14858

14858

بررسي تنش‌هاي پسماند ناشي از عمليات حرارتي و اثرات آن روي عمر خستگي چرخ‌ها در فرآيند ترمزگيري

كارشناسي ارشد

مهندسي ماشين هاي ريلي

مهرماه1394

مهرماه1394

دكتر پريسا حسيني تهراني

راه آهن

چكيده توانايي تخمين سطح تنش‌هاي پسماند در فرآيند توليد، باعث مي‌گردد تا بزرگي و توزيع اين تنش‌ها را در حين فرآيند ساخت بتوان كنترل و تنظيم نمود. همچنين فهم توزيع مجدد تنش‌هاي پسماند ناشي از بارهايي كه در حين عبور چرخ از روي ريل به چرخ اعمال مي‌گردد(تماس چرخ و ريل و تنش‌هاي حرارتي)براي جلوگيري از شرايطي كه منجر به شكست و خرابي زودرس چرخ مي‌شوند، بسيار مهم است. از طرفي امروزه مسئله خستگي چرخ‌ها با توجه به افزايش سرعت ناوگان ريلي و نيز افزايش نيرو و بارهاي وارده به آن از اهميت و حساسيت زيادي برخوردار بوده و لازم است با دقت و توجه بيشتري مورد بررسي قرار گيرد. ايجاد و رشد ترك‌هاي خستگي در چرخ‌ها از عوامل مختلفي مانند بارهاي تماس غلتشي بين چرخ و ريل، بارهاي حرارتي ايجاد شده در اثر ترمزگيري، وجود نقص در ساختار ماده سازنده چرخ‌ها و ... نشات مي‌گيرد. در اين پروژه دو هدف دنبال شده است. اول اين كه بتوان تنش‌هاي پسماند ناشي از پروسه ساخت را تخمين زد و براي نيل به اين هدف مدل‌سازي عمليات حرارتي توسط نرم افزار آباكوس صورت گرفته است. از ويژگي‌هاي اين پروژه مي‌توان به مدل‌سازي سه بعدي در مقايسه با مدل‌سازي دوبعدي انجام شده در كارهاي مشابه اشاره نمود. هدف دوم اين پروژه تخمين توزيع تنش‌هاي ايجاد شده در شرايط بهره‌برداري با در نظرگيري تنش‌هاي پسماند ايجاد شده در فرآيند توليد مي‌باشد. براي انجام اين مورد نيز شبيه‌سازي حركت خطي و دوراني چرخ بر روي ريل توسط نرم افزار آباكوس صورت گرفته است. اين شرايط شبيه‌سازي نزديك به شرايط واقعي عملكرد چرخ‌ها مي‌باشد. با استفاده از نتايج بدست آمده و حل معادلات مربوط به عمر خستگي چرخ‌ها با استفاده از نرمافزار متلب، تاثير وجود تنش‌هاي پسماند مفيدي كه در پروسه توليد بر روي سطح تاج چرخ ايجاد مي‌شوند، آشكار شده است. اين موضوع بدين ترتيب نمايان شده است كه بيشينه‌ي تنش عمودي در چرخ هايي كه داراي تنش پسماند اوليه ناشي از فرآيند عمليات حرارتي مي باشند،برابرMP 419 است. عمر جوانه زني ترك در اين چرخها برابر 2312 سيكل مي باشد. اين در حالي است كه در چرخ هاي بدون تنش پسماند اوليه،تنش عمودي و عمر جوانه زني ترك به ترتيب برابر MP 567 و 1701 سيكل مي باشد. با مقايسه عمر جواني در دو حالت فوق، تفاوت 26 درصدي در عمر جوانه ظاهر شده است.بنابراين ميتوان گفت تنش پسماند باعث به تاخير انداختن رشد ترك شده است. واژه‌هاي كليدي: خستگي، چرخ‌هاي راه آهن، تنش پسماند