La dinamica del veicolo ferroviario

Rivoli : CET-Casa Editrice Torinese, 2010.
Pagine 736.
ISBN 978-88-96470-02-2

Indice del libro
Introduzione	5
Premessa	17
MECCANICA PROPEDEUTICA DELLA LOCOMOZIONE
1 Scorrimenti geometrici e cinematici al contatto ruota-rotaia	21
1.1 - Assile isolato	22
1.2 - Carrello rigido a due assili	25
1.3 - Assale isolato a ruote indipendenti	29
1.4 - Carrello rigido a due assali a ruote indipendenti	32
2. Forze di pseudo slittamento	37
3. Frequenze di serpeggio	47
3.1- Assale con ruote rigide a conicità costante	50
3.2- Assale con ruote rigide a conicità variabile	50
3.3- Assale con ruote rigide a conicità variabile e coppia di autoallineamento al contatto tavola di rotolamento-rotaia (spin)	54
3.4 - Carrello a passo rigido con conicità delle ruote costante	58
3.5 - Carrello a passo rigido con conicità delle ruote variabile	59
3.6 - Carrello a passo rigido con conicità delle ruote variabile e coppia di autoallineamento al contatto tavola di rotolamento rotaia (spin)	60
3.7 - Assale con ruote indipendenti a conicità costante	61
3.8 - Assale con ruote indipendenti a conicità variabile	62
3.9 - Assale con ruote indipendenti a conicità variabile e coppia di autoallineamento al contatto tavola di rotolamento rotaia	63
3.10 Carrello a passo rigido con due assali a ruote indipendenti a conicità costante	64
3.11- Carrello a passo rigido con due assali a ruote indipendenti a conicità variabile	65
3.12 - Carrello a passo rigido con due assali a ruote indipendenti a conicità variabile e coppia di autoallineamento al contatto tavola di rotolamento rotaia	67
Conclusione	69
SPETTRI DI LINEA	73
Definizione di spettro	80
Spettro basico	83
Spettro spezzato in due rette	84
Spettro spezzato raccordato	86
Andamento dei sovraccarichi dinamici in funzione della velocità sui componenti principali dei rotabili (rodiggio-carrelli-cassa)	88
SQUILIBRIO DINAMICO CAUSATO DALLE RUOTE DEGLI ASSILI	99
Definizione	101
Gli assili	104
Squilibrio statico	106
Squilibrio di coppia	112
Squilibrio quasi statico	113
Squilibrio dinamico	115
Livelli di qualità di equilibratura di rotanti rigidi 1 1	118
FRENATURA	123
Percentuale di frenatura per freni a ceppi	124
Percentuale di frenatura per freni a dischi	128
Frenatura di stazionamento con freno a ceppi	133
Frenatura di stazionamento con freno a dischi	136
Peso frenato	138
Considerazioni sul peso frenato	141
Veicolo rimorchiato per treno merci	142
Veicolo rimorchiato per treno passeggeri	143
Veicolo a motore e rimorchiato con freno pneumatico ad alta potenza	145
Accoppiamento veicolo linea	146
CURVA	149
Limite fisiologico	154
Limite geometrico	156
Limite geometrico planimetrico	157
Limite geometrico altimetrico	159
LIMITE MECCANICO	173
Forze agenti sulla ruota tradizionale	173
Assetti statici dei carrelli ferroviari in curva	176
Resistenza laterale YR in curva dovuta allo scorrimento radiale sulla tavola di rotolamento	183
Resistenza longitudinale XR in curva dovuta allo scorrimento longitudinale sulla tavola di rotolamento	185
Resistenza longitudinale XB in curva dovuta allo scorrimento longitudinale del bordino della ruota di guida	187
Conclusione sulla resistenza aggiuntiva di curva dei veicoli ferroviari	188
Condizioni di svio dell'assile a ruote bloccate o a ruote indipendenti	190
Condizioni di ripage	198
Limiti di sicurezza per il veicolo e per la linea	199
Sghembo di binario	203
OSCILLAZIONI TORSIONALI GENERATE DALLE MOTORIZZAZIONI	211
Premessa	211
Eccitazioni torsionali	213
Tipi di smorzamento	217
Giunto idraulico	219
Cambio idraulico	223
Contatto ruota-rotaia	224
Modelli matematici	226
Frequenza propria di un volano	230
Frequenze proprie e forme nodali, di due volani	230
Tipi di trasmissione	234
Automotrice diesel meccanica per basse velocità	235
Analisi della trasmissione del moto di una automotrice diesel meccanica per basse velocità	237
Frequenze proprie	237
Deformazioni torsionali	241
Decrementi	244
Aderenza	246
Usura ondulatoria	248
Oscillazioni libere	249
Condizioni di interconnessione tra i moti del veicolo e i moti torsionali	253
Analisi della trasmissione del moto di un'automotrice diesel idraulica per medie velocità	256
Analisi della trasmissione del moto di una elettromotrice per medie velocità	264
Analisi della trasmissione del moto di una elettromotrice per alta velocità	273
