117, 119, 167] и т.д.

Несмотря на большой объем теоретико-экспериментальных работ вопросы структурно-технологического обеспечения регуляции и стабилизации характеристик и показателей абразивных инструментов, а также новых процессов их совершенствования еще недостаточно изучены. Мало изучены вопросы упрочнения инструментов на основе анализа внутренних полей напряжений и исследования процессов трещинообразований в черепке инструментов.

Одним из перспективных путей повышения эффективности процесса шлифования является оптимизация зернового состава абразивных материалов.

Содержание отдельных фракций зернового состава и их соотношение между собой оказывают непосредственное влияние на структурно-механические свойства инструмента и на показатели процесса шлифования, определяя съем металла, качество обрабатываемой поверхности, износ и стойкость инструмента. В научной литературе вопросы влияния зернового состава шлифматериалов на характеристики и показатели инструментов несмотря на свою первоочередную значимость не получили должной оценки. Отсутствуют рекомендации по составлению рациональных абразивных смесей для изготовления инструмента с регламентированными структурно-механическими характеристиками под заданные процессы шлифования.

Ниже рассмотрены предполагаемые и используемые специальные абразивные смеси, массы, зерновые составы и особые технологические приемы, обеспечивающие создание инструментов с заданными структурно-механическими свойствами.

Для повышения эксплуатационных показателей инструмента предлагается абразивная масса, содержащая смесь зерен карбида кремния различных зернистостей F20, F30, F60 при их соотношении в масс % соответственно: 40,8^43,6, 18,4^19,6, 8,8^9,6 [34]. Круги, изготовленные из такой массы, имеют пятую структуру и более рациональную упаковку зерен, что позволяет повысить эксплуатационные показатели при обработке абразивосодержащих изделий. Коэффициент шлифования повышается в 1,4^1,5 раза, а стойкость по количеству обработанных изделий увеличивается в 1,2^1,3 раза по сравнению с обычным инструментом.

В работе [35] представлены результаты испытаний экспериментальных абразивных инструментов на полиуретановой связке. В качестве абразивного материала применяли карбид кремния 63С зернистостью № 25 и № 16 с добавлением микропорошков М40 и М28. В результате испытаний опытных кругов было установлено, что по работоспособности они не уступают импортным кругам.

Разработан шлифовальный круг, состоящий из смеси абразивных зерен, скрепленных связкой типа эпоксидной смолы [36]. Абразивная смесь состоит из зерен крупного размера, зерен среднего размера с диаметром вдвое меньше, чем у зерен крупного размера, и зерен мелкого размера в соотношении 5:4:1. Испытания показали, что шлифкруги из такого материала выдерживают повышенные давления в зоне контакта с обрабатываемой заготовкой и, следовательно, позволяют работать при более тяжелых режимах шлифования.

Смесь абразивного зерна из карбида кремния для изготовления шлифовального инструмента [37] не менее двух из размеров 0,16^0,25 мм. При этом в этой массе содержится: карбид кремния зернистостью 100^40,8 -43,6%; зернистостью 63^18,4 - 19,8%; электрокорунд белый зернистостью 25^6,0 - 6,6%; зернистостью 16^2,8 - 3,0%. Показано, что абразивный инструмент, изготовленный из такой массы, имеет повышенную прочность, а производительность возрастает в 1,31^1,35 раза по сравнению с прототипом.

Для увеличения стойкости и кромкостойкости инструмента предложена абразивная смесь, содержащая зерна кубического нитрида бора и зерна плавленного корунда, размеры зерен последнего крупной фракции составляют 140^160% и мелкой фракции - 20^30% от зернистости основной фракции зерен кубического нитрида бора (КНБ) при следующем соотношении компонентов, масс. процентов: зерна КНБ - 25^50%, зерна корунда крупной фракции 32^56% и мелкой фракции - 18^19%. При зернистости КНБ № 40 зернистость крупной фракции корунда будет № 63, а мелкой - № 10 [38].

На отечественных абразивных заводах выпускаются шлифовальные круги из абразивных материалов разных номеров зернистостей.

Анализ рецептур этих изделий показал, что формовочные смеси одних и тех же по назначению, твердости и структуре инструментов составлены с различными соотношениями между номерами зернистостей абразивов и их объемными содержаниями. В табл. 1.2 приведены выписки из рецептур Челябинского абразивного завода (ЧАЗ) и Волжского абразивного завода

(ВАЗ), а также соотношения между номерами зернистостей абразивных материалов и их содержанием в формовочных смесях из трех зернистостей.

Как видно из представленных данных, при одинаковой крупной зернистости (2к) смеси номера средней (2с) и мелкой (2м) зернистостей могут резко различаться в разных формовочных массах. То же самое наблюдается и по объемному или весовому содержанию абразивов в смеси. Это свидетельствует о том, что несмотря на необходимость производства инструментов из таких формовочных смесей выбор зернистостей производится произвольно.

Т а б л и ц а 1.2

Соотношения между номерами зернистостей и их содержанием в формовочных

смесях из трех зернистостей на предприятиях [39]

Завод ЧАЗ ВАЗ

Номера зернистостей 80/50/16 80/40/8 125/50/8 125/100/10

Содержание, % (вес.ч.) 63-29-8 60-25-15 60-25-15 45-45-10

Соотношение

7 К7 = 7к; 71 7 ' 7 с к1х = 1,6 К1х = 2,0 К1х = 2,5 К1х = 1,25

7 к7 = ^ 7 2 7 7м К7 2 = 3,1 К7 2 = 5,0 К2 2 = 6,25 К2 2 = 10,0

Соотношение

II ЬТ к у = 0,46 Кух = 0,42 К у1 = 0,42 К Т1 = 1,0

к II Ку2 = 0,28 Ку2 = 0,60 Ку2 = 0,60 Ку2 = 0,22

Примечание: Zк и Ук; Zс и Ус'; ^м и Ум - номера и содержание объёмов зернистости крупной, средней и мелкой (соответственно)

Известно, что в каждом конкретном случае необходимо выбирать вид и тип абразивного зерна по физико-механическим свойствам обрабатываемого материала и режимам шлифования. Большое влияние на процесс

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Орлов Илья Юрьевич, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Профильная обработка рельсов шлифовальными поездами с активными рабочими органами / В. Г. Альбрехт [и др.]. - М.: Техинформ, 1999. - 187 с.

