Thesis (MEng)--Stellenbosch University, 2015. / ENGLISH ABSTRACT: In recent years, the management of physical assets has become increasingly important, even more so, in asset intensive organisations. This research work presents an overall approach to quantify reliability of rolling stock assets in the rail environment. The current maintenance management system in the case studied is over-reliant on cancellations and delays as reliability measure. The objectives of this study were, therefore, to develop a scientific approach to quantify the reliability of the rolling stock fleet and to develop a maintenance planning model based on system reliability. The research methodology followed made use of failure statistics, failure distributions and the interdependence of different systems to determine the impact of component failures on the overall system reliability. This could then be used to determine the reliability of individual train sets in order to better understand their performance. The reliability measure could be used for predicting component and train set failures as well as to better understand the contribution of maintenance towards reliability, hence the term Reliability Based Maintenance. The model, validated with real data, illustrates how the reliability measure can be used to determine maintenance intervals of different train sets. Based on the results, recommendations are made in relation to future planning of the maintenance strategy. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die bestuur van fisiese bates het in die afgelope tyd meer belangrik geword, veral in organisasies wat afhanklik is van hulle fisiese bates. Hierdie navorsing stel ‘n metode voor wat die betroubaarheid van rollende materiaal bates in die spoor bedryf kwantifiseer deur gebruik te maak van falingstatistiek. In die huidige instandhouding bestuurstelsel van die gevallestudie word daar te veel gesteun op kansellasies en vertragings van treine as ‘n betroubaarheids meting. Daarom was die doelwitte van die navorsing om ‘n wetenskaplike benadering te ontwikkel om betroubaarheid van rollende materiaal the kwantifiseer, en om ‘n instandhouding beplannings model voor te stel, gebaseer op sisteem betroubaarheid. Die navorsingsmetodologie is gebaseer op falingstatistieke, falingverspreidings, en die interafhanklikheid van stelsels word gebruik om die invloed van komponent falings op die betroubaarheid van die totale stelsel te bepaal. Hierdie benadering word dan gebruik om die betroubaarheid van individuele treinstelle en die werksverrigting van individuele trainstelle te bepaal. Hierdie instandhouding meting kan gebruik word om falings van komponente en treinstelle te voorspel, asook om die bydrae van instandhouding tot betroubaarheid beter te verstaan, daarom genoem Betroubaarheids Gebaseerde Instandhouding. Dit is ook geïllustreer hoe die betroubaarheid meting gebruik kan word om instandhouding intervalle te bepaal. Die betroubaarheid model is met werklike data gevalideer en aanbevelings word gemaak hoe om betroubaarheid te gebruik om die toekomstige beplanning van instandhouding te doen.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-01-20Bitstream added on 2014-06-13T20:58:34Z : No. of bitstreams: 1 cornelio_gt_me_guara.pdf: 7494292 bytes, checksum: 4665b80734a19910838d0896e5face70 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O avanço da tecnologia de laminação incrementou as solicitações sobre os cilindros laminadores, e, portanto, o desenvolvimento de materiais mais resistentes ao desgaste, visando aumento da produtividade do laminador e melhor qualidade superficial dos produtos laminado, em especial tiras a quente. Como estudo de desgaste em campo é muito complexa devido à influência de diversos mecanismos e muitas vezes combinados entre si, os ensaios laboratoriais têm se mostrado como um meio mais fácil para estudar os materiais em serviço, além de auxiliar o projeto novas ligas. Dessa forma, foi proposto um ensaio de desgaste abrasivo puro para um tribômetro Plint & Partners, modelo TE-079, com o intuito de simular condições de utilização das últimas cadeira do trem acabador de um laminador de tiras a quente. Para sua validação foram utilizados três materiais: o ferro fundido de coquilhamento indefinido, o ferro fundido branco de alto cromo e o ferro fundido branco multicomponente, os quais apresentam comportamento conhecido em serviço. Esses materiais foram submetidos a uma caracterização metalográfica, microdureza e topografia de desgaste. Os resultado obtido mostraram-se coerentes com a prática observada na aplicação real, ou seja, reproduziram o comportamento de desgaste no laminador, sendo válida a proposta do ensaio tribológico. / The progress towards mill technology has increased the demand on the rolling mill rolls, and therefore, the development of wear resistant seekink productivity of the rolling mills and better superficial quality of the rolled products, especially in the hot strip mill has also increased. As the wear study in field is very complex due to the influence of several mechanisms wish are usually combined amongst themselves, the labs test have shown an easy way to study the materials in service, besides aiding the project of new leagues. In that way, a pure abrasive wear test was developed tribômetro Plint & Partners, model TE-079 with the intent of simulating the job conditions in the hot strip mill finishing chairs. For the validation three materials were used: an indefinite chill cast iron, a high chrome cast iron and a kind of multicomponent white cast iron, which presents knowm behavior in service. Those materials were submitted to a metallography characterization, microhardness measurement and wear topograpy observation. The obtained results were shown coherent with the practice observed in the real application, and then became possible a prediction of that behavior for the materials projects developed at laboratory, being valid the proposal of the rehearsal tribológico.

