Estudio de la influencia de los efectos giroscópicos e inerciales en la dinámica de un eje ferroviario

Abstract

[ES] En este Trabajo Fin de Grado se trata el modelo del eje montado flexible rotatorio tanto en recta como en curva teniendo en cuenta los efectos giroscópicos e inerciales asociados a la rotación del mismo. En el trabajo presentado se busca realizar un estudio paramétrico para determinar la influencia que tienen cada una de las matrices que componen la ecuación de movimiento del eje montado, y así poder despreciar unas u otras según la importancia que tengan en el movimiento. Para el caso en recta se varía la velocidad de circulación del vehículo ferroviario adoptando los valores de 0 km/h, 100 km/h, 200 km/h y 300 km/h. Para el caso en curva, como existen matrices que dependen de la velocidad, se utiliza una velocidad de circulación fija de 134 km/h y un radio de 1500 m. Este estudio se hace por medio de un análisis modal. Para ello, se utilizan las funciones de respuesta en frecuencia (FRF). Para el caso en recta, la tendencia predominante muestra cómo al aumentar la rigidez modal disminuye el valor de amplitud de la receptancia, mientras que las frecuencias naturales apenas cambian. En cuanto al amortiguamiento modal, se observa como al aumentar éste disminuye la amplitud de la receptancia, además se aprecian cambios en la posición de las frecuencias naturales que son más importantes cuanto mayor es la velocidad. Por otro lado, para el caso en curva se concluye que, para las condiciones estudiadas, las nuevas matrices que aparecen en la ecuación de movimiento no tienen ninguna influencia.

[EN] This Final Degree Project concerns the model of a rotary flexible wheelset not only in a straight movement but also in a curved one, taking into account the inertial and giroscopic effects associated to it. In this report, a parametric study is pursued in order to determine the influence of every single matrix that makes up the motion equation of the wheelset so that some of them may be deleted due to their importance in the motion. For the straight case, the forward speed of the railway vehicle is changed taking values of de 0 km/h, 100 km/h, 200 km/h and 300 km/h. For the curved case, due to the existence of matrices whose values are dependent of the speed, a fixed velocity of 134 km/h is used and a radius of 1500 m. This study is carried out by means of a modal analysis. For that purspose, frequency response functions are used (FRF). In the straight case, the prevailing trend evinces that, at the same time that the modal stiffness is increased, the amplitude of the receptance decreases, whereas the naturaly frequencies barely change. As for the modal damping, it is visible that when this is increased, the amplitude of the receptance decreases. In addition, changes in the position of the natural frequencies are observed which play a greater role the higher the speed is. On the other side, the curved case displays that, in the studied conditions, the new matrices that appear in the motion equations do not have a relevant influence.

[CA] Aquest Treball de Fi de Grau tracta sobre el model d’eixmontat flexible rotatori, tant en recta com en trajectòria curvilínia, tot tenint en compote els efectes giroscopics i inercials associats a la rotació del mateix. Aquest treball busca realizar un estudi paramètric per determinar la influencia que té cadascuna de les matrius que componen l’equació del moviment de l’eix montat, i així, poder despreciar unes o altres segons la importancia que tinguen en el moviment. Per al cas de la recta es varia la velocitat d’avanç del vehicle ferroviari adoptant valors de 0 km/h, 100 km/h, 200 km/h y 300 km/h. Per al cas de la corba, com que existeixen matrius que depenen de la velocitat, s’utilitza una velocitat fixa de 134 km/h i un radi de 1500m. Aquest estudi es fa mitjançant un anàlisi modal. Per a tal fi, s’utilitzen les funcions de resposta en freqüència (FRF). Per al cas en recta, la tendència predominant mostra com en augmentar la rigidessa modal disminueix el valor de l’amplitud de la receptància, mentre que les freqüències naturals no canvien. Pel que fa a l’esmorçament modal, es pot observar com en augmentar aquest disminueix l’amplitud de la receptància, a mes, s’aprecien canvis en la posició de les freqüències naturals que són més importants com major es la velocitat. D’altra banda, per al cas curvilini es conclou que, per a les condicions estudiades, les noves matrius que apareixen en l’equació del moviment no tenen cap influència.