2. Абдурашитов А. Ю. Профильное шлифование рельсов / А. Ю. Абдурашитов, Л. Г. Крысанов, В. Б. Каменский. - М.: Транспорт, 2001. -176 с.

3. Ильиных А. С. Обоснование и разработка научно-методических основ высокопроизводительной технологии шлифования рельсов в условиях железнодорожного пути: автореф. дис. докт. наук: 05.02.07 / Ильиных Андрей Степанович. - Саратов, 2013. - 36 с.

4. Аксенов В. А., Ильиных А. С. Технологические особенности процесса шлифования рельсов в пути и их влияние на эксплуатационную стойкость рельсов // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. - Новосибирск, 2007. - Вып. 17. - С. 216 - 221.

5. Аксенов В. А. Технологический анализ процесса плоского шлифования рельсов торцом круга / В. А. Аксенов, А. С. Ильиных // Вестник Южно-Уральского государственного ун-та. Сер. Машиностроение. - 2012. -№ 33. - С. 96 - 100.

6. Ильиных А. С. Формирование качества поверхности при плоском шлифовании торцом круга / А. С. Ильиных // Технология машиностроения. -2011. - № 4. - С. 19 - 22.

7. Аксенов В. А. Повышение эффективности профильного шлифования рельсов в современных условиях эксплуатации железнодорожного пути на основе применения новой схемы резания / В. А. Аксенов, А. С. Ильиных // Наука и техника транспорта. - 2011. - № 4. - С. 86 - 91.

8. Аксенов В. А. Оценка эффективности технологического процесса шлифования рельсов в пути / В. А. Аксенов, А. С. Ильиных // Известия

высших учебных заведений. - М.: Машиностроение, - 2007. - № 1. - С. 49 -57.

9. Багайсков Ю. С. Повышение эксплуатационных показателей изделий из абразивных композиционных материалов: монография / Ю. С. Багайсков, В. М. Шумячер // ВолгГАСУ, ВИСТех. - Волгоград: ВолгГАСУ, 2005. - 200 с.

10. Ваксер Д. Б. Пути повышения производительности абразивного инструмента при шлифовании / Д. Б. Ваксер. - М. - Л.: Машиностроение, 1964. - 124 с.

11. Волков М. П. Влияние гранулометрического состава и формы зерен на процесс тонкого шлифования / М. П. Волков, Е. Г. Бандура, В. А. Смирнов // Абразивы. - 1975. - № 8. - С. 14 - 17.

12. Волский Н. И. Обрабатываемость металлов шлифованием / Н. И. Волский. - М.: Машгиз, 1950. - 113 с.

13. Изготовление шлифовальных кругов повышенной твердости и прочности путем использования шлифовальных материалов различных зернистостей / Ю. Ф. Юликова [и др.] // Абразивы: Экспресс-информация. -М., 1981. Вып. 1. - С. 6 - 12.

14. Ящерицын П. И. Повышение качества шлифовальных поверхностей и режущих свойств абразивно-алмазного инструмента / П. И. Ящерицын, А. Г. Зайцев. - Минск: Наука и техника, 1972. - 480 с.

15. Абразивная и алмазная обработка материалов: справочник /

А. Н. Резников [и др.]; под ред. А. Н. Резникова. - М.: Машиностроение, 1977. - 391 с.

16. Лобанов А. В. Усовершенствование абразивного инструмента / А. В. Лобанов. - М.: Машиностроение, 1982. - 103 с.

17. Маслов Е. Н. Теория шлифования материалов / Е. Н. Маслов. - М.: Машиностроение, 1974. - 320 с.

18. Саутвилл К. Б. Высокопористые шлифовальные круги / К. Б. Саут-вилл // Режущие инструменты. Эксперсс-инф. - 1975. - № 36. - С. 17 - 24.

19. Старков В. К. Элементная модель строения абразивного инструмента / В. К. Старков, С. Големи // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив - 2005: сб. ст. Междунар. науч.-техн. конф. - Волжский, 2005. - С. 7 - 9.

20. Братчиков А. Я. Способы пропитки абразивных инструментов / А. Я. Братчиков // Абразивы. - 1974. - № 1. - С. 5 - 8.

21. Васин В. М. Эффективность использования абразивных кругов, пропитанных серой / В. М. Васин // Абразивы. - 1977. - № 4. - С. 6 - 7.

22. Дружина З. И. Импрегнированный абразивный инструмент на керамической связке для обработки деталей подшипников: дис. канд. техн. наук. 05.17.11 / Дружина Зоя Ивановна - Волжский, 1985. - 210 с.

23. Импрегнирование шлифовальных кругов // Реф. обзор Волжского ф-ла ВНИИАШ. - Волжский, 1982. - 45 с.

24. Коломазин В. М. Выбор охлаждающей среды и температуры закалки для специальной термической обработки абразивного инструмента на керамической связке / В. М. Коломазин // Абразивы. - 1975. - № 5. - С. 28 - 31.

25. Коломазин В. М. Исследование процесса шлифования труднообрабатываемых материалов абразивным инструментом, обработанным глубоким холодом / В. М. Коломазин, Д. Ф. Шпотаковский // Тр. ВНИИАШ. - 1973. - № 14. - С. 3 - 7.

26. Пат. 2164857 РФ. Способ повышения эксплуатационных свойств абразивного инструмента / В. М. Шумячер, В. И. Анохин, С. А. Крюков // Бюл. № 10. - 2001. - 3 с.

27. Крюков С. А. Выбор рациональных составов импергнаторов /

С. А. Крюков, В. И. Анохин, Н. А. Фоменко // Прогрессивные технологии в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. ВолгГТУ. - Вып. 4. - Волгоград, 2001. - С. 50 - 52.

28. Крюков С. А. Совершенствование абразивного инструмента при производстве подшипников / С. А. Крюков, В. И. Анохин, В. П. Шевчук //

Прогрессивные технологии в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. ВолгГТУ. - Вып. 1. - Волгоград, 1998. - С. 23 - 25.

29. Ипполитов Г. М. Абразивно-алмазная обработка / Г. М. Ипполитов.

- М.: Машиностроение, 1969. - 336 с.

