Study of vertical force acting on train wheels
โดย รัชศักดิ์ สระทองอ่อน
ปี 2562
บทคัดย่อ
ในการศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหาแรงกระทำต่อชุดล้อรถไฟในแนวดิ่ง การหาแรงกระทำต่อชุดล้อรถไฟ จะแบ่งออกได้เป็น 3 วิธี คือการคำนวณจากทฤษฎีความแข็งแรงของวัสดุ การคำนวณด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ และการทดลองหาแรงกระทำในแนวดิ่งจากแคร่รถไฟจำลอง
ในการศึกษาครั้งนี้แบ่งการวิเคราะห์น้าหนักกดเพลาได้เป็น 2 กรณี คือ กรณีโหลดสูงสุด ซึ่งเป็นข้อมูลของผู้ผลิต และกรณีโหลดในสภาวะที่มีผู้โดยสารปกติ ซึ่งคำนวณจากจำนวนผู้โดยสาร 4 คนต่อตารางเมตร โดยไม่คิดน้ำหนักของตัวรถไฟ
จากการศึกษาพบว่า เมื่อเปรียบเทียบค่าความเค้นที่เกิดจากน้ำหนักกดเพลาที่ชุดล้อรถไฟ ในสภาวะโหลดสูงสุด ค่าที่ได้จากการคำนวณจากทฤษฎีความแข็งแรงของวัสดุ การคำนวณด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ และการทดลองหาแรงกระทำในแนวดิ่งจากรถไฟจำลอง คือ 809 N/mm[Superscript2] 829 N/mm[Superscript2] และ 936 N/mm[Superscript2] ตามลำดับ ส่วนในกรณีโหลดในสภาวะที่มีผู้โดยสารปกติ ค่าที่ได้จากการคำนวณจากทฤษฎีความแข็งแรงของวัสดุ การคำนวณด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ และการทดลองหาแรงกระทำในแนวดิ่งจากรถไฟจำลอง คือ 191 N/mm[Superscript2] 192 N/mm[Superscript2] และ 176 N/mm[Superscript2] ตามลำดับ โดยแนวทางที่ได้จากการศึกษานี้สามารถนำไปใช้ในการวัดค่าแรงกระทำต่อชุดล้อรถไฟในแนวดิ่ง ตามมาตรฐานการซ่อมบำรุงแคร่รถไฟ ก่อนนำไปประกอบเข้ากับตัวรถไฟ
ABSTRACT
This study aims to find out vertical force acting on train wheels. To find out the acting force exerted on train wheels, the researcher employed three methods: calculation of the strength of material theory, calculating by using finite element method, and experimenting to find out vertical force from the train bogie model.
In the study, the axle wheel load analysis was conducted under two cases. The first case was the maximum load gained from the manufacturer’s data. The second case was the normal load of passengers calculated from four passengers per square meter excluding the weight of the train.
The findings of the study revealed that when comparing the stresses resulted from the axle wheel load of the train wheels at the maximum load condition, the values gained from the calculation of the strength of material theory, calculating by using finite element method, and experimenting to find out vertical force from the train bogie model were 809, 829 and 936 N/mm[Superscript2], respectively. Regarding to the normal load of passengers, the values gained from calculation of the strength of material theory, calculating by using finite element method, and experimenting to find out vertical force from the train bogie model were 191, 192 and 176 N/mm[Superscript2], respectively. The findings obtained from the study can be applied to measure the vertical force acting on the train wheels based on railway bogie maintenance standards prior to reassembling the components to the train.