DE1278274B - Device for smooth and deep rolling of wear surfaces on the profile of pre-turned railway wheel sets - Google Patents
Device for smooth and deep rolling of wear surfaces on the profile of pre-turned railway wheel setsInfo
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Description
Vorrichtung zum Glatt- und Festwalzen von Verschleißflächen am Profil vorgedrehter Eisenbahn-Radsätze Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Glatt- und Festwalzen von Verschleißflächen am Profil vorgedrehter Eisenbahn-Radsätze durch umlaufende Glatt- und Festwalzrollen mit gegen den Walzdruck wirkenden Stützrollen.Device for smooth and deep rolling of wear surfaces on the profile pre-turned railway wheel sets The invention relates to a device for smoothing and deep rolling wear surfaces on the profile of pre-turned railway wheel sets by rotating smooth and deep rolling rollers with support rollers acting against the rolling pressure.
Im Eisenbahnbetrieb werden die Profile der Radsätze an den Berührungsstellen mit der Schiene sehr stark beansprucht, insbesondere an der Lauffläche, an der Hohlkehle und an der Spurkranzflanke. Es sind in erster Linie Druck- und Stoßbeanspruchungen, denen die Bandagen ausgesetzt sind, die aber im normalen Fahrbetrieb eine allmähliche Auffiärtung des Materials durch Kaltverformung bewirken, so daß an der Stelle höchster Beanspruchung allmählich auch eine höhere Festigkeit erzielt wird. Diese harten Stellen wirken dem zukünftigen Verschleiß entgegen. Die Verschleißkurve der Profile steigt deshalb während der ersten 40 000 km sehr stark an, um allmählich in eine flacher ansteigende Kurve überzugehen. Die Eisenbahn nutzt diese Erscheinung aus, indem angestrebt wird, die laufharten Stellen bei der Profilerneuerung möglichst zu erhalten.In railway operations, the profiles of the wheel sets are very heavily stressed at the points of contact with the rail, especially on the tread, on the fillet and on the flange flank. It is primarily pressure and shock loads to which the bandages are exposed, but which cause the material to gradually harden through cold deformation during normal driving, so that a higher level of strength is gradually achieved at the point of greatest stress. These hard spots counteract future wear and tear. The wear curve of the profiles therefore rises very sharply during the first 40,000 km to gradually change into a flatter rising curve. The railway takes advantage of this phenomenon by striving to preserve the hard-to-run areas when the profile is renewed as far as possible.
Nach einer vorgeschriebenen Kilometerleistung müssen alle Radsätze ausgebaut, und die Profile müssen neu gedreht werden. Bei dieser Gelegenheit werden die Aufhärtungen an der Oberfläche zwangläufig beseitigt, und die Profile erhalten wieder die Eigenschaften des Ausgangsmaterials.After a prescribed mileage, all wheelsets must removed, and the profiles must be rotated again. Be on this occasion the hardening on the surface is inevitably eliminated and the profiles are preserved again the properties of the starting material.
Die Kaltverformung der Profiloberfläche erfolgt leider nicht profilgetreu, und die Aufhärtung ist nicht gleichmäßig am Umfang des Rades verteilt, so daß Stellen großer Härte mit weniger harten Stellen abwechseln.The cold deformation of the profile surface is unfortunately not true to the profile, and the hardening is not evenly distributed around the circumference of the wheel, so that spots Alternate greater hardness with less hard areas.
