Sự phát triển của công nghệ ổ trục đường sắt Leave a comment

Ngày nay, tàu cao tốc, chạy với tốc độ 300 km/h, đã thay đổi địa lý châu Âu và khoảng cách giữa các thành phố lớn không còn được tính bằng kilômét nữa mà bằng giờ tàu TGV, ICE, Eurostar hoặc các giờ tàu khác. Những đám mây đen của sự nóng lên toàn cầu đe dọa hành tinh của chúng ta được xem như những tia nắng mặt trời chiếu rọi vào phương tiện vận tải bền vững nhất này, với các châu lục và quốc gia khác đang đi theo con đường tăng trưởng được khởi xướng ở Châu Âu và Nhật Bản. Đường sắt cao tốc là một giải pháp cho nhu cầu di chuyển bền vững và tượng trưng cho tương lai của ngành du lịch hành khách (hình 2).

Hộp trục là một trong những hệ thống phụ quan trọng về an toàn trong các phương tiện đường sắt. SKF có kinh nghiệm độc đáo trong việc phát triển, thiết kế, ứng dụng kỹ thuật và sản xuất hộp trục, ổ trục, cụm ổ trục cũng như hệ thống cơ điện tử, phớt và bôi trơn.

Trong hầu hết các trường hợp, hộp trục được thiết kế theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất và yêu cầu của đơn vị vận hành đường sắt. Một số hộp trục được sử dụng cho cùng một ứng dụng hoặc các ứng dụng tương tự trên các nền tảng của nhà cung cấp bogie, được triển khai cho các loại xe và người vận hành khác nhau. Ngày càng có nhiều hộp trục được trang bị hệ thống cơ điện tử để đo các thông số vận hành và theo dõi tình trạng giá chuyển hướng.

Trong trường hợp toa xe chở hàng, khi tiêu chuẩn hóa toa xe tăng lên, các hộp trục giống nhau hoặc rất giống nhau sẽ được lắp cho các loại toa xe chở hàng và người vận hành khác nhau ở một số quốc gia. Thay vì sử dụng vòng bi hở, thiết kế cụm vòng bi được sử dụng để tăng độ tin cậy và an toàn.

Đơn vị ổ trục hộp trục

Có một xu hướng trên toàn thế giới là ngày càng sử dụng nhiều hơn các ổ trục được bôi trơn sẵn tại nhà máy, tích hợp hệ thống làm kín ở cả hai mặt. Các thiết bị này đơn giản hóa đáng kể quá trình lắp đặt và góp phần nâng cao độ tin cậy và an toàn. Điều này là do
việc bảo trì các thiết bị này được chuyển đến các bộ phận tái sản xuất của các nhà cung cấp vòng bi hoặc các cơ sở chuyên dụng độc lập khác.

Các cụm ổ trục hộp trục này thường dựa trên các cụm ổ trục con lăn hình côn hoặc hình trụ (hình 3a và 3b). Cả hai thiết kế ổ trục đều có những ưu điểm riêng và được sử dụng thành công trong mọi loại ứng dụng phương tiện đường sắt. Nhiều nhà khai thác và sản xuất đường sắt có sở thích mạnh mẽ đối với loại thiết kế sẽ sử dụng. Lý do để lựa chọn một thiết kế vòng bi cụ thể có thể khá khác nhau và phụ thuộc vào nhiều tiêu chí khác nhau. Bao gồm:

• tiêu chuẩn của nhà điều hành đường sắt/quốc gia/khu vực cụ thể cần được xem xét
• kinh nghiệm thực tế
• thiết lập các quy trình bảo trì trong các xưởng bảo trì
• xe mới được trang bị thiết kế giá chuyển hướng và ổ trục hiện có.

Một số tiêu chuẩn đường sắt yêu cầu các chương trình thử nghiệm thực địa và trong phòng thí nghiệm mở rộng để triển khai bất kỳ thiết kế ổ trục hộp trục mới nào cũng như bất kỳ thay đổi nào về thiết kế hoặc thông số kỹ thuật của khách hàng đối với ổ trục hiện có. Các yêu cầu này phải được đáp ứng trước khi đạt được sự chấp thuận có điều kiện và sau đó là sự chấp thuận vô điều kiện để sử dụng thiết kế/kích thước ổ trục cụ thể cho một ứng dụng xe cụ thể.

Các ổ trục con lăn côn ban đầu có hệ thống làm kín garter chạy trên các vòng đệm đặc biệt đòi hỏi chiều dài bổ sung của trục khuỷu. Bước phát triển tiếp theo hiện đang được sử dụng là tích hợp hệ thống phớt vào ổ trục và lắp phớt trực tiếp vào vòng trong. Những thiết kế nhỏ gọn này có chiều rộng hẹp hơn nhiều và sử dụng trục ngắn hơn. Điều này góp phần làm giảm độ cong dưới tải trọng trục và mang lại nhiều lợi thế cho nhà thiết kế toa xe.

Sử dụng lồng ổ trục polymer thay vì lồng thép hoặc đồng thau có thể góp phần đáng kể vào độ tin cậy và an toàn cao hơn. Quá trình đưa chúng vào sử dụng, được hỗ trợ bởi các thử nghiệm mở rộng trong phòng thí nghiệm và thực địa, đang dần hoàn thiện và ngoại trừ một số trường hợp hiếm hoi, lồng polymer hiện đã trở thành tiêu chuẩn.

