ES2398798B1 - Instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios - Google Patents

Instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios Download PDF

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Abstract

Instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios, que comprende unos grupos tractores (2) donde se apoyan las ruedas de un bogie, siendo dichos grupos tractores (2) desplazables tanto longitudinalmente como transversalmente, para adaptar la instalación de ensayos en anchura y en longitud de acuerdo con los bogies a testear; y que dispone de unas vías (14) por las que puede llegar el bogie a testear, incluyendo unos tramos de vía (15) móviles en descenso y ascenso para situar el bogie con sus ruedas apoyadas sobre los grupos tractores (2).

Description

Instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con las pruebas de control de bogies de vehículos ferroviarios, proponiendo un banco de ensayos dinámicos que es capaz de verificar el correcto estado de los cojinetes que incluye un bogie de vehículo ferroviario.
Estado de la técnica
Hasta ahora no se ha considerado necesaria la realización de revisiones de mantenimiento exclusivas de los cojinetes de los bogies de vehículos ferroviarios, puesto que la vida útil de dichos cojinetes es mayor que la vida útil de las ruedas del bogie de los vehículos ferroviarios (entorno a 800.000 o 900.000 Km, dependiendo del tipo de rueda, el fabricante, el tipo de vía etc.).
No obstante, se han venido utilizando sensores de calor colocados en las vías de circulación de los vehículos ferroviarios, que miden de una manera elemental la temperatura de los cojinetes de los bogies, de manera que si existen fallos o problemas graves, se detectan, permitiendo así determinar la necesidad de revisar más a fondo o de sustituir los cojinetes afectados.
Con independencia de ello, una vez transcurrida la vida útil de las ruedas del bogie (cada 4 o 5 años, dependiendo del tipo de rueda, del fabricante etc.), se lleva el bogie a taller para cambiar las ruedas, aprovechando entonces para renovar, al mismo tiempo, otros componentes del bogie, como pueden ser las suspensiones o los cojinetes, puesto que económicamente es más rentable renovar dichos componentes en ese instante que volver a llevar el bogie a taller cada vez que uno de los componentes llegue al final de su vida útil. Después de realizados los cambios, se ha de testear que todos los nuevos componentes se encuentran correctamente medidos y calibrados (entre ellos los cojinetes).
Para llevar a cabo el testeo de los componentes de los bogies, las empresas suelen tener, generalmente, unos banco de ensayos propios, los cuales están diseñados para verificar el correcto estado de los cojinetes antes de la puesta en marcha del bogie, y no para ejercer una función de mantenimiento o comprobación del estado de dichos cojinetes durante la utilización del bogie en el vehículo correspondiente.
Actualmente, sin embargo, debido a la influencia de los trenes de alta velocidad, se ha logrado aumentar la vida útil de las ruedas de los bogies (de los 800.000 Kilómetros de vida útil que contaban hasta hace poco a los
1.500.000 Kilómetros que se logran alcanzar hoy en día), por lo que se ha modificado el sistema de mantenimiento empleado hasta este momento (renovar los cojinetes del bogie cada vez que finalice la vida útil de las ruedas).
Se hace por tanto necesaria la creación de una instalación de ensayos dinámicos para comprobar el estado de los cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios, ejerciendo una función de mantenimiento y evitando un posible fallo del bogie que podría ser peligroso. Asimismo, se requiere que dicha instalación pueda ser utilizada para cualquier tipo de ancho de vías y de tamaños de bogies.
Se conocen instalaciones de torno-foso, donde se inspeccionan los cojinetes de la reductora de tracción de bogies, pero estas instalaciones solo logran unas condiciones de giro limitadas (aproximadamente 20 Km/h), muy alejadas a las condiciones normales de trabajo.
Por otro lado, se conocen bancos de ensayo que sirven para inspeccionar los bogies de trenes sin desacoplarlos del tren portador, utilizando fosos para cada bogie, pero no con el objetivo de un control de mantenimiento de los bogies, sino de verificación antes de ponerlos en marcha.
