DE2063074C3 - Unterflur-Radsatzdrehmaschine für das Pr,ofildrehen von Radsätzen von Schie nenf ahrzeuge n - Google Patents

Description

40

Die Erfindung be/iehi sich auf eine Unterflur-Radsatzdrehmaschine fur das IVol'ildtehen von Radsätzen von Schienenfahrzeugen mil Mitteln für die Zentricrung des Radsatzes und mit krul'tschlüssig an den Laufflachen jedes Rades anliegenden und den Radsatz während des Prolildrehens reibschlüssig antreibenden Treibrollen.

Derartige Unterflur-Radsatzdrehmaschinen sind bekannt. Die Mittel /ur Zentrierung an derartigen Maschinen bestehen entweder in feststehenden mitlaufenden Körnerspitzen aus den eigenen Lagern des zu bearbeitenden Radsatzes und Mitteln zur festen Abstützung dieser Lage oder in der Abstützung auf den Spurkränzen des Radsatzes mit Hilfe von ortsfest gelagerten Rollen, wobei vorausgesetzt wird, daß die Spurkränze zentrisch zu den Körnerbohrungen gedreht worden sind.

Für den Antrieb des Radsatzes haben sich an der Lauffläche anliegende Treibrol'cn durchgesetzt, deren Profil dem der Schiene gleich ist oder sich dem des Radsatzprofils anschmiegt. Die Treibrollen liegen kraftschlüssig an den Laufflächen an und treiben reibschlüssig den Radsatz an. Um eine möglichst große Leistungsübertragung zu erreichen, wird die Andrückkraft :1er Treibrollen so bemessen, daß ein Abheben des Radsatzes aus den Zentrieriingsmitteln, also aus den Körnerspitzen, von den Lagerstützen oder von den Spurkränzen unmöglich wird. Haben leichte Fahrzeuge eine zu geringe Achslast, so wird die Achslast durch besondere Mittel erhöht. Bei den bekannten Maschinen der eingangs angegebenen Art werden wegen der großen Walzbelastung gehärtete Treibrollen verwendet. Das ergibt Nachteile beim Betrieb der Unterflur-Drehmaschine. Der Reibungsfaktor zwischen der gehärteten Treibrolle und der Lauffläche der Räder beträgt etwa 0,15 und weniger, so daß auch die übertragbare Leistung gering ist. Die Anschmiegung zwischen Treibrolle und Radsatz ist verhältnismäßig schlecht, weil bei zu geringer Kontaktbreite zwischen Treibrolle und Lauffläche des Radsatzes die Lauffläche allein so gewalzt wird, bis daß sich die notwendige Breite für eine stabile Walzfläche gebildet hat. Da die Herstellung einer gehärteten Rolle großen Durchmessers in bezug auf Werkstoffauswahl und Bearbeitung Schwierigkeiten bereitet, wird der Durchmesser der Treibrollen möglichs! klein gewählt. Er hängt ab von der Größe des Traglagers für die Treibrolle, von der notwendigen Freiheit zwischen dem Gehäuse für das Traglager und dem Lichtraumprofil des Fahrzeugs. Es hat sich als günstiger Wert ein Durchmesser von ungefähr 260 mm herausgebildet. Wohl erhält man dadurch eine geringe Abnutzung der Treibrollen, aber das Profil der Treibrollen schmiegt sich dem Radsatzprofil nicht an. Somit bildet sich am Radsatzprofil unter dem Kontaktdruck der Treibrolle eine hochbeanspruchte, im wesentlichen plastisch verformte Kontaktzone geringer Ausdehnung, die den Reibungsfaktor deshalb stark heruntersetzt, weil die Treibrolle auf einer plastisch verformten Schicht sozusagen schwimmt und einer Verschiebung nur geringen Widerstand entgegensetzt. Auch dann, wenn die gehärtete Treibrolle mit dem bereits gedrehten Profil in Kontakt ist, ist die Kontaktfläche gering und infolge der geringen Anschmiegung tief ausgewalzt, so daß von der Treibrolle unzulässige Abweichungen des Radsatzprofils verursacht werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die vorstehend geschilderten Nachteile der bekannten Maschinen zu vermeiden und statt dessen die Leistungsübertragung reibschlüssig arbeitender Treibrollen an solchen Maschinen zu erhöhen.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Treibrollen aus ungehärtetem Stahl bestehen. Der Vorteil derartiger Treibrollen aus ungehärtetem Stahl ergibt sich daraus, daß der Reibungsfaktor zwischen der jeweiligen Treibrolle und der Lauffläche des Radsatzes das Doppelte der bekannten gehärteten Treibrollen, als etwa 0,3, beträgt. Infolgedessen ist auch die übertragbare Leistung bzw. der mögliche Spanquerschnitt doppelt so hoch wie bei den bekannten Treibrollen. Die Anschmiegung zwischen Treibrolle und Radsatz ist gut, weil sowohl der Radsatz als auch die Treibrolle gewalzt werden, bis die erforderliche Walzbreite erreicht ist. Da sowohl Treibrolle als auch Radsatz während des Kontaktes aufeinander gewalzt werden, bilden sich auf der Walzfläche große Zonen elastischer Beanspruchung aus, so daß die plastische Beanspruchung und Verwalzung des Radreifenprofils gering werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Herstellung einer ungehärteten Treibrolle wesentlich billiger und einfacher ist als die einer gehärteten. Daher ist es bei einer Maschine nach der Erfindung möglich, die Treibrollen bei Bedarf oft zu ersetzen und als Verschleißteil zu behandeln. Auch in der Dimensionierung der Treibrolle sind keine Beschrankungen, außer sol-

