Problemas causados pelo aquecimento em rodas ferroviarias : o ensaio Kraus

Orientador: Fausto Rodrigues JuniorDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: Este trabalho é um resumo dos principais problemas causados pelo aque¬cimento em rodas ferroviárias. Mostra como o calor é gerado durante a frenagem, a quantidade de calor que entra na roda, a distribuição de tem¬peraturas resultante, as tensões térmicas e sua influência na fadiga dos materiais. Apresenta os problemas relacionados às mudanças estruturais devido ao aquecimento e cita suas causas mais prováveis. Traz os resul¬tados de testes realizados segundo o método Krauss em um dispositivo construído especialmente para este fim. Além disso, define as linhas de pesquisa a serem desenvolvidas na área a partir dos resultados obtidos em ensaio de fadiga de material de rodas, de distribuição de temperaturas, de análise micrográfica e de medidas de temperatura e coeficiente de atrito no ensaio Krauss para sapatas de freio. Este trabalho pretende ser um guia para estudos iniciais na área de aquecimento em rodas ferroviáriasAbstract: This work is a summary of the most important problems caused by heating in railway wheels. It shows how heat is generated during braking, how many heat goes into the wheel, the temperature distribuition, thermal stresses and its influence in the material fatigue. It puts foward the problem related to structural changes caused by heating and mentions its most likely causes. Then this work shows the results of some tests done according to Krauss pattern in a machine designed specially for this. Besides it points out the lines of research to be developed from results of wheel material fatigue test, temperature distribuition, micrografic analysis and temperature and friction coeficient measurements done in Krauss test to brake shoes. This work intends to be a guide for early studies in railway wheels heatingMestradoMestre em Engenharia Mecânic

Determinação do coeficiente global de transferencia de calor em rodas ferroviarias

Orientador: Fausto Rodrigues FilhoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: Este trabalho tem como objetivo obter um valor para o coeficiente global de transferência de calor adequado para simular o processo do aquecimento de rodas ferroviárias durante a frenagem em rodas de 33 pol (838 mm). Para tanto, construiu-se um dispositivo de ensaios de material de atrito para freios ferroviários e rodas, em escala real, capaz de simular as condições de frenagem mais comuns encontradas na operação ferroviária. Mediram-se as variações de temperatura e potência de frenagem, para diversos ensaios padronizados, que foram comparadas com os resultados obtidos por simulação numérica do processo de frenagem. Definiu-se uma metodologia de obtenção do valor do coeficiente procurado, a qual foi seguida até que os resultados obtidos concordassem com os medidos em margens consideradas adequadas. A obtenção deste valor é de fundamental importância para o cálculo da distribuição das tensões térmicas e para as pesquisas futuras visando a determinação de condições seguras de operação das ferroviasAbstract: The objective of this work is to determine a value of the overall heat transfer coefficient to be able to simulatethe heating during braking process in 33 inch railroad wheels. To achieve this objective it was necessary to design and construct a full scale railroad brake dynamometer to reproduce the most commom braking conditions found in railroad operation. The variations in brake power and temperature were measured during standardized tests and were compared to the results obteined ftom a finite element numerical simulation. Many trial simulations were realized in order to achieve better agreement between the numerical predictions and the experimental results. The results of this work are important to determine the thermal stress distribution in railroad wheels during braking and this represents the major aim of works developed in the Railroad Laboratory of the State University of CampinasDoutoradoMecanica dos SolidosDoutor em Engenharia Mecânic

On the application of linear complementarity-based contact to study the dynamic behavior of friction dampers of railway vehicles

Secondary suspension of freight cars has a small number of components, is reliable, cheap to maintain, and has a very traditional design. Despite all these characteristics, its dynamic response is subject to a number of interesting phenomena related to friction damping that are not completely explored for new design of heavy vehicles. This paper describes a new method for modeling this type of mechanical system using a linear complementarity approach for contact calculation. Results presented here show that friction coefficient not only can affect the general damping of the dynamic response to sinusoidal excitation, but also impacts the development of nonlinear phenomena related to stick-slip. These should be taken into account the development of the new generation of freight wagons aiming for increased performance and safety and reduced maintenance costs40