Material selection for 1 and 2-flanged rail wheels for crane and trolley

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Author
Date
2013
Department
Koneenrakennustekniikan laitos
Major/Subject
Auto- ja työkonetekniikka
Mcode
Kon-16
Degree programme
Language
en
Pages
101 s. + liitt. 5
Series
Abstract
In this thesis different materials and manufacturing methods are research in order to find an alternative solution to manufacture bearing wheels for Electric overhead travelling crane. The purpose is to find out whether the currently applied EN-GJS-700-2 ductile cast iron is still the best solution for manufacturing bearing wheels or has the development of materials created a better solution. In addition for heavy use and process applications the currently applied tempered steel is compared to Austempered ductile cast iron (ADI). Thesis is mostly performed as a literature survey and information is searched also from other industries than crane industry. A major source of information is railway industry. Besides that the friction behaviour of ductile cast iron and steel is compared in combined rolling-sliding contact. This comparison is realized with laboratory tests performed by VIT. Test machine is Amsler type twin -disc-roller. This thesis research reveals that bearing wheels and their materials have not been researched in the field of crane industry. Casting appears to continue as the most suitable manufacturing method and no clear replacement for EN-GJS-700-2 is found. Solution strengthened ferritic ductile cast iron, EN-GJS-600-10, includes promising properties, but with current knowledge it cannot be applied without further researches. ADI proves to be superior to tempered steel by all compared properties. In laboratory test will be found out that ductile cast iron has lower coefficient of friction than steel in this type of contact. However, the measured values are higher than the design values given in standard. Coated materials appear to be promising in future. Based on the results of this thesis further researches in real operating environment of crane with ADI are recommended in order to replace tempered steel wheel with ADI wheels. Also further researches with GJS-600-10 are recommended.

Tässä työssä tutkitaan siltanosturin kantopyörien valmistamiseen käytettäviä vaihtoehtoisia materiaaleja ja valmistustapoja. Tarkoituksena on selvittää tieto siitä, onko nykyinen EN-GJS-700-2 pallografiittivalurauta edelleen paras materiaali kantopyörien valmistamisessa vai löytyykö tähän tarkoitukseen parempia tapoja ja materiaaleja, joita tekninen kehitys on tuonut tullessaan. Lisäksi raskaampia nosturikäyttöjä varten vertaillaan nykyisin käytettyä karkaistua terästä austemperoituun pallografiittivalurautaan. Työ tehdään pääsääntöisesti kirjallisuusselvityksenä ja tarkoituksena on löytää uutta tietoa nosturialan lisäksi kaikilta muiltakin aloilta, joissa kosketus on hyvin samankaltainen. Suurimpana tällaisena referenssinä käytetään muuta kiskokalustoa, kuten rautateitä ja metroja. Tämän lisäksi verrataan pallografiittivaluraudan ja teräksen kitkakertoimia kosketuksessa, jossa on pyörimisen lisäksi luistoa mukana. Edellä mainittu vertailu tehdään käytännön mittauksin. VTT suorittaa mittaukset käyttäen koelaitteena Amsler-tyyppistä kiekkokulutuskonetta. Tutkimuksessa selviää, että nostureiden kantopyöriä ja erityisesti niiden materiaalivaihtoehtoja ei ole tutkittu kovin paljoa. Valaminen osoittautuu edelleen kannattavimmaksi valmistustavaksi ja selkeää korvaajaa EN-GJS-700-2 pallografiittivaluraudalle ei löydy. Liuoslujitettu pallografiittivalurauta EN-600-10 vaikuttaa potentiaaliselta haastajalta, mutta tämänhetkisen tiedon perusteella sitä ei voida ottaa käyttöön ilman jatkotutkimuksia. Austemperoitu pallografiittivalurauta osoittautuu ylivertaiseksi karkaistuun tierakseen nähden kaikilta ominaisuuksiltaan. Kokeissa pallografiittivaluraudalle saadaan mitattua pienempi kitkakerroin kuin teräkselle. Mitatut arvot ovat kuitenkin standardin antamia suunnitteluarvoja suuremmat. Pinnoitetut materiaalit vaikuttavat lupaavilta tulevaisuuden kannalta. Diplomityön tuloksien perusteella suositellaan jatkotutkimusta austemperoidusta valuraudasta tehdyille kantopyörille todellisessa nosturin käyttöympäristössä. Vastaavanlaisia kokeita suositellaan liuoslujitetusta valuraudasta tehdyille kantopyörille. Austemperoidusta valuraudasta tehdyillä kantopyörällä voitaisiin todennäköisesti korvata karkaistusta teräksestä valmistetut kantopyörät.
Description
Supervisor
Juhala, Matti
Thesis advisor
Siitari, Kari
Keywords
ADI, kantopyörä, bearing wheel, kitka, cast iron, kuluminen, crane, materiaali, friction, nosturi, material, pyörivä ja luistava kosketus, rolling-sliding contact, teräs, rolling contact fatigue, valurauta, steel, väsymiskuluminen, wear
Other note
Citation
Permanent link to this item
https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020122859950
Collections
[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG