DE1926260U

DE1926260U - Drehgestell-schienenfahrzeug.

Info

Publication number: DE1926260U
Application number: DE1965H0052835
Authority: DE
Original assignee: Henschel Werke AG
Current assignee: Henschel Werke AG
Priority date: 1965-08-06
Filing date: 1965-08-06
Publication date: 1965-11-04

Description

0138*-6.8.65

HENSCHEL-WERKE Kassel. 22. Februar 1965

Aktiengesellschaft Ost/Pf

PK 2166 Gu ■■'■■; ;■ - .

Drehgestellanordnung an Schienenfahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Drehgestellanordnung an Schienenfahr-2eugen mit bei hoher Fahrgeschwindigkeit überkritischer Querfeäerung zwischen Brücke und Drehgestell, wobei zur Dämpfung von Querschwingungen bei niedriger Fahrgeschwindigkeit Schwingungsdämpfer mit schwinggeschwindigkeitsabhängiger Dämpfungskraft angeordnet sind.

Schienenfahrzeuge, insbesondere Drehgestellfahrzeuge, werden vielfach mit einer Querfederung ausgerüstet, um Seitenstöße und die durch den Sinuslauf der Achsen verursachten Querbewegungen elastisch aufzunehmen, so daß die Anlaufkräfte zwischen Had und Schiene vermindert werden. Das mit einer Querfederung ausgerüstete Fahrzeug stellt ein in Querrichtung schwingungsfähiges System dar. Die Frequenz der vom Sinuslauf erregten Schwingung wächst mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit, so daß bei bestimmten Geschwindigkeiten Resonanz mit der Eigenschwingungsfrequenz der Fahrzeugfederung auftreten kann.

Um die Querschwingungsamplituden über den gesamten Fahrgeschwindigkeitsbereich möglichst klein zu halten, ist es ratsam, die Quereigenfrequenz möglichst niedrig, beispielsweise mit 1 Hz zu wählen. Die Resonanz tritt dann bei verhältnismäßig niedriger Fahrgeschwindigkeit auf, während bei höherer Fahrgeschwindigkeit, d. h, im überkritischen Bereich, die erregten Schwingungsamplituden kleiner sind als die Erregeramplituden, sofern die durch die höhere Fahrgeschwindigkeit hervorgerufene höhere Erregerfrequens mehr als das 1,4fache der Eigenschwingungsfrequenz beträgt. Bei weiter zunehmenden Erregerfrequenzen werden die Amplituden der erregten Schwingung immer kleinen

Behält ein Fahrzeug jedoch über¹ einen längeres Zeitraum die Geschwindigkeit, bei der Resonanz zwischen Erregerfrequenz und Eigenschwingungsfrequenz auftritt, so erfolgt eine starke Vergrößerung der Schwingungsamplituden (Aufschaukeln). Außerhalb des Resonanzbereiches können diese Schwingungsamplituden noch durch Dämpfer mit gleichbleibender Dämpfungskraft, beispielsweise Reibungsdämpfer, klein gehalten werden, im Resonanzbereich ist diese Dämpfwirkung jedoch nur durch eine schwinggeschwindigkeitsabhängige Dämpfungmöglich. Mit zunehmender Dämpfung werden die Resonanzamplituden der erregten Schwingung kleiner; beim völligen Blockieren der Federung durch die Dämpfung gehen sie auf die Größe der Erregeramplituden zurück. Dabei tritt jedoch der Nachteil einee zu harten Anlaufes der Spurkränze an die Schienenfahrkanten und damit eines erhöhten Verschleißes sowie unerwünscht hoher Stoßkräfte im ganzen Fahrzeug ein.

Oberhalb des Resonanzbereiches hingegen, d. h. bei einem Verhältnis der Erregerfrequenz zur Eigensshwingungsfrequenz von mehr als 1,4 : 1 wirkt sich eine Dämpfung ungünstig aus, so daß die Schwingungsamplituden vergrößert werden., bis im Grenzfalle des Blockierens der Federung gleichfalls die Größe der Erregeramplitude auftritt. Damit die günstigen Eigenschaften einer ungedämpften Federung im überkritischen Bereich voll genutzt werden können, darf daher die Dämpfung nicht zu groß gewählt werden, es sei denn„ man versieht die Dämpfer mit einer Einrichtung zum Abschalten oder zur Verkleinerung der Dämpferwirkung. Dafür müssen im Resonanzbereieh oder darunter Schwingungsamplituden in Kauf genommen werden, die erheblich größer sind als die Erregeramplituden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile einer ungedämpften Schwingung im überkritischen Bereich mit einer wirkungsvollen Dämpfung im Resonanzbereich und darunter so in Einklang zu bringen, daß in Querrichtung optimale Laufeigenschaften erzielt werden. Die Querschwingungsamplituden im Resonanzbereich sollen so klein wie möglich werden, gleichzeitig soll jedoch die Weichheit der Querfederung nicht beeinträchtigt werden, damit harte Stöße beim Anlaufen

