شبیه سازی و بررسی دلایل ایجاد و رشد ترک در چرخ های واگن قطار- مطالعه موردی راه آهن جمهوری اسلامی ایران

چرخ های قطار به عنوان یکی از اجزای کلیدی سیستم حمل ونقل ریلی، نقش مهمی در ایمنی و عملکرد قطارها دارند. این چرخ ها در طول بهره برداری، تحت تنش های مکانیکی، حرارتی و دینامیکی قابل توجهی قرار می گیرند که می تواند منجر به ایجاد ترک ها و شکستگی های جدی شود. ترک های حرارتی ناشی از تماس کفشک ترمز با چرخ و ریل، از جمله آسیب هایی هستند که در صورت عدم شناسایی و مدیریت مناسب، می توانند خطرات ایمنی قابل توجهی به همراه داشته باشند و هزینه های نگهداری را افزایش دهند. در این مقاله به وسیله شبیه سازی نرم افزاری به تحلیل علل ایجاد ترک های حرارتی و شکستگی در چرخ های قطار، با تاکید بر تاثیرات تماس چرخ، ریل و کفشک ترمز پرداخته شده است. در این پژوهش یک چرخ قطار، از نوع منوبلوک فولادی، دارای ترک بزرگی در ناحیه آج بوده است. ابتدا انطباق ابعاد و مشخصات ساختاری ماده با استاندارد EN BE ۱۳۲۶۲ [۱] بررسی شدند و سپس با استفاده از نرم افزار آباکوس، فرآیند حرکت عادی و ترمزگیری اضطراری چرخ بر روی ریل شبیه سازی و توزیع تنش های تماسی و حرارتی در ناحیه تماس تحلیل گردیده است. تحلیل های پارامتری نیز تاثیر ضریب اصطکاک، نیروی محوری واگن و شرایط بارگذاری بر افزایش دما و تمرکز تنش را نشان دادند. افزایش ضریب اطمینان در این شبیه سازی ها پایه ای برای بهبود ایمنی خطوط ریلی و کاهش هزینه های نگهداری فراهم می آورند.

کلیدواژه ها:

ترک حرارتی تماسی ، سایش ، اجزا محدود ، تماس چرخ و کفشک ترمز ، رشد ترک خستگی ، تحلیل خرابی