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Co-design per requisiti estremi

In collaborazione con Siemens Mobility Austria GmbH (Fahrwerke Graz), Angst+Pfister ha sviluppato buffer in gomma-metallo per limitare la trazione longitudinale nei carrelli dei veicoli ferroviari. La mescola di gomma monocomponente omogenea utilizzata da Angst+Pfister raggiunge l’eccellenza in combinazione con lo standard europeo di protezione antincendio. Inoltre, non erano richieste solo proprietà ottimali di scorrimento dei buffer fine corsa – Gli ingegneri hanno progettato un componente la cui rigidità doveva seguire una curva caratteristica con tolleranze di estrema precisione.

La mobilità di domani richiede nuove soluzioni ingegneristiche. Angst+Pfister è lì.


 

Con la sua pluriennale esperienza nel settore dei trasporti, Siemens Mobility definisce gli standard per la mobilità di domani e sviluppa costantemente nuove soluzioni. Il settore del trasporto ferroviario comprende veicoli, infrastrutture e soluzioni di automazione, dalla metropolitana leggera al trasporto regionale e alle linee ad alta velocità.
 

Movimenti longitudinali e smorzamento del rumore strutturale

Le coppie di ruote dei veicoli ferroviari sono fissate ai carrelli. Consentono al vagone ferroviario di effettuare rotazioni. La sospensione primaria è assicurata da ammortizzatori tra gli assi delle ruote e il carrello. La sospensione secondaria è posta tra il carrello e il vagone, collegati appunto tra loro attraverso una piattaforma rotante. Durante l'accelerazione o la frenata, si verificano movimenti longitudinali tra il vagone e il carrello. Inoltre, viene trasmesso il rumore di struttura. Entrambi avrebbero un impatto sul comfort dei passeggeri nel vagone. Per evitare ciò, è installato sulla sospensione secondaria uno spinotto che viene limitato nei movimenti da due buffer di fine corsa in gomma-metallo. Questi sono montati su un lato del carrello tramite una piastra di adattamento e sull'altro lato vengono a contatto con il pistone con un leggero precarico. Per questo motivo, i buffer sono accolti da una piastra in plastica, che deve avere buone proprietà di scorrimento e una lunga durata.

Siemens Mobility Fahrwerke Graz si è rivolta ad Angst+Pfister per sviluppare congiuntamente buffer in conformità alla norma europea di protezione antincendio EN45545 e ne ha definito le specifiche. Gli specialisti di Angst+Pfister hanno poi verificato la fattibilità dei requisiti - anche in termini di vita utile - e hanno presentato la loro offerta. Poi si è passati alla progettazione: “Lo standard di protezione antincendio limitava già fortemente la scelta dei materiali”, ricorda Michael Forrer, Senior Engineer nella tecnologia dell’anti-vibrazione presso la sede di Angst+Pfister a Zurigo. La determinazione della corretta mescola di gomma in questo progetto è stata, tuttavia, anche “insidiosa”.
 

La curva caratteristica speciale come sfida

La rigidità dei fermi non richiede una curva caratteristica lineare - è necessaria una progressione estrema: All'inizio, il buffer dovrebbe offrire una resistenza relativamente debole, che tuttavia da una certa pressione in poi deve significativamente aumentare - fino all’arresto. Per questo, la soluzione proposta da Angst+Pfister è stata quella di un profilo speciale in gomma a tre stadi. Tre scanalature forniscono la necessaria progressione della curva caratteristica: non appena vengono compressi, la resistenza aumenta bruscamente, fino a quando il fine corsa incorporato diventa effettivo. Fino a quando non è stato trovato il corretto profilo di gomma, ci sono volute una buona dozzina di progetti e simulazioni di rigidità applicando il metodo degli elementi finiti. Per fare questo ci sono volute alcune settimane e gli ingegneri hanno ripetutamente discusso le loro nuove proposte con il cliente, che ha apportato la sua esperienza. Grazie alla stretta collaborazione, la competenza di due partner forti si traduce in prodotti di qualità eccezionale: "Abbiamo apprezzato la trasparenza di Angst+Pfister nello sviluppo dei componenti".

Le tre scanalature del buffer assicurano l'estrema progressione della curva caratteristica.


 

Test e uso universale

Finalizzato il progetto Angst+Pfister si è messa al lavoro sui prototipi. Gli ultimi cambiamenti sono stati fatti per tenere conto della speciale progressione. Il prototipo è stato poi sottoposto a diverse prove: con un'esposizione al calore di 14 giorni in un forno a 70°C, i buffer sono stati sottoposti ad un invecchiamento artificiale e ad una prova di durata di diverse centinaia di migliaia di cicli. La curva caratteristica della rigidità è stata esaminata prima e dopo. Inoltre Angst+Pfister ha compiuto prove di strappo. Il legame adesivo tra gomma e metallo deve reggere - al massimo è la gomma che può strapparsi. Infine, sono state studiate la resistenza elettrica e la resistenza alla corrosione del materiale rivestito. Dopo che tutti i test hanno avuto successo, il "Design Freeze" è stato dato come segnale di partenza per la produzione in serie. Per i componenti di serie, sono stati poi effettuati nuovamente controlli a campione prima della consegna.

"In stretta collaborazione con il cliente, abbiamo sviluppato un buffer universale in gomma-metallo che Siemens Mobility sta ora installando in diversi veicoli", aggiunge Michael Forrer. In questo modo non è più necessario “reinventare la ruota” con ogni nuovo tipo di treno, risparmiando così i costi di sviluppo.

 


 

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published: 12 ott 2020, 09:16:00  by: Angst+Pfister Group