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01/05/2023SOBRINHO, Samuel Rodrigues Lopes [email protected]
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ENGENHARIA CIVILFERROVIAS
1. INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE TRANSPORTES
01/05/2023SOBRINHO, Samuel Rodrigues Lopes [email protected]
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Samuel Rodrigues Lopes Sobrinho
Formação Acadêmica:
Pós-Graduação em Lean ManufactureUniville – Universidade da Região de Joinville
Pós-Graduação Gestão da Qualidade Six-SigmaFAE Business School
Graduação em Administração Industrial Univille – Universidade da Região de Joinville
Técnico em Processamento de Dados / Técnico em MecânicaE-mail: [email protected]
01/05/2023SOBRINHO, Samuel Rodrigues Lopes [email protected]
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ARTIGOANÁLISE DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DE UM VAGÃO SUBMETIDO À EXCITAÇÃO HARMÔNICA POR MEIO DE SIMULAÇÃO MULTICORPOS 1º Lucas de Castro Valente*, 2º Raphael Marotta, 3º Vitor Mainenti 4º Fernando Nogueira 1 Gerência de Engenharia de Material Rodante, Av. Brasil, 2001, 36060-010, Juiz de Fora, Minas Gerais 2 Universidade Federal de Juiz de Fora- Departamento de Engenharia Mecânica e Produção, Campus UFJF – 4a Plataforma – Setor de Tecnologia 36036-330 – Juiz de Fora – MG e-mail: 1º [email protected]*, 2º [email protected] 3º [email protected] 4º [email protected]
ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DE UM VAGÃO SUBMETIDO À EXCITAÇÃO HARMÔNICA POR MEIO DE
SIMULAÇÃO MULTICORPOS
Acadêmico: Rodrigo DebastianiCurso: Engenharia CivilFase: 9ªMatéria: FerroviasProfessor: Samuel Rodrigues Lopes Sobrinho
Competitividade;
Serviços/Produtos: Melhor qualidade; Menor preço; Prazo de entrega reduzido.
Transit Time ( tempo médio do percurso): Aumento da velocidade; Novas formações operacionais.
Introdução
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MRS Logística.
Tecnologia;
Veiculo - Via - Esforços Operacionais
Esforços Operacionais: Matriz de Inércia; Rigidez; Amortecimento.
Introdução
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Hoje é possível encontrar diversos softwares de simulação dinâmica, nos quais parâmetros são aferidos. Dentre estes softwares, tem-se a plataforma do VAMPIRE, que é a utilizada na MRS.
Introdução
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Parâmetros de via reais, medidos pelo carro controle da via permanente (TrackSTAR)
Fonte: MRS Logística, 2016.
Introdução
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Modelo de vagão com as características dos vagões da MRS;
Vagão Gôndola (GDT) - MRS Peso bruto máximo: 120.000 kgTara: 20.500 kg Capacidade de carga: 99.500 Kg Capacidade volumétrica: 45 m³ Principais usos: minério de ferro Característica: descarga em “car-dumpers”
Fonte: AmstedMaxion, 2016.
Introdução
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Esforços operacionais provenientes do simulador de condução da Engenharia de Operação.
Fonte: MRS Logística, 2016.
Introdução
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Desenvolver uma metodologia para estudar o aumento da velocidade de vagões em trechos extensos.
Com o aumento da velocidade de vagões GDT na ferrovia do aço de 50 km/h para 64 km/h.
Para isto é necessário identificar frequências de excitações harmônicas que possam causar ressonância e submeter os vagões ao risco de descarrilamento.
Objetivos
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Modelagem dos vagões; Modelagem da via; Identificação dos pontos críticos da interação vagão - via.
Metodologia
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Vagões GDT: Truque Ride Master 6.1/2” x 9”; Truque Barber 6.1/2” x 12”.
Modelagem do Vagão
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Truque
Fonte: Avaliação Dinâmica de Veículos Ferroviários através de um Sistema de Multicorpos, 2010.
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Identificar as frequências naturais do vagão; Modo de vibrar em rolagem de caixa.
VAMPIRE: Autovalor (Eigenvaule); Transiente (Transient).
