Studio delle sospensioni di un carrello ferroviario a tre assi per locomotive = Study of the suspensions of a three-axle railway bogie for locomotives

Lo scopo principale della seguente relazione è, come indicato dal titolo, lo "Studio delle sospensioni di un carrello ferroviario a tre assi per locomotive"; tale studio è stato necessario per la realizzazione di un progetto di una locomotiva con schema di rodiggio C0-C0, commissionato dalla compagnia di stato turca TÜRASAŞ all’azienda BLUE Engineering di Rivoli (TO). Essendo un progetto in fase iniziale, prima di poter procedere con l’analisi delle sospensioni, si sono rese necessarie una serie di altre attività preliminari. Prima di tutto, trattandosi di una tipologia di veicolo mai progettata prima in azienda, è stata eseguita una ricerca di mercato, con lo scopo di individuare e catalogare le principali locomotive a sei assi presenti attualmente in Europa e nel mondo; questa attività si è rivelata fondamentale per poter analizzare, anche solo visivamente, le principali soluzioni costruttive e le eventuali differenze progettuali presenti nei carrelli a tre assi. Il secondo passaggio, altrettanto importante nell’impostazione del progetto, è stato quello di ricercare ed individuare eventuali riferimenti normativi specifici per queste tipologie di veicoli e di applicazioni. È stata a questo eseguita un’attenta analisi delle soluzioni costruttive adottate dai competitors per le varie parti del carrello e del veicolo completo. In particolare, sono stati presi come riferimento i veicoli individuati nell’attività di benchmarking che più corrispondevano, per caratteristiche, ai parametri progettuali richiesti. Una volta analizzate le principali soluzioni costruttive, sono state effettuate delle scelte progettuali e dei dimensionamenti preliminari per i principali componenti, fino ad arrivare alla realizzazione di un primo layout bidimensionale del carrello. A questo punto si è finalmente potuto passare al vero scopo della tesi, eseguendo un attento dimensionamento analitico delle sospensioni del carrello. Questo dimensionamento è stato eseguito mediante un foglio di calcolo excel parametrico, impostato per eseguire autonomamente, al variare dei parametri geometrici di input, tutte le verifiche richieste nelle normative europee EN 13298 e EN 13906-1. Per concludere lo studio delle sospensioni sono state eseguite delle analisi numeriche con metodo FEM sfruttando il software Ansys Workbench. Per quanto riguarda le molle ad elica dello stadio primario di sospensione è stato eseguita esclusivamente un analisi modale, mentre uno studio più dettagliato è stato fatto sui tasselli in gomma dello stadio secondario. Su quest’ultimi, essendo costituiti da strati alternati di gomma e acciaio, ovvero due materiali dalle proprietà estremamente differenti, è stata prima di tutto eseguita un analisi statica per valutare l’intensificazione delle tensioni all’interfaccia gomma-acciao. Successivamente anche per questi componenti è stato indagato il comportamento modale, per poi concludere lo studio simulando una condizione di carico dinamico con la composizione di uno schiacciamento verticale e uno spostamento laterale, a simulare il comportamento in curva delle sospensioni.