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Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen und Erneuern von Drehkörpern, insbesondere Rädern für Schienenfahrzeuge.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen und Erneuern von Drehkörpern, insbesondere Rädern für Schienenfahrzeuge.
Zweck der Erfindung ist es, den Werkstoff, der die der Abnutzung ausgesetzten Flächen eines Drehkörpers verschleissfest machen soll, bei dem Befestigungsvorgang nicht in seinem Gefüge und seinen Festigkeitseigenschaften zu verändern und ihn mit dem Drehkörper so zu verbinden, dass eine zufällige Lösung überhaupt nicht, eine gewollte Lösung aber mit verhältnismässig einfachen Mitteln möglich ist.
Manche Drehkörper, insbesondere Räder für Schienenfahrzeuge, sind an ihren Umfangsflächen starkem Verschleiss ausgesetzt und müssen daher von Zeit zu Zeit berichtigt werden, damit sie wieder das normale Profil bekommen. Die Berichtigung erfolgte bisher durch Abdrehen, wodurch erhebliche Werkstoffverluste auftreten. Um solche Verluste zu vermeiden, hat man schon vorgeschlagen, den verschlissenen Werkstoff durch aufgeschweissten Werkstoff oder aufgeschweisste Bänder zu ersetzen.
Doch erhält man dabei nur dann profilgereehte Räder, wenn eine Nacharbeit durch Abdrehen oder Schleifen stattgefunden hat ; die Schweissarbeit ist teuer und verändert im übrigen das Gefüge des Radwerkstoffes, so dass Reifenbrüche auftreten können.
Um Radlaufflächen verschleissfest zu machen, hat man auch schon verschleissfeste Ringe in Umfangsnuten mit Schwalbensehwanzprofil von Rädern aus Gussstahl eingegossen. Solche Ringe sind jedoch nicht auswechselbar, auch gestattet dieses bekannte Verfahren bei harten Radlaufflächen deren Berichtigung höchstens durch Schleifen, so dass meist das ganze Rad bei Verschleiss ausgewechselt werden muss, weil das noch billiger ist als eine Berichtigung durch Abschleifen.
Die in eine derartige untersehnittene Nut des Umfanges des Drehkörpers eingelegte verschleissfeste Schicht wird daher gemäss der Erfindung als Band so eingewalzt, dass sie danach formschlüssig mit der Profilfläche des Drehkörpers abschliesst und gegenüber dem übrigen Drehkörperteil auswechselbar festgelegt ist.
Ein etwa verschlissenes Band kann mittels Trennschneidens aus der Nut herausgeschnitten und durch Einwalzen eines neuen Bandes ersetzt werden.
In die Nut können erfindungsgemäss auch mehrere verschleissfeste, parallel verlaufende Bänder eingewalzt werden, deren Stosskanten zweckmässig schräg zu einer Bandkante verlaufen ; die Stosskanten des eingewalzten Bandes bzw. der Bänder können auch miteinander versehweisst werden.
Das Profil des verschleissfesten Bandes kann gemäss der Erfindung vor dessen Einführen in die Schwalbenschwanznut so vorgekrümmt sein, dass das Band sieh unmittelbar vor der Walze tangential einführen lässt ; das Band wird in rotwarmem Zustande eingewalzt und unmittelbar nach dem Einwalzen abgeschreckt. Zwischen Haltenutoberfläehe und Bandunterfläche kann eine Rostschutzschicht aufgebracht sein.
In Weiterbildung der Erfindung kann das Band aus verschleissfestem Werkstoff während des Einwalzens in die Haltenut seitlich fest geführt werden. Erfindungsgemäss können ferner Bänder
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einem dem gewünschten Drehkörperprofil entsprechenden Profil auf, mit der das Band aus verschleissfestem Werkstoff in die im Drehkörper vorgesehene Nut eingepresst oder eingewalzt wird. Zweckmässig wird der Drehkörper in eine beliebig angetriebene Drehvorriehtung eingespannt, an der Anwärm-,
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Werkstoffbandes oder der verschleissfesten Bänder vorgesehen sind.
