دراسة لتحديد تأثير تلوث الرمال على خصائص الحماية من التآكل لمادة التشحيم ClareShield EcoCurve Heavy Haul Flange Lubricant، وكيف يقارن ذلك بعدم استخدام أي مادة تشحيم على الإطلاق.
في المناطق الصحراوية الجافة في العالم، مثل منطقة بلبارا في أستراليا وأجزاء كبيرة من الشرق الأوسط، يشكل تسرب الرمال إلى القضبان مشكلة كبيرة. حيث تهب الرياح الرمال على القضبان، فضلاً عن الاضطرابات الجوية الناجمة عن حركة القطار، مما يتسبب في دخول جزيئات كاشطة إلى منطقة اتصال الحافة بالعجلة، مما يزيد من تآكل العجلة والقضبان.
غالبًا ما تُستخدم زيوت التشحيم الخاصة بالشفة على القضبان المنحنية لتقليل الضوضاء والتآكل والاحتكاك الناتج عن تلامس الشفة بالعجلة. يؤدي استخدام هذه الزيوت إلى تحسين الكفاءة وإطالة عمر العجلات والقضبان. يُفترض أحيانًا أنه باستخدام زيوت التشحيم الخاصة بالشفة في المناطق الصحراوية، فإن الرمال سوف تلتصق بالشحم اللزج، مما يزيد من حجم الرمال داخل التلامس مما يتسبب في قدر أكبر من التآكل. يؤدي خلط الرمال والشحم إلى تكوين عجينة كاشطة يُعتقد أنها تطحن العجلات وتبقى على العجلة لفترة أطول مما لو لم يتم استخدام أي زيوت تشحيم.
لكن هذا الافتراض لم يثبت. يشير أحد التقارير إلى أن استخدام زيت تشحيم جانبي يحتوي على مادة تشحيم صلبة (مثل ثاني كبريتيد الموليبدينوم) من شأنه أن يقلل من تآكل العجلات.1. ClareShield EcoCurve Heavy Haul هو مادة تشحيم حواف حساسة بيئيًا، تحتوي على مُعدِّل احتكاك قائم على الموليبدينوم، والذي يُستخدم لتقليل التآكل في تطبيقات السكك الحديدية عالية التحميل في العديد من المواقع حول العالم.
أُجريت هذه الدراسة لتحديد تأثير تلوث الرمال على خصائص الحماية من التآكل لمادة التشحيم ClareShield EcoCurve Heavy Haul الخاصة بشفة المحرك.
نتائج ومناقشة
4- ندبة ارتداء الكرة
يتكون جهاز الاختبار المكون من 4 كرات من 3 كرات ثابتة في القاعدة مع كرة في الأعلى محملة بكتلة معروفة، كما هو موضح في الشكل 1. يتم تعبئة وعاء الاختبار بالشحم الذي يغطي مناطق التلامس الثلاث. ثم يتم تدوير الكرة العلوية بسرعة معروفة لمدة تصل إلى ساعة واحدة. تتم إزالة الكرات وتنظيفها قبل قياس قطر ندبة التآكل (WSD) للكرات الثلاث السفلية وتسجيل النتائج المتوسطة.
تم إجراء هذه الاختبارات وفقًا لـ IP239. تم إجراء اختبار التآكل باستخدام 4 كرات بسرعة 1440 دورة في الدقيقة مع حمل 40 كجم لمدة تصل إلى ساعة واحدة. تم قياس ندوب التآكل على الكرات الثلاث الثابتة وتسجيل متوسط قطر ندبة التآكل.
يمثل هذا الاختبار قدرة الشحم على حماية نقاط الاتصال من التآكل والتلف، مثل تلك التي تحدث بمرور الوقت على شفة العجلة والقضيب، والتي ستتطلب في النهاية استبدال العجلة والقضيب أو إعادة تشكيلهما. كلما انخفض قطر ندبة التآكل المقاسة، زاد مستوى الحماية المقدمة للسطح.
