DE1605065A1 - Schwingungen daempfendes Rad - Google Patents

Schwingungen daempfendes Rad

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DE1605065A1 DE19671605065 DE1605065A DE1605065A1 DE 1605065 A1 DE1605065 A1 DE 1605065A1 DE 19671605065 DE19671605065 DE 19671605065 DE 1605065 A DE1605065 A DE 1605065A DE 1605065 A1 DE1605065 A1 DE 1605065A1
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    • B60B2900/10—Reduction of
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Description

Li : rl ' ' ■■—··«■
6'j j OiίοJr-Hiih ii. .Vi-Hermstraßs 5/
160506c
3..U1O G-oodrieh (Jompany
Akron, Ohio-, Y. St. A.
schwingungen dämpfendes Rad
Die Erfindung "bezieht sich auf ,ichwiamngs dämpfung in starren Hadern, um einmal unerwünschten Lärm zu beseitigen und dann um ^rmüdungsbeanspruchungen als -Folge der Schwingungen einzuschränken. Insbesondere zielt die. Erfindung auf die Dämpfung von -schwingungen ab, die durch periodische Stoßbelastungen an einem Badkranz entstehen, ZiJJIi "unterschied von dchwingungen als Folge einer Unwucht oder anderer Ursachen. "Die im Zusammenhang mit die ser Erfindung erörterten "Räder" werden als dynamisch ausgeglichen und frei von anderen als durch Stoßbelastungen des Radkranzes verursachten Schwingungen angesehen.
Die Erfindung ist besonders für ein Dämpfen des Laufgeräusches gewöhnlicher jiisenbahnräder aus Metall geeignet und ist ebenfalla für diesen Zweck für große Zahnräder, schwere Turbinenräder und ähnliche umlaufende 'Teile zweckmäßig, die Stoßbelastungen am Umfang ausgesetzt sind. Obgleich die Erfindung mit besonderem ^ezug auf Eisenbahnrader erläutert wird, ist der Ausdruck "Rad" im weitesten Sinne gebraucht und soll Zahnräder und ähnliche umlaufende Teile mitumfassen.
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ivit der .airfinduiig xami das bekannte dummen und. laute ieklapper gewöhnlicher !siseubahiir^der mit J1Ia'lochen auf einem -'flatten Stahlgleis weitgehend unterdrückt un-.' las Quietschen in. Kurven praktisch ausgeschaltet werden, wenn die nachstehend beschriebene" "ochwinroin^sdL-lir-pfunfr nur an ausgewählten Stellen an dem Rad befestigt wira. i)as Schwingungen dämpfende bysteia wivd besonders angebracht, um. eine höchstmögliche Unterdrückung des Lärms bei geringstem zusätzlichem G-ewich-c für das Rad zu erzielen. Das Hinzufügen des dämpfenden i'-aterials ändert den grundsätzlichen Aufbau des Iiisenbahnrades selbst nicht, dessen mechanische Torzüge durch mehr als ein Jahrhundert praktischer Erfahrung bewiesen worden sind,
_,s wurde gefunden, daß der Hauptteil des von einem laufenden Eisenbahnrad verursachten Lärms eine i'olge von Schwingungen in dem schweren, starren Radkranz sind, die durch Belastungen entstehen. Der Radkranz neigt dazu, seitlich (d.h. axial zum Rad) durch das seitliche Anliegen seines !Flansches an der Schiene in Kurven und radial infolge der rollenden -berührung seines ümfangs mit dem Schienenkopf zu schwingen. Die Resonanzfrequenzen der entstehenden Schwingungen werden in erster Linie von der Form und Elastizität des Radkranzes bestimmt. Jedoch müssen bei einem gegebenen Rad die Kfcanzschwingungen überwacht werden, um den von der G-esamtform von Kranz, scheibe und Nabe erzeugten Lärm weitgehend unterdrücken zu können. Die Amplituden der Resonanzschwingungen werden durch bauliche und Reibungsbeanspruchungen begrenzt.
Infolgedessen wird dämpfendes Material nur an dem Radkranz angebracht; es wird vorteilhaft fest mit der runden, radialen Seite des Kranzes gegenüber seinem.JTlansch..
