Modelado y análisis vibratorio de un bogie 446 ante defecto de plano de rueda

Abstract

El estudio dinámico en el sector ferroviario es una de las principales líneas de investigación de las grandes empresas responsables del mantenimiento y seguridad de la infraestructura y del material rodante. La aparición de nuevas metodologías de cálculo y análisis a través de programas informáticos que emplean el Método de Elementos Finitos (MEF) en sus operaciones facilitan el trabajo y abren una gran variedad de posibilidades de cálculo y análisis que permiten a empresas del sector garantizar la seguridad y el confort optimizando los diseños de los sistemas de rodadura. Uno de los mayores problemas a los que se enfrenta el sector, es la aparición de defectos en la superficie de rodadura que comprometen la vida útil de los elementos mecánicos, la seguridad y el confort. Por este motivo, el presente trabajo se centra en el estudio de la repercusión provocada por un defecto en la banda de rodadura de uno de los bogies más comunes a nivel nacional, empleando un programa que basa sus cálculos en MEF. En el presente proyecto: “Modelado y análisis vibratorio de un Bogie 446 ante defecto de plano de rueda “, se busca analizar el efecto dinámico sobre las cajas de grasa, así como las vibraciones generadas ante la situación en la cual el bogie presenta un defecto de plano de rueda en su primera etapa de formación en sus ruedas delanteras originado por el deslizamiento consecuente del bloqueo del eje delantero en el proceso de frenada. Para ello, mediante el software comercial PTC Creo, se modelizan los distintos componentes del bogie ferroviario de la serie 446 de RENFE y se realizan las conexiones y aplicación de las correspondientes condiciones de contorno que simulen la circulación del bogie con el mayor realismo posible para, posteriormente, simular el comportamiento del bogie en presencia del plano de rueda y analizar su respuesta dinámica.

Dynamic study in the railway sector is one of the main lines of research of the large amount of companies responsible for the maintenance and safety of infrastructure and rolling stock. The emergence of new calculation and analysis methodologies through computer programs that use Finite Element Method (FEM) in their operations facilitate the work that this involved and open up a wide variety of calculation and analysis possibilities that allow companies in the sector to guarantee safety and comfort by optimizing rolling system designs. One of the biggest problems faced by the sector is the appearance of defects in the rolling surface which compromise the life of the mechanical elements, safety and comfort. Therefore, this paper focuses on the study of the impact caused by a defect in the tread of one of the most common bogies in Spain, using a program that bases its calculations on FEM. In the present project: "Modelling and vibration analysis of a 446 bogie with a wheel flat defect", the aim is to analyse the dynamic effect on the axle boxes and the vibrations generated in a situation where the bogie has a wheel flat in its first stage of formation defect on its front wheels caused by the consequent sliding of the front axle block during the braking process. For this purpose, using the commercial PTC Creo software, the different components of the RENFE 446 series railway bogie are modelled and the corresponding connections and application of the corresponding boundary conditions are made to simulate the bogie's movement as realistically as possible, to subsequently simulate the behaviour of the bogie in the presence of the wheel plane and analyse its dynamic response.