der Spurkränze an die Schienenfahrkanten vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Drehgestellanordnung an Schienenfahrzeugen zugrunde gelegt, die bei hoher Fahrgeschwindigkeit eine überkritische Querfederung zwischen Brücke und Drehgestell besitzt, wobei zur Dämpfung von Querschwingungen bei niedriger Fahrgeschwindigkeit Schwingungsdämpfer mit schwinggesctarindigkeitsahhängiger Dämpferkraft angeordnet sind.

Die erfindungsgemäSe Lösung besteht darin, daß Querschwingungsdämpfer außerhalb der lotrechten Quermittelebene des Drehgestells, beispielsweise an einem Endquerträger des Drehgestellrahmens so angeordnet sind, daß beim Sinuslauf des Drehgestelles eine·"Phasenverschiebung zwischen Dämpferbewegung und Querfederbewegung vorhanden ist. Die Querschwingungsdämpfer lcönnen nach dem Fahrzeugende zu, nach der Pahrzeugmitte zu oder auch an beiden Drehgestellenden angeordnet sein, wobei je nach Fahrtrichtung ein Dämpfer abgeschaltet wird. Zur Dämpfung mit schwinggeschwindigkeitsabhängiger Dämpfungskraft sind hydraulische, pneumatische oder elektrische Dämpfer, letztere beispielsweise in Form einer Wirbelstrombremse, vorgesehen.

Damit bei höherer Erregungsfrequenz die Vorteile des überkritischen Fahrzeuglaufes ausgenutzt werden, sollen die Dämpfer frequenzabhängig regelbar und im Grenzfall abschaltbar ausgebildet sein.

Die frequenzabhängige Dämpfung kann aueh von selbst durch Hintereinanderschaltung von Querschwingungsdämpfer und zusätzlicher Feder erzielt werden.

Der mit der Erfindung erzielte Fortschritt ist im folgenden näher beschrieben.

Bei Drehgestellfahrzeugen führen die Achsen einen ähnlichen Sinuslauf aus v/ie bei frei rollenden einzelnen Achsen, wobei im allgemeinen beide Achsen hintereinander auf derselben sinusförmigen

tfellenbahn laufen. Infolgedessen führt der Drehgestellrahmen außer Querbewegungen auch Drehbewegungen aus.

Durch die Anordnung eines Dämpfers zwischen Drehgestell und Brücken- -träger außerhalb der lotrechten Quermittelebene des Drehgestells wird eine Phasenverschiebung zwischen der Querfederbewegung und der Dämpferbewegung herbeigeführt. Dies bewirkt, daß die Querschwingungen des Wagenkastens auch im Resonanzbereich so hinreichend gedämpft werden, daß die Amplituden der erregten Schwingung kleiner werden als die Erregeramplituden. " . V "

ALs weiterer durch die Erfindung bewirkter Fortsehritt ergibt sich noch folgendes:

Durch die gegenüber der Pederbewegung phasenverschobene Dämpfung wird sowohl die Drehbewegung des Drehgestells als auch die Querbewegung beeinflußt. Dabei entsteht eine Richtkraft, die das Drehgestell ständig in der Mittellage im Gleis 2U führen bestrebt ist, somit den Drehgestellauf stabilisiert und gleichzeitig die Erregeramplituden verringert. Durch gleichzeitige Verringerung des Verhältnisses der Amplitude der erregten Schwingung zur Erregeramplitude werden im Hesonanzbereich erheblich verbesserte Laufeigenschaften erzielt.