:hen technologischer Art, in Kauf zu nehmen. Jederzeit ind mit einfachen Werkzeugen ist es möglich, das Verichleißprofil der Treibrollen nachzudrehen, und zwar jjuer Nachbildung des Verschleißprofils, das bei natürichem Verschleiß der Treibrollen entstehen würde. Es <ann bei Maschinen nach der Erfindung ferner der Durchmesser der Treibrollen wesentlich größer als der sekannter gehärteter Treibrollen gewählt werden. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in einer wesentlichen Herabsetzung der spezifischen Walzkraft. Dadurch ergibt sich eine bessere Anschmiegung von Radreifenprofil und Tr^ibrollen und die Möglichkeit, die Treibrollen sehr lange zu erhalten. Ferner wird der Geschwindigkeitsunterschied bei gleichem Verschleiß um so geringer, je größer tier Treibrollendurchmesser ge wählt wird. Das bedeutet, daß der einfache Antrieb mit Geschwindigkeitsstufen beibehalten werden kann und kein teurer stufender Antrieb gewählt werden muß, um den durch Nachdrehen des Treibrollenprofils verursachten Geschwindigkeitsverlust zu eliminieren.

Diese geschilderten Vorteile lassen sich weiter verdeutlichen, wenn darauf hingewiesen wird, daß sich ein optimales Verschleißprofil für die Treibrollen sich einstellen kann, wenn die aus ungehärtetem Stahl bestehenden, also weichen Treibrollen mit dem bisher bekannten Profil der gehärteten Antriebsrollen, also dem Schienenprofil, verwendet werden und diese weichen Treibrollen den im Profil verschlissenen Radsatz ohne Rücksicht auf den eigenen Verschleiß während des Drehens der neu zu profilierenden Radsätze immer wieder verwendet werden. Da bei Treibrollen mit Schienenprofil während des Reprofilierens der Radsätze unterschiedliche Drücke auftreten und damit die Treibrollen unterschiedlich verschleißen, werden sich also an Zonen mit Spitzendrücken an den Treibrollen Auskolkungen einstellen, während die schwach belasteten Zonen fast unverschlissen bleiben. Es wird sich also ganz automatisch an den Treibrollen ein solches Verschleißprofil einstellen, das gewährleistet, daß die Drükke und damit die Flächenpressung zwischen Radsatz und Treibrolle während des ganzen Drehvorgangs nahezu konstant bleiben. Dies aber gewährleistet eine gleichmäßige und größtmögliche Drehmomentübertragung von der Treibrolle auf das Rad des Radsatzes. Gleichzeitig wird beim Erreichen dieses Verschleißprofils der weitere Verschleiß der Treibrollen auf ein Minimum herabgesetzt, da die Belastung gleichmäßig und kleinstmöglich ist.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung weisen /weckmäßig die Treibrollen ein Anlageprofil auf, das ihrem Verschleißprofils nachgebildet ist, das bei ihrem eigenen natürlichen Verschleiß während des Antriebs des Rades entstehen würde. Es wird also den Treibrollen von vornherein ein derartiges Anlageprofil vermittelt, so daß die geschilderte Verschleißarbeit eingespart wird und die geschilderte gleichmäßige und verstärkte Antriebswirkung frühzeitig erreicht wird.

