Original title:
Modelování adheze plastického maziva v kontaktu kola a kolejnice
Translated title:
Adhesion modelling of grease lubricant in wheel-rail contact
Authors:
Kuchař, Tomáš ; Voltr, Petr (referee) ; Kvarda, Daniel (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2024
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství Abstract:
[cze][eng]
V současné době existují snahy o optimalizaci součinitele adheze v kontaktu kola a kolejnice pro snížení opotřebení, hluku a spotřebované energie. V rámci těchto snah vznikl projekt pro vytvoření digitálního dvojčete pro trať Brno–Adamov, který řeší firma ŠKODA TRANSPORTATION, a.s., Dopravní fakulta Jana Pernera Univerzity v Pardubicích a Ústav Konstruování VUT FSI v Brně. V této diplomové práci byla v rámci tohoto projektu řešena problematika retentivity plastického maziva, což je vzdálenost nebo čas, po který je mazivo schopné efektivně mazat kontakt a držet tak součinitel adheze na požadované úrovni. Hlavním cílem práce bylo vytvořit model, popisující vliv klimatických podmínek a provozních parametrů na retentivitu. Plastické mazivo bylo studováno na komerčním zařízení Mini-Traction Machine (MTM) v konfiguraci kulička – disk. Studovaným plastickým mazivem bylo BECHEM EcoRail 2009, které se skládá z bentonitového zpevňovadla a syntetického esteru jako základového oleje. Byly zjišťovány vlivy teploty, vzdušné vlhkosti, zatížení, skluzu, rychlosti a množství maziva na retentivitu. Bylo zjištěno, že zvýšení zatížení a skluzu způsobilo pokles retentivity a částečně bylo možné tyto vlivy popsat pomocí absorbované energie mazivem. Zvyšující rychlost způsobila pokles retentivity vyjádřenou v čase, avšak nárůst retentivity vyjádřenou ve skluzové vzdálenosti nebo počtu cyklů. Zvyšující množství maziva způsobilo lineární nárůst retentivity. Nárůst teploty způsobil lineární nárůst retentivity, avšak pouze pokud teplota byla v provozním rozsahu maziva. Vzdušná vlhkost měla vliv pouze, pokud docházelo ke kondenzaci, a to takový, že nastal nárůst retentivity. V modelu byly využity bezrozměrné parametry, díky kterým by mělo být možné model přenést i do reálného měřítka. Do modelu nebylo zahrnováno ulpívání maziva na kolejnici a redistribuce do dalších dvojkolí. Model byl následně ověřen pomocí traťového tribometru a bylo ukázáno, že predikce modelem odpovídá naměřeným výsledkům.
Currently, there are efforts to optimise the coefficient of adhesion in wheel-rail contact to reduce wear, noise and energy consumption. A project to create a digital twin for the Brno–Adamov line is being solved by ŠKODA TRANSPORTATION, a.s., the Jan Perner Transport Faculty of the University of Pardubice and the Institute of Machine and Industrial Design of the Brno University of Technology. In this thesis, within the previously mentioned project, the problem of grease retentivity was addressed, which is the distance or time for which the grease is able to efficiently lubricate the contact and thus maintain the adhesion coefficient at the desired level. The main objective of this work was to develop a model describing the effect of climatic conditions and operating parameters on retentivity of grease. The studied grease was BECHEM EcoRail 2009, which consists of bentonite thickener and a synthetic ester as a base oil. The grease was studied on a commercial Mini-Traction Machine (MTM) device in a ball on disc configuration. The effects of temperature, air humidity, load, slip, speed and lubricant quantity on retentivity were investigated. It was found that increasing load and slip caused a decrease in retentivity and could be described by using the energy absorbed by the lubricant. Increasing velocity caused a decrease in retentivity expressed in time but an increase in retentivity expressed in slip distance or number of cycles. Increasing the amount of lubricant caused a linear increase in retentivity. Increasing temperature caused an increase in retentivity, but only if the temperature was within the operating range of the grease. Air humidity only had an effect if condensation occurred, such that an increase in retentivity was observed. Dimensionless parameters were used in the model, which should make it possible to transfer the model to real scale. However, lubricant deposition to the rail and redistribution to other wheelsets was not included in the model. The model was then verified with a rail tribometer and it was shown that the model prediction was consistent with the measured results.
Keywords:
climatic conditions; grease; operating parameters; regression modelling; retentivity; wheel – rail contact; klimatické podmínky; kontakt kola a kolejnice; plastické mazivo; provozní parametry; regresní modelování; retentivita
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/11012/248144
guest ::
