Bogies para vagones de carga

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DISEO DE BOGIES PARA VAGONES DE CARGAIinstituto de Investigaciones 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.-Facultad de Ingeniera, Universidad de Buenos Aires. Iinstituto de Investigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa 2CONTEXTOREQUERIMIENTO F M (Fabricaciones Militares) CITEDEF y FM dependen de la Secretara de Ciencia, Tecnologa y Produccin para la Defensa, Ministerio de Defensa.

UTILIZACINVagones de Carga a producir por FM: 1050 unidades para Trenes Argentinos: Vagn Tolva Granero Vagn Espina Portacontenedores Vagn Plataforma

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

BOGIES TIPO EUROPEOEstructura rgidaSuspensin primaria independienteConstruccin chapa soldada

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DELBOGIE DE TRES PIEZASPermisivo con respecto a la calidad de la vaBajo costo inicial Mantenimiento simpleAdmite amplio rango de estados de cargaLa falta de suspensin primaria produce fuertes cargas dinmicas. El bajo costo inicial puede resultar en alto costo operativo en relacin con el mantenimiento de va y aparatos de cambio.

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PasCarga / ejeTrochaTipo de BogieTipo de operacinUSA32/34 t1435 mmTres piezasGeneralBrasil32 t1600 mmTres piezasMineral de hierroSuecia-Noruega32.5 t1435 mmTres PiezasMineral de hierroAustralia38/40 t1435 mmTres piezasMineral de hierroChina36/38 t1435 mmTres piezasMineral de carbnIndia22.5 t 1676 mmTres piezasGeneralArgentina (Actual)20 t ?1676 mmTres piezasGeneralArgentina (este diseo)25 t1676 mmTres piezasGeneralEuropa22.5 t1435 mmY-25GeneralCARGAS POR EJE EN CONTEXTO INTERNACIONALCarga/eje de 25 t se considera Heavy HaulIinstituto de Investigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa 7Instituto de investigaciones Cientficas y Tcnicas para la Defensa

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: Resorte de cua. Aplica una fuerza que se descompone en una fuerza que ayuda a sustentar el bolster y otra horizontal que presiona la cua contra la placa de friccin y provee el amortiguamiento. La fuerza de friccin depende del estado de carga, dado que depende de la posicin del bolster. E: Resorte principal de suspensin. Hacia adelante y hacia atrs de la cua el bolster presenta un ensanchamiento y es sostenido por ms resortes similares, no mostrados para mayor claridad del dibujo.b) Amortiguador de presin constante (estndar AAR S-340). A: cua. B: mesa o bolster. C: placa de friccin. D: resortes principales. E: resorte alojado en la cua. Se apoya en una placa del bolster y no contribuye a la sustentacin. F: superficies inclinadas solidarias a la cua por delante y por detrs del resorte E presionan la placa de friccin. Al ser la presin constante tambin lo es la fuerza de friccin, por lo que el amortiguamiento es independiente de la carga. ESQUEMAS DE AMORTIGUACIN POR FRICCINEn este diseo se adopt el sistema b, de presin constanteIinstituto de Investigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa 8CARACTERSTICAS PRINCIPALESTipo de ConstruccinChapa soldadaMaterialF26, diversos espesoresProduccin SIDERARCarga por eje25 tVelocidad mxima96 Km/hDimetro de ruedas838 mm (33)Tipo de ruedasAAR CP-33ImportadaPerfil de rodaduraNEFA 706EjesNEFA 915, Item EImportadosRodamientos6X11(152.4x279.4)ImportadosDistancia entre ejes2032 mmDimensin transversal mxima2695 mm

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CARACTERSTICAS PRINCIPALES (Continuacin)SuspensinPor resortes helicoidales concntricos7 resortes externos Tipo D45 resortes internos tipo D4Carga a block: 36.850 Kgf (361.000 N)kTot:470 Kgf/mm (407.700 N/m)Elongacin tara-carga: 41.5 mmMaterial de resortesAcero 9254XCumple normaASTM A-125-96 Produccin nacional de Acndar AmortiguacinPor cua de friccinTipo de presin constanteFundicin de acero Produccin FUNDARGEstabilizadores lateralesContacto constanteDiseo CITEDEF y produccin NacionalGrados de libertad del conjunto3x6(tres piezas)+2x6(cuas)=30Debe aclararse que existen inconsistencias y vacos en la aplicacin de normasLas normas FAT argentinas son precisas y claras pero son de 1989 y anterioresLas normas Americanas AAR son para otra trocha (1435mm en lugar de 1675 mm)y adems en ciertos aspectos son poco claras, con gran cantidad de enmiendas y modificaciones y referencias a otras normas 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 de Investigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa 11

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RENDER MODELO FASE CEROIinstituto de Investigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa 12

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MODELO FASE CERO CONSTRUIDO EN FM RO TERCEROIinstituto de Investigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa 13ENSAYOSTENSIONESDEFORMACIONES1.-MODELIZACIN POR ELEMENTOS FINITOS (NX)2.-ENSAYOS EN PRTICOS UTILIZANDO STRAIN GAGES Y POSTERIOR AMPLIFICACIN , ACONDICIONAMIENTO DE SEAL Y REGISTROLAS NORMAS NEFA DEBEN SER EXTRAPOLADASRIGEN PARA UN PESO EN RIELES DE 90 t, EN TANTOQUE 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 DEFORMACINIinstituto de Investigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa 16

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PROTOTIPO MEJORADO MOSTRANDO TIMONERA DE FRENO Y ESTABILIZADORES LATERALES DE CONTACTO CONSTANTEIinstituto de Investigaciones Cientficas y Tcnicas Para la Defensa 18MUCHAS GRACIAS!Instituto de investigaciones Cientficas y Tcnicas para la Defensa