DE2346144A1

DE2346144A1 - Leichtradsatz fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2346144A1
Application number: DE19732346144
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Brinkmann; Ernst-Guenther Dr Ing Kurek; Rolf Rittinghaus
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1973-09-13
Filing date: 1973-09-13
Publication date: 1975-04-10
Also published as: DE2346144B2

Description

2 3 4 P 1 A Λ

KLÖCKNER-WERKE, AKTIENGESELLSCHAFT, Duisburg Leicht radsatz für Schienenfahrzeuge .

Die Erfindung "betrifft einen Leichtradsatz für Schienenfahrzeuge mit Radscheiben aus Leichtmetall und Stahlbandaren, wobei die Radscheibe auf die Nabe und die Stahlbandage auf die Radscheibe jeweils aufgeschrumpft sind.

Eine der wesentlichen Entwicklungsrichtungen der modernen Eisenbahn ist die stetige Steigerung der Fahrger^hwindigkeit. Neben der Erhöhung der dafür erforderlichen Antriebsleistungen richtet sich das Bemühen der Konstrukteure auf eine Verminderung des Fahrzeugeigengewichtes. Von besonderem Interesse ist eine Herabsetzung des unabgefederten Gewichts, nämlich des Radsatzes mit seinen Aufbauten. Die Massenkräfte, die der unabgefederte Radsatz ausübt, wachsen bei gleicher Masse etwa mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Um die Beanspruchung von Oberbau und Schienen, aber auch der Räder selbst unter der Fahrt von Schienenfahrzeugen bei hohen Geschwindigkeiten in beherrschbaren Grenzen halten, muß das Radsatzgewicht vermindert werden.

Diese Tendenz zum Leichtbau, die als Voraussetzung für den Übergang zu hohen Fahrgeschwindigkeiten angesehen werden kann, muß in Einklang gebracht werden mit der unabdingbaren Forderung der Sicherheit. Der Radsatz muß dauerfest gestaltet sein. Eine einfache Verminderung der Abmessungen von Radsatzwellen und Rädern zum Zwecke einer Gewichtsverminderung würde zu einer. Erhöhung der Spannungen in diesen Bauteilen führen. Damit ist sehr bald die unüberschreitbare Grenze der Dauerfestigkeit erreicht. Ein Weg, um leichter zu bauen,

- 2 509815/0037

ORiGlNAL INSPECTED

ohne die Spannungen in den Radsatzteilen unzulässig hoch werden zu lassen, ist eine ausgewogene Kombination aus Stoff- und Form-Leichtbau mit spannungsmindernden Fügeverfahren.

Es ist bekannt, Leichtmetall als Material für Radscheiben zu verwenden. Der Gewichtsgewinn ist beträchtlich, da das spezifische Gewicht von Aluminiumlegierungen nur etwa ein Drittel dessen von Stahl beträgt. Bei der Verwendung von Leichtmetall als Radscheibenwerkstof^ sind allerdings einige Einschränkungen zu beachten.

So dürfen derartige Radsätze nicht klotzgebremst werden. Denn bei stärkerer Erwärmung der Radscheiben kommt es zu Kriecherscheinungen und damit zu einer Lockerung des Radreifensitzes. Ferner ist die Möglichkeit der Kontaktkorrosien sowie die unterschiedliche Größe der Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahl und Leichtmetall in Betracht zu ziehen. Schließlich stellen die hohen Preß- und Schrumpfspannungen aus den Fügeverbänden Welle -Nabe und Radscheibe-Reifen hohe Vorspannungen dar, die die Dauerhaltbarkeit beeinträchtigen.

Es ist bisher schon eine Reihe von Vorschlägen zur Minderung der Radsatzgewichte bekannt geworden. Diese Bemühungen laufen jedoch im wesentlichen darauf hinaus, stählerne Hohlachswellen, die beispielsweise durch Ausbohren von zunächst voll geschmiedeten Achsen hergestellt werden, und Radscheiben aus Leichtmetall zu verwenden. Diese bekannten Konstruktionen weisen jedoch keine ausreichende Dauerbiegewechselfestigkeit auf.

509815/0037 - 3 -

INSPECTÜÖ

I ο 4 ο ι 4 A

Kr ist weiterhin bekannt, die Radscheibe entweder auf die Achswelle bei entsprechend hohem Radsitzübermaß aufzuschrumpfen oder aufzupressen, wobei erhebliche Spannungen in der Scheibe auftreten und die Material Beanspruchung aus dem elastischen Bereich in den plastischen verschoben werden kann. Diese durch die Herstellung des Rades bereits vorhandenen Belastungen addieren sich zu den im Fahrbetrieb auftretenden Belastungen, so daß die vom Fahrbetrieb herkommenden Belastungen relativ früh ihr Begrenzung finden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radsatz der einleitenden Art zu schaffen, dem die vorerwähnten Nachteile nicht anhaften, der vielmehr so ausgebildet ist, daß er bei voller Wahrung der erforderlichen Dauerbiegewechselfestxgkext gewichtsmäßig leichter auszuführen ist.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Sitz Nabe-Welle aus konischen Passflächen gebildet ist, wobei der Konus der Radscheibenbohrung mit größerer Neigung ausgeführt ist als der Konus des entsprechenden Sitzes der Radsatzwelle, und daß die Radscheibe mit der Radsatzwelle sowie die Stahlbandage mit der Radscheibe durch Metallklebung miteinander verbunden sind. Hierbei ist der größere Konusdurchmesser zur Radsatzmitte hin angeordnet. Dadurch wird das Fügen und das Lösen des KlebeVerbandes wesentlich erleichert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß für die Metallklebung ein Zweikomponentenkleber verwendet ist und daß die Metallklebung mit leichten Schrumpfsitzübermaßen von 0,3 ois 0,5 /oo durchfefüh^t ist. Versuche mit einem Zweikomponenten-