30. Калинин Е. П. Научные основы интенсивного бесприжогового шлифования сталей и сплавов с учетом степени затупления инструмента: дис. докт. техн. наук. 05.03.01 / Калинин Евгений Пинхусович. - СПб, 1995. -190 с.

31. Королев А. В. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки: в 2 ч. Ч. 1: Состояние рабочей поверхности инструмента / А. В. Королев, Ю. К. Новоселов. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1987. - 160 с.

32. Королев А. В. Теоретико-вероятностные основы создания прогрессивных процессов абразивной обработки путем управления состоянием инструмента и его механическим взаимодействием с деталью: Автореф. дис. докт. техн. наук. 05.03.01 / Королев Альберт Викторович. - Саратов, 1977. -24 с.

33. Курдюков В. И. Научные основы проектирования, изготовления и эксплуатации абразивного инструмента: дисс. докт. техн. наук. 05.03.01 / Курдюков Владимир Ильич - Курган, 2000. - 496 с.

34. А. с. № 1526968 (СССР) МКМ3 В24 Д3/14, 1989.

35. Костенко Н. А. Шлифование жаропрочных сплавов специальными двухабразивными кругами / Н. А. Костенко // ПНТПО № 6-66-1055/314. - М.: ГОСНИТИ, 1966. - С. 32 - 34.

36. Пат. Япон. № 52-47198, 01.11.77. РЖ. Техн. маш., 1978, 9А763П. Шлифовальный круг. Массуда Цунэо.

37. Пат. 2262434 РФ. Масса для изготовления абразивного инструмента / В. М. Шумячер, А. В. Славин, И. В. Дуличенко, С. А. Крюков // Бюл. № 29.

- 2005. - 3 с.

38. А. с. № 1463459 (СССР) МКМ3 В24 ё3/14, 1989.

39. Шумячер В. М. Основы создания высокоэффективных абразивных

инструментов: монография / В. М. Шумячер, А. В. Славин, С. А. Крюков; под общ. ред. В. М. Шумячера; М-во образования и науки Рос. Федерации, Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т, ВИСТех (филиал) Волгогр. гос. архит.-строит. ун-та. - Волгоград: ВолгГАСУ, 2015. - 135 с.

40. Шлифовальные инструменты с наполнителями и из смесей абразивов разных по форме и зернистостям: учебное пособие / С. А. Крюков [и др.]. - СПб.: Наукоемкие технологии, 2018. - 155 с.

41. Трофимова Т. В. О влиянии наполнителей на эксплуатационные характеристики абразивного бакелитового инструмента / Т. В. Трофимова,

И. В. Надеева, В. М. Шумячер // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы: сб. ст. конфер. 11-17 сентября 2004 г. - Волгоград, Волжский: ВолжскИСИ, 2003. - С. 35 - 37.

42. Курносов А. П. Модифицирование бакелитовой связки отрезных кругов жидким каучуком / А. П. Курносов, Л. Г. Пицына, Н. А. Карпова В. А. Борисов // Абразивы, 1983. - № 5. - С. 5 - 9.

43. Калмыков Ю. Б. Влияние размера и концентрации наполнителей на физико-механические свойства композитного полимерного материала /

Ю. Б. Калмыков, Н. В. Дракин, О. Л. Дубрава // Механика композитных материалов, 1989. - № 2. - С. 204 - 213.

44. Трофимова Т. В. Об оценке технологических свойств абразивных масс для производства абразивного инструмента на бакелитовой связке / Т. В. Трофимова, В. М. Шумячер // В сб. научн. тр. VI межвуз. науч.-практ. конф. молодых ученых и студентов. Т. 2. - Волжский, 2001. - С. 57 - 59.

45. Трофимова Т. В. Влияние состава формовочной смеси на механическую прочность абразивного инструмента / Т. В. Трофимова, В. М. Шумячер // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив - 2001: сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. -Волжский, 2001. - С. 68 - 70.

46. Любомудров В. Н. Абразивные инструменты и их изготовление /

В. Н. Любомудров, Н. Н. Васильев, Б. И. Фальковский. - М. - Л.: ГНТИМСЛ,

1953. - 376 с.

47. Кноп А. Фенольные смолы и материалы на их основе: пер. с англ. /

A. Кноп, В. Шейб; пер. А. М. Василенко; ред. Ф. А. Шутов. - М.: Химия, 1983.

48. Райт В. В. Разработка рецептуры высокопористых шлифовальных кругов ПП 100-200 мм на бакелитовой связке / В. В. Райт // Отчет УД 1-81. -Челябинск: УралВНИИАШ, 1982. - 87 с.

49. Зильберман Р. М. Пульвербакелит для абразивных изделий повышенной водостойкости / Р. М. Зильберман // Абразивы. - 1964. - № 3. -С. 24 - 28.

50. Буслович Г. Я. Технологический процесс изготовления абразивных кругов на бакелитовой связке «БК» для обдирочного шлифования / Г. Я. Буслович // Отчет. Ленинград: ВНИИАШ, 1965. - 6 с.

51. Орлова Т. Н. Влияние физико-механических свойств фенолформальдегидных смол на качественные характеристики абразивного инструмента / Т. Н. Орлова, В. Ф. Холоденко // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив - 2000: сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. - Волжский, 2000. - С. 72 - 74.

52. Орлова Т. Н. Влияние качественных показателей сырья на эксплуатационные свойства абразивного инструмента на органической связке / Т. Н. Орлова, С. В. Смирнова // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив - 2000: сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. - Волжский, 2000. - С. 76 - 77.

53. Москвина Л. Г. Разработка технологии приготовления мелкозернистых масс на связках из порошкообразных смол / Л. Г. Москвина // Отчет 62 - 62. - Ленинград: ВНИИАШ, 1964. - 20 с.

54. Суров, С. П. Новые бакелитовые связующие / С. П. Суров,

B. Н. Бехтерева // Абразивы, 1974. - № 12. - С. 16 - 17.

55. Ленская К. А. Порошкообразные бакелитовые связующие для получения абразивных кругов методом горячего прессования / К. А. Ленская,

B. Н. Кумсков, А. М. Юферов // Абразивы, 1974. - № 3. - С. 9 - 11.

56. Зильберман Р. М. Опробование некоторых фенольных смол в качестве связующего для абразивного инструмента / Р. М. Зильберман,

Г. М. Ковальзон // Тр. ВНИИАШ. - Л., 1966, - С. 47 - 51.