عند تطبيقه بواسطة وحدة توزيع الشحوم، قد يكون الشحم مغطى خارجيًا بالرمال التي تهب في الرياح أو من التيار الصاعد الناتج عن اضطراب الهواء في القطار المار. يُعتقد أن حجم جزيئات الرمال التي تهب على المسارات أقل من 300 ميكرومتر لتكون خفيفة بما يكفي لحملها بواسطة الهواء المضطرب. سوف تلتصق الرمال بالشحم وتصبح أكثر تركيزًا بمرور الوقت كما هو موضح في الشكل 2. وجد أن تشبع الطبقة الرقيقة من الشحم يبلغ حوالي 80٪ من الرمل (نسبة الرمل إلى الشحم 4: 1) حيث لا يمكن لمزيد من الرمال أن تلتصق باللوحة.
تم خلط هذه النسب من التغطيات الشحمية المختلفة معًا، كما هو موضح في الشكل 3. عند تركيز رمل يصل إلى 50% (1:1 رمل إلى شحم)، لا يزال الخليط يبدو لزجًا وشبيهًا بالشحم، ولكن عند 80% (تشبع الرمل)، كان للخليط قوام عجينة صلبة.
كليرشيلد إيكوكيرف للنقل الثقيل
ClareShield EcoCurve Heavy Haul مع 20% رمل
ClareShield EcoCurve Heavy Haul مع 50% رمل
ClareShield EcoCurve Heavy Haul مع 80% رمل
تم اختبار هذه الشحوم في جهاز اختبار الكرات الأربع بمقارنة النتائج بنتائج التلامس الجاف مع وجود رمل متبقي، مع عرض النتائج في الجدول 4. ومن المثير للدهشة أن التلامس غير المشحم بالرمل استمر لفترة أطول من عدم وجود رمل. ويُعتقد أن هذا يرجع إلى أن الملوث يعمل كجسم ثالث داخل التلامس مما يقلل من تآكل المادة اللاصقة. وبعد 2 ثانية، سُمع صرير عالٍ يشير إلى فشل الاختبار. وكما هو متوقع، تُظهِر نتائج التلامس المشحم الملوث بالرمل زيادة كبيرة في قطر ندبة التآكل مقارنةً بعدم وجود رمل، مع عمل الملوث كجسيم كاشط داخل الشحم. وللحصول على نتائج قابلة للمقارنة، تم اختبار الشحوم الملوثة بالرمل لمدة 150 ثانية، على الرغم من أن الاختبار كان قادرًا على العمل بنجاح لمدة 150 دقائق على الأقل دون فشل.
أظهرت جميع العينات المدهونة قطر ندبة تآكل أصغر مقارنة بالعينة الجافة، مما يدل على أن الشحم يوفر حماية أفضل حتى عند تلوثه بالرمل. ومن المثير للاهتمام أن WSD لـ 50٪ رمل أكبر من 80٪ رمل. يمكن أن يكون هذا بسبب المعجون الصلب الذي يساعد في حمل بعض حمولة التلامس مما يقلل من التآكل على السطح. لا يُتوقع رؤية هذه الظاهرة في اتصال الحافة بالسكك الحديدية.
تشير هذه الاختبارات إلى أن استخدام ClareShield EcoCurve Heavy Haul من شأنه أن يقلل من تآكل العجلات والسكك الحديدية في البيئات الصحراوية الرملية مقارنة بعدم تزييت منطقة التلامس على الإطلاق.
استنتاجات
تشير هذه النتائج إلى أن استخدام شحم ClareShield EcoCurve Heavy Haul يقلل من تآكل منطقة التلامس بين الشفة والسكك الحديدية، حتى مع وجود شوائب من جزيئات الرمل المتطايرة المختلطة بالشحم. وقد تم اختبار الشحم عند مستويات مختلفة من تلوث الرمل، وأظهرت جميع الاختبارات حماية أفضل من التآكل مقارنةً بعدم استخدام أي شحم.
(1) هيويت، ت. تصميم سكة حديد صحراوية لنقل البضائع الثقيلة: الدروس المستفادة. مؤتمر IHHA 2015، يونيو 2015.
