Instituto de investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa DISEÑO DE BOGIES PARA VAGONES DE CARGA Iinstituto de Investigaciones Científicas y

Bogies para vagones de carga

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DISEO DE BOGIES PARA VAGONES DE CARGAIinstituto deInvestigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa 1E.Alvarez1,2, J. Baeza2, L.Barutta2, I. De Paz2, G. Gonzlez1,G.Lampn2, C. Rosito1, L. Stefani2, A. Venditti21.-CITEDEF2.-Facultadde Ingeniera, Universidad de Buenos Aires. Iinstituto deInvestigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa2CONTEXTOREQUERIMIENTO F M (Fabricaciones Militares) CITEDEF y FMdependen de la Secretara de Ciencia, Tecnologa y Produccin para laDefensa, Ministerio de Defensa.

UTILIZACINVagones de Carga a producir por FM: 1050 unidades paraTrenes Argentinos: Vagn Tolva Granero Vagn Espina PortacontenedoresVagn Plataforma

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Instituto de investigaciones Cientficas y Tcnicas para laDefensaCARACTERISTICAS BASICAS REQUERIDAS POR FMCARGA POR EJE: 25 t(100t de peso de vagn en rieles)VELOCIDAD MAXIMA: 80 Km/h +20% demargen: 96Km/hTIPO CONSTRUCTIVO: BOGIE DE TRES PIEZAS (tambinconocido como TIPO DIAMANTE)TROCHA: ANCHA ARGENTINA, 1676mmCONSTRUCCIN: CHAPA SOLDADANORMAS A APLICAR: NORMAS NEFA-FATFerrocarriles Argentinos, Ao 1989 y anteriores NORMAS AAR(Association of American Railroads), cuando las normas NEFA-FATestn excedidas o estn obsoletas TIPOS DE BOGIES PARA VAGN DECARGABOGIE DE TRES PIEZASEstructura deformableFundamentalmente sinsuspensin primariaConstruccin de acero colado

BOGIES TIPO EUROPEOEstructura rgidaSuspensin primariaindependienteConstruccin chapa soldada

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DELBOGIE DE TRES PIEZASPermisivo conrespecto a la calidad de la vaBajo costo inicial MantenimientosimpleAdmite amplio rango de estados de cargaLa falta de suspensinprimaria produce fuertes cargas dinmicas. El bajo costo inicialpuede resultar en alto costo operativo en relacin con elmantenimiento de va y aparatos de cambio.

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PasCarga / ejeTrochaTipo de BogieTipo de operacinUSA32/34 t1435mmTres piezasGeneralBrasil32 t1600 mmTres piezasMineral dehierroSuecia-Noruega32.5 t1435 mmTres PiezasMineral dehierroAustralia38/40 t1435 mmTres piezasMineral de hierroChina36/38t1435 mmTres piezasMineral de carbnIndia22.5 t 1676 mmTrespiezasGeneralArgentina (Actual)20 t ?1676 mmTrespiezasGeneralArgentina (este diseo)25 t1676 mmTrespiezasGeneralEuropa22.5 t1435 mmY-25GeneralCARGAS POR EJE ENCONTEXTO INTERNACIONALCarga/eje de 25 t se considera HeavyHaulIinstituto de Investigaciones Cientficas y Tcnicas Para laDefensa 7Instituto de investigaciones Cientficas y Tcnicas para laDefensa