ELETTROMOTRICE CON TRASMISSIONE INNOVATIVA PER ALTE VELOCITÀ FUTURE (VELOCITÀ SUPERIORE AI 300 km/h)
Potenza necessaria al moto per una famiglia di convogli omogenei	303
Gruppo trasmissione ponte	310
Gruppo assile con asse cavo	311
Considerazioni statiche e dinamiche sul gruppo differenziale	315
Gruppi epicicloidali (o planetari)	315
Gruppo differenziale	317
Modello matematico della trasmissione differenziale	3l8
Validazione del modello matematico	322
Analisi dinamica della trasmissione	326
Conclusioni	336
DINAMICA DEL ROTABILE	339
Prima ricerca	344
Diagnosi sulle attenuazioni dei moti propri delle carrozze tipo Gran Comfort	347
Sospensione semplice	349
Doppio stadio di sospensione	351
Veicolo completo	355
Moti verticali di beccheggio e longitudinali	358
Moti laterali di rollio e di serpeggio	365
Seconda ricerca	375
Premesse e casualità d'impostazione	377
L'eccitazione	378
Modello matematico	380
Conclusione sull'indagine vibrazionale	386
Variazione dei parametri del veicolo	390
Variazione dei parametri della sala	391
Carichi dinamici al variare delle eccitazioni	394
Terza ricerca	397
Considerazioni comparative sulla dinamica tra carrelli ad assile e carrelli a ruote indipendenti con verifiche teoriche in campo sub e ipercritico, utilizzando modelli matematici risolti mediante il metodo di integrazione numerica di Runge-Kutta	400
Indagine teorica sul veicolo completo	405
La vibrazione verticale delle casse ferroviarie	410
Linee elastiche delle casse	424
STABILITÀ	429
Assile isolato e reazionato elasticamente dalle molle delle boccole	432
Carrello isolato collegato elasticamente a metà cassa	437
Veicolo completo	444
SOLLECITAZIONI SPAZIALI AGENTI SU UN ROTABILE	453
Comparazione statica sui moti del bus, del treno e dell'aereo	453
Progettazione delle sospensioni dei rotabili	458
Sospensione verticale	458
Accelerazioni in cassa e oscillazioni dinamiche della sospensione secondaria in funzione della velocità e dei cedimenti tra secondaria e primaria	465
Accelerazioni in funzione della velocità e dei cedimenti tra primaria e secondaria	469
Sospensione laterale	470
Limiti fisiologici imposti dall'attraversamento di uno scambio	481
Ammortizzatore ad attrito colombiano	492
Vibrazioni con smorzamento di tipo colombiano	494
Vibrazioni con smorzamento di tipo viscoso	495
Confronto tra l'attenuazione con attrito coulombiano e viscoso	497
SOLLECITAZIONI DI FRENATURA	501
Premessa	504
Freni a ceppi sulle ruote	504
Freno a dischi	508
Modello matematico - Sollecitazioni termiche	513
Validazione del metodo matematico	515
Ottimizzazioni geometriche dei dischi di frenatura	517
Confronto disco ottimizzato (A) e dischi (B) e (C)	527
Dischi a settori	529
Conclusioni	533
SOLLECITAZIONI IMPOSTE DALLA CURVA E LIMITI DI SICUREZZA DEL VEICOLO E DELLA LINEA	537
Modello matematico per l'inserimento statico di un carrello ferroviario in curva	537
Considerazioni sui carrelli a ruote indipendenti	548
Modello matematico	549
Forze ed assetti dei carrelli ferroviari, condizioni di sicurezza del veicolo e della linea	552
Validazione del modello matematico per comparazione tra i dati sperimentali e i dati teorici	557
Esame comparativo teorico sul comportamento in curva dei carrelli ferroviari ad assili ed a ruote indipendenti	560
Usure	605
Usura dei cerchioni delle ruote	605
COMFORT DEL PASSEGGERO	613
Comfort verticale	620
Comfort laterale	626
Comfort acustico	637
Mascheramento	645
Rumorosità dei rotabili	649
Propagazione dell'energia acustica in campo libero, zone prive di superfici assorbenti o riflettenti	654
Determinazione del valore della sensazione sonora	656
Propagazione dell'onda acustica generata da una fonte appoggiata su una superficie riflettente	658
Propagazione acustica in un ambiente chiuso semiriverberante	662
Tempo di riverbero	666
LA VITA DEL VEICOLO FERROVIARIO	669
Premessa	669
Tipo di spettri e definizione del danno	671
Dinamici verticali dei veicoli ferroviari in funzione della velocità e del tipo di linea	675
La vita del veicolo ferroviario in funzione della velocità	681
Conclusione	698
LA VITA DELLA LINEA FERROVIARIA	701
Caratteristiche meccaniche della rotaia	702
Definizione della linea ferroviaria	705
Ricerca teorica	707
Lunghezza d'onda, rigidezza verticale, laterale e torsionale della rotaia e della massicciata	708
Tensioni ideali statiche sulla rotaia	717
Usura rotaia	722
Bibiografia	725

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