Este trabalho avalia a influência do método e qualidade do esmerilhamento de tarugos na qualidade superficial de barras redondas de aço laminadas. Foi avaliada a rejeição de barras laminadas para três condições diferentes de acabamento superficial de tarugo – não esmerilhado, esmerilhado total simples, e esmerilhamento total duplo. Constatou-se que o esmerilhamento superficial de tarugos melhora a qualidade superficial de barras laminadas e, para os aços testados, o esmerilhamento total simples ofereceu melhor custo beneficio entre rendimento metálico e rejeição de barras por defeito superficial. Também se constatou que a profundidade de remoção da camada superficial do tarugo no esmerilhamento não é proporcional à redução de defeitos no produto laminado, sendo a aproximação da camada colunar uma variável com provável influência em tal resultado, assim como a presença de defeitos internos subsuperficiais, que tendem a aflorar com a redução da distância até a superfície da peça. / This work evaluates the influence of billet grinding method and quality in surface defects of hot rolling steel bars. It was evaluated bar rejection rates due to surface defects for three different billet surface conditions: without grinding, bright grinding of the entire surface and double bright grinding of the entire surface. The results show that the bright grinding of the entire surface with a single pass results in better cost benefit between yield loss and bar rejection rates. It was also observed that the grinding depth of the superficial layer of the billet is not proportional to the reduction of defects in the rolled product. This may occur in consequence of the reduction of the chill zone thickness, or even by the presence of sub superficial defects that can emerge to the surface with the reduction of the defect distance to the billet surface

In recent years, self-myofascial release has gained popularity as a post-exercise therapeutic technique in regards to alleviating pain or muscle soreness. New developments have led many researchers and practitioners to examine self-myofascial release, in the form of foam rolling, pre-exercise. The effects of foam rolling, in combination with a dynamic warm-up, is not quite understood. Minimal research has been published on this topic. To date, there has been one article that examines how a dynamic warm-up and foam rolling can improve performance. Therefore, the purpose of this study is to determine if an acute bout of foam rolling in the form of self-myofascial release in addition to a dynamic warm-up could improve performance. Fourteen active male and female participants (N = 14; age: 20.931.44; height: 68.043.21, weight: 80.0922.82, BMI: 26.47 5.89) with no prior experience foam rolling volunteered to engage in this counterbalanced, within-subjects design. Participants engaged in experimental condition groups: a general warm-up (GW) group, a dynamic warm-up (DYN) group, and a foam rolling (FM) group. Following each condition, participants performed a series of performance tests. One-way repeated measures ANOVA was conducted to compare the effect of the independent variable (group: general warm-up, dynamic warm-up, and foam rolling group) on the dependent variable (scores: flexibility, vertical jump, standing long jump, and sprint scores) to determine if significant differences exist. When the omnibus F-test statistic was significant, pairwise comparisons using Sidak comparisons were performed. The data indicated that the foam rolling group showed significant differences in flexibility and power (specifically in the standing long jump) when compared to a general or dynamic warm-up. Furthermore, no significant differences were found in the vertical jump or the speed test among the three groups. The results suggest that total-body foam rolling session may be valuable for improvements in certain aspects of performance. Implications from this study suggest foam rolling can be used before a workout routine.

