Original title: Experimental investigation and numerical modelling of top of rail products
Translated title: Experimental investigation and numerical modelling of top of rail products
Authors: Kvarda, Daniel ; prof.Roger Lewis (referee) ; Meierhofer, Alexander (referee) ; Hartl, Martin (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2023
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Tato disertační práce se zabývá experimentálním a numerickým studiem maziv pro temeno kolejnice. Tyto maziva se používají ke snížení opotřebení, hluku a zlepšení energetické účinnosti kontaktu kola a kolejnice. V posledních dvou desetiletích byl proveden rozsáhlý experimentální výzkum týkající se použití maziv pro temeno kolejnice. Avšak velmi málo výzkumu bylo zaměřeno na základní mechanismy těchto produktů, zejména na problémy s nízkou adhezí. Aplikace matematických modelů v této oblasti také nebyla dosud zkoumána. Cílem této práce je pomocí matematického modelu vysvětlit třecí chování a problémy s nízkou adhezí maziv pro temeno kolejnice. Model předpokládá jak tření vznikající interakcí nerovností pevných látek, tak separaci mazacím filmem. Validace tohoto modelu byla provedena na experimentálním tribometru se schopností měřit tloušťku filmu pro ověření přesné predikce separace povrchu. Komerční tribometr byl použit ke zkoumání vlivu jednotlivých složek v mazivu pro temeno kolejnice na bázi oleje. Sada reologických testů v kombinaci s modelem ukázala, že pevné částice měly velmi malý vliv na zvýšení adheze po aplikaci. Následně byly testovány různé typy maziv pro temeno kolejnice pomocí vysokotlakého torzního zařízení. Mezný režim tření těchto látek byl hodnocen představeným modelem. Bylo zjištěno, že pozitivní třecí vlastnosti, které by tyto produkty měly poskytovat, jsou výsledkem velké skluzové vzdálenosti, která mění složení třecí vrstvy. Nízký koeficient tření v důsledku nadměrné aplikace se vyskytl při stejném aplikovaném množství u všech testovaných látek. Tato diplomová práce představuje původní výzkum rozšiřující znalosti o produktech pro temeno kolejnice. This dissertation thesis deals with experimental and numerical study of top or rail products. These products are used to reduce wear, noise and improve energy efficiency of wheel and rail contact. In the last two decades, extensive experimental research has been conducted on the use of top of rail products. However, very little research has focused on the fundamental mechanisms of these products, especially causes of low adhesion. Application of mathematical models to this field was also not yet examined. The aim of this thesis is to explain the frictional behaviour and low adhesion conditions of the top of rail products with the use of a mathematical model. The model assumes both friction arising from solid asperity interaction and separation by a fluid film. The validation of this model was carried out on an experimental tribometer with the ability to measure film thickness to validate the accurate prediction of surface separation. A commercial tribometer was used to investigate the influence of individual components in oil-based top of rail product on the coefficient of adhesion. A set of rheological tests in combination with the model showed that the solid particles had very little effect in increasing adhesion after application. Subsequently, different types of top of rail products were tested using a high pressure torsion device. The boundary friction of these substances was evaluated by the model. The positive frictional characteristics that these products should provide are found to be a result of sliding friction changing the composition of the interfacial layer. In addition, the low coefficient of friction due to overapplication occurred at the same amount applied for all tested substances. This thesis presents original research expanding on the knowledge of top of rail products.
Keywords: Kontakt kolo-kolejnice; Maziva pro kolejový svršek; Numerický model; Tribologie; Řízení tření; Friction management; Numerical model; Top of rail products; Tribology; Wheel-rail contact

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/213740

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-533135


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses