Design av kraftapplikationsutrustning till kalibreringsrigg för Järnvägshjul
Examensarbetet har utförts med fokus på konstruktion av kraftapplikationsutrustning till provrigg för kalibrering av järnvägshjul. Arbetet har utförts på uppdrag av Interfleet Technology vilket är ett världsledande teknikkonsult bolag inom järnvägsindustrin. Tack vare sin unika teknologi kan ett godtyckligt järnvägshjul göras om till ett så kallat mäthjul. Mäthjulen används för att bland annat mäta spårkrafter och utvärdera spårfordons gångdynamiska egenskaper. Kalibrering och provning av utrustningen som mäthjulen utrustats med utförs i provriggen. Principiellt fungerar systemet på så sätt att ett hjulpar spänns fast i riggen och roteras av en elmotor. Genom att med hydraulik trycka ett stålhjul kallad rulle mot järnväghjulet erhålls rullande kontakt mellan dessa vilket simulerar hjul räl kontakten. Ny kraftapplikationsutrustning har konstrueras för att på ett mer verklighetstroget sätt kunna simulera kontakt mellan hjul och räl än med tidigare system, vilket utgörs av provrigg samt kraftapplikationsutrustning. Med tidigare utrustning har kraft kunnat appliceras vertikalt samt lateralt med hjälp av två separata rullar. Laterala kraften har dock ej applicerats på ett korrekt sätt då den inte angrep/verkade i kontaktpunkten utan applicerades med viss ?offset? med hjälp av separat rulle vilken trycktes mot hjulsidan. Enligt kravspecifikation skulle ny utrustning även kunna generera longitudinella krafter för att möjliggöra kalibrering av dessa. Krafter ska således enligt kravspecifikationen kunna appliceras och mätas i kontaktpunkten i alla tre riktningar samt vara mätbara med bättre noggrannhet än i tidigare system. Stora utmaningen under arbetsgången har varit att designa utrustningen enligt kravspecifikationen och samtidigt anpassa dess geometrier till förbestämda gränssnitt ställda av riggens dimensioner. Tillgängliga utrymmet i provriggen är begränsat vilket ställt stora krav på framtagning av en kompakt konstruktion som samtidigt är dimensionerad för de relativt stora laster den utsätts för. En projektplan för arbetet sammanställdes varpå en omfattande förstudie genomfördes där spårfordons karakteristiska egenskaper studerades, speciellt dynamiska kontakten mellan hjul och räl. Med denna bakgrund fastställdes hur applicering av kraft i provriggen ska ske för att på bästa sätt efterlikna verkliga fallet. Liknande system studerades för inspiration varpå olika koncept modellerades. Valt koncept modellerades till fullo som en 3D-modell där dimensionering, remodellering, FEM-analys och rekonstruktion av komponenter har pågått kontinuerligt under designprocessen. Frekvens samt egenmodsanalyser har genomförts på såväl konstruerad utrustning samt befintlig provrigg. Press från tidsbegränsningen har dock medfört att moment som kan arbetas ytterligare med avslutats för att arbetet ska hållas inom förspecificerad tidsram. Det kan därav utföras mer kompletterande arbete i framtiden. Det framtagna konceptet är ingen färdig lösning utan en välfungerade och dimensionerad konceptlösning vilken visar att kravspecifikationen går att uppfylla. Mycket arbete kvarstår därmed innan modellerade komponenter kan klassas som färdiga för tillverkning.