DE2534123C3 - Einrichtung zur Früherkennung von Schäden an Radsatzlagern - Google Patents

Description

Temperaturgrenzwertes an mindestens einem 35 striert. Der elektronische Rechner wertet die In- Radsatzlager ein Signal auslöst. formation aus und überträgt sie auf ein Anzeigegerät

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- im nächsten Stellwerk oder Bahnhof. Gleichzeitig durch gekennzeichnet, daß im ersten Vergleichs- wird dort auch ein akustisches Signal ausgelöst, gerät (11) eine zusätzliche Einrichtung zur Aus- Diese Überwachung durch ortsfeste Anlagen reicht wahl des minimalen Temperaturwertes (O₁₁₁₄,) 40 bei den immer mehr steigenden Fahrgeschwindigkeivorgesehen ist, daß fernerhin ein mit dem ersten ten der Schienenfahrzeuge nicht mehr aus, insbeson-Vergleichsgerät (11) elektrisch verbundenes drit- dere nicht mehr für eine Schadensfrüherkennung. Mit tes Vergleichsgerät (13) vorgesehen ist, welchem zunehmenden Reisegeschwindigkeiten nehmen auch sowohl der maximale als auch der minimale Tem- die Beanspruchungen der Radsatzlager stark zu. Um peraturwert zugeführt und verglichen wird, wobei 45 Schäden zu venneiden, müssen Änderungen im Sybei Vorliegen eines Temperaturdifferenzwertes stemverhalten der mechanischen Teile bereits frühbestimmter Größe ein Signal ausgelöst wird. zeitig erkannt und angezeigt werden. Diese Änderun-

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden gen schlagen sich in der Regel in einer Änderung der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prü- Temperatur des Radsatzlagers nieder. Es ist deshalb fung der Funktionsfähigkeit der Überwachungs- 50 eine ständige Überwachung der Radsatzlager durch systeme Mittel vorgesehen sind, durch welche eine Temperaturkontrolle unmittelbar am Radsatzlager Aufheizung der Temperaturaufnehmer durch- mit einer Fernmeldung direkt an den Lokführer notführbar ist. wendig.

5. Einrichtung zur Früherkennung möglicher- Es ist eine Radsatzlager-Überwachungseinrichtung weise auftretender Schäden an Radsatzlagern, 55 mit die Lagertemperatur ständig erfassenden Tempeinsbesondere von Schienenfahrzeugen, mit min- raturaufnehmern und bei Überschreitung von Grenzdestens einem in der Nähe des Außenringes des werten ausgelösten Signalen bekanntgeworden, bei Wälzlagers angeordneten, die Temperatur des der zur Meßwerterfassung und Auslösung der Signale Radsatzlagers ständig erfassenden ersten Tempe- die Meßdaten von mindestens zwei getrennt voneinraturaufnehmer sowie einem weiteren, am Schie- eo ander angeordneten Temperaturaufnehmern dienen, nenfahrzeug befestigten Außentemperaturauf- aus denen ein Differenzwert gebildet wird, welcher nehmer, einem Anzeigegerät oder einem Auslö- die Lagertemperatur und die Außentemperatur besegerät, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ver- rücksichtigt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform gleichsgerät vorgesehen ist, in welchem der sind zwei Temperaturaufnehmer vorgesehen, von deMittelwert der Meßwerte der Temperaturaufneh- t» nen einer im Lageraußenring und der andere in einem mer aller Radsatzlager eines Schienenfahrzeuges der Außentemperatur ausgesetzten Fahrzeugteil angebildet und dieser Mittelwert mit dem Meßwert geordnet ist, dessen Verhältnis Oberfläche zu VoIudes am Schienenfahrzeug oder Drehgestell befe- men etwa dem des Radsatzlagergehäuses entspricht

und die beide Widerstandsglieder einer Brückenschaltung sind (DE-OS 2152495).