Analise do Modal
Modelagem do Vagão
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Por meio deste método, podem-se obter as frequências naturais e o fator de amortecimento de cada modo de vibrar.
Frequência Modo fn (Hz) ¶ fd (Hz)
1 Rolagem comcentro baixo
0,82 0,05 0,82
2 Guinada 1,55 0,17 1,52
3 Vertical 1,99 0,08 1,98
4 Arfagem 2,31 0,09 2,30
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Rolagem comcentro alto
3,09 0,19 3,04
Tabela 1 – Resultados da Análise Modal
Autovalor (Eigenvaule)
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Método com maior precisão, e o mais utilizado no VAMPIRE, pois considera todas as não-linearidades existentes no modelo do vagão.
Neste método o software leva em consideração a solução da equação particular para vibração forçada do sistema massa, mola e amortecedor.
Transiente (Transient)
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Transiente (Transient)
Figura 2 – Amplitude de deslocamento sem atuação das cunhas de fricção
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Transiente (Transient)
Figura 4 – Amplitude de deslocamento com atuação das cunhas de fricção
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Figura 2 – Amplitude de deslocamento sem atuação das cunhas de fricção
Figura 4 – Amplitude de deslocamento com atuação das cunhas de fricção
Transformada de Fourier
Transiente (Transient)
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Figura 3 – Espectro obtido para obter frequência natural (fn)
Transiente (Transient)
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Figura 5 – Espectro obtido para obter frequência natural (fd)
Transiente (Transient)
Figura 3 – Espectro obtido para obter frequência natural (fn)
Figura 5 – Espectro obtido para obter frequência natural (fd)
Frequência Natural de Rolagem de Caixa 0,78 Hz
Frequência Natural de Rolagem de Caixa 0,8 Hz
Transiente (Transient)
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Norma AAR (Associação Americana de Ferrovias); ◦ Capitulo XI da seção C-II - Manual de Padrões e
Recomendações práticas;
Twist and Roll (Torção e Rolamento);
Via Modelada: Três trechos com 420 m (total 1260 m).
40, 50 e 64 km/h
Modelagem da Via
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ResultadosVelocidade
(km/h)Máximo alívio
de rodasÂngulo derolagem L/V
40 25,01% 0,96° 0,0550 27,15% 1,34° 0,0764 44,63% 4,00° 0,24
• Alívio de rodas: Percentual máximo de 90%, desde que por uma distância inferior a 3 pés e por um tempo inferior a 50 ms.
• Ângulo de rolagem: Máximo de 6° de pico a pico. • L/V: Valor máximo de 1, desde que por uma distância inferior a 3 pés e
por um tempo inferior a 50 ms. Tabela 2 – Resultados da Simulação
Resultados
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Dados para cálculo: Frequências fixas; Velocidade Variável; Comprimento de Onda Variável.
Combinações Críticas
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Construção do diagrama que contempla as combinações críticas para o movimento de rolagem harmônica de caixa para o Vagão GDT com truque Ride Master 6.1/2” x 9”.
Figura 11 – Diagrama
Combinações Críticas
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Identificação dos comprimentos de onda nocivos ao comportamento dinâmico do vagão:
Medições do Carro de Controle TrackSTAR; Transformada de FOURIER; Software MATLAB.
Combinações Críticas
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Para realizar o aumento de velocidade de tráfego de vagões GDT de forma segura, devem-se identificar os locais onde existe desnivelamento transversal com comprimentos de onda apontados como nocivos para o movimento de rolagem de caixa no diagrama da figura 11.
Após os locais serem identificados, nos trechos considerados nocivos, deve-se realizar uma manutenção diferenciada na amplitude das irregularidades de desnivelamento cruzado e também nas demais irregularidades de geometria que possam causar força lateral como alinhamento e variação de bitola.
Conclusão
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A metodologia utilizada pode ser aplicada para qualquer modelo de veículo e velocidade.
O diagrama desenvolvido pode ser utilizado para fácil determinação das combinações críticas entre veículo, via e operação. Sendo possível, portanto avaliar de forma rápida novas condições operacionais, manutenções na via permanente e auxiliar nas investigações de eventuais descarrilamentos que tenham ocorrido.
Conclusão
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