CASE STUDY: Advances in rolling stock in the heavy haul rail operations

HHRSA 2012

Truque Customizado para a Ferrovia

Dezembro/2012

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

A MRS é uma ferrovia com predominância de

curvas;

Sua velocidade operacional é menor ou igual

à 60km/h;

Existem trechos com significativa carga

térmica nas rodas, oriunda da frenagem;

Fundamentos - Introdução

Há evidências de hunting em alguns trechos

em tangente, percorridos com o vagão vazio e

carregado;

Há predominância de desgaste de friso de

roda, se comparado à concavidade;

Há elevado índice de shelling nas rodas

(RCF).

Fundamentos - Introdução

Fundamentos – O RCF

As causas mapeadas do RCF na MRS

RCF

Creepage (escorregamentos na

região do contato)

Temperatura na roda

Pressão hidrostática

Carga vertical

RCF = Rolling Contact Fatigue

Tensões oriundas da conformação (ou não) dos perfis de Roda &

Trilho

Fonte: Relatório Amsted-Maxion out/09


Fonte: Relatório Amsted-Maxion out/09

O efeito da temperatura combinado com fatores mecânicos define o aparecimento do Shelling Termo Mecânico

As principais ações de bloqueio no programa de vagões


RCF

Creepage (escorregamentos na

região do contato)

Temperatura na roda

Pressão hidrostática

Carga vertical

Tensões oriundas da conformação (ou não) dos perfis de Roda &

Trilho

Fundamentos – As soluções

As características da nossa ferrovia e os

desgastes dos nossos ativos tem nos

mostrado que:

Precisamos prover os truques e rodas com

melhor capacidade de inscrição em curvas e

alinhamento rápido em retas, ou seja,

precisamos de um “Curving Master”; porém

sem esquecer do controle de hunting.

O que é necessário em um “Curving

Master”?


1. AUMENTAR A RESISTÊNCIA AO WARP (DISTORÇÃO DO TRUQUE)

Truque no esquadro Truque em WARP


Paralelo com Mr. Joe Kalousek

1.1 UTILIZAÇÃO DE CROSS BRACE • Ação de um intertravamento de laterais

Truque com Frame Brace (Steering Ativo)

Cross-Brace da IFN – Em teste no truque Cruzaço Radial


1.2 AUMENTO DO MOMENTO RESISTENTE DO SISTEMA DE AMORTECIMENTO • Ação das cunhas de fricção

• Uso de cunhas especiais • Mais pressão nas cunhas

Mr

Cunhas de fricção

Pressão constante Pressão variável

A

Atenção com a manutenção da altura da cunha


1.3 DIMINUIÇÃO DAS FOLGAS ENTRE LATERAIS E TRAVESSAS • Batente para limite de giro da travessa em relação à lateral

Folga reduzida no truque Cruzaço Radial


1.4 ESTRUTURA INTEGRAL OU “H” RÍGIDO • Truques Hewitt e Randon

Truque Hewitt – Projeto UIC

Truque Randon – Protótipo em teste na MRS


2. GARANTIR LIBERDADE DE GIRO DO RODEIRO • Aproximar o truque do conceito de inscrição radial


r

o BR+Fp BR-Fp

r

o

Ambos os rodeiros apontando para o

centro geométrico do raio de curva e

laterais e travessa ortogonais

Paralelo com Mr. Joe Kalousek

2.1 FOLGA SUFICIENTE NO PEDESTAL

r = 1/2(BR.CC Manga/Fp)

Fp/2 Fp


2.2 INCLUSÃO DE UM “K” (CONSTANTE ELÁSTICA) NO PEDESTAL • Utilização de PAD’s nos pedestais AAR • Pedestais UIC

Calço de borracha (PAD) Adaptador

Pedestal AAR Pedestal UIC


3. BUSCAR INSCRIÇÃO DO RODEIRO POR ROLAMENTO PURO • Utilização de perfis de roda e trilho que gerem ∆r suficiente

R = (ro.b/2) / (λ.y)

Fonte: Relatório da NRC – Final (08/02/2009)


4. GARANTIR ADEQUAÇÃO DO AMPARA BALANÇO AO TIPO DE TRUQUE E SUA UTILIZAÇÃO

Rolos com folga

Castanha com folga Contato Constante com molas internas

Contato Constante com elastômeros


5. REDUZIR O MOMENTO RESISTENTE DE GIRO NO PRATO DE PIÃO • Utilização de materiais de desgaste especiais • Aplicação de lubrificação sólida no prato de pião