50981 5/Ü037

-H-

INSPECTED-

2346U4

kleber haben ergeben, daß bei Übermaßen von etwa 0,3 bis 0,5 /oo die höchste Haftung erzielt wird, die wesentlich über der üblichen Haftung bei Preß- oder Schrumpfsitzen liegt. Da bei den üblichen Preß- und Schrumpfverbänden Übermaße von 1,3 bis 1,7 °/oo notwendig sind, bedeutet der Übergang auf den Klebeverband eine Verminderung der "Vorspannungen auf etwa 30 % der sonst üblichen Werte. Diese Spannungsminderung bringt einen Gewinn für die Beanspruchungen aus den Betriebskräften und ermöglicht so eine Reduzierung der Querschnitte in Radscheibe und Radsatzwelle. Die so erzielte Gewichtsminderung reduziert die Stoßkräfte aus dem unabgefederten Gewicht und ermöglicht höhere Fahrgeschwindigkeiten.

Weiterhin empfiehlt es sich, die Nabenenden überstehend auszuführen und die Enden der Klebefugen durch Anstrich zu schützen. Hierbei genügt es, die Trennfugen zwischen Stahl und Leichtmetall gegen das Eindringen von Elektrolyten zu schützen, um Kontaktkorrosion zu vermeiden.

Darum werden die Enden der Fugen durch einen entsprechenden Schutzanstrich abgedeckt. Um eine Beschädigung des Schutzanstriches an den Nabenenden zu vermeiden, wird die Nabe beiderseits überstehend ausgeführt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Sitz der Stahlbandage auf der Leichtmetallfelge durch einen Überschrumpf gesichert.

Die hohe Haftfestigkeit in Verbindung mit dem "Überschrumpf" gewährleistet die Sicherheit gegen seitliche Verschiebungen. Gleichzeitig wird ein Aufreißen der Klebung durch das Einwalzen des Sprengrings ver-

509815/0037

mieden. Zudem ist so ein Abdecken der Trennfuge zur Verhinderung von Kontaktkorrosion leichter möglich.

Hierbei kann der tTberschrumpf 0,7 bis 1,0 °/oo des Felgendurchmessers betragen.

Da Leichtmetall neben dem geringen spezifischen Gewicht einen etwa im gleichen Maße verminderten Elastizitätsmodul gegenüber Stahl aufweist, kann die Gestaltung der Radscheibenformen nach anderen Gesichtspunkten erfolgen als bei Stahlradscheiben. Diesen wird häufig im Blattbereich eine gewellte Form gegeben, um der Radscheibe Elastizität und Federungsvermögen zu geben. Bei Leichtmetallradscheiben kann dagegen die höhere Werkstoffelastizität ausgenutzt werden. Die Radscheibe wird weiterhin erfindungsgemäß mit geradem Steg ausgeführt. Dadurch werden die Spannungsspitzen vermieden, die aus einer Seheibenwellung resultieren.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausführungsform, vielmehr sind im Rahmen der Erfindung weitere Abwandlungen möglich.

Auf die Stahl-Radsatzwelle 1 ist die Leichtmetallradscheibe 2 mit geradem Steg aufgeklebt, wobei der Sitz 3 konisch ausgeführt ist. Die Nabenenden 4, V überstehen die Wellensitzlänge. In den dadurch ,gebildeten Ecken ist der Anstrich 5> 5' zum Schutz der Fugenenden gegen Kontaktkorrosion angebracht.

Auf die Radscheibenfelge 6 ist der Stahlreifen 7 aufgeklebt. Der Reifen ist am spurkranzseitigen Ende mit einem Überschrumpf 8 versehen. In den Ecken zwischen Radscheibenfelge 6 und Reifen 8 ist der Anstrich 9, 9 ' zum Schutz der Fugenenden gegen Kontaktkorrosion angebracht.

509815/0037

- 6 - - Ansprüche

Claims

2 3 4 6 1 4
- 6 -

Ansprüche

Leichtradsatz für Schienenfahrzeuge mit Radscheiben aus Leichtmetall und Stahlbandagen, wobei die Radscheibe auf die Nabe und die Stahlbandage auf die
Radscheibe jeweils aufgeschrumpft sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Sitz Nabe-Welle (3) aus konischen Passflächen gebildet ist, wobei der Konus der Radscheibenbohrung mit größerer Neigung ausgeführt ist als der Konus des entsprechenden Sitzes der
Radsatzwelle, und daß die Radscheibe (2) mit der
Radsatzweile (1) sowie die Stahlbandage (7) mit der Radscheibe (2) durch Metallklebung miteinander verbunden sind.
2. Leichtradsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Metallklebung ein Zweikomponentenkleber verwendet ist und daß die Metallklebung mit leichten Schrumpfsitzübermaßen von 0,3 bis 0,5 °/oo durchgeführt ist.
3. Leichtradsatz nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenenden (A-, 4-') überstehend ausgeführt sind und daß die Enden der Klebefugen durch Anstrich (5, 5¹ und 9, 9¹) geschützt sind.
4. Leichtradsatz nach den Ansprüchen 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz der Stahlbandage (7)

auf der Leichtmetallfelge (7) durch einen Überschrumpf (8) gesichert ist.
5· Leichtradsatz nach den Ansprüchen Λ bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschrumpf (8) 0,7 his
1,0 °/oo des Felgendurchmessers beträgt.

509815/0037

23A6U4
6. Leichtradsatz nach den Ansprüchen 1 bi-s 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radscheibensteg (2) gerade gestellt ausgeführt ist.

509815/0037

L e e r s e i t e