Diese bekannte Ausführung berücksichtigt nicht im vollen Maße die äußeren Einflüsse auf die Außentemperatur. Weiterhin werden nicht die funktionstechnischen Änderungen im Radsatzlager selbst erfaßt, die zu Schaden führen können, obwohl hier die gemessene Außenringtersperatur eine gesicherte Korrelation zum Temperaturverhalten des gesamten Lagers aufweist. Es wird außerdem nur ein Teil des Fahrzeuges als Vergleichsbasis benutzt, der im Verhältnis Oberfläche zu Volumen dem des Radsatzlagergehäuses entspricht. Dies ist nur ein verschwindend geringer Teil, der gegenüber kurzzeitigen Schwankungen im Temperaturverhalten der Außenluft sehr schnell reagiert, was zu Fehlanzeigen führen kann. Die relativ kleine »Bezugsfläche« paßt sich den örtlichen Änderungen sehr schnei! an, ohne daß damit aber dsn tatsächlichen Gegebenheiten Rechnung getragen wird. Der hierbei ermittelte Differenzwert berücksichtigt deshalb in keiner Weise die Lagertemperatur und die tatsächliche Außentemperatur. Als weiterer Nachteil ist zu erwähnen, daß noch zusätzliche Bleche od. dgl. angebracht werden müssen.

Es ist weiterhin eine Einrichtung bekannt, bei der am Außenring jedes 'Radsatzlagers einer Lokomotive zwei Kaltleiter-Temperaturfühler zur Erfassung zweier Temperaturgrenzwerte an dem Außenring angeordnet sind. Diese Temperaturfühler sind mit Steuergeräten auf dem Führerstand der Lokomotive verbunden. Die sich durch Temperaturänderungen ändernden Widerstandswerte der Kaltleiter-Temperaturfühler beeinflussen ein Relais, so daß bei Erreichen bestimmter Grenztemperaturen optische oder

im Lager sind abhängig von der Umgebungstemperatur. Bedingt durch die zunehmende Schmiermittelzähigkeit bei tiefen Temperaturen wird die erzeugte Wärmemenge größer und demzufolge nimmt mit abnehmender Umgebungstemperatur das Wännegefälk im Lager zwischen Innen- und Außenring zu. Die Gefahr einer Radialverspannung nach (1) im Lager ist bei tiefen Außentemperaturen (im Winter) größer als bei hohen Temperaturen (im Sommer). 4. Schmierung

Die Schmierverhältnisse im Lager kennzeichnen dessen Temperaturverhalten. Die Schmierverhältnisse hängen ab von der Schmiermittelqualitat und von der Menge des Schmiermittels. Große Schmiermittelmengen lassen die Walkarbeit ansteigen und demzufolge auch die Temperatur. Diese Tatsache ist vom Nachschmiervorgang bekannt. Bei kleinen Schmiermittelmengen im Bereich der Mindermengenschmierung wird dagegen ein Optimum an Lauftemperatur erreicht. Dieser Zustand ist aber labil end daher auch gefährlich. Eine Verschlechterung der Schmierverhältnisse im Lager äußert sich also zunächst positiv in einer verminderten Temperatur, ehe die Temperatur dann infolge von Schmiermittelmangel kontinuierlich ansteigt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Früherkennung von Schmierstoffmangel und demzujo folge möglicher Schaden an Radsatzlagern auf der Grundlage der Überwachung der Temperatur der Radsatzlager mit einer Auslösung von Signalen unmittelbar auf den Schienenfahrzeugen zu schaffen, die

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__r __r äußere Einflüsse weitgehend ausschaltet und weiterakustische Signale (bei 90° C Vorwarnsignal und bei 35 hin alle funktionalen Änderungen im Systemverhalten 120° C ein Gefahrensignal) ausgelöst werden (BBC- der mechanischen Teile des Radsatzlagers erfaßt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß zwei Vergleichsgeräte sowie ein mit dem Temperaturaufnehmer für die große Masse des Schienenfahrzeugs oder Drehgestells elektrisch verbundener Funktionsbildner zusammengeschaltet sind, wobei die Meßwerte der Temperaturaufnehmer aller Radsatzlager dem ersten Vergleichsgerät zugeführt und verglichen werden und in welchem aus diesen Werten der maximale Temperaturwert (d,„_ax) ausgewählt und dem zweiten Vergleichsgerät zugeführt wird, in welchem die Differenz {Δδ) zwischen diesem Maximalwert und einem Referenzwert (ORr) des Funktionsbildners gebildet wird.