Zweckmäßigerweise können dazu nach einer Ausführungsform der Erfindung die Treibrollen an wenigstens einer ihrer Stirnflächen an dem der größtmöglichen Verschleiß- und Abdrehtiefe entsprechenden Umfang markiert sein. Hierdurch wird während des Betriebs die Feststellung des Verschleißes und der tragbaren Verschleißgrenze ermöglicht.

Nach einer weiteren Ausführiingsform der Erfindung bestehen /.weckmäßig die Treibrollen aus dem gleichen Werkstoff wie die Radreifen des /u bearbeitenden Radsat/es.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist jeder Treibrolle eine Düse zur ^gabe von Sand in die Kontaktstelle zwischen Treibrolle und Rad des Radsatzes zugeordnet. Durch diese einfache Maßnahme wird der Reibungsfaktor im Bedarfsfall weiter erhöht. Man kann nunmehr mit einem Reibungsfaktor von 0,45 rechnen. Das bedeutet, daß gegenüber bisherigen Unterflur-Radsatzdrehmaschinen die Arbeitsleistung der gleichen Maschine verdreifacht wird, und

ίο zwar auf dem geschilderten einfachen Weg. Hinzu kommt, daß das gefürchtete Durchrutschen der Radsätze bei aus irgendeinem Grunde mit öl oder Wasser behafteten Laufflächen durch den Sand unterbunden werden kann. Dabei ist es in weiterer Ausbildung der Erfindung bei einer Unterflur-Radsatzdrehmaschine mit einem Antriebsmotor für die Treibrollen zweckmäßig, wenn die Sandabgabe der Düsen in Abhängigkeit von der Motorbelastung infolge des Drehvorgangs derart steuerbar ist, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Motorbelastung die Düsen zur Sandabgabe freigegeben werden. Es kann bei Verwendung eines Elektromotors in den Stromkreis dieses Motors ein Meßgerät, insbesondere ein Wattmeter, eingeschaltet werden, das ein Durchlaufventil für die Einleitung der Sandab-

»5 gäbe einschaltet, wenn die Leistung des oder der Anti iebsmotoren einen eingestellten Wert überschreitet, und die Sandabgabe wieder ausschaltet, wenn auch die Überlastung zurückgegangen ist. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß die Gefahr des Durchrutschens des

3" Radsatzes beim Drehvorgang selbsttätig unterbunden wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Ansichten der Maschine in der Zeichnung sind dabei stets auf die einem Rad des Radsatzes zugeordneten Teile beschränkt. Die Darstellung ist im Hinblick auf das zweite Rad des Radsatzes symmetrisch ergänzt zu betrachten. Es zeigt

F i g. 1 eine Unterflur-Radsatzdrehmaschine nach der Erfindung in Vorderansicht,

F i g. 2 die Maschine nach F i g. 1 in Seitenansicht,

F i g. 3 bis 7 schematisch in vergrößerter Schnittansicht verschiedene Phasen des Kontaktes zwischen! dem Drehwerkzeug, der Treibrolle und dem Profil des Rades des Radsatzes.

