Desenvolvimento de modelos para previsão de desgaste em contactos roda/caril de veículos ferroviários

Abstract

Atualmente, a manutenção assume um carácter de extrema importância, não só a nível económico mas também a nível da segurança. Este tema associado ao setor ferroviário elucida o objetivo da presente dissertação, inserida num projeto que em vista este tema. Assim, o desenvolvimento de uma ferramenta de previsão de desgaste no contacto roda/carril surge como o objetivo principal do estudo realizado. De salientar que o presente estudo dá seguimento a estudos já realizados no âmbito do projeto “WearWheel”. Primeiramente foi realizada uma cadeia de ensaios de atrito e desgaste com contacto rolamento/escorregamento de provetes obtidos de uma roda de um veículo ferroviário e de um carril da ferrovia. Os ensaios foram executados numa máquina de discos a fim de simular o contacto roda/carril presente num troço reto da ferrovia. Com base na análise numérica dos resultados alcançados nos ensaios rolamento/escorregamento, foi desenvolvido um modelo apto a realizar a previsão da taxa específica de desgaste, consoante as condições de funcionamento impostas. Para este modelo foram considerados três parâmetros determinantes para o desgaste – velocidade linear, pressão de contacto e percentagem de escorregamento – sobre os quais se determinaram funções de peso que pudessem traduzir a sensibilidade da variação de cada um deles na taxa específica de desgaste. Estas funções de peso corrigem o valor da taxa específica de desgaste standard, adaptando-o às condições de contacto pretendidas. Comparados os valores obtidos experimentalmente com os valores obtidos pelo modelo de previsão considerando a influência de cada função de peso referente aos três parâmetros já identificados, foi possível verificar uma boa aproximação dos resultados experimentais e teóricos, que atestam a fiabilidade do método desenvolvido.

Currently, maintenance assumes an extremely important character, not only on an economic matter, but also for safety issues. This theme, associated to the railroad sector, clears a present objective for this thesis, inserted in a project to be discussed forwardly. Having this in mind, the development of a prevision tool of wear in the contact between wheel/rail, appears as the main objective of study. It is important to remind that this project is a continuation of a past study named “WearWheel”. At a first approach, a series of trials of wear and friction were performed with the rolling-sliding contact of specimens obtained on a wheel of a train wheel and of a rail track. The tests were executed of a disk machine with the purpose of simulating the contact between wheel and rail, present on a segment of a rail track. Based on the numeric analyses of the achieved results of the specimens rollingsliding, a model was developed to create the prevision of the specific wear rate, having in consideration the function conditions imposed. For the model imposed, three parameters were considered to me determinant for the wear – linear velocity, contact pressure and slide percentage – followed by the function determination of the weight that could be traduced in variation sensibility of each one of them on the specific wear. The weight functions correct the standard wear rate, adapting them to the contact conditions pretended. After comparing the obtained values with the ones obtained by the prevision model, considering the influence of the weight function referred by the three parameters already identified, it was possible to verify a good approximation of the experimental and theoretical values that give the liability of the method developed.