Für die Behandlung von Schienenräder können Radsatzdrehbänke bekannter Bauart auf einfachste Weise nutzbar gemacht werden, indem an einer derartigen Radsatzdrehbank die profilierten
Walzen zum Einwalzen der Bänder angebracht sind. Vor der Walze kann eine Anwärmvorrichtung, vorzugsweise ein gasbeheizter, röhrenförmiger Muffelofen, und hinter der Walze eine Abschreckenrichtung vorgesehen sein.
Die Vorrichtung zum Einwalzen des verschleissfesten Bandes erhält nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung seitliche Führungen für das Band, die eine Veränderung des Bandprofils vor dem Einwalzen in die Haltenut des Drehkörpers verhindern.
Der Erfindungsgedanke ist überall anwendbar, wo an Drehkörpern auswechselbare Oberflächen- schichten vorgesehen werden können, also z. B. bei Schienenräder, Bremstrommeln, Rollen usw.
Unabhängig vom Werkstoff des betreffenden Werkstückes können die Oberfläehensehichten aus Werkstoffen höchster Verschleissfestigkeit, Härte oder sonstigen gewünschten Eigenschaften bestehen, sofern sie nur walz-, sehmied-oder pressbar sind. Nach Verschleiss können derartige Schichten ohne
Schädigung des Werkstückes entfernt und durch neue ersetzt werden, wodurch die ursprünglichen Abmessungen des Werkstückes wiederhergestellt werden.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise veranschaulich. Fig. 1 stellt teilweise in Ansieht und teilweise im Schnitt die Anwendung des Erfindunggedankens auf ein Spill oder eine Winde dar. Die Fig. 2 und Fig. 3 zeigen die Erfindung in Anwendung auf ein Seilrad oder eine Bremstrommel im Teillängsschnitt bzw. im Teilquersehnitt. Fig. 4 ist ein Teilquerschnitt durch ein Rad für Sehienenfahrzeuge, in welches ein verschleissfester Teil gemäss Erfindung eingebracht ist. Fig. 5 veranschaulicht eine Phase des Einbringungsverfahrens des ver- schleissfesten Teiles.
Die Fig. 6-11 zeigen drei andere Ausführungsformen der Erfindung in Anwendung auf Schienenräder. Die Fig. 12 und 13 zeigen im Querschnitt nach der Linie A-B bzw. im Längsschnitt eine fehlerhafte Einwalzmögliehkeit, die durch Vorrichtungen, welche in den Fig. 14 und 15 im Querschnitt nach der Linie C-D bzw. im Längsschnitt dargestellt sind, behoben werden kann.
Die Fig. 16 und 17 zeigen schematisch die Anordnung von Anwärm, Einwalz-und Abschreck- vorriehtungen zur Anbringung verschleissfester Bänder in Schienenrädern. Fig. 18 stellt schematisch eine Einwalzvorrichtung im Grundriss mit teilweisem Schnitt dar. Die Fig. 19-24 zeigen Stossverbindungen im Grundriss und im Querschnitt. Hiebei ist Fig. 24 ein Schnitt nach der Linie in Fig. 23. Die Fig. 25 und 26 veranschaulichen schematisch das Entfernen verschleissfester Werkstoffteile. Fig. 27 ist eine schaubildliche Ansicht einer Vorrichtung zum Einwalzen verschleissfester Bänder in Eisenbahnräder, wobei eine übliche Radsatzdrehbank Verwendung findet.
Fig. 28 ist eine Seitenansieht und Fig. 29 ist eine Vorderansicht zu Fig. 27 in Parallelprojektion. Fig. 30 zeigt eine Einzelheit der in den Fig. 27-29 dargestellten Maschine. Fig. 31 ist ein Grundriss zu Fig. 30.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einem Spill veranschaulicht. Das Spill hat verschleissfeste Flächen 10. Auf der linken Seite der Abbildung ist die fertig eingelegte verschleissfeste Fläche zu erkennen, während auf der rechten Seite die Art der Einlage des Bandes 10 deutlichgemacht ist. Hier ist zu erkennen, in welcher Weise das verschleissfeste Band am besten vorgebogen wird. Fig. 2 und Fig. 3 zeigen ähnliche Ausführungsbeispiele der Erfindung, nämlich eine Seilrolle, Bremstrommel od. dgl., die mit verschleissfester Oberfläche versehen sind. In diesem Falle liegen zwei Bänder 11 längs nebeneinander, wovon in Fig. 3 das rechte Band in der Vorbereitungslage vor dem Einpressen wiedergegeben ist.