In F i g. 1 und 2 ist das Rad des Radsatzes auf zwei Treibrollen 2 und 2' aus ungehärtetem Stahl gelagert, die auf je einer Welle 3, 3' befestigt sind. Wellen 3 und 3' sind in einem Rollenträger 4 gelagert. Auf dem freien Ende der Wellen 3 und 3' sind Zahnräder 5 befestigt, die von einem nicht dargestellten Getriebe und Motor angetrieben werden.

Der Rollenträger 4 ist in Führungen 6 auf und ab beweglich auf dem auf dem Fundament befestigten Gestell 7 der Drehmaschine angeordnet und wird abgestützt von den Kolbenstangen 8 und 8', die in Zylinder 9 und 9' gleiten. Die Zylinder 9, 9' sind auf dem Fundament befestigt. Auf dem Rollenträger 4 gleitet in vertikaler Richtung ein Schlitten 11, auf dem eine Gewindespindel 12 drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist. Das Muttergewinde für die Gewindespindel 12 befindet sich in einem Rahmen 13, der auf dem Fundament befestigt ist. Das freie Ende der Spindel trägt eir Handrad 14. In einer Längsführung des Schlittens 11 gleitet der Längsschlitlcn 15, auf dem das Werkzeug U für das Profildrehen des Rades 1 befestigt ist. Dei Längsschlitten 15 wird getrieben von einer Spindel 17. In dem Gestell 7 befindet sich ein Hubbock 18, des sen eines Ende mit einer Auflagerast 18' versehen is

und dessen anderes Ende in einer zylindrischen Rihrung 18" des Gestells 7 gleitet. Ein Teil des Hubbockes

18 ist mit Gewinde versehen, das mit einer Mutter 19 zusammenarbeitet. Die Mutter 19 wird gedreht mil Hilfe eines Steckschlüssels, der in die Bohrungen 20 gesteckt wird. Mit der unteren Stirnseite liegt die Mutter

19 auf dem Kopf des Gestells 7 auf. Die Auflagcrast 18' stützt das Lager 21 des Radsatzes ab. Der Zylinder 9 wird mit Drucköl der Pumpe 22 beaufschlagt. Der Druck der Pumpe 22 wird geregelt durch das Druckregelventil, bestehend aus einem Regelventil 23, einer Feder 24, einer Spindel 25 und einem Handrad 26.

Die Maschine arbeitet wie folgt: Das Rad I wird durch die Treibrollen 2, 2' von einem nicht dargestellten Motor in Umdrehung versetzt. Der Radsatz liegt mit seinem Lager 21 auf der Auflagerast 18', die ihre Stellung nicht verändert, weil die Mutter 19 in der Betriebslage auf dem Gestell 7 ruht, so daß der Auflagebock 18 nicht absinken kann. Die Zylinder 9,9' drücken die Kolbenstangen 8, 8' gegen den Rollenschlitten 4, so daß die Treibrollen 2, 2' kraftschlüssig an der Lauffläche des Rades anliegen. Der Druck des Drucköls in den Zylindern 9, 9' wird mit Hilfe des Druckregelventils 23,