57. Бреслер С. Н. Создать и освоить производство абразивных кругов диаметром 600-800 мм на органической связке для обдирочного шлифованиия заготовок со скоростью 80 м/с, позволяющих повысить в 2 раза производительность труда на операциях зачистки металла / С. Н. Бреслер // Отчет 30 - 76. - Л.: ВНИИАШ, 1980. - 252 с.

58. Суров С. П. Шлифующие свойства бакелитовых кругов различной структуры / С. П. Суров, А. П. Рожкова, И. В. Олевская // Абразивы. - 1963, - № 2. - С. 25 - 27.

59. Урывский Ф. П. Работоспособность специальных шлифовальных кругов на бакелитовой связке при обработке титанового сплава / Ф. П. Урывский, А. М. Мерзляков, Б. С. Коротин // Абразивы. -1981, - № 2. -

C. 3 - 6.

60. Котельников А. И. Усовершенствование режима бакелизации абразивных изделий / А. И. Котельников, А. П. Патуев, Н. Н. Тиханчикова // Абразивы. - 1959. - № 24. - С. 37 - 40.

61. Трофимова Т. В. О принципах создания абразивного инструмента на бакелитовой связке / Т. В. Трофимова, В. М. Шумячер // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив - 2000 : сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. - Волжский, 2000. - С. 48 - 49.

62. Райт В. В. Прочность шлифовальных кругов на бакелитовой связке в зависимости от их характеристики и размеров / В. В. Райт, А. А. Верзаков, М. А. Дронин // Абразивы. - 1984. - № 1. - С. 10 - 14.

63. Лупинович Л. Н. Выбор рациональных характеристик восокоскоростных отрезных кругов на бакелитовой связке / Л. Н. Лупинович, Г. И. Орехова // Абразивы. - 1982. - № 1. - С. 7 - 13.

64. Згонник Н. П. Зависимость свойств абразивных инструментов от

способа их постановки при бакелизации / Н. П. Згонник, Е. Н. Широкова // Абразивы. - 1968. - № 2. - С. 18 - 21.

65. Красевич Д. Д. Определение степени бакелизации мелкозернистых шлифовальных кругов на пульвербакелите / Д. Д. Красевич // Абразивы. -1971. - № 10. - С. 12 - 15.

66. Пустарханов К. В. Изыскание оптимальных режимов бакелизации абразивного инструмента / К. В. Пустарханов // Отчет УД 24 - 67. -Челябинск: УралВНИИАШ 1970. - 38 с.

67. Вульф А. М. Влияние формы абразивных зерен на эксплуатационные свойства кругов при обдирочном шлифовании /

A. М. Вульф, А. В. Мурдасов // Абразивы. - 1968. - № 6. - С. 19 - 22.

68. Захидов С. Х. Исследование прочности удержания зерна в связке при температурно-силовых воздействиях: дис. канд. техн. наук. 05.03.01 / Захидов Собирджон Хабибович. - М., 1974. - 212 с.

69. Островский В. И. Теоретические основы процесса шлифования /

B. И. Островский. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1981. - 144 с.

70. Островский В. И. Режущие свойства шлифовальных кругов на бакелитовой связке со специальными наполнителями / В. И. Островский // Абразивы. - 1969. - № 3. - С. 29 - 36.

71. Носов Н. В. Повышение эффективности и качества абразивных инструментов путем направленного регулирования их функциональных показателей: дис. д-ра техн. наук. 05.0208; 05.03.01 / Носов Николай Васильевич. - Самара, 1997. - 452 с.

72. Попов С. А. Шлифование высокопористыми кругами / С. А. Попов, Р. В. Ананьев. - М.: Машиностроение, 1980. - 80 с.

73. Кайнарский Н. С. Процессы технологии огнеупоров / Н. С. Кайнарский. - М.: Металлургия, 1969. - 350.

74. Крюков С. А. Зависимость прочности абразивных инструментов от их структурных характеристик / С. А. Крюков // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив - 2005: сб.

ст. конфер. междунар. науч.-техн. конф. - Волжский. - Волгоград, 2005. - С. 216.

75. Крюков С. А. Прогнозирование и определение механической прочности абразивных композиционных материалов / С. А. Крюков, А. В. Славин, Н. В. Байдакова // Вестник Саратовского гос. тех. университета. - 2010. - № 46. - С. 43 - 54.

76. Мироседи А. И. Повышение эффективности шлифования путем совершенствования структуры инструмента с учетом результатов стохастического моделирования: дис. канд. техн. наук / Мироседи Александр Ильич. - Волжский, 2007. -158 с.

77. Старков В. К. Элементарная модель строения абразивного инструмента / В. К. Старков, С. Големи // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив-2005: сб. ст. междунар. науч.-техн. конф. - Волжский, 2005. - С. 7 - 9.

78. Павлов П. В. Физика твердого тела / В. П. Павлов, А. Ф. Хохлов // Учеб. - 3-е изд. стер. - М.: Высш. шк., 2000. - 494 с.

79. Пивинский Ю. Е. Кварцевая керамика / Ю. Е. Пивинский, А. Г. Ромашин. - М.: Металлургия, 1974. - 264 с.

80. Попов С. А. Влияние однородности зернового состава абразива и формы зерен на рельеф режущей поверхности шлифовальных кругов /

С. А. Попов, Л. С. Соколова // Абразивы. - 1972. - № 12. - С. 2 - 6.

81. Коротков А. Н. Повышение работоспособности шлифовальных инструментов на основе эффективного использования свойств зерен: дис. докт. техн. наук. 05.03.01 / Коротков Александр Николаевич. - М., 1993. -365 с.

82. Байдакова Н. В. Влияние формы и зернистости абразивного зерна на эффективность процесса шлифования / Н. В. Байдакова, С. А. Крюков,

А. В. Славин // Тяжелое машиностроение. - 2016. - № 3 - 4. - С. 35 - 37.

83. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента / Ю. М. Ковальчук [и др.]; под ред.

Ю. М. Ковальчука. - М.: Машиностроение, 1984. - 288 с.

84. Карпов А. Б. Исследование взаимодействия зерна и связки шлифовальных инструментов при динамических нагрузках: автореф. канд. техн. наук / Карпов Александр Борисович. - М., 1973. - 18 с.