Die Befestigung und Entfernung der Bänder 10 bzw. 11 in den
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des Drehkörpers. Der Querschnitt der aufzunehmenden Bänder 10, 11 wird vor dem Aufbringen auf den Körper so gewählt, dass die sehwalbenschwanzförmigen Befestigungsflanken erst durch die Um- formung des Profils gebildet werden. Aus Fig. 3 rechts ist ersichtlich, wie der Bandquerschnitt beispielsweise aussehen muss, um in die untersehnittenen Nuten später hineinzupassen. Zweckmässig
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Unmittelbar nach dem Einfügen der Bänder 10, 11 in die zugehörigen Nuten kann eine Härtung durch Wasser, Luft oder sonstige Härtmedien erfolgen, wobei die untersehnittenen Nuten ein Verziehen des Bandes verhüten.
Bei Anbringung der Bänder tritt ausserdem eine besondere Befestigung durch Schrumpfwir1. 11ng ein. Die auf diese Weise unlösbar mit dem Drehkörper verbundenen verschleissfesten Oberflächenschichten können nunmehr in üblicher Weise weiterbehandelt, beispielsweise geschliffen werden. Nach endgültige Verschleiss können die Bänder in geeigneter Weise, beispielsweise durch Brennsehneiden, der Länge nach aufgetrennt und ohne Beschädigung der Nuten oder des Drehkörpers herausgenommen werden, worauf neue Bänder in die Nuten eingesetzt werden können.
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Das-erforderliche Profil des Bandes 10 bzw. 11 kann von vornherein durch Walzen erzeugt werden. Bei geringem Bedarf kann es natürlich auch auf andere Weise, beispielsweise durch Schmieden im Gesenk oder Hobeln, hergestellt werden.
Eine besondere Bedeutung hat die Erfindung für die Herstellung oder Wiederherstellung von Rädern für Schienenfahrzeuge. In den Fig. 4-11 sind Radreifenprofile dargestellt,, wie sie beispielsweise im Eisenbahn-und Strassenbahnbetrieb üblich sind. Diese Profile werden während des Betriebes den verschiedensten Beanspruchungen unterworfen und müssen von Zeit zu Zeit berichtigt werden. Werden die am stärksten der Beanspruchung ausgesetzten Profilteile aus hochverschleissfestem Werkstoff hergestellt, was bisher nicht möglich war, so können die Räder wesentlich längere Strecken laufen, bevor eine Berichtigung erforderlich wird. Ist aber das Profil bis zur zulässigen Grenze abgenutzt, so gestattet die Erfindung eine einfache Auswechslung der hochverschleissfesten Teile, wie im folgenden des näheren beschrieben ist.
In den Fig. 4 und 5 ist beispielsweise das Profil eines Eisenbahnrades wiedergegeben, das an der Stelle 12 seine schärfste Beanspruchung erfährt. An dieser Stelle werden nun unterschnittene Nuten 13, 14 eingedreht und in diese das hochverschleissfeste Band 15 eingewalzt. Das Rad läuft mit einer solchen untrennbar mit dem Reifen verbundenen Verschleissfläche so lange, bis die zulässige Abnutzungsgrenze des ausserhalb der Einlage befindliehen Teiles des Radprofils erreicht ist. Er wird dann in bekannter Weise auf das kleinere Normalprofil 16 abgedrelit, wobei die Abnutzung der Spurkranzflanke 12 nicht berücksichtigt zu werden braucht, weil an dieser Stelle wiederum eine Nut 17 mit unterschnittenen Flanken 18, 19 hergestellt wird.