Anstelle des maximalen Temperaturwertes der Temperaturaufnehmer aller Radsatzlager eines Schienenfahrzeuges kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch der Mittelwert der Meßwerte der Temperaturaufnehmer aller Radsatzlager gebildet und zum Vergleich mit dem Meßwert des am Schienenfahrzeug oder Drehgestell befestigten weiteren Temperaturaufnehmers herangezogen werden.

Ergibt der Vergleich des aus der Temperatur des weiteren Temperaturaufnehmers, der z. B. am Drehgestell angebracht ist, gebildeten Referenzwertes mit dem maximalen Temperaturwert oder dem Mittelwert der Meßwerte der Temperaturaufnehmer aller Radsatzlager einen Differenzwert, der einen bestimmten Temperaturgrenzwert (Schwellwert) übersteigt,

Nachrichten 53. Jg. Heft 1/2 Jan./Febr. 1971, Seiten 52 bis 55).

Bei dieser bekannten Einrichtung, die zwei Temperaturfühler je Radsatzlager erfordert, erfolgt einzig und allein eine Anzeige bestimmter Grenzwerte der Temperatur in einem Radsatzlager.

Diese bekannten Einrichtungen sind nicht in der Lage, die folgenden entscheidenden Änderungen, die zusätzlich im Radsatzlager auftreten können, zu erfassen:

Vorspannung der Wälzkörper Die Temperaturverteilung und das Temperaturgefälle im Lager zwischen Innenring und Außenring sind so lange ungefährlich, solange die gegebenen Lagerluftverhältnisse im Lager nicht zu einer Radialverspannung des Wälzkörpersatzes führen. Im Vorspannungsbereich, d. h. bei negativer Lagerluft, steigt der Temperaturverlauf progressiv an. Es wird dabei im Grenzfall kein Beharrungszustand der Temperatur mehr erreicht.

Verlustleistung

Mit der Geschwindigkeit nimmt die Verlustleistung der Radsatzlager zu. Damit steigen zwangsläufig auch die Temperaturen im Radsatzlager. Temperatursteigerungen sind so lange ungefährlich, solange sich ein Beharrungszustand einstellt und die Höhe der Temperatur sowie die Zeitdauer ihrer Einwirkung keinen nachteiligen Einfluß auf das Schmiermittel ausübt. Außentemperatur
Die Temperatur und die erzeugte Wärmemenge

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60 _ so

wird ein Signal ausgelöst. Vorteilhaft kann dieser Temperaturgrenzwert (Schwellwert) variabel, ». B. in bezug zu der Änderung der Temperatur des weiteren Temperaturaufnehmers am Fahrzeug oder Drehgestell eingestellt werden.

Durch die Erfassung der Temperaturen aller Radsatzlager und den Vergleich mit der Temperatur der großen Masse des Schienenfahrzeugs oder Drehgestells wird als Vergleichsbasis ein weitgehend unveränderlicher, d. h. von kurzzeitigen Schwankungen weitgehend unbeeinflußter Temperaturwert, der mit der Umgebungstemperatur in Zusammenhang steht, herangezogen. Die gesamte Masse des Schienenfahrzeugs oder Drehgestells stellt eine gleichbleibendere Wärmequelle als die Umgebungsluft dar. Hier sei noch einmal auf das bereits früher genannte Beispiel Durchfahrt durch Tunnels verwiesen, wo die Lufttemperatur gerade im Sommer bedeutend geringer ist als außerhalb des Tunnels.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß durch ein zusätzliches Anzeigegerät der Meßwert des Temperaturaufnehmers jedes Radsatzlagers erfaßt und jeder Einzelwert angezeigt und bei Überschreiten eines bestimmten Temperaturgrenzwertes an mindestens einem Radsatzlager ein Signal ausgelöst wird.

Es bietet sich hier an, ein Signal »Warnung« auf dem Schienenfahrzeug bei Überschreitung einer Temperaturgrenze (z. B. 80° C), die mit dem Schmiermittel in Zusammenhang steht, zu geben, und ein Signal »Alarm« bei Überschreiten einer Temperaturgrenze (z. B. 120° C), die mit der Wärmestabilisierung des Wälzlagerstahles zusammenhängt.