Objeto de la invención
De acuerdo con la presente invención se propone una instalación de ensayos dinámicos para verificar el correcto estado de los cojinetes de rodadura de bogies de vehículos ferroviarios, con el objetivo de verificar el buen estado de funcionamiento de dichos cojinetes y que además sea capaz de realizar dicha labor para cualquier medida de empate (distancia entre el eje delantero y el eje trasero de los bogies) y para cualquier ancho de vía.
Esta instalación de ensayos dinámicos objeto de la invención permite simular las condiciones de trabajo tanto en lo que se refiere a la carga que supone el peso del vehículo ferroviario, como a la velocidad de giro de las ruedas del bogie a ensayar, de manera que dichas condiciones se corresponden con la velocidad de giro de las ruedas en el desplazamiento del vehículo correspondiente, que puede llegar a estar entre los 120 y los 150 Km/h. Alcanzar una velocidad de giro de las ruedas del bogie similar a la de esas condiciones de trabajo, permite testear los cojinetes del bogie con gran precisión.
En concreto, se propone una instalación de ensayos dinámicos, que es capaz de testear los siguientes elementos:
• Los cojinetes de la caja de grasa
• Los cojinetes de la reductora Los cojinetes del motor
Básicamente la instalación de ensayos dinámicos objeto de la presente invención comprende una estructura base, sobre la cual se disponen cuatro grupos tractores que constan de unos rodillos para colocar sobre ellos las ruedas del bogie a testear. De este modo, cada rueda del bogie se puede colocar sobre los rodillos de un grupo tractor, de manera que estos grupos tractores permiten hacer girar a las ruedas del bogie en condiciones similares a las de trabajo y mediante acelerómetros y unos sensores de temperatura y de velocidad (u otro tipo de medios de medición) se analiza el estado de los cojinetes.
Los grupos tractores que componen la instalación son desplazables tanto en una dirección transversal (paralela al eje de las ruedas del bogie), como en una dirección longitudinal (perpendicular a la dirección transversal), siendo el conjunto ajustable a los diferentes anchos de vía y empates.
Sobre dicho conjunto básico de la instalación puede ir un pórtico provisto con unos medios de empuje que simulan el peso que ejercería el vehículo ferroviario sobre el bogie. Con esto se puede conseguir una aproximación más cercana a las condiciones de trabajo reales, permitiendo obtener un testeo del bogie con mayor precisión.
Según una realización, la instalación de ensayos dinámicos puede disponerse en relación con unos tramos de vía móviles en descenso y elevación, para situar el bogie con sus ruedas apoyadas sobre los rodillos de los grupos tractores, mediante desplazamiento del bogie o de todo el vehículo ferroviario sobre vías de rodadura que llegan hasta dichos tramos de vía móviles. Esta realización permite testear los bogies sin desacoplarlos del vehículo ferroviario al que pertenecen, disponiendo la instalación de ensayos en un foso, sobre el cual se colocan los tramos de vía móviles.
Esta instalación de ensayos permite además poder analizar el estado de los cojinetes de bogies tractores o de bogies con ruedas de giro libre. En el caso de los bogies tractores, se alimenta el motor del bogie para simular las condiciones de trabajo y los rodillos de los grupos tractores giran de manera libre, utilizándose como frenos, gracias a unos medios electrónicos; siendo, en este caso el bogie la parte activa y los grupos tractores de la instalación de ensayos la parte pasiva. En cambio, en el caso de bogies con ruedas de giro libre, los grupos tractores de la instalación de ensayos son la parte activa, puesto que son ellos, mediante motores propios, los que hacen girar a las ruedas del bogie en unas condiciones similares a las de trabajo; siendo el bogie, en este caso, la parte pasiva.
Se obtiene así una instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios, que puede ser utilizada para cualquier tipo de bogie y de anchos de vía y que es capaz de imitar las condiciones de trabajo del bogie.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una instalación de ensayos dinámicos según el objeto de la invención.