Es ist bekannt, die Profile von Eisenbahn-Radsätzen nach der spanabhebenden Profilbearbeitung noch einer spanlosen Verformung durch umlaufenden Walzdruck einer Festwalzrolle zu unterwerfen. Die bekannten Einrichtungen zur Durchführung dieser Arbeiten befriedigen jedoch nicht, weil das Profil von Hand ausgefahren werden muß. Beim Glattwalzen der Reifenprofile, z. B. nach dem Kopierverfahren, muß die Kopierschablone ein verzerrtes Profil erhalten, weil die Berührung der Festwalzrollen mit dem Werkstück an verschiedenen Stellen erfolgt. Beim Glattwalzen der Hohlkehle und der Spurkranzflanke z. B. berührt die Festwalzrolle das Werkstück mehr seitlich als beim Glattwalzen der Lauffläche. Die Herstellung eines solchen verzerrten Profils ist aber sehr schwierig. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtung zum Festwalzen der Reifenprofile sind die großen Seitenkräfte, die besonders beim Festwalzen der Spurkranzflanken auftreten und die möglichst vermieden werden sollten.It is known that the profiles of railway wheelsets after machining Profile machining another non-cutting deformation by rotating rolling pressure Subjugate deep roller. The known facilities for carrying out this However, work is not satisfactory because the profile has to be extended by hand. When roller burnishing the tire profiles, z. B. after the copying process, the template must Get a distorted profile because the deep rolling rollers come into contact with the workpiece takes place in different places. When roller burnishing the fillet and the flange flank z. B. the deep roller touches the workpiece more laterally than with roller burnishing the tread. However, it is very difficult to produce such a distorted profile. Another disadvantage of the known device for deep rolling the tire profiles are the large lateral forces that are particularly important when deep rolling the flange flanks occur and should be avoided if possible.
Das Glattwalzen von Profilflächen im Vorschubverfahren erfolgt nach dem bekannten Verfahren nur gegen fallende Konturen, indem die Glätt- oder Festwalzrolle bei gleichmäßigem Vorschub kraftschlüssig mit dem Werkstück verbunden bleibt, und ist nur bei geringfügigen Profilsteigungen möglich.The roller burnishing of profile surfaces in the feed process takes place after the known method only against falling contours by using the smoothing or deep rolling roller remains positively connected to the workpiece with a steady feed, and is only possible with slight profile gradients.
Das Walzen steiler Konturen erfordert eine Vorschubverminderung, um die gleiche Walzdichte auf der Oberfläche zu erhalten. Hierzu ist eine besondere Einrichtung erforderlich. Es ist auch bekannt, die Hohlkehlen beim übergang von zylindrischen Flächen zur Planfläche durch Schwenken der Glättwalzrolle um den Hohlkehlenmittelpunkt zu walzen (VDI-Richtlinien, Oberflächenfeinwalzen, VDI 3177). Auch diese Art des Walzens erfordert eine zusätzliche Einrichtung, mit der die Schwenkbewegung der Glättwalzrolle ausgeführt werden kann.The rolling of steep contours requires a reduction in the feed rate in order to obtain the same rolling density on the surface. A special facility is required for this. It is also known to roll the fillets at the transition from cylindrical surfaces to the flat surface by pivoting the smoothing roller around the fillet center point (VDI guidelines, surface fine rolling, VDI 3177). This type of rolling also requires an additional device with which the pivoting movement of the smoothing roller can be carried out.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der die geschilderten Nachteile vermieden und bei der das vorgedrehte Reifenprofil im Vorschubverfahren ohne Kopierschablone und ohne zusätzliche Einrichtungen zum Schwenken der Festwalzrolle oder zur Änderung des Vorschubes voll ausgefahren und profilgerecht nachgeformt und festgewalzt werden kann, ohne daß nennenswerte Seitenkräfte auftreten.The invention is based on the object of providing a device of the initially described to create specified type in which the disadvantages described are avoided and at which the pre-turned tire profile in the feed process without a copy template and without additional devices for swiveling the deep rolling roller or for changing the The feed can be fully extended and reshaped and rolled down to match the profile can occur without significant side forces.