BAD ORiGINAL
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und vorteilhaft :it der runden, inneren axialen .^exte dec kranz es .;-:e'jenv.ber der Lauffläche des ^adumfangs verbunden, wobei die Lauf-fluche freibleibt, .vas Uä:r.pfaaterial hat die gleiche jflachenausdehnuiiir ".vie die radialen uTid axialen reiten des ilErrkranzes, ait denen es verbunden ist. Jas "bevorzugte Dämpf material "besteht aus einer dauerhaften Kautschuk- oder 3roly*£er-7erbindung, soclaß es im •Bereich der iemperatüren, bei denen es verwand---t vrird, eine sehr ;~ohs Hysterese-hat. 3-e«:renii"oer Verbindungen für lieifenlaufflachen etwa sind diese ^-rauscha:-_»npfenden Yerbindunren elastisch, nelimen aber bei einer Terfomun^ viel lan.vrsaner Frieder die ursprüngliche Form, an und neigen deshalb dasu, einen viel höheren Anteil der verfornieiiäen :iner;jrie in Hitze als die üblichen Verbindungen für ileifenlaufflächen umzuwauael:i. rs ^iot eines .-?ehr ßTOiie Anzahl von Polönneren, o.ie r.ersustellen sind, um diese --ireuscl-aften aufsuxireiseii.
Solche dämpfenden Verbindungen vierden nachstehend allgemein als "viskoserlastische" stoffe bezeichnet.
Das viskoselastische katerial wird vorteilhaft an seiner Außenseite (d.h. der Seite, welche der mit dem liadkranz verbundenen Seite gescenüb er liegt) von einen festen Hing oder einer festen Platte gespannt, die ebenfalls mit dem katerial verbunden ist, um eine 3pa:an3C:iichtdämpfun£: zu erzielen. Diese dpannplatt en bra.uchen keinen Druck auf das darunterliegende viskoselastische Material auszuüben und werden es unter .gewöhnlicheα Bedingungen auch nicht tun, wenn das Rad nicht läuft. Sie beschränken die Verformung des viskoselastischen Laterials, wenn der Radkranz schwingt und arbeiten dadurch i.iit dem ϊ-Iaterial zur Dämpfung solcher 'jchwi:a!?ungen zusammen. Oas viskoselaBti-
BAD 1098.10/0534 . ·.
sehe Material und die darüberliegenden, einengenden Platten sind zweckmäßig einstückig hergestellt, sodaß sie um die äcke von radialer und axialer Seite des Radkranzes passen. Dementsprechend neigt die Schwingung in dem Radkranz dazu, die Lage aus viskoselastischem material am Kranz, abwechselnd mit positiven und negativen Schüben zu belasten, während die Spannlage dazu neigt, abwechselnd dehnend und zusammendrückend belastet zu werden. Die Verwendung· von getrennten Lagen aus viskoselastischem Material und eineageaden Platten an diesen Seiten dämpft wirkungsvoll die .Schwingungen, doch wird gewöhnlich für retrennte Lagen eine dickere äpannlage zu verwenden sein, als wenn die beiden Lagen vereint sind.
Das dämpfende i~aterial (d.h. das viskoselastische Material ur±d die einengenden HLatten) izann an vorhandenen, im 'Betrieb befindlichen jiisenbahnrädern angebracht werden, ohne daß nur von ihren Achsen abgenommen werden, doch wird das dämpfende Material zweckmäßig beim Herstellen der Räder aufgebracht.
Die Erfindung wird noch mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen"beschrieben, die als Beispiel eins Bisenbahnrad mit dämpfendem i-at erial· gemäß der Erfindung. In der zeichnung-ist
Fig. 1 ein axialer l'eilschnitt durch ein gebräuchliches,
starres Eisenbahnrad aus Letall und Pig. 2 eine Teilansicht in Achsrichtung des Rades der Fig. 1.
1 zeigt e.in Eisenbahnrad von gewöhnlicher oder genormter Porrn^. Es hat. einen schweren, starren Kranz 10 mit einem Seitenflansch 11 . Die nicht mil? dem Flansch
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versehene Seite des Radkranzes hat einen mehrschichtigen Überzug 12 aus dämpfendem Ii'aterial.
Der schwingungsdänipfende Überzug 12 hat eine einzelne,
'14
dicke Lage aus viskoselastischem Polymer, die im Querschnitt einen liinkel oder ein L zeigt. Diese Lage hat einen im wesentlichen senkrechten Schenkel 15, der "unmittelbar auf die radiale Seite 16 des Radkranzes gegenüber dem Plansch 11 aufgebracht ist- und die ganze Fläche der radialen Seite mit Ausnahme der Stellen nahe der das G-eleise erfassenden, äußeren Umfangs-Lauffläche 17 des Rades bedeckt. Bin anderer Schenkel 13 der Lage 14 erstreckt sich im wesentlichen waagerecht und ist unmittelbar auf die axiale Innenfläche 19 des Radkranzes gegenüber der Lauffläche 17 aufgebracht. Der Schenkel 18 folgt der Krümmung der inneren Iiranzflache 19 und verjüngt sich etwas zu einer schmalen Innenkante 20 an 'der Radscheibe 21. Diese Scheibe 21 ist bei diesem Rad ist ein massiver, etwas konkav gewölbter Teil, der den Radkranz .1.0 mit der Habe 22 verbindet, auf welcher das Rad für seine Drehung gesetzt ist.