La figura 1a muestra un detalle ampliado de los medios de desplazamiento longitudinales.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de la instalación de ensayos dinámicos de la figura 1 con unos tramos de vía móviles en ascenso y descenso.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de la instalación de ensayos dinámicos, con un bogie posicionado sobre los grupos tractores.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva de la instalación de ensayos dinámicos, en la que se ha añadido un pórtico de empuje.
La figura 5 muestra una vista en perspectiva de la instalación de ensayos dinámicos dispuesta en un foso, de manera que puede ser testeado el bogie de un vehículo ferroviario sin desacoplarlo del tren.
La figura 6 muestra una vista en perspectiva de uno de los grupos tractores de la instalación de ensayos objeto de la invención.
Descripción detallada de la invención
La instalación de ensayos dinámicos de la invención se compone de una estructura base (1) donde se colocan cuatro grupos tractores (2), destinados para apoyar sobre ellos las ruedas (3) de un bogie (4). Los grupos tractores (2) son desplazables tanto longitudinal como transversalmente gracias a unos medios de guiado sobre los que van dispuestos y medios de motorización incorporados en ellos. La instalación de ensayos dinámicos toma medidas de diferentes parámetros de los cojinetes del bogie (4) mediante unos medios de medición (5) que pueden ser acelerómetros o sensores de velocidad y de temperatura.
Sobre la estructura base (1) se colocan unos conjuntos de elementos de guiado transversal (6), los cuales permiten desplazar a los grupos tractores (2) para adaptar la instalación de ensayos a diferentes anchos de vía. Cada conjunto de elementos para el guiado transversal (6) desplaza a unos carriles longitudinales (7) por los que los grupos tractores (2) efectúan a su vez un movimiento longitudinal, permitiendo adaptar la instalación de ensayos a las diferentes distancias (empate) entre el eje delantero y el eje trasero de cada bogie. Cada grupo tractor (2) se desliza por los carriles longitudinales (7) gracias a cuatro patines (8) situados en la parte inferior del grupo tractor (2) (dos para cada carril), tal y como se observa en la figura 1a.
Cada grupo tractor (2) está formado por un armazón (9) en donde se sitúan un rodillo de tracción (10), un rodillo de giro libre (11) y un motor (12). El rodillo de tracción (10) permite hacer girar a las ruedas (3) del bogie (4) a velocidades de giro similares a las de trabajo, siendo para ello accionado por el motor (12), al cual va unido por una correa (13). El rodillo de giro libre (11) sirve en su caso como simple apoyo para la rueda (3) correspondiente del bogie (4), girando impulsado por dicha rueda (3).
Como se observa en la figura 2, la instalación de ensayos cuenta con unas vías (14), por las cuales puede hacerse llegar el bogie (4) cuyos cojinetes se vayan a testear, y con unos tramos de vía (15) móviles en ascenso y descenso. El descenso de dichos tramos de vía (15) se logra mediante unos cilindros de movimiento vertical (16).
En la figura 3 se muestra la instalación de ensayos con los tramos de vía (15) descendidos y el bogie (4) posicionado sobre los rodillos (10 y 11) de los grupos tractores (2). Para ello, el bogie (4) puede llegar a la instalación de ensayos a través de las vías (14) o puede ser llevado mediante una grúa (no representada) que levante el bogie (4) y lo coloque sobre los rodillos (10 y 11) de los grupos tractores (2). Las ruedas (3) del bogie (4), cuando se posicionen en los tramos de vía (15) móviles, se apoyan inicialmente mediante la pestaña de la banda de rodadura, hasta llegar a situarse cada rueda (3) por encima del grupo tractor (2) correspondiente, quedando las ruedas (3) situadas entre el rodillo de tracción (10) y el rodillo de giro libre (11) del respectivo grupo tractor (2). Entonces los tramos de vía (15) móviles descienden, quedando las ruedas (3) del bogie (4) posicionadas sobre los rodillos (10 y 11) del grupo tractor (2) correspondiente, sin hacer contacto con los tramos de vía (15) descendidos. Para una mayor estabilidad Para mayor seguridad se disponen longitudinalmente unas eslingas (17), con las que se sujeta el bogie (4) respecto de unos puntos fijos (18).
