Un database significativo, creato grazie all’esperienza sul campo, è uno strumento fondamentale, nella corretta definizione del costo del ciclo di vita dei cuscinetti per il settore ferroviario
I cuscinetti delle boccole ferroviarie sono componenti di sicurezza di sub-assemblaggi critici utilizzati nei veicoli ferroviari. Migliorare l’affidabilità e i costi del ciclo di vita dei cuscinetti delle boccole per il settore ferroviario è una priorità per i fornitori di cuscinetti originali di primo equipaggiamento, per i costruttori di veicoli, per gli operatori di veicoli e di operazioni ferroviarie in generale. L’analisi del costo del ciclo di vita (Life cycle cost, LCC) definisce i costi di installazione e utilizzo di un prodotto oltre il prezzo di acquisto iniziale. L’analisi considera la manutenzione preventiva e costante richiesta, per garantire che il prodotto continui a operare in modo sicuro e affidabile. Ciò include i costi relativi a manodopera e materiali per l’installazione, l’ispezione e la riparazione, nonché i costi associati alle apparecchiature speciali utilizzate per la manutenzione. L’analisi considera, inoltre, il costo delle parti di ricambio o della sostituzione del prodotto completo al termine della vita utile.
Un’altra parte importante dell’analisi del costo del ciclo di vita è la valutazione dell’affidabilità del prodotto e la previsione delle percentuali di guasto; il che supporta la valutazione di affidabilità e disponibilità del sistema completo e la previsione dei costi di manutenzione correttiva.
Per migliorare l’affidabilità e i costi del ciclo di vita, è importante conoscere bene le prestazioni del cuscinetto in servizio. L’analisi del costo del ciclo di vita e dell’affidabilità dei nuovi progetti tende a concentrarsi sulla riduzione al minimo dei guasti sistematici dei cuscinetti. Tuttavia, per una valutazione più completa, l’analisi deve considerare anche l’esperienza dell’operatività in applicazioni e regioni simili.
A questo scopo, un database è uno strumento fondamentale che raccoglie i risultati delle ispezioni di routine dei cuscinetti eseguite durante la loro revisione. L’analisi di tali dati fornisce informazioni sui potenziali motivi degli scarti durante la revisione che potrebbero essere stati sperimentati in applicazioni di cuscinetti simili, e offre inoltre indicazioni su dove meglio concentrare le risorse per migliorare l’affidabilità del sistema completo; tutto ciò supporta programmi a lungo termine di ottimizzazione dei costi per i proprietari di veicoli e gli utenti finali.
Nel corso degli oltre 20 anni di esperienza nella revisione dei cuscinetti per cartucce del settore ferroviario, The Timken Company ha accumulato un database con oltre 300.000 risultati delle ispezioni sui cuscinetti. Questo articolo mostra il valore dell’accesso a tali dati, quando si valutano i costi del ciclo di vita.
Il processo di revisione dei cuscinetti prolunga la durata
I cuscinetti installati sugli assili dei treni sono un investimento significativo per i costruttori e gli operatori. Quando questi cuscinetti raggiungono il termine della vita utile, alcune parti dei cuscinetti risultano usurate e necessitano di sostituzione (come le tenute e il grasso), mentre altre parti del cuscinetto potrebbero ancora presentare una restante vita utile significativa. Per molti anni, The Timken Company ha fornito il servizio di revisione e ricondizionamento dei cuscinetti per assili ferroviari onde consentire ai clienti di ottenerne la massima durata.
La revisione dei cuscinetti, in genere, consiste nelle operazioni di smontaggio, pulizia, ispezione e riassemblaggio (figura 1). Durante il processo di revisione, i componenti fondamentali del cuscinetto vengono ispezionati per verificare la presenza di danneggiamenti o condizioni di usura che potrebbero pregiudicare il buon funzionamento del cuscinetto qualora posto in. Le parti danneggiate vengono sostituite o riparate. I cuscinetti vengono riassemblati utilizzando lo stesso processo dei nuovi cuscinetti, con nuove tenute e grasso e lo stesso gioco interno. I cuscinetti ricondizionati possono essere installati e rimessi in servizio per la medesima durata dei nuovi cuscinetti nella stessa applicazione.
Raccolta dei dati di revisione del cuscinetto
I cuscinetti delle boccole ferroviarie vengono periodicamente revisionati per garantire che i cuscinetti, in esse contenuti, siano messi in servizio in condizioni ottimali. Durante la revisione del cuscinetto, le superfici funzionali vengono ispezionate secondo una serie di criteri di accettazione dell’ispezione concordati, che includono un intervallo di tipi di danneggiamenti possibili che potrebbero essere sperimentati da un cuscinetto nel corso della normale attività. Questa è l’occasione giusta per raccogliere i dati e meglio comprendere le prestazioni applicative del veicolo. Il database di revisione del cuscinetto Timken è concepito per raccogliere il nome del cliente, il tipo di veicolo, la posizione del cuscinetto sul veicolo stesso e il chilometraggio dall’ultima revisione.
