DE2362434B2 - Radsatz für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Radsatz für Schienenfahrzeuge mit auf der Radsatzwelle mit Schrumpf- und/oder Preßsitz drehfest angeordneten, klotzgebremsten, gewalzten Vollrädern mit solcher Formgebung der ohne Stutz angeordneten Radscheiben, daß infolge der beim Bremsen auftretenden Erwärmung etwa oberhalb 300⁰C der Radkränze praktisch keine durch axiale Verformung der Vollräder bedingte Spur- ^₀ maßändcrung des Radsatzes auftritt.

Die Problematik der Spurmaßänderung eines Radsatzes infolge der beim Bremsen auftretenden Erwärmung der Vollräder ist erst in jüngster Zeil durch die hohe Bremsleistung über längere Zeit aufgetreten. Bis etwa zum Jahr 1950 wurden überwiegend bereifte klotzgebremstc Räder verwenJet. Als optimale Form der Radscheiben für die bereiften Räder sah man wegen der Fcderwirkung eine S-förmig gewellte Radscheibe oder eine schwach gewellte Radscheibe nut Sturz an. Als die Geschwindigkeiten und die Achslasten und damit auch die Bremsbeanspruchungen der Räder bei Klotzbremsungen weiter stiegen, ergaben sich Schwierigkeiten mit bereiften Rädern dur<:h Losreifen und durch Radscheibenbrüchc wegen der doppelten Beanspruchung der Radscheiben durch den Schrumpfverband Radscheibe/Reifen und der thermischen Beanspruchung beim Bremsen des Rades.

Von 1950 bis I960 ging man daher vorwiegend auf Vollräder über und übernahm dabei weitgehend die Formgebung der Radscheiben für diese Räder von den bereiften Rädern. Nach einigen Jahren Betriebseinsatz.es traten jedoch bei diesen klotzgebremsten Vollradern erhebliche bleibende axiale Verformungen der Räder und damit auch bleibende Spurmaßänderungen des Radsatzes auf. die bei gewellten Radscheiben bis /u 12 mm betrugen. Solche über 3 mm hinausgehende Spurmaßerweiterungen gefährden die Sicherheit, denn mit einer wesentlichen Vergrößerung der Spurweite über das Sollspurmaß wächst die Entgleisungsgefahr.

Mit diesem neuen Problem hat man sich in den letzten Jahren intensiv beschäftigt. Unter anderem hat der !niernationale Eisenbahnverband (UIC) als Ergebnis dieser Entwicklung einen Radsatz der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem die gewalzten Vollräder gewellte Radscheiben aufweisen. Ein solcher Radsatz erfüllt die Forderungen durch Spurkonstanz. Es kommt auch nicht zu einem Lösen des Schrumpf- oder Preßsitzes, weil die Wellung nach Art eines Puffers vom Radkranz ausgehende radiale Kräfte aufnimmt. Nachteilig ist jedoch, daß die Wellung der Radscheibe aufwendig ist und vor allem an der Oberfläche der Radscheibe Spannungsspitzen auftreten. In F i g. 1 der Zeichnungen is; ein solches Rad mit gewellter Radscheibe im Querschnitt und mit den bei einer Bremsleistung von 59 Kw und einer Bremsdauer von 20 Minuten auftretenden Spannung an den beiden Oberflächen der Radscheibe dargestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radsar/ der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß infolge einer beim Bremsen auftretenden starken Erwärmung des Radkranzes sich weder das Spurmaß des Radsatzes ungünstig verändert und der drehfeste Sitz des Rades auf der Radsatzwelle sich lockert, noch Spannungsspitzen an der Oberfläche der Radscheibe auftreten, die das Dauerfcstigkeitsverhalten des Rades in Frage stellen.

Diese Aufgabe wird bei einem Radsatz der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Radscheibe etwa symmetrisch in die Radnabe einläuft, die zur Vermeidung des Lösens ihres Schrumpf- und/oder Preßsitzes durch die in die Nabe von der Radscheibe eingeleiteten Zugspannungen infolge der Erwärmung des Radkranzes beim Bremsen stärker als üblich dimensioniert ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Radsatz treten bei einfacherer Formgebung der Radscheibe keine Spannungsspitzen auf, und der Radkranz verlagert sich nicht gegenüber der Nabe in axialer Richtung, so daß die Spurmaßkonstanz gewährleistet ist. Die von der Radscheibe ausgehenden radialen Kräfte werden von der Radnabe aufgenommen, ohne daß der Festsitz des Rades auf der Welle gefährdet wird. Während bei Rädern, deren Radscheibe mit Sturz angeordnet ist, die vom Radkranz ausgehende und über die Radscheibe in die Nabe eingeleitete Zugkraft zu einem Lockern des Schrumpf- und/oder Preßsitzes an dem einen Nabenrand führt, ergibt sich beim Erfindungsgegcnstand eine Vergleichmäßigung des Schrumpf und/oder Preßsitzes über die gesamte Breite der Nabe insofern, als die Zugkraft in der Nabenmitte, wo der Schrumpfsitz von Haus aus besser als den Nabenrändern ist, wirksam wird, und zwar mit senkrecht auf der Radachse stehender radial nach außen gerichteter Kraftrichtung.

Eine Anregung für die erfindungsgemäße Lösung haben die seit langem bekannten klotzgebremsten Schienenräder mit ebener Radscheibe nicht geben können, weil sie nicht mit den heute üblichen hohen Brcmsleistungen über längere Zeit gebremst wurden. Die historische Entwicklung zeigt, daß man mit zunehmender Bremsleistung von den Schienenrädern mit ebener Radscheibe abgegangen ist in dem Glauben, daß nur durch eine spezielle Formgebung der Radscheibe die mit der Bremsleistung auftretenden Belastungen verkraftet werden könnten.

Die Spannung in der Radscheibe in radialer und tan-

gentialer Richtung kann weiter dadurch vergleichmäßigt werden, daß die Dicke der Radscheibe radial nach außen abnimmt. Für die Belastung des Rades infolge der Erwärmung wirkt sich ferner günstig aus, wenn der Krümmungsradius im Übergangsbereich Radkranz/Radscheibe sich zum Raddurchmesser wie etwa 1 :20 verhält. Eine solche Formgebung des Übergangsbereiches läßt keinen nachteiligen Wärmestau im Radkranz entstehen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen naher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 einen üblichen Radsatz im axialen Querschnitt durch eine P.adhälfte mit gewellter Radscheibe und über die radiale Breite aufgetragenem Spunnungsverlauf,

Fig.2 einen erfindungsgemäßen Radsatz mit ebenen, senkrecht in die Radnaben einlaufenden Radscheiben,

Fi g. 3 einen axialen Querschnitt ciurch eine Radhalfte des Radsatzes gemäß F i g. 2 mit über die radiale Breite aufgetragenem Spannungsverlauf.

Der in F i g. 2 dargestellte Radsatz besteht aus einer Radsatzwelle 1 und zwei auf der Radsatzwelle 1 drehfest und im gegenseitigen festen Abstand angeordneten Vollrädern 2 und 3. jedes aus einem Stück bestehende Vollrad 2 bzw. 3 weist eine Nabe 4 bzw. 5, eine Radscheibe 6 bzw. 7 und einen Radkranz 8 bzw. 9 aiii.

In der in F i g. 3 vergrößerten Darstellung des Vollrades 2 bzw. 3 isi zu erkennen, daß die strichpunktartig angedeutete Mittelfläche 10 senkrecht zur Radsatzwelle 1 liegt und eben ist. Die Dicke der Radscheibe 6 bzw. 7 ist im Bereich der Nabe 4 bzw. 5 am größten und nimmt kontinuierlich bis zum Bereich des Radkranzes 8 bzw. 5 at>, so daß die beiden Außenseiten der Radscheibe eine konische Form haben. Der Übergangsbereich Radkranz/Radscheibe hat einen verhältnismäßig großen Krümmungsradius, der etwa 1 :20 des Raddurchmessers beträgt. Die Radnabe 4 bzw. 5 ist verhältnismäßig stark dimensioniert, so daß sie die auftretenden radialen Kräfte aufnehmen kann, ohne daß sich ihr Sitz auf der Radsatzwelle 1 lockert.

Oberhalb und unterhalb der Darstellung der Radscheibe gemäß F i g. 3 ist der Spannungsverlauf über die radiale Breite der Radscheibe auf den gegenüberliegenden Seiten dargestellt. Man erkennt, daß der Spannungsverlauf über die gesamte Breite der Radscheibe im wesentlichen konstant ist. Spannungsspitzen, wie sie bei dem bekannten, in F i g. 1 dargestellten Rad auftreten, freien also bei dem erfindungsgeiniißen Rad nicht auf.

Bei dem erfindungsgemäßen Radsatz sind also die Vollräder bei einfachem konstruktivem Aufbau und optimaler Dimcnsionierung in der Lage, die im modernen Betrieb auftretenden starken Belastungen ohne nachteilige Folgen für das Spurmaß des Radsatzes und ohne ausgeprägte örtliche Spannungsspitzen an der Radscheibe aufzunehmen.

Die Ansprüche 2 und 3 gelten als echte Unteranspiiiche nur in Verbindung mit dem Anspruch 1.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Radsatz für Schienenfahrzeuge mit auf der Radsatzwelle mit Schrumpf- und/oder Preßsitz drehfest angeordneten, klotzgebremsten, gewalzten Vollrädern mit einer solchen Formgebung der ohne Sturz angeordneten Radscheiben, daß infolge der beim Bremsen auftretenden Erwärmung etwa oberhalb 300⁰C der Radkränze praktisch keine durch axiale Verformung der Vollräder bedingte Spurmüßänderung des Radsatzes auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (6 bzw.

7) etwa symmetrisch in die Radnabe (4 bzw. 5) einläuft, die zur Vermeidung des Lösens ihres Schrumpf- und/oder Preßsitzes durch die in die Nabe von der Radscheibe eingeleiteten Zugspannungen infolge der Erwärmung des Radkran/cs (8 bzw. 9) beim Bremsen stärker als üblich dimensioniert ist.

2. Radsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Radscheibe (6 bzw. 7) radial nach außen abnimmt.

3. Radsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius des Übergangsbereichs Radkranz (8 bzw. 9)/Radscheibe (6 bzw. 7) sich zum Raddurchmesser wie eiwa 1 : 20 verhält.