La figura 4 muestra la instalación de ensayos, habiendo añadido un pórtico de empuje (19) compuesto por una estructura con forma de puente, la cual se coloca con su parte interior sobre el bogie (4). Dicho pórtico de empuje
(19) comprende dos actuadores mecánicos (20) que, al ser accionados, realizan una fuerza sobre el bogie (4), para simular la carga que ejerce el peso de un vehículo ferroviario (21) sobre el bogie (4). De esta manera, los cojinetes del bogie (4) a testear se pueden medir en unas condiciones de carga similares a las de trabajo.
En la figura 5 se observa la instalación de ensayos, dispuesta en el interior de un foso (22), lo cual posibilita que el vehículo ferroviario (21) pueda acceder a la instalación de ensayos a través de las vías (14), pudiendo llevarse a cabo la comprobación del estado de los cojinetes del bogie (4) sin desacoplar éste del vehículo ferroviario (21).
Esta instalación de ensayos permite poder analizar el estado de los cojinetes de bogies (4) tractores o de bogies
(4) con ruedas (3) de giro libre. En el caso de los bogies (4) tractores, el motor de desplazamiento (no representado) del bogie (4) es alimentado por el vehículo ferroviario (21), simulando las condiciones de trabajo, y los rodillos (10 y 11) de los grupos tractores (2) giran de manera libre, pudiendo ser utilizados estos rodillos (10 y 11) como frenos gracias a unos medios electrónicos. En este caso el bogie (4) es la parte activa y los grupos tractores (2) de la instalación de ensayos ejercen de parte pasiva. En cambio, en el caso de bogies (4) con ruedas (3) de giro libre, los grupos tractores (2) son la parte activa, puesto que son ellos, mediante su motor (12), los que hacen girar a las ruedas (3) del bogie (4) en unas condiciones similares a las de trabajo, siendo el bogie (4), en este caso, la parte pasiva.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios, caracterizada porque comprende unos grupos tractores (2) destinados para apoyar sobre ellos las ruedas (3) de un bogie (4) cuyos cojinetes se vayan a testear, siendo dichos grupos tractores (2) desplazables longitudinalmente por unos carriles longitudinales (7) y transversalmente mediante unos conjuntos de elementos de guiado transversal (6), para adaptar la instalación de ensayos en anchura y en longitud de acuerdo con los bogies (4) a testear, incorporando medios de medición (5) para tomar datos del estado de los cojinetes del bogie (4) que se testea; y porque se disponen unas vías (14) por las que puede llegar el bogie hasta la instalación de ensayos, incluyendo en relación con dichas vías (14) unos tramos de vía (15) móviles en descenso y ascenso para situar el bogie (4) con sus ruedas (3) apoyadas sobre los grupos tractores (2).
  2. 2.- Instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque los medios de medición (5) son acelerómetros y sensores de velocidad y de temperatura.
  3. 3.- Instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque cada grupo tractor (2) consta de un armazón (9) en el que van situados un rodillo de tracción (10), un rodillo de giro libre (11) y un motor (12) que transmite la potencia al rodillo de tracción (10).
  4. 4.- Instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque se disponen unas eslingas (17), con las que el bogie (4) a testear dispuesto sobre los grupos tractores (2) se sujeta respecto de unos puntos fijos (18).
  5. 5.- Instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque por encima de los grupos tractores (2) se dispone un pórtico de empuje (19), formado por una estructura puente y provisto con unos actuadores mecánicos (20), mediante el cual se ejerce una acción sobre el bogie (4) que simula la carga del peso del vehículo ferroviario correspondiente sobre el mismo.