Mit dieser Anzeige ist es möglich, außergewöhnliche Temperatursteigerungen zu erfassen. Solange sie mit der Geschwindigkeit oder mit vorübergehend hohen Umgebungstemperaturen im Sommer im Zusammenhang stehen, sind diese außergewöhnlichen Temperaturen ohne Bedeutung. Wirken diese Temperaturen über längere Zeiträume ein, dann ist es sinnvoll, den Schmierzustand der Radsatzlager zu überprüfen. Temperatursteigerungen infolge Geschwindigkeit oder hoher Umgebungstemperatur im Sommer sollen dabei in der Regel nur das Vorsignal »Warnung« auslösen. Wird die Geschwindigkeit reduziert, so fällt dieser Einfluß weg. Bleibt das Warnsignal bestehen, dann muß die hohe Temperatur in den Radsatzlagern mit der Umgebungstemperatur zusammenhängen. Diese Warnanzeige kann auch eine Folge radialer Verspannung oder eine Folge der verschlechterten Schmierbedingungen sein. In beiden Fällen wird sich die Temperatur weiter erhöhen und dann die Anzeige »Alarm« auslösen. Bei einer Änderung der Geschwindigkeit wird in beiden Fällen diese Anzeige bestehen bleiben. Für den Lokführer ist dies ein Zeichen, daß unbedingt eine Überprüfung des Radsatzlagers erfolgen muß.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß im ersten Vergleichsgerät eine zusätzliche Einrichtung zur Auswahl des minimalen Temperaturwertes (O_1n^₁) vorgesehen ist, daß fernerhin ein mit dem ersten Vergleichsgerät elektrisch verbundenes drittes Vergleichsgerät vorgesehen ist, welchem sowohl der maximale als auch der minimale Temperaturwert zugeführt und verglichen wird, wobei bei Vorliegen eines Temperaturdifferenzwertes bestimmter Größe ein Signal ausgelöst wird. Mit dieser Maßnahme kann festgestellt werden, wann ein Radsatzlager eines Drehgestells in seinem Funktionsverhalten von den anderen Lagern abweicht. Die Anzeige ist im aligemeinen eine Folge eines Lagerschadens oder auch verschlechterter Schmierverhältnisse, beispielsweise durch Schmiermittelmangel. Sie bedeutet nicht, daß die Temperatur eines Radsatzlagers im Verhältnis zu den übrigen höher ist. Sie kann genauso gut als Folge einer Mindermengenschmierung nach unten abweichen. Bei dieser Anzeige kann das Schienenfahrzeug weiterfahren, es sollte jedoch bei nächster Gelegenheit eine Untersuchung veranlaßt werden.

Schließlich wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß zur Prüfung der Funktionsfähigkeit des Überwachungssystems Mittel vorgesehen sind, durch welche die Temperaturaufnehmer aufgeheizt werden können. Bei Störungen im System wird_dann ein Signal »Störung« ausgelöst. Ein Signal dieser Art wird zweckmäßigerweise auch bei sonstigen Störungen, wie z. B. durch Kurzschluß oder Unterbrechung der Anschlußleitung der Temperaturaufnehmer gegeben.

Mit dieser Maßnahme soll sichergestellt werden, daß die Temperaturüberwachungseinrichtung in Ordnung ist und keine fehlerhaften Anzeigen und damit unberechtigte Warnsignale gegeben werden.

Mit diesen vorbeschriebenen Maßnahmen können während des Betriebes alle funktionalen Änderungen im Radsatzlager erfaßt werden und eine Schadensfrüherkennung rechtzeitig durchgeführt werden. Dabei werden diese Signale unmittelbar dem Lokpersonal gegeben, so daß ein sofortiges Reagieren und damit Vermeiden von Schäden und Unfällen möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen Fig. 1 und 2 in Blockschaltbildern dargestellt.

