DE2507915C3 - Schienenrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenrad, dessen Lauffläche aus einer verschleißfesten Titanlegierung besteht

Bekanntlich ist bei Schienenfahrzeugen die von den Rädern ausübbare Zug- oder Bremskraft vom Kraftschluß mit den Schienen abhängig, der durch das Produkt aus Radlast und Kraftschluß- bzw. Haftbeiwert begrenzt ist. De: Kraftschlußbeiwert liegt bei der üblicher. Werkstorfkombination von Stahl für die Räder bzw. Radreifen und Stahl für die Schienen praktisch im Bereich 0,24 bis 0,17, jedoch kann er bei feuchten bzw. ichlüpfrigen Schienen bis auf 0,06 absinken. Für die Bremsung müssen die unteren Werte dieses Bereiches angeommen werden, als äußerste Grenze etwa 0,15, weil die Überschreitung des Kraftschlusses beim Bremsen schwerwiegende Folgen haben kann.

Angesichts dieser Kriterien kann die — u. a. aus Gründen des Leichtbaus — bereits erwogene Verwendung von Radreife ι aus Leichtmetall für die Räder nicht als ungünstig angesehen werden. Die hierzu bisher ausschließlich vorgesehenen Alumii.iumlegierungen haben jedoch den Nachteil einer gegenüber Stahl wesentlich größeren Abnutzung.

Diesbezüglich ist bisher lediglich erwogen worden, dem Werkstoff für den Radreifen einen Zusatzstoff, beispielsweise gemahlenen Quarz beizumischen (DE-OS 20 30 130). Schließlich ist es bei einem Schienenrad auch schon bekannt, für die Lauffläche eine Titanlegierung zu verwenden, um die Auflagefläche Rad/Schiene zu vergrößern im Sinne einer geringeren Beanspruchung der Schiene und damit eines geringeren Schienenverschleißes (US-PS 32 72 550).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Schienenfahrzeuge höhere Kraftschlußbeiwerte zwischen Rad und Schiene als bisher bei der üblichen Werkstoffkombination Stahl/Stahl ausnutzbar zu erreichen und zugleich die Forderung nach einem wesentlich geringeren Gewicht der Rüder bzw. Radreifen im Vergleich zu Rädern mit Stahlbereifung zu erfüllen, ohne den Nachteil einer wesentlich größeren Abnui:· zung der Räder als bei der Werkstoffkombination Stahl/Stahl in Kauf nehmen zu müssen.

Diese Aufgabe wird bei einem Schienenrad der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lauffläche aus reinem Titan oder zumindest aus einer Legierung besteht, die zum überwiegenden Teil Titan enthält. Titan und seine Legierungen sind zwar verhältnismäßig teuer. Zieht man aber in Erwägung, daß ein Radreifen aus Stahl für ein Schienenrad mit einem Laufkreisdurchmesser von 1 m etwa 250 kg wiegt, dagegen nur ein Gewicht von etwa 140 kg aich bei der vorgeschlagenen Verwendung von Titan ergibt, so können angesichts der daraus des

ίο weiteren resultierenden beträchtlichen Vorteile die Kosten nicht als zu hoch angesehen werden. Infolge des höheren Reibschlußbeiwertes zwischen einem Schienenrad gemäß der Erfindung und einer Stahlschiene können beispielsweise die Gewichte bei Triebfahrzeugen reduziert werden (kleinere Triebfahrzeuge) oder es werden an Steigungen und Gefällen der Strecke pro Triebfahrzeug größere Zug- bzw. Bremskräfte erzielt Ferner ist aufgrund des hohen sogenannten Rückfederungsverhaltens und der daraus resultierenden relativen mechanischen Unverformbarkeit des Titans im kalten Zustand zu erwarten, daß der aufgrund der sogenannten Wellenbewegung des Schienenrades im Falle eines Stahlreifens sich einstellende Materialtransport (von der Spurkranzseite des Rades nach außen) wesentlich geringer sein wird und somit die ursprünglich günstigen geometrischen Verhältnisse Radform zu Schiene mit dem Radverschleiß nkht oder weit weniger verloren gehen. Diesbezügliche Vorschläge sehen bisher für Schienenräder ausschließlich spezielle Vorkehrungen an der Lauffläche vor, wie ringförmige Vertiefungen oder dergleichen (DE-OS 19 30 543).

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert

Die Zeichnung zeigt im Radialschnitt zur Hälfte ein Schienenrad in bereifter Ausbildung, wobei auf einen Radkörper 1 ein Radreifen 2 aufgeschrumpft und durch einen Sprengring 3 gesichert ist. Der Radkörper 1 kann in üblicher Weise aus Stahlguß, Leichtmetall o. dgl. bestehen. Demgegenüber ist als W/rkstoff für den

•to Radreifen 2 eine Titanlegierung gewählt, beispielsweise Ti-6AL-4V. Selbstverständlich ist die Verwendung von Titan bzw. seiner Legierungen auf die dargestellte Ausbildung eines Schienenrades nicht beschränkt. Es kommen also ebenso Schienenräder in einteiliger Ausführung in Betracht, die dann beispielsweise auch vollständig aus einer Titanlegierung bestehen können. Bei Verschleiß des Radreifens 2 bzw. der Radfelge können solche Schienenräder ebenso wie stahlbereifte Schienenräder ausgebessert werden, z. B. durch ein

5» übliches Titan-Aufspritzverfahren.

Das beschriebene Schienenrad ist ein wesentlicher Beitrag nicht nur zur Verbesserung des Kraftschlußbei wertes Rad/Schiene und somit zur Erzielung höherer Geschwindigkeiten bei Schienenfahrzeugen, sondern

auch im Rahmen des Leichtbaus von Schienenfahrzeugen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Schienenrad, dessen Lauffläche aus einer verschleißfesten Titanlegierung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche aus reinem Titan oder zumindest aus einer Legierung besteht, die zum überwiegenden Teil Titan enthält.