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Glätt- und Festwalzrolle in einer rechtwinklig zur Radsatzdrehachse bewegbaren Vorschubrichtung um eine rechtwinklig zu ihrer eigenen Drehachse und rechtwinklig zur Vorschubrichtung verlaufenden Schwenkachse pendelnd aufgehängt und ist gegen das zu bearbeitende Profil anpreßbar, und es ist zur Aufnahme der in Axialrichtung des Radsatzes wirkenden Kraftkomponente des Walzdruckes eine Stützrolle mit rechtwinklig zur Radsatzdrehachse gerichteter Achse vorgesehen. Es wird dadurch erreicht, daß die Glätt- und Festwalzrolle bei einem von der Radsatzdrehachse fortgerichteten Vorschub so über das vorgedrehte Profil geführt wird, daß sich ihre Neigung gegenüber dem Profil allmählich ändert. Dadurch wird eine gezielte Materialverfestigung profilgetreu und gleichmäßig an der ganzen Umfangsfläche des Radsatzprofils vorgenommen. Die trotz der Neigungsänderung des Profils mit dem Profil in dauernder Berührung stehende Glätt- und Festwalzrolle erzeugt eine kontinuierlich verfestigte Profiloberfläche bzw. eine vollkommene Nachformung des vorgedrehten Profils. Die gemäß der Erfindung eingesetzten Mittel für das Glatt- und Festwalzen sind denkbar einfach.To solve this problem, according to the invention, a smoothing and deep rolling roller is suspended in a feed direction movable at right angles to the wheelset axis of rotation about a pivot axis running at right angles to its own axis of rotation and at right angles to the direction of feed and can be pressed against the profile to be machined, and it is for receiving the in the axial direction The force component of the rolling pressure acting on the wheelset is provided with a support roller with an axis directed at right angles to the axis of rotation of the wheelset. It is achieved in that the smoothing and deep rolling roller is guided over the pre-turned profile with a feed directed away from the wheelset axis of rotation, that its inclination with respect to the profile changes gradually. As a result, a targeted material consolidation is carried out true to the profile and evenly over the entire circumferential surface of the wheel set profile. The smoothing and deep rolling roller, which is in constant contact with the profile in spite of the change in inclination of the profile, produces a continuously solidified profile surface or a complete reshaping of the pre-turned profile. The means used according to the invention for roller burnishing and deep rolling are very simple.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Glätt- und Festwalzrolle einerseits und die Stützrolle andererseits auf jeweils einem von zwei scherenartig und mit hydraulischem Antrieb gegeneinander schwenkbaren Hebeln angeordnet. Die Glätt- und Festwalzrolle und die Stätzrolle bilden dabei mit ihren Hebeln im Bereich des zu verfestigenden Profils eine Art Zange, die sich unter dem hydraulischen Druck zu schließen sucht. Dadurch gleichen sich die Horizontalkräfte als innere Kräfte des Hebelsystems aus, so daß der Radsatz keinen Axialkräften unterworfen ist, wobei vorteilhafterweise dieser Ausgleich für jede Rollenstellung, also für den gesamten festzuwalzenden Bereich des Profils gewährleistet ist.According to one embodiment of the invention, the smoothing and deep rolling rollers on the one hand and the support roller on the other hand on one of two scissors-like and arranged with hydraulic drive levers pivotable against each other. the Smoothing and deep rolling rollers and the backing roller form with their levers in the area of the profile to be solidified a kind of tong, which is under the hydraulic pressure looking to close. As a result, the horizontal forces are the same as internal forces of the lever system so that the wheelset is not subjected to any axial forces, with advantageously this compensation for each role position, so for the entire area of the profile to be rolled is guaranteed.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die die Glätt- und Festwalzrolle sowie die Stützrolle enthaltende Vorrichtung sich nach dem Profilverlauf, also nach der Richtung der Festwalzkraft selbsttätig einstellt. Dies wird in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß das die Glätt- und Festwalzrolle und die Stützrolle tragende scherenartig schwenkbare Hebelsystem zu einer Baueinheit in einem Trägerkörper zusammengefaßt und dieser Trägerkörper seinerseits um eine parallel zur Schwenkachse der Glätt- und Festwalzrolle verlaufende Achse schwenkbar mit der Vorschubvorrichtung verbunden ist. Hebelsystem und Trägerkörper sind dadurch in der Lage, sich dem Profilverlauf vollständig und optimal anzupassen. Zweckmäßig ist dabei der Trägerkörper als Platte ausgebildet. Diese Platte bildet selbst den die Stützrolle tragenden Hebel. Ferner ist zur ständigen Anpassung an die Stellung des Hebelsysterns die Lauffläche der Stützrolle ballig ausgebildet.It is particularly advantageous if the smoothing and deep rolling rollers as well as the device containing the support roller according to the profile course, so after automatically adjusts the direction of the deep rolling force. This will be in further training the invention achieved in that the smoothing and deep rolling roller and the support roller load-bearing scissor-like pivotable lever system to form a structural unit in a carrier body summarized and this carrier body in turn about a parallel to the pivot axis the smoothing and deep rolling axis pivotable with the feed device connected is. As a result, the lever system and support body are able to follow the course of the profile fully and optimally adapt. The carrier body is expedient as a plate educated. This plate itself forms the lever carrying the support roller. Further is the running surface of the for constant adjustment to the position of the lever system Support roller designed spherically.