24, 25, 26 so eingestellt, daß die halbe Achslast teilweise von den Treibrollen 2, 2' und teilweise von dem Auflagebock 18 aufgenommen wird. Das Verhältnis der beiden Auflagekräfte ist derart, daß die Treibrollen den weitaus größeren Teil der halben Achslast übernehmen, im allgemeinen etwa 90% der halben Achslast. Damit ist sichergestellt, daß das Lager 21 des Radsatzes in jeder Phase der Bearbeitung in Kontakt mit der Auflagerast 18' ist. Da damit zu rechnen ist. daß die Lauffläche gegenüber dem Lager außermittig ist, muß dafür gesorgt werden, daß die Treibrollen der A'jßermkt'gkeit folgen können, also sich mit dem Rollenschlitten auf und ab bewegen können. Zu diesem Zweck sind die Zylinder 9, 9' direkt mit dem Druckregelventil 23, 24,

25. 26 verbunden, durch das das überschüssige Öl aus den Zylindern 9. 9' entweichen kann. Ist ein Anheben der Treibroiien erforderlich, so kann die Pumpe 22 die erforderliche Ölmenge liefern.

Mit Hilfe des Supports 11,15 dreht das Werkzeug 16 das Profil des Rades 1. Damit das Werkzeug die vorgenannte Auf- und Abbewegung des Rollenschlittens 4 mit seinen Treibrollen 2, 2' nicht mitmacht, wodurch ein unrundes Profil gedreht würde, ist die Spindel 12 an dem Rahmen 13 befestigt, der die Bewegung des Rollenschlittens 14 nicht ausführt.

In den F i g. 3 bis 7 ist zur Erläuterung der Wirkungsweise die gegenseitige Lage des abgelaufenen Profils 50, des neu zu drehenden Profils 51 (gestrichelte Linien), des Profils der Treibrolle 2 und der Schneide des Werkzeugs 16, hier ausgeführt als Dreieckplatte 52, dargestellt Es ist damit zu rechnen, daß das abgelaufene Profil 50 je nach Betriebsfali verschieden ist. Nur die Tendenz der Abnutzung bleibt die gleiche. Im Bereich der Meßkreisebene 53 und im Bereich der Spurkranzflanke 54 treten starke Abnutzungen, im Bereich des letzten Drittels der Lauffläche 55" geringe Abnutzung auf. Das zu drehende Profil 51 kann stets gleich sein, oder es können verschiedene zu drehende Profile 51 vorkommen. Das Profil der Treibrolle 2 soll sich in jeder Phase des Drehvorgangs soweit wie möglich an das abgelaufene Profil 50 anschmiegen. Es soll einen sanften Übergang vom abgelaufenen Profil 50 auf das zu drehende Profil 51 ermöglichen, und es soll sich nach dem Drehen der Lauffläche möglichst gut an das neu gedrehte Profil 51 anschmiegen, weil dadurch sowohl die Abnutzung des Profils der Treibrollen 2, 2' sehr gering bleibt als auch der Übergang vom abgelaufenen Profil 50 zum neu gedrehten Profil 51 sehr sanft vor

ίο sich geht. Unterstützt wird der sanfte Übergang durch die Weichheit der Rolle, die einen sanft federnden Übergang ermöglicht im Gegensatz zur gehärteten Rolle, bei der solche Eigenschaften nicht vorauszusetzen sind. Das Profil der Treibrollen 2, 2' setzt sich aus zwei Kreisbögen zusammen, nämlich einem Kreisbogen 55 mit einem Halbmesser von z. B. etwa 400 mm und mit dem Mittelpunkt etwa in der Meßkreisebene 53, und sich anschmiegend an das zu drehende Profil 51 in der Meßkreisebene 53, und einem Kreisbogen 55'

»0 mit Halbmesser von z. B. etwa 400 mm und mit dem Mittelpunkt in der Ebene der äußeren Seitenfläche 56. Die Verbindung zwischen den Kreisbögen 55 und 55' bildet eine geeignete Kehle 57. Den Randabschluß der Treibrollen 2, 2' bilden geeignete Abrundungen. Aus

»5 den F i g. 4 und 5 ist zu entnehmen, daß die Anschmiegung zwischen den Treibrollen 2, 2' und dem Profil 50 im Übergang 58 zwischen der weniger abgenutzten Lauffläche und der stark abgenutzten Lauffläche auch dann gut ist, wenn die Übergangsstelle 58 gedreht wird,

weil sich dort die Kehle 57 befindet. Aus Fi g. 6 und 7 ist zu entnehmen, daß im weiteren Verlauf des Drehens der Kontakt zwischen Rad 1 und Rolle 2 auf die Kreisbögen 55 und 55' übergeht.

