Forrópont-vándorlás hőtani elemzése

Szűcs Péter MSc I. évf.

e-mail: szucsp18@gmail.com

Konzulens: Dr. Váradi Károly, Gép- és Terméktervezés Tanszék

e-mail: varadik@eik.bme.hu

Vizsgálatom célja egy féktuskóval végzett fékezési folyamat során jelentkező forrópont-vándorlási jelenség tranziens hőtani modelljének megalkotása volt, mely egy 100 másodpercig tartó hőmérsékletmérés felmelegedési görbéit adja vissza, a megfelelő helyen tartózkodó, megfelelő értékű hőforrás iteratív megkeresésével. Kiindulási alapként a BME Közlekedésmérnöki Karának Vasúti Járművek és Járműrendszeranalízis Tanszékén folytatott mérések eredményei szolgáltak, melyek egy diplomaterv keretein belül készültek.

A vizsgálatok során két különböző kopási mechanizmust alapul véve vezéreltem az érintkezési zóna növekedését, alakját és mozgását. Az egyik mechanizmus, a hagyományos szemléletű

nem-vándorló, az érintkezési tartomány növekedésével együtt növekedő kopási tartományt tekint. A másik a vándorló kopás, melyben a kopási tartomány a forrópont vándorlással összhangban mozdul el oda-vissza úgy, hogy eszerint a vándorló hőforrás jó közelítéssel a mért hőmérsékleti értékeket adja vissza. A valóságban lejátszódó folyamatok során a féktuskó mechanikai, hőtani igénybevételeknek van kitéve és eközben az érintkezési tartományon egy kopási folyamat játszódik le. A mechanikai igénybevételek, valamint a kopás elhanyagolása a feladat közelítő megoldását eredményezi, ugyanakkor a megfelelő helyen lévő, megfelelő nagyságú hőforrás közvetlenül határozza meg az (ennek hatására létrejött) időben is változó hőmérsékletmezőt, amelyre vonatkozóan megfelelő mérések álltak rendelkezésünkre. Az analízisekhez hőmérsékletfüggő anyagjellemzőket használtam. A hőforrás vezérlésénél fontos alapelv volt, hogy a súrlódási folyamat során fejlődött hőteljesítmény működésének helye mindig megegyezik az aktuális érintkezési tartománnyal.

Fontos kérdésként jelent meg, hogy a vándorló érintkezési tartomány nagyobb hőáramsűrűsége által létrejött lokális felületdudor méretére milyen hatással van a korábban elhanyagolt tuskóerő. Ennek vizsgálatára tranziens szilárdságtani számításokat is készítettem, melyekhez hőmérsékletfüggő rugalmassági modulust használtam. A számítások során egy hőmérsékleti értékek szempontjából megfelelő időpillanatban összehasonlítottam a vándorló és nem vándorló érintkezési zónát feltételező analíziseknél, a hőtágulás miatt létrejött deformált geometriát, majd numerikus és a Hertz-elmélet szerinti analitikus módszerrel vizsgáltam a tuskóerő által okozott deformációt.

Eredményként a végeselemes számítások és a hőmérsékletmérési eredmények összevetését, valamint az ebből levonható következtetéseket foglalom össze, melyek szerint a hőtani viselkedés egyértelműen a vándorló kopási mechanizmust igazolta.

Irodalom:

1. Szűcs J.: Vasúti féktuskó-kerékabroncs érintkezési és kopási viselkedése, Diplomaterv, Budapest, 2010

2. Liktor, B., Váradi, K.:Kisminta féktuskó hőtani analízise, GÉP, A Gépipari Tudományos Egyesület folyóirata, LXIII. évfolyam, 2012. 67-70. old.

szerző

Szűcs Péter
gépészmérnöki
nappali alapszak

konzulens

Dr. Váradi Károly
Professor emeritus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

helyezés

I. helyezett