طحن القضبان هو إحدى التقنيات الفعالة لإصلاح وصيانة خطوط السكك الحديدية. تتناول هذه المقالة ممارسة طحن القضبان.

تقوم سكة الحديد بتوجيه القطار للتحرك إلى الأمام وتحمل الحمولة في نفس الوقت. إن استواء القضبان هو حجر الأساس للسير الآمن والمريح والسريع. يؤدي الاحتكاك بين السكة وعجلة القطار إلى ظهور عيوب (تشقق، تقشر، تكسير، تموج السكة) وترك سطح غير منتظم. تتفاقم جميع هذه العيوب على القضبان إلى حالة أسوأ إذا لم يتم طحنها في الوقت المناسب. طحن القضبان هو تقنية فعالة لإصلاح وصيانة سكة الحديد. باستخدام ماكينات طحن القضبان، تتم إزالة المواد المعيبة من القضبان واستعادة شكلها. وبالتالي، يتم إطالة عمر خدمة سكة الحديد.

عيوب السكك الحديدية

عند الحديث عن طحن القضبان، يجب أولاً التعرف على عيوب القضبان. تتعرض القضبان لضغط شديد وتضغط عليها عجلات القطارات. ومن المحتم ظهور أضرار على سطح القضبان. تشمل عيوب القضبان الشائعة التآكل الرأسي، والتآكل الجانبي، وتجعد القضبان، والتآكل الناتج عن التلامس (التشقق، والتقشر، والتصدع)، والتدفق البلاستيكي، وما إلى ذلك.

ستشكل هذه العيوب المستقلة في السكة الحديدية صدمة في كل مرة تمر فيها عجلة القطار، ثم تولد حمولة أعلى بعدة مرات من المعدل الطبيعي. لذلك، تتعرض السكك الحديدية لضغط عالٍ. في الظروف العادية، ستتفاقم هذه الأضرار أكثر، وستؤدي بعض الحالات الشديدة إلى تعطل السكك الحديدية.

لا تتأثر القضبان فقط. فالقضبان لا تستطيع امتصاص كل الطاقة الناتجة عن الصدمة. وستستمر هذه الصدمات في الانتقال إلى هياكل السكك الحديدية الأخرى مثل وسادات القضبان والعوارض الخشبية. وأخيرًا، سينخفض قاع السكة محليًا وستفقد السكة الحديدية استقرارها.

الملف الشخصي الأمثل للسكك الحديدية

تؤدي عيوب السكك الحديدية إلى تغيير شكل السكة الحديدية، مما يؤدي إلى عدم استقرار التلامس بين السكة الحديدية والعجلة. إن طحن السكك الحديدية هو في الواقع قطع سطح السكة الحديدية وإزالة العيوب واستعادة الشكل الأمثل للسكة الحديدية. يظهر الشكل الأمثل للسكة الحديدية في الشكل أدناه.

عندما يسير القطار على خط مستقيم أو منحنى ذي نصف قطر كبير، يكون مداس العجلة ملامسًا لمنطقة رأس السكة B. في هذه الحالة، يكون إجهاد التلامس وقوة الزحف الجانبي في أدنى مستوياتها؛ وعندما يكون حافة العجلة قريبة من زاوية قياس السكة، أي في المنطقة C في الشكل، وعندما يتشكل تلامس متوافق، يكون إجهاد التلامس في أدنى مستوياته.

يشبه شكل رأس السكة شكل القوس، ولكن الطحن الفعلي (نوع عجلة الطحن) هو تقسيم رأس السكة إلى مناطق مختلفة وفقًا للزاوية، أي أن شكل رأس السكة يعتبر مكونًا من مقاطع خطية مقسمة بزوايا، والموضع الذي يحتاج إلى الطحن يتوافق مع زاوية معينة.

كلما زادت خطورة تلف السكك الحديدية، زادت كمية الطحن والقطع، وزاد حجم العمل، وزادت الصعوبة، وقصرت مدة حياة السكك الحديدية. لذلك، فإن الطحن الوقائي والطحن التصحيحي يشبهان “علاج الأمراض”، وأفضل طريقة هي منع السكك الحديدية من “المرض”. قم بإجراء طحن وقائي منتظم للقضاء على التلف في مرحلة التكوين.

أنواع طحن السكك الحديدية

الطحن المسبق

يمكن أن يؤدي الطحن المسبق للسكة الحديدية الجديدة إلى إزالة الطبقة المكربنة والقضاء على العيوب السطحية في إنتاج السكة الحديدية ولحامها ونقلها وتركيبها. كما يمكن أن يؤدي إلى تحسين شكل رأس السكة الحديدية وزيادة نعومة الوصلة الملحومة. إلى جانب ذلك، يمكن أن يؤدي إلى إصلاح الأضرار السطحية التي لحقت بالسكة الحديدية أثناء عملية مد المسار. تطور تآكل السكة الحديدية في عصر التقدم، ويمكن أن يؤدي ضمان التلامس الجيد بين العجلات والسكك الحديدية منذ البداية إلى الحد من الأضرار الأولية.

الطحن الوقائي

يشير الطحن الوقائي إلى طحن القضبان بانتظام، واستعادة شكل القضيب بحيث يمكن القضاء على الشقوق الناتجة عن الإجهاد السطحي على القضيب في مرحلة البداية، ويمكن التحكم بشكل جيد في انتشار الشقوق الناتجة عن إجهاد التلامس الدوار للقضيب.