In diese Nut wird dann wieder ein dem Band 1. 5 ähnliches verschleissfestes Band eingefügt. Fig. 5 lässt deutlich werden, in welcher Weise das Band 15 am besten in die Nut 17 eingebracht wird. Es ist ersichtlich, dass das Band 15 eine Vorkrümmung erhält, die es gestattet, an den unterschnittenen Flanken der Nuten 13, 14 beim Einlegen vorbei-
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es die in Fig. 4 dargestellte Lage einnimmt. 5'ist eine schematische Andeutung der zum Einwalzen des Bandes 15 dienenden Walze. Die Breite des Bandes 15 ist natürlich nicht auf das dargestellte Mass beschränkt. Das Band kann auch so breit sein, dass es fast die gesamte Profilfläche des Radreifens bedeckt. Es müsste dann die in Fig. 5 bei 20 mit gestrichelten Linien angedeutete Nutenform gewählt werden.
Es sind aber auch andere Befestigungsmöglichkeiten des verschleissfesten Bandes in der Oberfläche des Radreifens denkbar. Die Fig. 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel dafür. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, dass eine doppelte Schwalbenschwanzverzahnung 21, 21', 22, 22'vorgesehen ist, in welche das vorgekrümmte Band ebenso wie bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen eingebracht wird. Fig. 7 zeigt dann das fertiggewalzte Profil. Auf die gleiche Weise können auch die Spurkränze selbst mit einer verschleissfesten Umkleidung versehen werden, wie in den Fig. 8-11 beispielsweise dargestellt. Die Sehwalbensehwanzverzahnungen sind an geeigneter Stelle und in geeigneter Tiefe und Breite vorzusehen.
Eine besondere Befestigung des verschleissfesten Bandes empfiehlt sieh an der Rückseite z des Spurkranzes, wo das Band am besten auch wieder in schwalbensehwanzartig unterschnittenen Nuten untergebracht wird.
Der Spielraum zwischen der Nut, in welche das verschleissfeste Band eingelegt wird, und dem Bande ist im allgemeinen sehr gering. Das Eindringen von Feuchtigkeit kann aber unter Umständen nicht immer verhütet werden. Diesem Übelstand kann mit Sicherheit und auf die Dauer dadurch begegnet werden, dass die Nutoberfläche mit einem rostverhutenden Überzug versehen wird, der sehr dünn sein kann, weil er durch das Band gegen mechanische Verletzungen geschützt ist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass auf galvanischem Wege, durch Anstrich oder durch Metallspritzverfahren ein Überzug 42 (Fig. (i) auf das mit dem verschleissfesten Werkstoff zu überdeckende Profil vor dem Einbringen des Bandes aufgebracht wird.
Auch kann die der Nute zugekehrte Seite des Bandes ebenfalls gegen Rost geschützt werden, u. zw. bei warmem Einfügen des Bandes durch einen feuerbeständigen Metallüberzug, bei kaltbleibendem Band in gleicher Weise wie die Nut. In Fig. 6 ist ein gleicher Belag 43 angedeutet. Die Möglichkeit, die Berührungsflächen von Band und Nut metallisch rein zu erhalten, ist von besonderer Wichtigkeit für solche Schienenräder, bei denen es auf einen möglichst geringen elektrischen Widerstand ankommt. Ein weiterer überraschender Erfolg einer solchen Schutzschicht auf der Nutoberfläche ist das sichere Zurückschlagen der Flamme des Schneidbrenners, wenn das Band zwecks Erneuerung aufgetrennt werden muss.
Hiedurch wird eine Beschädigung der Nut auch bei ungeschickter Handhabung des Schneidbrenners wirksam verhindert.
Bei manchen Bandprofilen, die als verschleissfeste Werkstoffteile in Drehkörper eingewalzt werden sollen, zeigte es sieh, dass die angestrebte Verbreiterung des vorgekrümmten Bandes beim Einwalzen zwecks Bildung der Schwalbenschwanzflanken 8ich in den noch nicht eingewalzten Teil des Bandes kurz vor der Berührungsstelle von Walze und Nut fortsetzte. Das Band wurde also schon ausserhalb der Nut breiter als die äussere Nutbreite.