Eine besonders einfache Ausbildung der die Andrückkraft erzeugenden Mittel und eine gedrängte Bauweise der Gesamtvorrichtung werden nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielt, daß das der Glätt- und Festwalzrolle zugekehrte freie Ende des diese Rolle tragenden Hebels an den Kolben eines hydraulischen Druckzylinders angelenkt ist, der seinerseits schwenkbar in der Führung gelagert ist.A particularly simple design of the one that generates the pressing force Means and a compact design of the overall device are after a further Embodiment of the invention achieved in that the smoothing and deep rolling facing free end of the lever carrying this role on the piston of a hydraulic Pressure cylinder is articulated, which in turn is pivotably mounted in the guide is.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die schematische Draufsicht auf eine Drehbank mit Vorrichtungen nach der Erfindung auf jeweils einem dem Rad zugeordneten Support, F i g. 2 eine schematische Seitenansicht der Dreh bank gemäß F i g. 1, F i g. 3 eine vergrößerte Detailansicht der we sentlichen Teile der Vorrichtung nach der Er findung.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows F i g. 1 shows the schematic top view of a lathe with devices according to the invention on each support assigned to the wheel, FIG . 2 is a schematic side view of the lathe according to FIG. 1, Fig. 3 shows an enlarged detailed view of the essential parts of the device according to the invention.
Ein Eisenbahn-Radsatz 1 ist in Körnerspitzen,' einer Drehbank 3 eingespannt. Auf jedem Support g der Drehbank ist eine Glätt- und Festwalzvorrich, tun- 5 auf einer rechtwinklig zur Radsatzdrehachst bewegbaren Vorschubvorrichtung angeordnet. Jed( Vorrichtung 5 weist eine Glätt- und FestwalzroHe mit ihrem Lagergehäuse 8 auf. Das Lagergehäuse ist um eine rechtwinklig zur Vorschubrichtung unc rechtwinklig zur Drehachse der Glätt- und Festwalzrolle 7 verlaufende Achse 9 schwenkbar in einen: gemeinsamen Trägerkörper in Form einer Platte 1 j - gel agert. Die Platte 17 ihrerseits ist mit der Vorschubvorrichtung um eine Achse 6 schwenkbar gelagert, die parallel zur Schwenkachse 9 verläuft. Au] der Platte 17 ist ferner eine Stützrolle 14 mit rechtwinklig zur Radsatzdrehachse verlaufender Achse gelagert, die zur Aufnahme der in Axialrichtung des Radsatzes 1 wirkenden Komponente der Andrückkraft der Glätt- und Festwalzrolle dient.A railway wheel set 1 is clamped in grain centers' a lathe 3. On each support g of the lathe is a smoothing and Festwalzvorrich arranged tunnel 5 on a movable perpendicular to the feeding device Radsatzdrehachst. Every device 5 has a smoothing and deep rolling tube with its bearing housing 8. The bearing housing can be pivoted about an axis 9 running at right angles to the feed direction and at right angles to the axis of rotation of the smoothing and deep rolling roller 7 in a common carrier body in the form of a plate 1 j - The plate 17, for its part, is pivotably mounted with the feed device about an axis 6 which runs parallel to the pivot axis 9. On the plate 17 there is also mounted a support roller 14 with an axis running at right angles to the axis of rotation of the wheelset, which is used to receive the axis in the axial direction of the Wheelset 1 acting component of the pressing force of the smoothing and deep rolling roller is used.
