Bir yük vagonun uzun süreli frenlenmesi sonucu açığa çıkan ısının iki farklı tekerlek seti üzerindeki dağılımının sayısal analiz metodu ile incelenmesi

Abstract

Demiryolu taşımacılığı, hacmi ve ağırlığı büyük malzemelerin uzun mesafeli taşımacılığında ekonomik yönüyle ön plana çıkmaktadır. Güvenli bir taşımacılıkiçin fren sistemi ve tekerlek setleri vagonda en önemli bileşenlerdir. Frenleme, fren pabuçları ile tekerlek yüzeyi arasında oluşan sürtünme kuvveti ile sağlanmaktadır. Uzun süreli fren yapılması sonucunda tekerleklerde çok yüksek sıcaklıklar oluşmaktadır. Yüksek sıcaklık tekerleklerde çeşitli arızalara sebep olmanın yanında orman, vagon vb. yangın riskini artırmaktadır. Fren kapasitesi yüksek tekerlek seti ve uygun fren pabucunun (sabo) kullanılması gerek sürüş ve çevre güvenliğinin artırılmasını gerekse yük vagonlarında en büyük ithalat kalemi olan tekerlek seti sarfiyatını ve bakım onarım maliyetlerini azaltacaktır.Bu çalışmada iki farklı tip yük vagonu tekerlek setinin frenleme kapasitesi analiz edilmiştir. Aynı dingile sahip fakat tekerlek ağırlıkları ve tekerlek gövde geometrileri oldukça farklı olan M 1111 ve BA 004 teknik resim numaralı tekerlek setlerinde uzun süreli frenleme sonucu tekerlek yüzeyinde oluşan sıcaklık dağılımı incelenmiş ve Türkiyenin coğrafik ve çevresel yapıları göz önüne alındığında hangi tekerlek seti kullanımının daha uygun olacağı belirlenmiştir.Analiz için yeni ve aşınmış tekerlek setlerine ait hazırlanan 3D model ANSYS programının içerisine aktarılmıştır. ANSYS 14.0 Workbench yazılımı ortamında, Isıl Zamana Bağlı Analiz kullanılmıştır. Analiz TSI ve UIC standartlarında verilen senaryoya uygun test koşulları altında yapılmıştır. Senaryoda, döküm sabo (P10) ile frenleme esas alınmış, kompozit sabo ile frenleme ayrıca incelenmiştir.

Railroad transport comes to the fore for its economical aspects in long distance transportation of heavy and bulky goods. Brake system and wheelsets constitute the most crucial elements of a freight wagon for safe transportation. Brake action is maintained by friction force created between brake blocks and wheel tread surface. Very high temperatures arise on wheels as a result of a long brake application. Not only do high temperatures cause various failures on wheels but also increase risk of fire on wagons and forests etc.Using high braking capacity wheelsets and appropriate brake blocks (brake shoes) will both contribute to safety of operation and environment and also reduce amount of wheelsets consumed, which are quantitatively a major import item, together with reduction in maintenance and repair costs.In this study, braking capacity of two different freight wagon wheelsets is analysed. Temperature distribution formed on the surface of wheels as a result of long brake application on both types of wheelsets having technical drawing numbers of M 1111 and BA 004 accommodating same type of axles but with quite different wheels in weight and web geometries is studied and thus which type of wheelset would suit better to Turkey is suggested, considering geographical and environmental conditions.3D models of new and worn wheelsets to be analysed are transferred into ANSYS software. Analysis is performed using Thermal Zamana Bağlı module of ANSYS 14.0 Workbench in accordance with test scenarios described in TSI and UIC leaflets with cast iron brake blocks (P10), braking with composite brake blocks is also studied separately.