عنوان
مدل‌سازي رياضي توزيع دماي كفشك و چرخ قطار در زمان ترمزگيري
نويسنده اصلي
سيدمحمداحسان قافله باشي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
چكيده
مسئله انتقال حرارت در ترمز قطار و چرخ وسايل حمل ونقل ريلي از جمله مسائل مهمي است كه به منظور صرفه جويي در زمان، هزينه، بهبود عملكرد سيستم ترمز و كاهش خسارات جاني و مالي بايد مورد توجه قرار گيرد. پديده ترمزگيري با افزايش دما و توليد حرارت همراه است كه اين حرارت بايد به نحوي كنترل گردد. گرماي توليدي سبب پيدايش و جوانه زني ترك‌هاي دمايي مي‌گردد كه اين ترك‌ها به مرور زمان رشد كرده و در نهايت شكست اتفاق مي‌افتد. يكي از سيستم‌هاي مورد استفاده در ترمز قطار‌هاي باري و مسافري، سيستم ترمز كفشكي مي‌باشد.
در اين تحقيق به مدل‌سازي رياضي توزيع دماي كفشك و چرخ قطار در زمان ترمزگيري پرداخته مي‌شود كه كفشك به عنوان يك قطاع از يك استوانه توخالي فرض شده است كه در سطح داخلي آن گرماي اصطكاكي ناشي از تماس با چرخ وجود دارد ولي سطح خارجي و سطوح جانبي آن داراي شرط مرزي انتقال حرارت جابجايي با هواي محيط مي‌باشد. همچنين چرخ به عنوان يك رينگ توخالي فرض شده است كه در سطح خارجي آن گرماي اصطكاكي متوسط ناشي از تماس با كفشك در نظر گرفته شده است و سطح داخلي آن داراي شرط مرزي انتقال حرارت جابجايي با هواي محيط مي باشد.
براي حل تحليلي معادلات انتقال حرارت در كفشك و چرخ از روش جدايي متغيرها در دستگاه مختصات قطبي استفاده شده است و كفشك به صورت قطاع دوبعدي و چرخ در حالت يك بعدي( متقارن محوري) در نظر گرفته شده است كه اين حل شامل سه قسمت مي‌باشد: 1- حل معادله حالت پايدار 2- حل معادله حالت گذرا 3- گرفتن انتگرال دوهامل از قسمت زماني پاسخ و بدست آوردن پاسخ بسته مسئله مي باشد. در ادامه، پاسخ مسئله با استفاده از كد نويسي در نرم افزار MATLAB براي دو نوع كفشك چدني و كامپوزيتي و چرخ فولادي در دو حالت ترمزگيري ممتد و اضطراري رسم مي‌گردد و با نتايج تست حاصل از مطالعات گذشته مقايسه مي‌گردد. از جمله اهداف پروژه مي‌توان به بدست آوردن چگونگي توزيع دما در چرخ و كفشك ترمز در مود‌هاي مختلف ترمزي قطار اشاره كرد. همچنين از جمله نوآوري‌هاي پروژه ارائه پاسخ بسته رياضي براي مدل حرارتي كفشك و چرخ قطار و قابليت مقايسه كفشك‌هاي چدني و كامپوزيتي از منظر اصطكاك و توزيع دما مي‌باشد.
واژه‌هاي كليدي: كفشك ترمز – چرخ قطار – حل تحليلي – مختصات قطبي
شماره ركورد
194948
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
ماشين هاي ريلي
استاد راهنما
دكتر محمدرضا طلايي