  6. 6.- Instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque los grupos tractores (2) se disponen en un foso (22) debajo de los tramos de vía (15) móviles en ascenso y descenso.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201231434
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 17.09.2012
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : G01M17/10 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    Y
    DE 102004021488 A1 (WINDHOFF BAHN UND ANLAGENTECHN) 05.01.2005, párrafos [0001]-[0063]; figuras 1-23. 1-6
    Y
    CN 202305185 U (BEIJING SHEENLINE TECHNOLOGY CO LTD) 04.07.2012, Resumen y figuras de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. 1-6
    A
    CN 201247155 Y (QIQIHAER RAILWAY TRAFFIC EQUIP) 27.05.2009, Resumen y figuras de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. 1-6
    A
    CN 101561339 A (UNIV JILIN -UNIV JILIN) 21.10.2009, Resumen y figuras de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. 1-6
    A
    CN 202433210 U (BEIJING SHEENLINE TECHNOLOGY CO LTD) 12.09.2012, Resumen y figuras de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. 1-6
    A
    EP 2402227 A1 (DMA S R L) 04.01.2012, página 2, párrafo [0001] – página 13, párrafo [0127]; figuras 1-24. 1-6
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 06.03.2013
    Examinador B. Tejedor Miralles Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201231434
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G01M Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201231434
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 06.03.2013
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-6 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-6 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201231434
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    DE 102004021488 A1 (WINDHOFF BAHN UND ANLAGENTECHN) 05.01.2005
    D02
    CN 202305185 U (BEIJING SHEENLINE TECHNOLOGY CO LTD) 04.07.2012
    D03
    CN 201247155 Y (QIQIHAER RAILWAY TRAFFIC EQUIP) 27.05.2009
  7. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    Reivindicación 1:
    Se considera como estado de la técnica más cercano el documento D01. Dicho documento divulga una instalación de ensayos dinámicos para testear cojinetes de bogies de vehículos ferroviarios que comprende unas vías por las que el bogie puede llegar hasta la instalación, incluyendo en dichas vías unos tramos móviles en descenso y ascenso; grupos tractores desplazables longitudinalmente y transversalmente mediante un conjunto de elementos de guiado transversal; y unos medios de medición. Se diferencia en que los grupos tractores son una serie de yunques que no se desplazan por unos carriles longitudinales. El efecto técnico que se produce es poder hacer girar las ruedas del bogie. El problema técnico a resolver es cómo poder simular condiciones similares a las de trabajo. El documento D02 divulga un grupo tractor desplazables longitudinalmente por unos carriles longitudinales (figura 1; D02). Por lo tanto, el experto en la materia utilizaría dicha característica técnica para solucionar el problema técnico planteado. Así la primera reivindicación no presentaría actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    Reivindicaciones 2 -6:
    La segunda reivindicación hace referencia a los dispositivos de medición. La utilización de sensores conocidos y habituales en este tipo de instalaciones para un experto en la materia, no implica actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    La tercera reivindicación se refiere a las características de los grupos tractores. En el documento D02 se divulga que el grupo tractor posee un armazón, un rodillo de tracción, un rodillo de giro libre y un motor. Por lo tanto, dicha reivindicación tres no presentaría actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    La reivindicación cuatro expone que se añade unas eslingas al bogie para poder sujetarlo respecto a un punto fijo. Tal característica es de uso conocido en este sector, tal y como se puede apreciar en el documento D03 (8; D03) que se cita a modo de ejemplo. Por lo tanto, dicha reivindicación no presentaría actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes.
    La reivindicación cinco se refiere a un pórtico de empuje, tal y como se divulga en el documento D02. Por lo tanto, dicha reivindicación cinco no presentaría actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    La reivindicación seis refiere que se dispone de un foso debajo de los tramos de vía, tal y como se describe en el documento D01. Por lo tanto, dicha reivindicación no presentaría actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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