Oltre a quanto sopra, il database include il numero di serie univoco di ciascun cuscinetto, la data di produzione originale, il tipo di cuscinetto e il codice dell’assemblaggio. Da questi dati, è possibile identificare la dimensione del cuscinetto, il tipo di tenuta e il tipo di grasso. Cosa più importante, il database include i risultati di ispezione delle parti funzionali. Questi dati vengono inoltre raccolti e valutati secondo una serie di criteri concordati d’accettazione di ispezione dei danneggiamenti (che includono, per esempio, quelli illustrati in figura 2), a prescindere dal fatto che il danneggiamento sia interno al cuscinetto o causato da influenze esterne.
a) Danno da arco elettrico
L’utilizzo dei dati di revisione migliora l’analisi dei costi del ciclo di vita
The Timken Company ha raccolto dati da oltre 300.000 revisioni di cuscinetti negli ultimi 20 anni. Questi dati includono la gamma completa di dimensioni dei cuscinetti forniti da Timken, che partono da un alesaggio di 100 mm fino a 175 mm. I dati raccolti riguardano tutte le tipologie di cuscinetti, di tenute, di grasso, ecc. e includono oltre 100 diverse configurazioni di cuscinetti.
L’analisi dei risultati raccolti nel database offre informazioni circa le prestazioni dei cuscinetti in un’applicazione. Per i produttori di cuscinetti per il primo equipaggiamento, questi dati supportano gli studi LCC (costi del ciclo di vita) e RAMS (reliability, availability, maintainability e serviceability, ossia affidabilità, disponibilità, facilità di manutenzione e assistenza) per le nuove applicazioni. I dati possono anche essere utilizzati per valutare l’effetto sui costi del ciclo di vita delle modifiche alle applicazioni esistenti per ottimizzare il design e garantire una durata maggiore o costi di manutenzione ridotti (figura 3).
La figura 4 mostra un esempio di come questa analisi possa essere utilizzata per valutare l’effetto sui costi totali del ciclo di vita dei diversi scenari di manutenzione preventiva. In questa applicazione, abbiamo confrontato i costi della rilubrificazione in servizio con i costi della stessa applicazione senza rilubrificazione in servizio. I risultati hanno mostrato che il vantaggio di ottenere intervalli di manutenzione più lunghi e scarti ridotti al momento della revisione nello scenario 1 è di gran lunga compensato dai costi supplementari di manodopera e materiale della rilubrificazione. Il costo totale nello scenario 2 è stato inferiore nonostante l’ulteriore costo della sostituzione (e revisione) più frequente del cuscinetto.
Identificare le tendenze delle prestazioni di manutenzione del cuscinetto
Oltre a supportare le analisi LCC e RAMS per le nuove applicazioni, il database fornisce dati agli operatori del veicolo, i quali possono identificare le tendenze delle prestazioni del cuscinetto applicandole ad un certo gruppo di cuscinetti, ad esempio: tipi di danneggiamento, tasso di scarto totale ordinato secondo il chilometraggio dall’ultima revisione, chilometraggio totale, numero di revisioni ed età totale del cuscinetto.
La figura 5 mostra un esempio di applicazione dove l’utente finale aveva l’obiettivo di aumentare la frequenza di revisione a più di 1.000.000 di km. Inizialmente i cuscinetti avevano subito dei danneggiamenti che avevano comportato uno scarto del 55% dei cuscinetti alla revisione. L’analisi dettagliata dei risultati di ispezione nel database di revisione ha rivelato che la maggior parte di questi scarti (quasi il 60%) fosse dovuto a erosione/corrosione a causa dell’ingresso di acqua nei cuscinetti.
È stato sviluppato un programma di aggiornamenti che include tenute per boccole e cuscinetti rinnovate e migliorate. Inoltre, è stato selezionato un altro grasso con maggiore durata e migliori proprietà anticorrosione. Dopo un’efficace prova sul campo gli aggiornamenti sono stati implementati sull’intera flotta, operazione che ha consentito all’operatore di ampliare l’intervallo di revisione a 1.200.000 km. Inoltre, l’applicazione ha raggiunto una sostanziale riduzione degli scarti alla revisione dovuti alla corrosione, e nel corso degli ultimi cinque anni, il tasso di scarto globale si è ridotto al 20%.
Figura 5. Esempi di output di dati dal database di revisione Timken
(Sopra), distribuzione delle cause del danno; sotto, percentuale di guasto nel tempo
In sintesi
The Timken Company ha decenni di esperienza nell’offerta di servizi di revisione di cuscinetti per gli assili dei treni nell’industria ferroviaria. L’utilizzo di questa esperienza garantisce valutazioni del costo del ciclo di vita affidabili e cuscinetti appositamente concepiti per offrire costi del ciclo di vita minimi.
Con queste informazioni, Timken può supportare gli operatori per identificare opportunità di miglioramento nelle prassi di manutenzione e funzionamento, e i dati possono inoltre essere di supporto ai progetti per aumentare i tempi d’intervallo e diminuire la frequenza di revisione dei cuscinetti. Grazie a queste azioni, gli operatori del settore ferroviario possono ottenere riduzioni significative dei costi totali del ciclo di vita dei cuscinetti Timken da loro utilizzati.
David Aindow, Timken Rail Services, Regno Unito
Philipp Theilmann, Timken Gmbh