Der schwingungsdämpfende Überzug 12 besitzt weiter einen winkel- oder L-förmigen Klemmring 24 aus Metall» welcher der Form der viskoselastischen Lage 14 so angepaßt ist, daß er deren Außenfläche dicht bedeckt. Der Klemmring 24 hat einen; radialen Schenkel 26, der flächenmäßig die gleiche Ausdehnung wie der Schenkel 15 der Lage 14 hat, und einen! axialen Scheenkel 28 von gleicher Ausdehnung wie der apciale Schenkel 18 der Lag)» 14. Jeder Sohenkel de» Ringes 24 let fest mit der benachbarten Fläche der Lage H ftrbunden oder haftend gemacht» und der axiale Schenk·! '28 verjüngt eich im Querschnitt zu eine« dün-
■!ö.8-e t
BAD ORIGINAL
-D-
nen Innenkante 30 bei der Annäherung an die ii.xlsch.eibe 21
Die viskoselastische Lage 14 und der Klemmring 24 sind vollständige Kreisringe, wie ■«-"'ig. 2 zeigt. 3ie sind natürlich am Umfang homogen und geaau konzentrisch zu der ITabe angeordnet, um einen dynamischen Ausgleich i ι Had zu erzielen.
Verschiedene geeignete Befestigungsarten sind für ein Anbringen oder Ankleben des Klemmringes 24 an der Lage 14 und deren Anbringen oder Ankleben an den Seiten des Radkranzes 10 möglich, und eine in geeigneter ,feise verwendete Befestigung ist in der Lage, den mehrschichtigen überzug 12 in richtiger Lage an dem Radkranz zu halten. Der Ring 24 kann auch mit Ansätzen 33 in. gleichem Abstand voneinander versehen sein, die sich an die Radscheibe 21 legen und mit Schraubenbolzen 34 (von denen einer in der Zeichnung sichtbar ist) befestigt sind, nur um sicherzustellen, daß der Ring 24 in der richtigen Lage gehalten wird, wenn die Klebstoff- oder viskoselastische Schicht versagen sollte. Der Befestigungsansatz 33 soll und wird vorzugsweise den Ring 24 keine bedeutende, zusammenpressende Last auf die Lage 14 ausüben lassen, die im wesentlichen entspannt oder wenigstens nur geringfügig zusammengedrückt ist, wenn das Rad stillsteht.
Für neu hergestellte Räder ist es sehr zweckmäßig, den Ring 24 und die Lage 14 als durchgehende Kreisringe vorzuformen. Für bereits in Benutzung befindliche Räder körnen der Ring 24 und die Lage H zum Aufsetzen in halbkreisförmige Teile unterteilt werden, ohne daß nur das Rad von der Achse abgenommen wird; in diesem Fall wird die Schwingungsdämpfung verbessert, wenn die aneinander-
bad 109810/0534
stoßenden jriden des Fleirjnrin^s dann nach dem Aufsetzen tyasammeiigeychVcei^t werden, um den liing au versteifen.
}?ilr iiisenbahnriider kann die Sterke des üleffimringes (abgesehen voa dem sich verjüngenden Teil des Ansatzes 28) zwischen 2,5 nim und 25 ibdi ü cn «ranzen. !Ebenso kann die otärlce der La^o 14 zwischen 0,23 nun und 37,5 mia je nach den "besonderen iigens chatten der viskos elastischen Verbindung, den ochwin.";;inr;sfrequenzen und der Arbeitstemperatur echwanlceii. Bei einer ausgeführten -einrichtung Tvurde eine viskoselastische Verbindung üer A-xaelderin, unter de;d '..are-iizeichen ir -eadteat" belra-mtf fvT die La£,;e 14 in einer -3tl'.rlie von 12,5 ^a --lit einem stiüernen ing 24 von 12,5 hjiü Stärke yerv.:en±et. Diese Anordnung seirjte seine beste '.firksaukeit bei etwa 25 G.
