Influência de projetos alternativos de truques na dinâmica lateral de vagões ferroviários

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Trindade, Alexandre Palma, 1991-
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635687
Resumo: Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka
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spelling Influência de projetos alternativos de truques na dinâmica lateral de vagões ferroviáriosInfluence of alternative truck designs and operational parameters in railway vehicles lateral dynamicsEngenharia ferroviáriaTransporte ferroviário de cargaDinâmicaFerroviasRailway engineeringRail freight transportDynamicsRailwaysOrientador: Paulo Roberto Gardel KurkaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Este trabalho emprega métodos de avaliação dos esforços no contato roda-trilho de vagões ferroviários em uma rotina de simulação, para prever as forças tangenciais de contato. Utilizando essa rotina, foi ainda avaliado como mudanças estruturais no truque ferroviário afetam a dinâmica lateral e a energia de contato em curvas, sendo o último um indicador de fadiga e desgaste tanto das rodas como dos trilhos. É possível ainda prever como alterações de operação, como velocidade da composição, raio da curva e perfil transversal da roda afetam tanto a dinâmica como a energia de contato. O software MatLab foi utilizado para desenvolver a rotina de simulação para que fosse possível haver total liberdade nos parâmetros de simulação, possibilitando uma maior gama de oportunidades na utilizção do mesmo. As principais teorias empregadas foram a teoria do contato Hertziano, a teoria simplificada de Kalker e a mecânica friccional de contato aplicada ao caso ferroviário. Um caso particular analisado foi o emprego de alterações estruturais no truque, como o uso dos dispositivos frame brace e adaptador resiliente de mancal pad, sendo o primeiro responsável pelo intertravamento das laterais do truque, o segundo responsável por permitir maior liberdade entre a lateral e as caixas dos mancais de rolamento. Os resultados mostram que o dispositivo frame brace rapidamente estabiliza as oscilações laterais dos rodeiros após a entrada em curvas, pelo aumento do amortecimento, e aumenta a energia dissipada através do contato. Por outro lado, o dispositivo adaptador de mancal pad reduziu a energia dissipada pelas rodas que estavam sob os maiores esforços de maneira significativa e aumentou, em menor intensidade, a dissipação das rodas sob os menores esforços. Ademais, a diminuição do raio da curva aumenta as amplitudes máximas das oscilações laterais e é responsável por fazer a energia dissipada alcançar níveis considerados de desgaste excessivo. O aumento da velocidade de translação do veículo pode resultar em instabilidades laterais, tanto em trajetos retilíneos como curvilíneos. Porém, o uso dos dispositivos frame brace e adaptador pad são capazes de sustentar a estabilidade lateral em maiores velocidades e, ainda, manter níveis de dissipação de energia que resultam em menor incidência de fadiga e desgaste excessivos nas rodas e trilhosAbstract: In this dissertation, frictional rolling methods to evaluate wheel-rail contact stress are used, in a numerical integration routine, in order to predict railway vehicles tangential forces and assess how different bogie designs affect vehicle lateral dynamics and contact dissipated energy in curves, the last being an indicator of wheel and rail wear. The routine is also used to predict the influence of different operational settings, as vehicle speed, curve radius, wheel conicity profile and adhesion coeficient, on both tangential stresses and dissipated energy. The routine was developed on Matlab\textregistered \space as to ensure total simulation parameters freedom and to stimulate the use and ehancement of the application in the future by other researches. The main theories adopted were the Hertizian theory, Kalker's simplified theory and other mechanical rolling friction contact methods applied to the railway scenario. The particular case of different three-piece bogies designs were studied, especially the implementation of the strutuctural devices frame brace and bearing adapator pad, being the first responsible for interlocking both truck side frames and the last guarantee wheelset axles have freedom to move relative to the side frames. Results show that frame bracing stabilizes lateral oscilations quickly after a curve entry or exit, by improving damping, and increases dissipated energy on the contact. In contrast, the resilient pad adaptor significantly reduces dissipation through wheels that are under greater stresses while augments, in a minor scale, the energy dissipation through wheels under lower stress levels. Furthermore, decreasing curve radius increased maximum lateral oscillation amplitude and was responsible for raising dissipation up to excessive wear rates. Lastly, vehicle speed increase resulted in lateral instability in both curved and straight tracks. However, the use of frame brace and pad adaptor are capable of sustain lateral stability at higher speeds while maintain lower dissipation levels, preventing both fatigue and wear in wheels and railsMestradoMecânica dos Sólidos e Projeto MecânicoMestre em Engenharia Mecânica[s.n.]Kurka, Paulo Roberto Gardel, 1958-Santos Júnior, Auteliano Antunes dosSantos, Guilherme Fabiano Mendonça dosUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASTrindade, Alexandre Palma, 1991-20182018-07-13T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (138 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635687TRINDADE, Alexandre Palma. Influência de projetos alternativos de truques na dinâmica lateral de vagões ferroviários. 2018. 1 recurso online (138 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635687. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1081236Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-04-03T10:14:31Zoai::1081236Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-04-03T10:14:31Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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