85. Фадеев Н. И. Влияние режимов приготовления абразивной массы на механические свойства абразивного инструмента на бакелитовой связке

Н. И. Фадеев // Абразивы. - 1978. - № 2. - С. 3 - 5.

86. Биргер И. А., Мавлютов Р. Р. Сопротивление материалов: учебное пособие / И. А. Биргер, Р. Р. Мавлютов. - М.: Наука, 1986. - 560 с.

87. Новоселов Ю. К. Динамика формообразования поверхностей при абразивной обработке / Ю. К. Новоселов. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1978. - 220 с.

88. Крюков С. А. Расчетное определение структуры и твердости абразивного инструмента с оптимальной плотностью заполнения зерном черепка / С. А. Крюков // Справочник. Инженерный журнал. - № 9 (186), 2012. - С. 29 - 32.

89. Лавров И. В. Определение числа зерен в единице веса шлифзерна, шлиф- и микропорошков / И. В. Лавров, Т. Б. Ермакова // Абразивы: науч. -техн. сб. - М., НИИАШ, 1969. - Вып. 4. - С. 7 - 10.

90. Пат. 2354534 РФ. Масса для изготовления абразивного инструмента / В. М. Шумячер, А. В. Славин, С. А. Крюков // Бюл. № 13. -2009. - 3 с.

91. Пат. 2262434 РФ. Масса для изготовления абразивного инструмента / В. М. Шумячер, А. В. Славин, И. В. Дуличенко, С. А. Крюков // Бюл. № 29. - 2005. - 3 с.

92. Вульф А. М. Резание металлов / А. М. Вульф. - Л.: Машиностроение, 1973. - 496 с.

93. Резников А. Н. Тепловые процессы в технологических системах / А. Н. Резников, Л. А. Резников. - М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.

94. Воронцов А. Л. Теплофизика механической обработки. Основные

физико-математические положения новой теории. Ч. II / А. Л. Воронцов // Справочник. Инженерный журнал с приложением. Приложение. - 2016. -№ 7. - С. 14 - 23.

95. Резников А. Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов / А. Н. Резников. - М.: Машиностроение, 1981. - 279 с.

96. Эльянов В. Д., Куликов В. Н. Прижоги при шлифовании / В. Д. Эльянов, В. Н. Куликов // Сборник НИИМАШ. - М., 1974. - С. 36 - 38.

97. Greewood J. A. Contact of nominally flat surfaces / J. A. Greewood, J. B. R. Williamson. - Proc. Roy. Soc. - 1966. - Р. 295 - 300.

98. Kendall K. An ultrasonic study of the area of contact between stationary and sliding surfaces / К. Kendall, D. Tabor. - Proc. Roy. Soc. - 1971. A 323. -Р. 321 - 340.

99. Носенко В. А. Шлифование адгезионно-активных металлов / В. А. Носенко. - М.: Машиностроение, 2000. - 262 с.

100. Зильберман P. M. Абразивные круги на водостойком пульвербакелите для шлифования торцов колец подшипников / Р. М. Зильберман // Абразивы. Экспресс-информ. - М.: НИИМАШ, 1965. - № 3. - С. 13 - 16.

101. Ипполитов Г. М. Абразивно-алмазная обработка / Г. М. Ипполитов. - М.: Машиностроение, 1969. - 336 с.

102. Теплофизические свойства компонентов горючих систем: справочник / Ю. Е. Шелудяк [и др.]. - М.: НПО «ИТЭИ», 1992. - 185 с.

103. Якимов А. В. Оптимизация процесса шлифования. - М.: Машиностроение, 1975. - 176 с.

104. Крюков С. А. Влияние зернового состава абразивных материалов на показатели процесса шлифования / С. А. Крюков // Справочник. Инженерный журнал. - 2013. - № 8 (197). - С. 27 - 31.

105. Крюков С. А. Выбор зернового состава абразивных инструментов по гранулометрическому индексу / С. А. Крюков // Машиностроение и инженерное образование. - 2013. - № 3. - С. 31 - 34.

106. Бакунов В. С. Керамика из высокоогнеупорных окислов / В. С. Бакунов, В. Л. Балкевич, А. С. Власов. - М.: Металлургия, 1997. - 304 с.

107. Красулин Ю. Л. Пористая конструкционная керамика / Ю. Л. Красулин. - М.: Металлургия, 1980. - 100 с.

108. Згонник Н. П. Теоретические обоснования термической обработки бакелитовых изделий в зависимости от зернистости, твердости и размеров изделий / Н. П. Згонник // Отчет № 1 - 66. - Л.: ВНИИАШ, 1967. -58 с.

109. Орлова Т. Н. Исследование и разработка технологии переработки (применения) шламов подшипниковых заводов для использования в производстве абразивного инструмента / Т. Н. Орлова, И. Ю. Орлов, О. Ю. Пушкарская // Абразивный инструмент и металлообработка: сб. науч. тр. - Челябинск: ОАО «УНИИАШ», 2004.

110. Трофимова Т. В. Влияние состава на свойства абразивного инструмента на бакелитовой связке / Т. В. Трофимова, И. В. Надеева, В. М. Шумячер // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы : сб. ст. конф. 8 - 14 сентября 2003 г. - Волгоград, Волжский:, ВолжскИСИ 2003. - С 33 - 35.

111. Орлова Т. Н. Исследование процессов, происходящих при реакции поликонденсации фенолформальдегидных смол / Т. Н. Орлова И.Ю.Орлов // Абразивный инструмент и металлообработка: сб. науч. тр. -Челябинск: ОАО УНИИАШ, 2003. - С. 115 - 119.

112. Бакунь В. Н. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента / В. Н. Бакунь. - М.: Машиностроение, 1975. - 296 с.

113. А. с. 706236 (СССР) Абразивная масса на органической связке / А. Ш. Овсянников, Л. А. Воловая, И. П. Козыряцкий, И. С. Шевлюк-Белова. - Опубл. в Б. И. - 1979. - № 48.

114. Эфрос M. Г. Современные абразивные инструменты / M. Г. Эфрос, В. С. Mиронюк; под ред. З. И. Кремня. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Mашиностроение, 198V. - 158 с.