Các giải pháp bịt kín liên tục được phát triển. Những thiết kế mới hơn đang được triển khai để giảm ma sát và nhiệt độ vận hành, giúp kéo dài tuổi thọ mỡ bôi trơn và kéo dài thời gian bảo dưỡng.

Các cụm ổ trục hộp trục được bôi trơn trước tại nhà máy và được lắp phớt tiếp xúc hoặc không tiếp xúc hiệu suất cao. Trong nhiều trường hợp, những thiết kế này cung cấp tuổi thọ định mức SKF được tính toán dài hơn nhiều so với trước đây (hình 4). Tính toán này dựa trên các điều kiện tải, độ tin cậy và hệ số điều chỉnh tuổi thọ SKF có tính đến các điều kiện bôi trơn và mức độ nhiễm bẩn trong quá trình vận hành. Do hiệu suất của mỡ nên cần phải xem xét đến giới hạn về tuổi thọ sử dụng thực tế.

Các phương tiện đường sắt được trang bị một số cảm biến lắp trong hộp trục để phát hiện và theo dõi các thông số vận hành như tốc độ, nhiệt độ và độ rung để cung cấp dữ liệu đầu vào cho một số hệ thống điều khiển, bao gồm hệ thống phanh và giám sát tình trạng. Các cụm ổ trục cảm biến đường sắt SKF Axletronic là một phần không thể thiếu của hệ thống giám sát.

Theo dõi tình trạng xe đẩy

Hệ thống giám sát tình trạng hộp trục trên tàu SKF Multilog, IMx-R, có thể là một phần của hệ thống giám sát tình trạng toa tàu hoặc có thể hoạt động như một hệ thống độc lập (hình 5 và 6). Hệ thống này cũng đáp ứng các yêu cầu của Chỉ thị 96/48 EC về Thông số kỹ thuật châu Âu về khả năng tương tác (TSI).

Tiêu chuẩn này quy định rằng thiết bị phải có khả năng phát hiện tình trạng suy giảm của ổ trục hộp trục, bằng cách theo dõi nhiệt độ và/hoặc tần số động của nó. Yêu cầu bảo trì sẽ được hệ thống tạo ra và hệ thống sẽ chỉ ra nhu cầu hạn chế hoạt động khi cần thiết, tùy thuộc vào mức độ hư hỏng của ổ trục. Hệ thống phát hiện hoạt động độc lập trên tàu và các thông báo chẩn đoán sẽ được truyền đạt đến người lái tàu. Hệ thống này tuân thủ tiêu chuẩn EN 15437-2.

Gói giải pháp SKF

Trong hơn 100 năm qua, SKF đã trở thành biểu tượng của công nghệ vòng bi tiên tiến và là nhà cung cấp hàng đầu thế giới cho ngành đường sắt. Ngoài nền tảng kiến ​​thức vững chắc này, SKF còn là nhà cung cấp hàng đầu các sản phẩm và giải pháp trong lĩnh vực cơ điện tử, hệ thống bôi trơn, phớt và dịch vụ cho nhiều ứng dụng khác nhau (hình 1).

Đối với ngành đường sắt, khả năng cung cấp hiện tại và tương lai của SKF bao gồm cụm ổ trục hộp trục có các giải pháp làm kín và hộp trục được thiết kế riêng, cùng với các giải pháp hệ thống cơ điện tử để đo các thông số vận hành và theo dõi tình trạng giá chuyển hướng. Hệ thống bôi trơn bao gồm các giải pháp bôi trơn vành bánh xe để giảm ma sát và mài mòn giữa bánh xe và ray. Các gói dịch vụ được thiết kế riêng theo nhu cầu của nhà sản xuất và nhà điều hành, bao gồm thử nghiệm, lắp ráp, dịch vụ và bán hàng sau bán hàng toàn cầu, dịch vụ tái sản xuất và hậu cần. SKF cung cấp mạng lưới kỹ sư bán hàng, ứng dụng và dịch vụ toàn cầu độc đáo để làm việc chặt chẽ với các nhà sản xuất và nhà điều hành trong các dự án quốc tế.

Phần kết luận

Trước đây, quá trình phát triển tập trung nhiều vào các giải pháp tìm ra thiết kế ổ trục phù hợp có thể cải tiến hơn nữa.
Vòng bi và cụm hộp trục cũng phù hợp với cảm biến SKF Axletronic. Chúng cung cấp các tín hiệu vận hành được sử dụng cho hệ thống giám sát tình trạng toa xe. Trong tương lai, các tùy chọn cơ điện tử sẽ là một phần tiêu chuẩn của các gói giải pháp. Các giải pháp như vậy mang lại cơ hội mới để tăng độ tin cậy và an toàn cũng như giảm chi phí bảo trì toa xe đường sắt. Tất cả các giải pháp này đều có trong sổ tay đường sắt toàn diện có chứa thông tin rất chi tiết về hộp trục, ổ trục, cảm biến, giám sát tình trạng và các giải pháp dịch vụ.