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

Fundamentos – O RCF

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

Fundamentos – O RCF

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”?

Fundamentos – As soluções

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

Truque no esquadro Truque em WARP

Fundamentos – As soluções

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

Fundamentos – As soluções

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

Fundamentos – As soluções

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

Fundamentos – As soluções

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

Truque Hewitt – Projeto UIC

Truque Randon – Protótipo em teste na MRS

Fundamentos – As soluções

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

Fundamentos – As soluções

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

Fundamentos – As soluções

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

Fundamentos – As soluções

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)

Fundamentos – As soluções

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

Fundamentos – As soluções

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

Fundamentos – As soluções

Curving x Hunting segundo JK

Truques para novas aquisições

Fundamentos – As soluções

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

Fundamentos – As soluções

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)

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

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)

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

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)

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

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.

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

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.

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

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.

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

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.

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

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.

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

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?

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

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

Novo Truque RIDE CONTROL 6.1/2”x9”

A aplicação do conceito nos demais

truques

Fundamentos – As soluções

Fundamentos – As soluções

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