Hjulpar som rullar längre

Hjulpar som rullar längre

Ett nytt och revolutionerande material ökar tillförlitligheten och sänker livscykelkostnaderna för järnvägshjul.

Text James Drake
Foto Stadler, Vladimir Weiss

Lagerenheter Järnvägsteknik

Nästa gång du åker tåg och lyssnar på hjulens dunkande, tänk för ett ögonblick på kunskapen och skickligheten hos de personer som tillverkade dem.
        
        

Försäljning och råd

evolution@skf.com

– Järnvägshjul utsätts för enorma belastningar, säger Marcel Ujfaluši, chef för affärsutveckling och marknadsföring på det tjeckiska företaget GHH-Bonatrans, som är en av världens ledande tillverkare av hjulpar till järnvägsfordon.

Kontaktzonen mellan hjul och räl är inte större än ytan på ett euromynt och det området ska inte bara bära och styra tåget, utan dessutom överföra traktions- och bromskrafter.

Fördelarna är inte bara hårdare hjul.
Peter JanoŠ, GHH-Bonatrans LCC-chef

– För att hjulen ska klara sådana belastningar måste de konstrueras av förstklassiga material, säger Marcel Ujfaluši.

Han vet vad han talar om. Från huvudanläggningen i staden Bohumín i nordöstra hörnet av Tjeckien levererar GHH-Bonatrans hjulpar till stora järnvägsbolag och tillverkare av tåg över hela världen.

Ledande hjulparskonstruktör

Bonastar 4BD är primärt avsett för hjul och hjulpar till lok, men GHH-Bonatrans har utvecklat materialet så att det ska passa alla typer av hjulpar i passagerar- och godstrafik – såsom höghastighetståg, regionaltåg, pendeltåg, spårvagnar, tunnelbanetåg och godsvagnar.

GHH-Bonatrans är en ledande europeisk konstruktör och tillverkare av hjulpar till spårbundna fordon. Företaget erbjuder ett komplett sortiment av produkter och lösningar, till exempel kraftiga hjulpar för höghastighetståg och lok samt låggolvslösningar för spårvagnar, inklusive elastiska hjul och ljudabsorberande teknik.

Hjulpar för tåg i passagerartrafik

Hjulpar för tåg i passagerartrafik vid Bonatrans tillverkningsanläggning.

Möta utmaningen

För att kunna öka serviceintervallet till 1,7 miljoner kilometer är fettlivslängden en avgörande aspekt. Livslängden för lagerfett beror på en mängd faktorer, som drifttemperatur, varvtal, lagerstorlek och renhet.

– Utmaningen var att hitta ett sätt att minska friktionen, få ner drifttemperaturen och undvika slitage – men utan att negativt påverka materialets hållfasthet eller lagrets brukbarhetstid, säger Jan Babka, senior affärsingenjör inom SKFs järnvägsverksamhet.

Kontinuerliga förbättringar inom konstruktion och tillverkning har resulterat i en betydande minskning av friktionsmomentet i lagerenheten och ett optimerat tätningsarrangemang som håller föroreningar utanför lagret.

För att minimera slitaget tillämpar SKF sin patenterade värmebehandlingsteknik Xbite på lagerringarna. Med Xbite uppnår man samma hårdhet som vid konventionell martensithärdning, men till detta kommer viktiga fördelar som högre seghet och ökad livslängd.

GHH-Bonatrans har funnits i 200 år och är välkänt för sin höga kvalitet och sitt fokus på säkerhet och pålitlighet. Men att behålla ett sådant rykte kräver hårt arbete. Generation efter generation av ingenjörer från GHH-Bonatrans har kämpat för att pressa livscykelkostnaden (LCC) för företagets hjulpar – utan att kompromissa med deras prestanda.

Företagets forskningsingenjörer är övertygade om att deras senaste utveckling utgör ett tekniksprång för hela branschen. Det specialutvecklade materialet Bonastar 4BD är ett revolutionerande hjulmaterial som ger 30 procent längre körsträcka jämfört med hjul av standardstålkvaliteter.

Bonastar 4BD ger hjulen högre hållfasthet mot utmattning i rullkontakten (ett utmattnings­fenomen som orsakas av kombinerad rull- och glidkontakt) vilket förebygger deformation av ­hjulens löpytor. Sammantaget ökar detta hjul­parets tillförlitlighet och minskar LCC.

Montering av TBU på ett hjulpar.

Montering av TBU på ett hjulpar.

Petr Janoš, GHH-Bonatrans LCC-chef, avslöjar inte detaljerna i den nypatenterade tekniken, men han beskriver entusiastiskt fördelarna med den.

– Vi tittade på flera kemiska sammansättningar och testade olika varianter av värmebehandling – uppvärmning eller kylning till extrema temperaturer – för att uppnå bättre härdning. Men fördelarna är inte bara hårdare hjul, säger han.

Det finns mycket mer att berätta. Det mångåriga samarbetet mellan GHH-Bonatrans och SKF, som levererar koniska rullagerenheter (TBU tapered rolling bearing units), har utvecklats till ett tekniskt äktenskap som lovar att sänka LCC ytterligare genom att maximera underhållsintervallen.

– Att minska antalet översyner för en boggi under ett järnvägsfordons brukstid är nyckeln till att minska LCC, säger Jan Babka, senior affärsingenjör för järnvägsindustri inom SKF.

Hjulpar med monterad axelbox från SKF.

Hjulpar med monterad axelbox från SKF.

Dessa lager lägger upp till 1,7 miljoner kilometer bakom sig mellan översynerna. Detta tillåter intervall för lageröversyn som överensstämmer­ med dem som gäller för hjul tillverkade av Bonastar 4BD.

Kontinuerliga förbättringar av TBU-tekniken har gjort det möjligt att minska friktionsmomentet i lagerenheterna med 30 procent. Lägre drifttemperaturer ökar fettets brukbarhetstid och ökar därigenom tiden mellan underhållsingrepp avsevärt. Resultatet blir att kravet på underhållsintervall för hjulparet kan uppfyllas.

– Allt sammantaget utlovar detta stora besparingar för slutanvändaren. Kombinationen av Bonastar 4BD och SKFs TBU gör det möjligt för järnvägsoperatörer att förlänga serviceintervallen och därmed spara upp till 3 000 euro per boggi och år, säger Jan Babka.

Relaterat innehåll