Dieser Vorgang ist iu den Fig. 12 und m schema. tisch
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Fig. 14 und 15 dargestellt, unmittelbar vor der Walze 47 durch eine dem Bandprofil angepasste FÜhrung hindurehgeführt, die durch ihre Form eine Verbreiterung des Bandprofils ausserhalb der Nut verhindert und zugleich ein sicheres Einlaufen des Bandes in die Nut bewirkt. Aus den Figuren ist ersieht-
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in einer einzigen Vorrichtung zusammengebaut sein.
In den Fig. 16 und 17 ist der Walzvorgang an einem Schienenrade nach Fig. 4 und a beispielsweise und schematisch veranschaulicht. Das verschleissfeste Band 51 wird in vorgekrümmter Form, wie beschrieben, durch eine Anheizvorrichtung a3 nach Art eines Muffelofens hindurchgeführt und durch die Walze 53, deren Profil der Spurkranzflanke entspricht, in die Nut 54 des Radreifens eingedruckt. Nach dem Einwalzen des Bandes 51 kann eine Abschreckung mittels der Abschreckein- richtung 55 erfolgen.
In Fig. 18 ist eine abgeänderte Walzenform 56 dargestellt, die an Stelle der Walze 5. - ; der Fig.. 16 und 17 verwendet werden kann und dazu dient, ein verschleissfestes Band 37 in das Schienenrad 59 einzuwalzen und so dessen Spurkranz und Lauffläche zu vergüten.
In den Fig. 19-24 sind verschiedene Stossverbindungen für die verschleissfesten Bänder dargestellt. In den Fig. 19, 20 überlappen sich die Bandenden bei 60, 61 und lassen dabei Stosslüeken 62, 63 frei. In den Fig. 21,22 ist eine Schweissnaht 64 vorgesehen und in den Fig. 23, 24 ein versetzter Schrägstoss. Die Ausbildung des Bandstosses hängt von der Betriebsbeanspruehung des betreffenden Werkstückes ab.
Das Entfernen der verschleissfesten Bänder kann in einfacher Weise mittels eines Schneidbrenners 65 erfolgen, wie in Fig. 25 schematisch dargestellt. Dabei werden in die Platte oder das Band schräg zueinander verlaufende Schnitte 66 gelegt, die ein keilförmiges Stück 67 aus der Platte oder dem Bande heraussehneiden, so dass die verbleibenden Plattenteile 68, 68' gegeneinandergeschoben und auf diese Weise ausser Eingriff mit den Nutenflanken 69, 69'gebracht werden können (Fig. 26).
Die Teile 68, 68' können alsdann bequem aus der Nut 70 entfernt werden. Bei besonders breiter Schneidfuge wird oft ein einziger Schnitt genügen, um ein hinreichendes Verschieben der Band-oder Plattenteile zu ermöglichen. Ausser Sehneidbrennern können auch andere Trennvorrichtungen, wie Schleifscheiben, Schneidstähle, Sägen u. dgl. Verwendung finden.
Die beschriebene Erfindung gestattet nicht nur ein leichtes Herstellen der bekannten Schienenräder mit besonderen Radreifen, sondern ermöglicht auch die Herstellung von Rädern ohne Radreifen, deren feste Felge von vornherein entsprechende Nutenprofile, in welche ein verschleissfestes Band in der beschriebenen Weise eingewalzt wird, aufweist und immer wieder nach Abnutzung und Entfernen des Bandes mit neuen Bändern versehen werden kann.