115. Байдакова H. В. Влияние зернистости и формы абразивного зерна на эффективность шлифования / H. В. Байдакова, С. А. Крюков // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив-2011: сб. ст. междунар. науч.-техн. конф. - Волгоград: ВолгГАСУ, 2012. -С.96 - 1GG.

116. Байдакова H. В. Повышение производительности и качества обрабатываемых деталей при использовании шлифовальных инструментов с зерном контролируемой формы / H. В. Байдакова, В. А. Hазаренко, С. А. Крюков // Станки и инструменты. - 2GG9. - № 2. - С. 15 - 19.

117. Голованова M. H. Hекоторые причины колебания рабочих свойств микропорошков / M. H. Голованова, В. В. Равикович // Абразивы. -1972. - № 4. - С. 57.

11S. Krug H. Упругие деформации шлифкругов // H. Krug, G. Hoheia // Э. И. Технология и оборудование механосборочного производства. - 19б4. -№ 22.

119. Hasselman D. B. United theory of thermal shock fracture initiation crack propagation in brittle ceramics / D. B. Hasselman, H. J. Amer // Ceram. Soc, 19б9. - V. 52. - № 4. - Р. 215.

12G. Керамика из высокоогнеупорных окислов / В. С. Бакунов [и др.]. -M.: Mеталлургия, 199V. - 3G4 с.

121. Ковальченко M. С. Mеханические свойства изотропных пористых материалов / M. С. Ковальченко // Порошковая металлургия. - 1993. - № 3. -С. 89 - 9б.

122. Brecker J. Evaluation of Unbounded Abrasive Grains / J. Brecker. // Annals of the CIRP, 19V3, Vol. 22. № 5. - P. 219 - 225.

123. Чернопанов А. М. Высокоогнеупорные материалы и изделия из окислов / А. М. Чернопанов, Т. С. Тресвятский. - М.: Металлургия, 1984. -302 с.

124. Попильский Р. Я. Прессование порошковых керамических масс / Р. Я. Попильский, Ю. Е. Пивинский. - М.: Металлургия, 1983. - 176 с.

125. Стрелов К. К. Технология огнеупоров / К. К. Стрелов, И. Д. Кащеев, П. С. Мамыкин. - М.: Металлургия, 1988. - 258 с.

126. Филимонов Л. Н. Стойкость шлифовальных кругов / Л. Н. Филимонов. - Л.: Машиностроение, 1973. - 136 с.

127. Адлер Ю. П. Введение в планирование эксперимента / Ю. П. Адлер. - М.: Металлургия, 1969. - 155 с.

128. Степнов М. Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний / М. Н. Степнов. - М.: Машиностроение, 1972. -231 с.

129. Ряузов М. Н. Общая теория статистики: учеб. для экон. спец. вузов / М. Н. Ряузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1984. -343 с.

130. Пасхавер И. С. Общая теория статистики : учеб. пособие /

И. С. Пасхавер, А. Л. Яблочник; под ред. проф. М. М. Юзбашева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1983. - 432 с.

131. Клюев В. В. Испытательная техника: справочник. Кн. 1. / В. В. Клюев. - М.: Машиностроение, 1982. - 528 с.

132. Лукьянов В. И. Машины и приборы для определения механических свойств материалов. Номенклатурный справочник / В. И. Лукьянов. - М.: ЦНИИИТЭИПСАСУ, 1980. - С.82.

133. Орлова Т. Н. Исследование состава абразивного инструмента на органической связке / Т. Н. Орлова, О. Ю. Пушкарская // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы: сб. ст. конфер. 11-17 сентября 2002 г. - Волгоград, Волжский: ВолжскИСИ, 2002.

134. Чернавин В. С. Исследование эксплуатационных свойств электрокорундовых шлифкругов из регенерированного зерна / В. С. Чернавин,

Т. Н. Орлова, И. В. Харченко // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы: сб. ст. конфер. 6-12 сентября 2004 г. -Волгоград, Волжский: ВолжскИСИ, 2004.

135. Карпова О. В. Исследование шламов в абразивном производстве с целью их дальнейшей утилизации / О. В. Карпова, Т. Н. Орлова, А. Б. Голованчиков // Материаловедение, технология и экология в третьем тысячелетии: II Всерос. конфер. молодых ученых. - Томск: ТНЦ СО РАН, 2003.

136. Орлова Т. Н. Исследование влияния структурно-механических характеристик отрезного абразивного круга на эксплуатационные показатели / Т. Н. Орлова, И. Ю. Орлов // Абразивный инструмент и металлообработка: сб. науч. тр.: - Челябинск: ОАО «УНИИАШ», 2004.

137. Орлова Т. Н. Исследование влияния структурно-механических характеристик отрезного абразивного круга на эксплуатационные показатели (коэффициент шлифования) / Т. Н. Орлова, И. Ю. Орлов // Абразивный инструмент и металлообработка: сб. науч. тр.: - Челябинск: ОАО «УНИИАШ», 2004.

138. Орлова Т. Н. Исследование влияния динамической вязкости жидкого бакелита марки БЖ-3 на механическую прочность отрезных кругов /. Т.Н. Орлова, И. Ю. Орлов // Абразивный инструмент и металлообработка: сб. науч. тр. - Челябинск: ОАО УНИИАШ, 2002. - С. 42 - 47.

139. Gilman J. J. Physic and Chemistry of Ceramics / J. J. Gilman // Gordon and Breach. - New York, 1963. - Р. 240.

140. Haasis G. Whats new in diamond honing? / G. Haasis. - JDR. - 1970. - Т. 30. 352. - 91 - 98.

141. Bauman, H. N. Petrology of Fused Alumina Abrasives / H. N. Bauman // American Ceramic Society Bulletin, 1956. № 10. - V. 35.

142. Bird G. A. Molecular Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flow / G. A. Bird. - Oxford: Science Publications, 1994. - 350 p.

143. Kezdi A. Handbuch der Bodenmechanik / A. Kezdi. - VEB - Verlag. Berlin, 1969. 1969. S. 97 - 101.

144. Konig W. INFOS - Jnformationszentrum fur Schnitwerte, Schleifen / W. Konig, E. Bottler. - Jndustrie Anzeiger, 1978. - V. 101. - № 91. - 45 p.