Diversos tipos de defeitos superficiais estão presentes em barras laminadas (e produtos longos) e a presença destes defeitos pode ser muito prejudicial ao desempenho de peças, principalmente, quando se trata de aços para aplicação na cadeia automotiva, onde os níveis de exigência durante o forjamento da peça e durante a sua aplicação são extremamente elevados. Neste trabalho buscou-se determinar as condições operacionais mais apropriadas para a melhoria da qualidade superficial do produto laminado bruto com conseqüente redução de refugo e retrabalho ao longo de toda a cadeia de produção. O objetivo do trabalho é mostrar os defeitos de superficiais de dobra e escama como conseqüência de condições operacionais inapropriadas. Para isto aplicou-se uma metodologia que envolve a análise dos principais pontos de geração de defeitos, possibilitando um levantamento das causas. Com as ações propostas, buscou-se tornar o processo mais estável. Obtiveram-se melhorias significativas na qualidade superficial do material com acentuada redução no refugo por qualidade de aço produzido. / Several types of defects are present in rolled bars and their effects can be very harmful to the performance of mechanical parts, especially in the case of steels for application in the automotive industry, where quality requirements during forging and during its application are high. In this study we sought to determine the most appropriate operating conditions for the reduction of scrap caused by defects that originate in the rolling process, the analyzed defects were the so called overlap of rolling, scales and risks. For this a methodology that involved the analysis of the main points of generation of defects, allowing a survey of the causes was applied. With the proposed actions it was aimed at making the process more stable. This led to a significant improvement in surface quality of the material with marked reduction in scrap for each kind of steel.

Diversos tipos de defeitos superficiais estão presentes em barras laminadas (e produtos longos) e a presença destes defeitos pode ser muito prejudicial ao desempenho de peças, principalmente, quando se trata de aços para aplicação na cadeia automotiva, onde os níveis de exigência durante o forjamento da peça e durante a sua aplicação são extremamente elevados. Neste trabalho buscou-se determinar as condições operacionais mais apropriadas para a melhoria da qualidade superficial do produto laminado bruto com conseqüente redução de refugo e retrabalho ao longo de toda a cadeia de produção. O objetivo do trabalho é mostrar os defeitos de superficiais de dobra e escama como conseqüência de condições operacionais inapropriadas. Para isto aplicou-se uma metodologia que envolve a análise dos principais pontos de geração de defeitos, possibilitando um levantamento das causas. Com as ações propostas, buscou-se tornar o processo mais estável. Obtiveram-se melhorias significativas na qualidade superficial do material com acentuada redução no refugo por qualidade de aço produzido. / Several types of defects are present in rolled bars and their effects can be very harmful to the performance of mechanical parts, especially in the case of steels for application in the automotive industry, where quality requirements during forging and during its application are high. In this study we sought to determine the most appropriate operating conditions for the reduction of scrap caused by defects that originate in the rolling process, the analyzed defects were the so called overlap of rolling, scales and risks. For this a methodology that involved the analysis of the main points of generation of defects, allowing a survey of the causes was applied. With the proposed actions it was aimed at making the process more stable. This led to a significant improvement in surface quality of the material with marked reduction in scrap for each kind of steel.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-16Bitstream added on 2014-06-13T20:18:22Z : No. of bitstreams: 1 goncalves_cg_me_guara_parcial.pdf: 217661 bytes, checksum: c20902856040fbee187ead0ee3cb00b5 (MD5) Bitstreams deleted on 2015-06-25T13:01:15Z: goncalves_cg_me_guara_parcial.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-25T13:03:30Z : No. of bitstreams: 1 000679599_20151231.pdf: 217896 bytes, checksum: cf025ea71faace9e52cbc1051e6f88a1 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-01-04T10:26:26Z: 000679599_20151231.