Zur Durchführung der Erfindung kann jede geeignete Walzvorriehtung dienen. Es ist jedoch zweckmässig, die üblichen Radsatzdrehbänke für Schienenfahrzeuge durch Umbau auszunutzen. In den Fig. 27-31 ist eine solche Möglichkeit veranschaulicht. Hiebei ist 71 die eine der Planscheiben einer Radsatzdrehbank und ? die Grundplatte für die Supporte. Der Radsatz 78, von dem der Deutlichkeit halber nur ein Rad 74 dargestellt ist, wird in üblicher Weise in die Drehbank eingespannt, derart, dass der Achsschenkel 75 an der Spitze 76 der Planscheibe 71 rotiert. Der Antrieb des Radsatzes erfolgt in üblicher Weise etwa durch Mitnehmer von der nicht dargestellten zweiten Planscheibe aus.
Die sonst üblichen Werkzeugsupporte werden von der Platte 72 entfernt und statt dessen eine Vorrichtung 77 aufgesetzt, durch welche das Band 78 in die Nut 79 des Rades eingewalzt wird. Das Band 78 verläuft in einer Führungsschiene 80, die, wie bereits erwähnt, gleichzeitig die Heizeinriehtung für das Band aufnehmen kann.
Die Vorrichtung 77 besitzt eine Walze 81, die wiederum eine dem Radprofil entsprechende Profilierung aufweist. Diese Walze 81 ist in einer Gabel 8 ? geführt, welche in einen Zapfen 8 : 1 ausläuft (Fig. 30,31), der mittels einer Schraubvorriehtung 84 in der Ankerplatte 85 verstellt werden kann. Gegen diese Ankerplatte 85 stötzt sich die Walze 81 also ab. Das Widerlager für die Platte 85 wird
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Walze 81 erfolgen.
Da der den Spurkranz umfassende Teil der Walze M dem stärksten vorkommenden Spurkranz 90
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dem Spurkranze 90. Es ist zweckmässig, dieses Spiel zu begrenzen oder aufzuheben. Das geschieht durch Anordnung einer Kreisscheibe 91, deren Achse 92 zur Achse der Walze 81 schräg verläuft und
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vorrichtung 94 mehr oder minder in diesen Zwischenrattm eingeschoben wird, das Spiel zwischen Spurkranz 90 und Walze 81 in bequemer Weise verändert oder gar aufgehoben werden kann. Die Scheibe 91 sitzt an einem Träger M, der zweckmässig an der Gabel 8 mittels Schrauben befestigt ist.
Nach einer andern Ausführungsform kann die Begrenzung des Spiels zwischen Radreifen und Walze auch dadurch vorgenommen werden, dass die Walze 81 auswechselbare oder verstellbare seitliche Flanschen 81'erhält. Auch auf andere Weise, z. B. durch seitliche Druckrollen, kann das Spiel zwischen Walze 81 und Radreifen beseitigt werden.
An der Stelle 96 (Fig. 27 und 30) ist zwischen der Führungsbalm 80 und dem Spurkranz 90 noch die in den Fig. 14 und 15 dargestellte Führungsvorrichtung für das Band 78 angeordnet, deren Form dem verwendeten Band-und Nutenprofil angepasst ist.
Ist der Anfang des Bandes in die Nut 79 eingewalzt, wobei sieh das Rad 74 fortlaufend weiterdreht, so gelangt die Nut und damit das eingewalzten warme Band in einen Behälter 97, der mit einem geeigneten Abschreckmittel, Wasser, Öl oder Salzlösungen, gefüllt ist. Statt dessen kann auch eine Spritzvorrichtung gemäss Fig. 16 vorgesehen sein.
Die gezeichnete Verspannung zwischen Radsatz und Walze ist nur für Radsätze mit aussenliegenden Achsschenkeln anwendbar. Bei innenliegenden Lagerstellen wird eine entsprechend abgeänderte Verspannung erforderlich.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Herstellen und Erneuern von Drehk8rpern, insbesondere Rädern f9r Schienenfahrzeuge, bei welchen in mindestens eine am Umfange des Drehkörpers eingearbeitete unterschnittene Nut eine verschleissfeste Schicht eingelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese verschleissfeste Schicht als Band so eingewalzt wird. dass sie danach formschlüssig mit der Profilfläche des Drehkörpers abschliesst und gegenüber dem übrigen Drehkörperteil auswechselbar festgelegt ist.