145. Konig W. Proherties of cutting edges related to chip formation in griding / W. Konig. - Lorts W CIRP, 1975, 24, № 24. - P. 231 - 235.

146. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. - М.: Физмат, 1963. - 472 с

УТВЕРЖДАЮ:

Главный инженер ООО «Волжскпромжелдортранс»

*7 - V- f _/Шалько А.Г./

АКТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

Испытания опытных шлифовальных кругов проводились с стойкости и качества обрабатываемой поверхности.

Испытания проводились на ручной шлифовальной машине «Рельсошлифовалка МРШ 3» для зачистки наплавленных концов рельсов, крестовин и остряков стрелочных переводов, для выполнения различных зачистных и заточных работ в производственных условиях

Характеристики опытного образца: зачистной абразивный круг на бакелитовой связке 250x150x75 гК 16 ТВР 3850

целью определения

Режимы шлифования: Скорость - 40 м/с Подача - ручная

Тип двигателя - трёхфазный, 220В, 50 Гц Мощность - 0,4 кВт

В результате испытаний установлено

1. Продолжительность испытаний -2x4 рабочих часа

2. Объём израсходованного образца - 16%

3. Правка круга - НЕ ОСУЩЕСТВЛЯЛАСЬ

4. Наличие прижогов - НЕТ

t ттг- л а 110 сравнению с серийньш образцом марки

LUGAABRASIV 250х 150x75 25А 16 Т В имеет более высокую стойкость на 56%.

Данный образец может быть рекомендован для внедрения на ООО «Волжскпромжелдортранс» для проведения операций обдирочного шлифования, зачистных работ, выправка профилей полотна, шлифовка рельс для выполнения капитального и стандартного ремонта путей.

Использование инструмента может сократить срок выполнения ремонтных работ, а качество полотна возвращается к исходному и значительно повышает эффективность данного мероприятия.

Представители предприятия: Дорожный мастер

Литвинов В.И.

Представители производителя:

7

стп-лсп

глчикгь в детали

акционерное общество

«стп-липедкое

станкостроительное

предприятие»

ИНН 4825101230, КПП 482501001

Адрес: Россия, 398037, г. Липецк, проезд Трубньш, д. 1

При поддержке:

гт

Ростех

УТВЕРЖДАЮ 1 енеральныи директор АО «СТП-ЛСП»

лгунов А.И.

«/£» ¿г/гПеЬАя 2070 г

АКТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ а6рУГв;Г;~ ИСПЫТаНИЯ Т—(рельсошлифовальных)

стадга модаш^ Н& плоскошлиФовального

- заготовки из стали К76, размером (100x45x45) см;

Материал заготовки -- НО ;лы;0В01 1 стали:

Химический состав, %

Марка стали С Мп Сг № И Б Р А1 XV

К76 0,71 0,82 0,25 1,05 0,18 0,4 0,3 0,007 0,025 0,045 0,035 0,025 - 0,012 0,08

с 11 КаЖД°И СфИИ °ПЫТ0В ПартИЮ 3аГ0Т0В0к ^ибровали в один размер

с шероховатостью по параметру > 1,6 мкм. Отклонение шероховатости

поверхности в партии заготовок не превышает 8 - 10 %, твердость загс ов термообработки не превышает ± 3,5 %

- исследования производили с' рабочей скоростью круга 50 м/с В ходе экспериментов изменение продольной подачи ^ в пределах от 5 до 15 м/мин врезная подача - от 0,03 до 0,05 мм/дв. ход, пр^пуск'з^товки Д 0 1 Мм '

- перед установкой кругов на плоскошлифовальный станок, осуществляется ' испытание кругов на механическую прочность в соответствии с ГОСТ 12 3 028

СТаН0К ДЛЯ ИС1™ий на механическую прочность модели СР-400В

2. Характеристики опытных кругов

Насыпной вес

Вариант опытной рецептуры

Технология производства

Условное обозначение

Количество кругов, шт.

Конструкция круга

Зерновой части круга, кг/м3

2 250*75*150 38А Р20 и ВР 50 м/с (2г02-20%)

Монолитная

Одностадийная

2 250*75*150 38А Б20 X ВР 50 м/с(гю2-45%)

Монолитная

Одностадийная

2 250*75*150 38А Р20ХВР 50 м/с(2г02-45%)

2-хслойная,

2-х стадийная,

Формовочная смесь -60°С

с нерабочей частью

3.Результаты испытания опытных кругов

Вариа"т I Эксплуатационные показатели опытных опытной рецептуры

Коэффициент

шлифования (ср. значение)

кругов

Наличие ггрижога

Стойкость (среднее значение),мин

Шероховатость,

Отдельные

очаги

нрижогов

Отсутствие прижогов

III 9 58 0,21 0,5 Отсутствие

--- прижогов

зернистостям (вариант ТТП ., -------содержания в смеси зерен по

и 1,55 пазя rnn,TZT,L . ^ коэФФиЦиент шлифования и стойкость в 1,89

Выводы:

1- Круг с оптимальным соотношением объемного

чистостям (вариант III) имеет коэ

m— -1—

2 zzz- - — • —

рецептуры^! B ™ÍT ^ ЖГ°ТОШен"ым '"> "> -р„а,„,

Lpoxolo™ ;Т7снГЫХ' Предсташе"»ых » Р- 53, показатели V 1UL1H Ла И ъ снизились соответственно в 1 45 и i „

сравнению с кругом I варианта. Замена шлифзерна 25A 'f20 í Z П° шлифзерно (ваоиант ТТП шлифзерна 25А F20 (вариант II) на

4. Опытные 3 11р"а„т Шриа. нроизводетвеГьЛГ™ с Г" " ™ ""«ре,™, „„

труднообрабатываемых сталей

в т.ч. железнодорожных рельсов.

других

УТВЕРЖДАЮ Г енёральный директор

Злароус-гёвкий; абразивный завод» , .Ртищев У ¿7 (Г<& 2020 г.

АКТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

Испытания опытных рельсошлифовальных кругов проводились с целью определения коэффициента шлифования. Испытания проводились на

плоскошлифовальном станке плоского шлифования стали УН-006

I станка

№п/п Наименование показателя Численное значение

1 Диапазон шлифования (В*Ь). мм 300*600

2 Установочная поверхность стола с вспомогательными площадками ,мм 400*1,200

3 Расстояние от плоскости стола до оси шпинделя ,мм 125...575

4 Максимальная нагрузка на стол с магнитной плитой, кг 800

5 Х-ось продольное перемещение стола, макс. ,мм скорость подачи,мм/мин 900 30...30,000

6 У-ось вертикальное перемещение шлифовальной бабки . мм скорость подачи, мм/мин 450 4...4,000

7 Ъ-о^ъ перемещение суппорта, мм скорость подачи , мм/мин 360 4... 4, 000

8 Мощность привода шлифовального шпинделя, двигатель переменного тока, регулируемый, кВт/мин 5,9/1,500

9 Размеры шлифовального круга Б*В*(1, мм 250*75*150

10 Скорость вращения круга, м/с добО

Таблица 2 - Характеристики опытных образцов рельсошлифовальных кругов № Условное обозначение круга "Количество ! Конструкция круга, рецепт

опытного круга

1-3

Тб

2 250*75*150 гК Р20 и ВБ 50м/с (гЮ2-20%)

2 250*75*150 ЪК Р20 X ВР 60м/с (7Ю2-45%)_

кругов

раоочеи части

Монолитный круг (рецепт .№ 1,2.3)

Двухслойный круг (рецепт№.4,5,6)

Характеристика стальных рельсов:

-рельсы объёмно- закалённые тип Р65;

- твёрдость рельсов - 3 40... 3 8 0НВ

- длина рельса -100,0см Условия испытания:

Перед установкой кругов на плоскошлифовальный станок , осуществляется испытание кругов на механическую прочность в соответствии с ГОСТ Р 52588-2011

^или, .ИИ СВЕРДЛОВСКОЙ 0Ш1ЛГТН Государггвешюе казенное учреждение

( 00 Це,ПР^ГГИЧ€СК0Г0 —Сига

620004 г ЕкатооиГ Р0'И,,)

«Повышение эАЛек ^J™ На работУ по теме:

абразивных инструментов» °ИСТВ

Усилением антропогенного t °00Стрила' интенсивное воз^Ге ^^

В последние годы в России обострилась ™

юпогенногп ЭКОЛОГИЧеская ситуация в связи с

окружающую среду. Особенно происходит В

eppj.

í металлообработки

виде шлама, достигающего в ряде г,™.« ------------------<

п2г;ге пеггюе «^K^osssr0 количества' —«

процессе металлообработки загрязненные „2, ^ °Реду' 0бРазующИеся в водь, (отработанные водосмешив'аеадж^^АУктами маслосодер^ие

могут составлять лп «по/ с асмыеьиЖ, утечки из смазочны* ruZ , закачивание СОЖ Í общезаводского стока РазлмГ f Ш И Т"Д°

Г в подземные горизонты „„" Разбрызгивание

водных объектов и атмосферного возлтаГ kL Т К загР«™1ю почвы'

^ часть компонентов СОЖ Р°? Т°Г°' безвозвратно теряет«и

использовать повторно для п^игоГвлеГя н2 №°

отходов В

Целей. Кроме того', в Шледнее™

(извлечение из шлама- Р МЯ 0СТР° ст°ит проблем.

абразивного материала Изучив исследования

с целью повторного

проблема

рекуперации

использования) дорогостоящих зёрен Д.™. С.А. Крюков), г¥усГ«Це«Ия-Ю- (научный руководитель

эффективного, актуального для эконпи™ --------

приобретаемого, в основной СТрЭНЫ абр^вного инструмента

качестве исходного матет»п1 ^водителей, С1руменга

производства.

Общество с ограниченной ответственностью

«ТД «МКЦ А бразие»

Юридический адрес: 820028, г. Екатеринбург, ул. Татищева, д.90, кв.146

Почтовый адрес: 624053, р.п. Верхнее Дуброво, ул. Победы, д. 7, кв. 56

ИНН/КПП 6658488356/665801001

Р/СЧ 40702810962200000901

ПАО КБ "УБРИР" г. Екатеринбург

К/сч 30101810900000000795 БИК 046577795

ОКНО 03197824

Тел./ Факс [phone], 5-34-Э4. Е-таИ: каЬп1коуа22@Из1 ги

Fla работу Орлова И.Ю. (научный руководитель, д.т.н. С.А.Крюков): «Повышение эффективности шлифования железнодорожных рельсов путём совершенствования структурно-механических свойств абразивных инструментов» ,

Железные дороги в России являются ключевым и важным звеном транспортной системы страны. Главный элемент железнодорожного пути - рельсы. С ростом скоростей движения и грузонапряженности задача продления жизненного цикла рельсов имеет огромное значение.

В результате проведения комплексных исследований решены поставленные научные и методологические задачи разработки технологических принципов создания и изготовления высокоэффективных рсльсошлифовальных кругов, имеющих важное производственное и экономическое значение для РЖД. Абразивный инструмент, применяемый в рельсошлифовалышх операциях, должен обладать достаточными параметрами износостойкости, принятыми в железнодорожной отрасли.

Разработаны теоретические и технологические основы создания высокоэффективного рельсошлифовального крута с использованием смесей разных зернистостей из электрокорунда с высокой концентрацией оксида циркония до 40% и наполнителей в виде регенерированного материала из шлама подшипникового завода. Разработаны теоретические и технологические основы создания высокоэффективного рельсошлифовального круга с использованием смесей разных зернистостей из электрокорунда с высокой концентрацией оксида циркония до 40% и наполнителей в виде регенерированного материала из шлама после операции шлифования.

Запросив информацию о работе данных кругов от потребителей и получив положительный отзыв наша организация оценила результаты предложенной новой технологии создания эффективного, нужного стране, абразивного инструмента, приобретаемого в основном по-имнорту, в котором в качестве исходного материала используется шлам машиностроительного производства.

Кроме того, в последнее врет остро стоит проблема рекуперации (извлечение из шлама абразивного зерна с целью повторного использования) дорогостоящих зёрен абразивного материала. Учитывая полученные и подтверждённые результаты работы, а это: улучшение экологической состояния биосферы города и экономический эффект от использования отходов производства, данные технологии будут рекомендованы к внедрению на абразивных и машиностроительных предприятиях Урала.

ОТЗЫВ

С уважением Директор

Кадников С. В.