Abänderungen des erläuterten Aufbaus k'innen im jiahaien der nachstehenden Ansprüche vorgenoHimen ,v/ex-den. .
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Claims (1)

  1. Ansprüche :
    . Schwingungen dä:ap-f end es Rad :nit einem von einer Scheibe und einer !littelnabe getragenem Kranz, der eine äuiSere, starre, die Belastung aufnehraende Lauffläche nit einer radialen, einwärts gerichteten und eines aicLalex, sieh zur ocheibe hin erstreckende Innenseite hat, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Lage (14) aus.viskoselastischem, an der radialen Seite (16) befestigtem, dämpfendem material und eine zweite Lage (13) aus viskoselastischem, an der axialen Seite angebrachtem, dämpfendem I"aterial vorgesehen sind, welche die Schwingungen dieser Seiten dämpfen, die durch periodische Stoßbelastungen der starren, die Belastung aufnehmenden Lauffläche (17) neben den Seiten äea Radkranzes (10) hervorgerufen werden.
    2. .lad nach Anspruch 1 , dadurch ekenns.eic.hnet, daß die Lage (14) aus viskoselastischem Material sich ohne Unterbrechung von der radialen (16) zur axialen Seite (19) des Radkranzes erstreckt.
    5. Jxad snach Anspruch 1 und 2, 'dadurch gekennzeichnet, daß die elaste (14) und die zweite Lage (13) kreisförmig sind und sich ohne Unterbrechung über den Umfang, und im wesentlichen die ganze Fläche der radialen und axialen Seite des'"Radkranzes, erstrecken.
    4. Had. nach. Anspruch 1. bis.:3,. dadurch gekennzeiöhnet.-.-daJS ein.massives Klemmglied (24) die Außenflächen der bei-. ; den Lagen aus dämpfendem Material (14, 18) überlappt und mit ihnen verbunden ist.
    ©40
    <■■ ψ
    1805065
    5. Had nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß -
    . die massiven Klemmglieder (26, 28) der Lagen aus. dampfendem Material aus einem.Stück bestehen. , : "
    6. Rad nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die massiven Klemmglieder (26, 28) kreisrund sind und sich über den.Umfang ohne Unterbrechung erstrecken und die Lagen aus dämpfendem Material vollständig bedecken.
    7. Had mit einem starren, von einer Scheibe und einer Mittelnabe getragenen Kranz mit einem Elansch an einer Seite, wobei der Kranz ah seinem Umfang eine harte, auf das G-eleise fassende Lauffläche und an der dem Plansch gegenüberliegenden Seite eine ringförmige, radiale Seite hat-, die sich von der Lauffläche zu einer ringförmigen, axialen Innenseite gegenüber der Lauffläche und zur Scheibe hin erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lage (12) aus viskoselastischem Material an der radialen Seite (16) und der axialen Seite (19) angeklebt ist, sich ohne Unterbrechung von der radialen zur axialen Seite erstreckt undrund und von gleicher Ausdehnung wie die Fläche der radialen und axialen Seite ist, wobei ein ringförmiges, starres Klemmglied (24) auf der'Außenseite der Lage aus dämpfendem Materialund den !Flächen der radialen und axialen Seite liegt und damit' ' verbunden ist.
    8. Bad nach'-Anspruch 7, dadurch gekennzei ohne t, daß die Lage au$ dämpfendem Material von im wesentIjuahen gleicher Stärke, etwa in dem Bereich von 0,25 mm bis etwa 37*5 w, ist. ■;."■"■ j : ". ;·_..-.
    bad
    tO9810/ÖS34
    - 1υ -
    9..Iiad nach Anspruch. 7 und 3, dadurch gekennzeichnet, daJ Befestigungsmittel (55, 54) zuu Befestigen des Klemmglieds (24) an der Radscheibe (21) vorgesehen sind.
    10. Rad nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Schwingungen dämpfendes Material (12) auf einer flache des Radkranzes (17), die nicht die die "Belastung aufnehmende Lauffläche ist, zum Dämpfen der Schwingungen auf-. gebraBht ist, die durch periodische Stoßbelastungen der starren, die Belastungen aufnehmenden Lauffläche neben den Seiten des Sadkranzes erzeugt werden.
    11. Rad nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage aus viskoselastischem, dämpfendem material (12) an die Radkranzseite auf der ringförmigen, radialen Seite aufgeklebt ist.
    12. Rad nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage (12) aus viskoselastischem, dämpfendem Katerial an der Radkranz seite auf der ringförmigen, axialen Innenseite aufgeklebt ist.
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