Zur Erzeugung der Andrückkraft für die Rolle 7 dient ein hydraulischer Druckzylinder 10, der einerseits um eine Achse 11 schwenkbar in der Platte 17 angeordnet und andererseits über einen Kolben 12 bei 13 mit dem Lagergehäuse 8 gelenkig verbunden ist.To generate the pressing force for the roller 7 , a hydraulic pressure cylinder 10 is used, which on the one hand is arranged pivotably about an axis 11 in the plate 17 and on the other hand is articulated to the bearing housing 8 via a piston 12 at 13.
Das Lagergehäuse 8 und die Platte 17 bilden je- weils einen von zwei scherenartig und mit Hilfe des hydraulischen Druckzylinders 10 gegeneinander schwenkbaren Hebeln, auf denen die Glätt- und Festwalzrolle 7 einerseits und die Stützrolle 14 andererseits angeordnet sind. Das gesamte Hebelsystem ist zu einer Baueinheit in der Platte 17 zusammengefaßt, so daß die gesamte Vorrichtung die für die Neigung des Profils jeweils günstige Stellung einnimmt. Bei einer Beaufschlagung des Druckzylinders 10 werden Stützrolle 14 und Glätt- und Festwalzrolle 7 zangenartig um das zu verfestigende Profil geschlossen.The bearing housing 8 and the plate 17 each form one of two scissor-like levers which can be pivoted against one another with the aid of the hydraulic pressure cylinder 10 and on which the smoothing and deep rolling roller 7 on the one hand and the support roller 14 on the other hand are arranged. The entire lever system is combined to form a structural unit in the plate 17 , so that the entire device assumes the position which is favorable for the inclination of the profile. When the pressure cylinder 10 is acted upon, the support roller 14 and the smoothing and deep rolling roller 7 are closed like tongs around the profile to be hardened.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende: Die Glätt- und Festwalzrolle 7 wird am tiefsten Punkt des Profils gegen das Profil angelegt und mit Hilfe des hydraulischen Druckzylinders 10, 12 gegen die Lauffläche des Rades gedrückt. Die Vorrichtung schwenkt dabei um die Schwenkachse 6, bis die Stützrolle 14 an einer inneren Planfläche 15 des Radreifens anliegt. Unter dem Einfluß der Vorschubvorrichtung, die sich in Richtung des in F i g. 3 eingezeichneten Pfeiles vom Radsatz fortbewegt, schwenkt das Lagergehäuse 8 der Glätt- und Festwalzrolle 7 um die Schwenkachse 9, und die Rolle 7 folgt dabei dem Radprofil unter dem Einfluß der Andruckkraft des Druckzylinders 10, 12 unter ständiger Änderung ihrer Neigung zur Profiloberfläche. Da sich die Neigung des Profils im gleichen Sinn ändert, bleibt die Anfangsneigung ungefähr erhalten.The operation of the device described is as follows: The smoothing and deep rolling roller 7 is placed against the profile at the lowest point of the profile and pressed against the running surface of the wheel with the aid of the hydraulic pressure cylinder 10, 12. The device pivots about the pivot axis 6 until the support roller 14 rests against an inner flat surface 15 of the wheel tire. Under the influence of the feed device, which is in the direction of FIG. 3 the arrow drawn from the wheel set moves, pivots the bearing housing 8 of the smoothing and fixed roller 7 about the pivoting axis 9 and the roller 7 follows the wheel profile under the influence of the pressing force of the pressure cylinder 10, 12 under constant change their inclination to the profile surface. Since the slope of the profile changes in the same way, the initial slope remains roughly the same.
Die Vorschubvorrichtung kann mit Hilfe des dar-,gestellten Handrades 18 oder mit Hilfe einer bekannten Antriebsvorrichtung angetrieben werden. Auch beim dargestellten Handvorschub ist ein sicheres und vollständiges Nachfahren des gesamten Profils gewährleistet, weil nur ein Handrad in einer Richtung bewegt zu werden braucht.The feed device can be driven with the aid of the handwheel 18 shown or with the aid of a known drive device. Even with the manual feed shown, a safe and complete follow-up of the entire profile is guaranteed because only one handwheel needs to be moved in one direction.
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