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-04T10:28:17Z : No. of bitstreams: 1 000679599.pdf: 1039378 bytes, checksum: fb5a9506ef24ceed88e78978a6f9f073 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este estudo mostra as variáveis dinâmicas do processo de fundição centrífuga de cilindros de laminação, que são utilizados para realização de conformação em gaiolas de laminação. O objetivo desse estudo é analisar as principais variáveis dinâmicas do processo de fundição centrifugada de cilindros de laminação e estudar as relações entre estas variáveis. Os processos de fundição centrífuga podem ser classificados em fundição centrífuga vertical e horizontal. Para a fundição centrífuga vertical, são elaborados os envelope de carga de dois modelos de máquinas centrífugas verticais existentes na literatura, onde se consegue determinar o tipo de rolamento de apoio utilizado na máquina. Para a fundição centrífuga horizontal, são estudadas variáveis como rotação, razão G, “aspect ratio”, espessura e vibração de uma amostra de aproximadamente 1.000 cilindros de ferro fundido, aço rápido e aço alto cromo. Desta amostra, verifica-se que a causa de sucateamento de parte dos cilindros não está ligada a adoção de variáveis dinâmicas incorretas no processo. Também é visto que diferentemente do alumínio, os cilindros de ferro fundido, aço rápido e aço alto cromo exigem maior rotação quanto maior a espessura da casca fundida. / This paper shows the dynamic variable of centrifugal casting process of rolling mill rolls which are used to compress the metal in rolling mill process. The main goal is to analyze the main dynamic variable and to study its relation in the process. There are two type of centrifugal casting: horizontal and vertical. For the horizontal centrifugal casting, two load envelopes are done, being possible to determine the bearing model used on the vertical centrifugal casting machine. For the horizontal centrifugal casting, variable such as rotating, ratio G, aspect ratio, thickness and vibration are studied to a sample of 1,000 casting rolls made of casting iron, high speed steel and high chromium steel. From this sample, it is seen that the cause of scrapping is not related to incorrect adoption of dynamic variables in the process. It is also verified that differently from the aluminum, cast iron, high speed steel and high chrome steel rolls demand greater speed with the increasing the shell casting thickness.

Este trabalho avalia a influência do método e qualidade do esmerilhamento de tarugos na qualidade superficial de barras redondas de aço laminadas. Foi avaliada a rejeição de barras laminadas para três condições diferentes de acabamento superficial de tarugo – não esmerilhado, esmerilhado total simples, e esmerilhamento total duplo. Constatou-se que o esmerilhamento superficial de tarugos melhora a qualidade superficial de barras laminadas e, para os aços testados, o esmerilhamento total simples ofereceu melhor custo beneficio entre rendimento metálico e rejeição de barras por defeito superficial. Também se constatou que a profundidade de remoção da camada superficial do tarugo no esmerilhamento não é proporcional à redução de defeitos no produto laminado, sendo a aproximação da camada colunar uma variável com provável influência em tal resultado, assim como a presença de defeitos internos subsuperficiais, que tendem a aflorar com a redução da distância até a superfície da peça. / This work evaluates the influence of billet grinding method and quality in surface defects of hot rolling steel bars. It was evaluated bar rejection rates due to surface defects for three different billet surface conditions: without grinding, bright grinding of the entire surface and double bright grinding of the entire surface. The results show that the bright grinding of the entire surface with a single pass results in better cost benefit between yield loss and bar rejection rates. It was also observed that the grinding depth of the superficial layer of the billet is not proportional to the reduction of defects in the rolled product. This may occur in consequence of the reduction of the chill zone thickness, or even by the presence of sub superficial defects that can emerge to the surface with the reduction of the defect distance to the billet surface