Figura 2: Esquemas de suspensin de bogie de tres piezas.a)Amortiguador a presin progresiva. (Estndares AAR S-341 y S-342) A:cua de friccin. B: Mesa o bolster. C: Placa de friccin. D: Resortede cua. Aplica una fuerza que se descompone en una fuerza que ayudaa sustentar el bolster y otra horizontal que presiona la cua contrala placa de friccin y provee el amortiguamiento. La fuerza defriccin depende del estado de carga, dado que depende de la posicindel bolster. E: Resorte principal de suspensin. Hacia adelante yhacia atrs de la cua el bolster presenta un ensanchamiento y essostenido por ms resortes similares, no mostrados para mayorclaridad del dibujo.b) Amortiguador de presin constante (estndarAAR S-340). A: cua. B: mesa o bolster. C: placa de friccin. D:resortes principales. E: resorte alojado en la cua. Se apoya en unaplaca del bolster y no contribuye a la sustentacin. F: superficiesinclinadas solidarias a la cua por delante y por detrs del resorteE presionan la placa de friccin. Al ser la presin constante tambinlo es la fuerza de friccin, por lo que el amortiguamiento esindependiente de la carga. ESQUEMAS DE AMORTIGUACIN POR FRICCINEneste diseo se adopt el sistema b, de presin constanteIinstituto deInvestigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa8CARACTERSTICAS PRINCIPALESTipo de ConstruccinChapasoldadaMaterialF26, diversos espesoresProduccin SIDERARCarga poreje25 tVelocidad mxima96 Km/hDimetro de ruedas838 mm (33)Tipo deruedasAAR CP-33ImportadaPerfil de rodaduraNEFA 706EjesNEFA 915,Item EImportadosRodamientos6X11(152.4×279.4)ImportadosDistanciaentre ejes2032 mmDimensin transversal mxima2695 mm

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CARACTERSTICAS PRINCIPALES (Continuacin)SuspensinPor resorteshelicoidales concntricos7 resortes externos Tipo D45 resortesinternos tipo D4Carga a block: 36.850 Kgf (361.000 N)kTot:470Kgf/mm (407.700 N/m)Elongacin tara-carga: 41.5 mmMaterial deresortesAcero 9254XCumple normaASTM A-125-96 Produccin nacional deAcndar AmortiguacinPor cua de friccinTipo de presinconstanteFundicin de acero Produccin FUNDARGEstabilizadoreslateralesContacto constanteDiseo CITEDEF y produccin NacionalGradosde libertad del conjunto3x6(tres piezas)+2×6(cuas)=30Debe aclararseque existen inconsistencias y vacos en la aplicacin de normasLasnormas FAT argentinas son precisas y claras pero son de 1989 yanterioresLas normas Americanas AAR son para otra trocha (1435mm enlugar de 1675 mm)y adems en ciertos aspectos son poco claras, congran cantidad de enmiendas y modificaciones y referencias a otrasnormas como las ASTM.Las normas europeas son claras y precisas,pero lamentablemente no son aplicables a este tipo de bogie

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PLANO DEL DISEO REALIZADO, FASE CEROIinstituto deInvestigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa 11

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RENDER MODELO FASE CEROIinstituto de Investigaciones Cientficasy Tcnicas Para la Defensa 12

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MODELO FASE CERO CONSTRUIDO EN FM RO TERCEROIinstituto deInvestigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa13ENSAYOSTENSIONESDEFORMACIONES1.-MODELIZACIN POR ELEMENTOS FINITOS(NX)2.-ENSAYOS EN PRTICOS UTILIZANDO STRAIN GAGES Y POSTERIORAMPLIFICACIN , ACONDICIONAMIENTO DE SEAL Y REGISTROLAS NORMAS NEFADEBEN SER EXTRAPOLADASRIGEN PARA UN PESO EN RIELES DE 90 t, ENTANTOQUE EL PRESENTE DISEO ES DE 100 t

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ENSAYOS POR ELEMENTOS FINITOS DE ESTADOS DE TENSIN

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ENSAYOS POR ELEMENTOS FINITOS DE ESTADOS DE DEFORMACINIinstitutode Investigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa 16

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PROTOTIPO MEJORADO MOSTRANDO TIMONERA DE FRENO Y ESTABILIZADORESLATERALES DE CONTACTO CONSTANTEIinstituto de InvestigacionesCientficas y Tcnicas Para la Defensa 18MUCHAS GRACIAS!Instituto deinvestigaciones Cientficas y Tcnicas para la Defensa

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