Wie bereits erwähnt, können die Treibrollen 2, 2' mehrmals nachgedreht werden. Beim Nachdrehen wird der Durchmesser der Treibrollen 2, 2' kleiner. Sind stufenlos regelbare Hauptantriebsmotoren vorhanden, so kann der dadurch entstehende Geschwindigkeitsverlust eliminiert werden. Sind Motoren mit gleichbleibender

4u Drehzahl vorhanden, so muß ein Geschwindigkeitsverlust in Kauf genommen werden. Tragbar ist ein Geschwindigkeitsverlust von etwa 10%. Infolgedessen darf die Verkleinerung des Durchmessers auch etwa 10% betragen. Eine Marke 59 gibt an. wann dieser

kleinste Durchmesser erreicht ist. Sowohl in bezug auf die Abnutzung als auch in bezug auf die Walzbeanspruchung besteht Interesse daran, den Treibrollendurchmesser so groß wie möglich zu halten, um die Walzbeanspruchung der Treibrollen der Walzbeanspruchung

des Radsatzes auf der Schiene anzugleichen.

Auf jeder Treibrolle kann eine Düse aufliegen, durch die Sand auf die Kontaktstelle zwischen der jeweiligen Treibrolle und dem Rad des Radsatzes aufgebracht wird. Die Sandung der Kontaktstelle wird zweckmäßig

abhängig von der Belastung des Antriebsmotors durch den Drehvorgang gemacht Handelt es sich um einen Elektromotor, so kann diese Steuerung der Sanddüsen durch ein in den Stromkreis des Antriebsmotors eingeschaltetes Wattmeter erfolgen, das bei Überschreiten

eines eingestellten Wertes ein Durchlaufventil für die Einleitung der Sandung einschaltet bei Fortfall der Überlastung dagegen dieses Ventil wieder ausschaltet.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

71*

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Unterflur-Radsatzdrehmaschine für das Profildrehen von Radsätzen von Schienenfahrzeugen, mit Mitteln für die Zentrierung des Radsatzes und mit kraftschlüssig an den Laufflächen des Rades anliegenden und den Radsatz während des Profildrehens reibschlüssig antreibenden Treibrollen, d a durch gekennzeichnet, daß die Treibrollen (2,2') aus ungehärtetem Stahl bestehen.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibrollen (2, 2') ein Anlageprofi! aufweisen, das demjenigen Verschleißprofil nachgebildet ist, das bei ihrem eigenen natürlichen Verschleiß während des Antriebs des Rades entstehen würde.

3. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibrollen (2, 2') an wenigstens einer ihrer Stirnflächen an dem der größtmögliehen Verschleiß- und Abdrehtiefe entsprechenden Umfang markiert (59) sind.

4. Maschine nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Treibrollen (2. 2') aus dem gleichen Werkstoff wie die Radreifen (1) *5 des Radsatzes bestehen.

5. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß jedei Treibrolle (2, 2') eine Düse zur Abgabe von Sand an die Kontaktstelle zwischen Treibrolle und Rad des Radsatzes zugeordnet ist.

6. Maschine nach Anspruch 5 mit einem Antriebsmotor für die Treibrollen. dadurch gekennzeichnet, daß die Sandabgabe der Düsen in Abhängigkeit von di:r Motorbelastung infolge des Drehvorgangs derart steuerbar ist. daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Molorbelastung die Düsen zur Sandabgabe freigegeben werden.