Sistemas de geração de referências para as malhas de controle de laminadores a frio têm proporcionado elevados níveis de produtividade e de qualidade do material processado. No caso de falha da unidade de processamento responsável pela execução do sistema de geração de referências, a operação do laminador fica comprometida e necessita-se de um modo de operação emergencial. Nesse trabalho é desenvolvido um sistema alternativo para geração de referências que visa substituir o modo de operação de emergência de consulta a tabelas de referências pré-calculadas da planta em questão. O sistema de geração de referências desenvolvido, assim como o sistema usado em condições normais de operação, é composto por uma função custo que avalia o nível de produtividade e de qualidade que um conjunto de referências pode proporcionar. A função custo é minimizada pelo método simplex de Nelder e Mead e as variáveis do processo envolvidas na função custo são avaliadas por um modelo de laminação a frio composto somente por equações algébricas, enquanto que o sistema usado em condições normais de operação usa um modelo clássico, composto por equações algébricas e integrais. A comparação entre o sistema usado em condições normais de operação e o sistema desenvolvido mostrou que apesar desse sistema ser mais simples, menos preciso e robusto, as referências por ele calculadas são aceitáveis e podem proporcionar resultados superiores que o modo de operação de emergência baseado na consulta a tabelas. / Setup generation systems for cold mill control loops have provided rolling mill operation with high levels of quality and productivity. In case of malfunctioning in the process unit responsible to execute the setup generation system, the normal procedure for the operation of the mill is interrupted, being necessary the use of an emergency operation mode. This work develops an alternative system for references generation which aims to replace the current emergency operation mode based on pre-calculated, not continuous, setup tables for the rolling mill. The developed references generation system, like the normal system used during mill operation, is composed by a cost function which evaluated the mill quality and productivity operation level which a set of references may propose. The cost function is minimized using the Nelder and Mead simplex method and the process variables involved in the cost function are evaluated by a cold rolling mill model composed only by algebraic equations, while the normal operation system uses a classical model, made up by integrals and algebraic equations. Comparing the existing main setup system to the developed reference system it was observed that, despite its simplicity, less accuracy and less robustness, references calculated using this system were accurate enough to achieve better results than the one emergency table mode has provided.

O trabalho apresenta inicialmente os conceitos clássicos de rolamento (sem escorregamento e sem pivotamento) de uma superfície sobre outra usando os triedros de Darboux das duas superfícies ao longo das respectivas curvas de contato. Mostra, ainda, a equivalência desses conceitos com outras definições. A seguir, estuda-se a controlabilidade no problema do rolamento de uma esfera sobre uma superfície S de revolução, tanto no caso de rolar sem escorregar como no caso de não escorregar e não pivotar; a controlabilidade visa determinar a atingibilidade entre dois 'estados' da esfera (posição em S e orientação), isto é, de elementos do espaço das configurações S×SO(3). Na seqüência, estabelecem-se condições nos controles para que os rolamentos sem escorregamento e sem pivotamento ocorram sobre geodésicas de S e obtém-se, também, a controlabilidade nesta situação. Finalmente, verifica-se que, quando S é um plano, 3 ou 4 rolamentos retilíneos, sem escorregamento e sem pivotamento, são suficientes para garantir a atingibilidade entre dois “estados” da esfera. / This work starts by presenting the classical concepts of rolling (without slipping and without slipping or twisting) of a surface over another one, using the Darboux referential frames of the two surfaces along their contact curves. It shows the equivalence between these concepts with other definitions. In the sequel one studies the controllability in the rolling problem of a ball over a surface of revolution S, including both: the non slipping and the non slipping or twisting cases; controllability aims to determine the reachability between two 'states'of the ball (position on S and orientation), that is, two elements of the configuration space S × SO(3). It follows by establishing conditions on controls in order that the rollings occur along geodesics of S and by studying the controllability in this situation. Finally, it is shown that if S is the plane, 3 or 4 retilinear moves without slipping or twisting are enough to guarantee reachability between two states of the ball.