Lubrificante sólido aplicado no retrofit


Curving x Hunting segundo JK

Truques para novas aquisições


Novos truques (32,5 t por eixo): • Ride Control Radial: instalado em 20 vagões GDT para teste de performance

Ride Control Radial – versão com Cross Brace


Cross Brace

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

Não foi utilizado nos 20 vagões de teste a roda microligada. No lote há

vagões com rodas com perfil AAR-1B e vagões com o novo perfil MRS NRC.

Pedestal: (a) Rubber PAD, maior folga em relação ao adaptador e base rígida usinada na medida nominal (equivalente à 3 botões)

(a)


Rodas: (b) Em novo perfil NRC com opção microligada

(b)

Colunas de Fricção e Gibs da Travessa: (a) Chapa de desgaste da coluna aparafusada, (b) redução de folgas dos gibs em relação à coluna de fricção e (c) em relação às guias anti-rotação

(c) (a)

(b)


Cunhas do SSRC: (d) Uso de cunhas mais largas do Super Service Ride Control

(d)

Ampara Balanço e Prato de Pião: (a) Ampara balanço de rolete e (b) prato de pião com lubrificação sólida (grafite)

(a)

(b) (a)


Resultado das primeiras análises de desgaste

Serão apresentadas a seguir as análises da dupla 734.633-6 e 734.634-4, realizadas no Horto Florestal em 10/08/2011

Período circulado: 1 ano de 7 meses

km circulada: aprox. 160.000km

1) RCF e Spalling:

• Ausência total nas 16 rodas da dupla;

• Performance idêntica com e sem o cross-brace.






2) Desgaste de roda:

• Predominância de hollow, como já era esperado;

• A vida do rodeiro estimada é de aproximadamente 3 anos (remoção para passe de usinagem de correção do hollow);

• Performance idêntica com e sem o cross-brace;

• É importante um acompanhamento da evolução pois pode possuir comportamento não linear.


3) Desgaste do amortecimento:

• Vida estimada do amortecimento acima de 5 anos (em tese suporta o perído da VR4);

• É importante um acompanhamento da evolução pois pode possuir comportamento não linear;

• Não há diferença significativa de performance com e sem cross-brace;

• Nota-se valor de desvio padrão maior no truque com o cross-brace.


4) Desgaste dos Gibs:

• É importante um acompanhamento da evolução pois pode possuir comportamento não linear;

• Não há diferença significativa de performance com e sem cross-brace;

• Nota-se valor de média maior no truque com o cross-brace;

• Os Gibs são centralizados, mas no truque montado tenderam a fechar as folgas internas.


5) Aspectos gerais:

• Excelente padrão de:

• Assentamento e desgastes de cunha e chapas de desgaste da bolsa da cunha e coluna de fricção;

• Assentamento dos PAD’s nos pedestais e nos adaptadores (carga mais equilibrada nos rolamentos);

• Sugere-se chapa de desgaste do ampara balanço superior em material ligeiramente mais nobre;

• PAD’s intactos e ausência de vazamentos nos rolamentos;

• Prato de pião em excelente estado;

• Sapatas com desgaste regular.



6) Conclusões:

• Com base nos dados levantados até o momento pode-se inferir que o truque apresenta desempenho compatível com a proposta de um truque radial adequado à circulação na linha da MRS;

• Seu padrão de desgaste está dentro do previsto e garantirá maior vida de roda ao permitir pequenos passes de correção de hollow ao longo da vida útil do truque;

• Deve-se manter o acompanhamento até a VR4 para que se possa identificar possíveis comportamentos de desgaste não lineares (são mais prováveis);

• Não há diferença de performance que justifique nesse modelo de truque a aplicação do cross-brace;

• Fica a pergunta: por que alguns padrões de desgaste com o cross-brace foram inversos ao que se esperava?


• Resposta: quebra de tirantes do cross-brace nos dois truques.


A aplicação do conceito nos demais

truques



Fonte: Projeto Roda Trilho MRS – Inspeções no pátio do km460 (atualizado até 14/11/2012)

A B Y Z D C X A B C D

Conceito Radial Original ou Standard

FIM

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