In den Figuren ist die Erfindung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Hälfte eines Drehgestell-Schienenfahrzeuges, wobei unter dem Brückenträger 1 das Drehgestell 2 mit den Radsätzen 3 an einem seitenbeweglichen Drehzapfen 6 angelenkt ist. Zur Aufnahme von seitlichen Stoßen sind die Querfedern 4· angeordnet. .Damit beim Sinuslauf des Drehgestelles 2 eine Phasenverschiebung zwischen Drehbewegung und translatoriseher Querbewegung eintritt, ist der Querschwingungsdämpfer 5 außerhalb der lotrechten Quermittelebene des Drehgestells 2 angeordnet, so daß auch eine Phasenverschiebung zwischen Dämpiferbewegung und Querfederbewegung vorhanden ist.

In der Fig. 2 ist das Verhältnis von Sehwingungsamplltude zur Erregeramplitude über der Erregerfrequenz aufgetragen» Die senkrechte Linie I bezeichnet die Lage der Eigenfrequenz der ungedämpften Schwingung, während die senkrechte Linie II das 1,4-fache der Eigenfrequenz zeigt.

Es ist weiter bezeichnet mit

a das Amplitudenverhältnis bei ungedämpfter Schwingung.

mit b das Amplitudenverhältnis bei gleichphasig gedämpfter Schwingung mit einem Dämpfungsfaktor von 0,3 -

mit c das Amplitudenverhältals einer Schwingung mit einer phasenverschobenen Dämpfung, wie sie der Erfindungsgegenstand beinhaltet.

Die waagerechte Linie d zeigt die Größe der Erregeramplitude bzw. die Größe der Schwingungsamplitude bei blockierter Federung.

Aus dem Verlauf der Kurve c mit der phasenverschobenen Dämpfung ist zu ersehen, daß durch die vorliegende Erfindung die Schwingungsamplituden erheblich verkleinert werden.

Claims

Hi 2166/1 aprüche

1. Drehgestellanordnung an Schienenfahrzeugen mit bei hoher Fahrgeschwindigkeit überkritischer Querfederung zwischen Brücke und Drehgestell, wobei zur Dämpfung von Querschwingungen bei niedriger Fahrgeschwindigkeit Schwingungsdämpfer mit schwinggeschwindigkeitsabhängiger Dämpfungskraft angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß Querschwingungsdämpfer außerhalb der lötrechten Quermittelebene des Drehgestells, beispielsweise an einem Endquerträger des Drehgestellrahiaens, so angeordnet sind, daß beim Sinuslauf des Drehgestelles eine Phasenverschiebung zwischen Dämpferbewegung und Querfederbewegung vorhanden ist.

2. Drehgestellanordnung an Schienenfahrzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Querschwingungsdämpfer außerhalb der lotrechten Quermittelebene des Drehgestells nach dem Fahrzeugende zu angeordnet sind.

3. Drehgestellanordnung an Schienenfahrzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Querschwingungsdämpfer außerhalb der lotrechten Quermittelebene des Drehgestells nach der Fahrzengmitte zu angeordnet sind,

4. Drehgestellanordnung an Schienenfahrzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Querschwingungsdämpfer außerhalb der lotrechten Querraittelebene des Drehgestells sowohl nach der Fahrzeugmitte als auch nach dem Fahrzeugende zu angeordnet sind« wobei je nach Fahrtrichtung ein Dampfer abgeschaltet ist.

3· Drehgestellanordnung an Schienenfahrzeugen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschwingungsdämpfer als hydraulische Dämpfer ausgebildet sind.

6. Drehgestellanordnung an Schienenfahrzeugen nach den Ansprüchen

Λ bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschwingungsdämpfer als pneumatische Dämpfer ausgebildet- sind,

7. Drehgestellanordnung, "an Schienenfahrzeugen nach den Ansprüchen

1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschwingungsdäiapfer als elektrische Däm;p8sr, beispielsweise in Form einer Wirbelstrombremse, ausgebildet sind.

8. Drehgestellanordnung an Schienenfahrzeugen nach den Ansprüchen ι bis 7- dadurch gekennzeichnet, daß die Querschwingungsdämpfer in ihrer Dämpferwirkung frequenzabhängig regelbar ausgebildet sind,

9- ürehgesteilanordnung an Schienenfahrzeugen nach den Ansprüchen 1 bis 7- dadurch gekennzeichnet; daß.durch Hintereinanderschaltung voa QuersehwitLgungsdampfer und zusätzlicher Feder eine frequenzabhängige Dämpfung erzielt wird. ';".."

C. Drehgestellanordnung an Schienenfahrzeugen nach den Ansprüchen 1 bis 9i dadurch gekennzeichnet, daß die Querschwingungsdämpfer abschaltbar ausgebildet sind. ■