الطحن التصحيحي

يشير الطحن التصحيحي إلى عملية طحن السكك الحديدية بعد ظهور عيوب السطح. كان الطحن التصحيحي سائدًا في مرحلة ولادة تقنية طحن السكك الحديدية. ويتم إجراؤه بشكل أساسي لإصلاح السكك الحديدية عن طريق إزالة الأضرار الشديدة على أسطح السكك الحديدية مثل الشقوق الناتجة عن الإجهاد والتجعد والتشقق والتدفق البلاستيكي وغيرها من العيوب.

يوضح الشكل أدناه تأثير الطحن الوقائي والطحن التصحيحي على عمر السكة الحديدية. يمثل الخط الأصفر الطحن الوقائي. كل عملية طحن تؤخر تطور التلف وتزيد من عمر السكة الحديدية. الطحن الوقائي قبل أن تتجاوز الشقوق الدقيقة 0.2 مم هو أفضل وقت لوقف اتجاه التلف المتسارع للسكة الحديدية.

ممارسة طحن السكك الحديدية

كيف يتم طحن القضبان؟ هناك ثلاث طرق رئيسية.

• طحن الأحذية المنزلقة

طحن الحذاء المنزلق هو طحن سطح السكة عن طريق الضغط على حجر الطحن على السكة لأداء الحركة الترددية. لا يمكن لهذه الطريقة سوى طحن رأس السكة طوليًا، ولا يمكنها تعديل شكل السكة أو طحن المفتاح. كما أن سرعة الطحن منخفضة. وقد تم التخلص من هذه الطريقة تدريجيًا.

• عجلة طحن

عادةً ما يستخدم طحن العجلة الطاحنة عجلة طاحنة دوارة عالية السرعة يتم تشغيلها بواسطة محرك كهربائي أو محرك هيدروليكي لطحن السكة الحديدية. هذه طريقة طحن نشطة وهي الطريقة الرئيسية المستخدمة حاليًا. يتم طحن السكة الحديدية عموديًا وأفقيًا.

هناك أيضًا نوع من الطحن السلبي. يكون موضع عجلة الطحن مائلًا بزاوية معينة مع اتجاه حركة القطار. تعمل السرعة العالية للجرارة الكهربائية على دفع عجلة الطحن للدوران بسرعة عالية على السكة الحديدية. تصل الحركة النسبية بين عجلة الطحن والسكة الحديدية إلى سرعة طحن المواد المطلوبة. قم بطحن رأس السكة الحديدية بالكامل من حافة السكة الحديدية إلى سطح السكة الحديدية. يُطلق على هذا النوع من طرق الطحن اسم طحن السكك الحديدية عالية السرعة بسبب سرعة الطحن العالية.

• طحن

الطحن هو نوع جديد من أنماط إصلاح مقطع السكة الحديدية. يتم تثبيت قاطع الطحن على السطح الشعاعي لعجلة الطحن. كل قسم طحن مزود بعدة قواطع طحن. هناك عدة أقسام طحن لكل عجلة طحن. بهذه الطريقة، يتم الطحن بالكامل. تشكل السكين مقطع رأس السكة الحديدية المراد إكماله.

فوائد طحن السكك الحديدية

• تحسين التفاعل بين العجلة والسكة الحديدية عن طريق تعديل شكل السكة الحديدية، وبالتالي تقليل الضغط والتآكل الناتج عن التلامس بين العجلة والسكة الحديدية.
• تصحيح أو التحكم في تموج السكك الحديدية. ستؤدي هذه العيوب إلى زيادة ضوضاء العجلات والسكك الحديدية وتسريع معدل تلف مكونات المركبات ومكونات المسار، مما يؤدي إلى فرض قيود على سرعة القطارات.
• التحكم في عيوب إجهاد التلامس المتدحرج. ستؤدي هذه العيوب إلى زيادة خطر تلف السكك الحديدية وحتى تقليل فعالية الكشف عن عيوب السكك الحديدية بالموجات فوق الصوتية.
• تصحيح أو التحكم في عيوب السكك الحديدية الأخرى (مثل دوران العجلات، والانضغاط، والشقوق الرأسية والطولية في رأس السكة)
• تقليل الآثار السلبية لحركة العجلات والعربات.
• تقليل الضوضاء والاهتزازات، وتقليل التفاوتات الرأسية في الوصلات العادية والوصلات الملحومة، والتحكم في تموج السكك الحديدية.
• تخفيف الآثار السلبية للعجلة ذات الحمولة الكبيرة على المحور وتحسين ظروف التلامس بين العجلة والسكة الحديدية.
• اجعل القضبان والعجلات تتلامس بشكل صحيح، مما يقلل من عدم استقرار السيارة الجانبي (الانزلاق الجانبي).

التأثير الاقتصادي لطحن السكك الحديدية

• يمكن أن يؤدي الطحن الوقائي إلى إطالة عمر خدمة خطوط السكك الحديدية. يمكن أن يؤدي طحن القضبان بانتظام وفقًا للخطة إلى إطالة عمرها بمقدار 5-8 سنوات.
• تقليل إصلاح وصيانة أدوات التثبيت.
• تقليل استهلاك وقود القاطرات وتكاليف إصلاح العجلات.