In den Blockschaltbildern sind mit 10 die Temperaturaufnehmer bezeichnet, welche an das erste Vergleichsgerät 11 angeschlossen sind. In diesem Vergleichsgerät werden die Temperaturwerte 0_R der verschiedenen Radsatzlager miteinander verglichen und der größte Wert ausgewählt und auf das zweite Vergleichsgerät 12 übertragen. An dieses Vergleichsgerät ist auch der Temperaturaufnehmer 19, welcher an einem Fahrzeugteil befestigt ist und die Außentemperatur mißt, unter Zwischenschaltung eines Funktionsbildners 15 angeschlossen. In dem Funktionsbildner 15 wird ein Referenzwert gebildet, der den Meßwert «5, des Temperaturaufnehmers 19 für die Außentemperatur in Abhängigkeit von diesem Temperaturwert d_e darstellt Bei größer werdender Außentemperatur sinkt dabei der Referenzwert. In dem zweiten Vergleichsgerät 12 wird die Differenz Δδ zwischen dem Maximalwert der Meßwerte der Radsatzlager ö_RM mit dem Referenzwert ö_Ä/ des Funktionsbildners 15 gebildet Überschreitet der Differenzwert aus dem Vergleichsgerät 12 einen bestimmten Temperaturwert, wird ein Signal ausgelöst, welches z. B. in einem Anzeigegerät 14 angezeigt wird und darauf hinweist, daß eines der Radsatzlager gefährdet ist.

Das erste Vergleichsgerät 11 enthält weiterhin eine Einrichtung, die aus den gemessenen Temperaturwerten den Minimalwert auswählt. Weiterhin ist ein drittes Vergleichsgerät 13 vorgesehen, welches mit dem ersten Vergleichsgerät 11 durch zwei Leitungen, und zwar eine für den maximalen Temperaturwert und eine für den minimalen Temperaturwert verbunden ist. Im dritten Vergleichsgerät 13 wird der maximale Temperaturwert mit dem minimalen Temperaturwert verglichen. Bei Feststellung eines vorgegebenen zulässigen Temperaturgrenzdifferenzwertes wird ein Alarmsignal ausgelöst und im Anzeigegerät 14 ange-

zeigt.

Schließlich ist noch ein Anzeigegerät 16 vorgesehen, welches die Meßwerte jedes Temperaturaufnehmers der Radsatzlager erfaßt und jeden Einzelwert anzeigt, wobei bei Überschreiten eines bestimmten Temperaturgrenzwertes bei mindestens einem Radsatzlager ein Signal ausgelöst wird.

In Fig. 2 ist noch eine weitere Überwachungseinrichtung dargestellt. Sie enthält für jeden der Temperaturaufnehmer 10 je einen Umschalter 18, der es ge- stattet, den Temperaturaufnehmer auf eine Heizspannungsschiene 17 umzuschalten. Bei Anschaltung an diese wird durch den den Temperaturaufnehmer durchfließenden Strom dieser erwärmt, und bei einer einzelnen Umschaltung der Umschalter 18 auf das Temperaturanzeigegerät 16 wird die Temperatur angezeigt. Eine Anzeige für jeden der Temperaturaufnehmer ist ein Indiz für die Funktionsfähigkeit der Einrichtung.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1 2 sägten weiteren Temperaturaufnehrners vergli-Patentansprüche: chen wird.

1. Einrichtung zur Früherkennung möglicher weise auftretender Schäden an Radsatzlagern, 5

insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit mindestens einem in der Nähe des Außenringes des Wälzlagers angeordneten, die Temperatur des

Radsatzlagers ständig erfassenden ersten Tempe- Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur raturauf nehmer sowie einem weiteren, am Schie- io Früherkennung möglicherweise auftretender Schäden nenfahrzeug befestigten Außentemperaturauf- an Radsatzlagern, insbesondere von Schienenfahrnehmer, wobei die Differenz der Meßwerte des zeugen, mit mindestens einem in der Nähe des Auersten und des Außentemperaturaufnehmers ge- ßenringes des Wälzlagers angeordneten, die Tempebildet und einem Anzeigegerät oder einem Auslö- ratur des Radsatzlagers ständig erfassenden ersten segerät für bestimmten Grenzwerten zugeordnete 15 Temperaturaufnehmer sowie einem weiteren, am Signale zugeführt wird, dadurch gekennzeich- Schienenfahrzeug befestigten Aiißentemperaturaufn e t, daß zwei Vergleichsgeräte (11,12) sowie ein nehmer, wobei die Differenz der Meßwerte des ersten mit dem Temperaturaufnehmer (19) für die große und des Außentemperaturauf nehmers gebildet und Masse des Schienenfahrzeugs oder Drehgestells einem Anzeigegerät oder einem Auslösegerät für beelektrisch verbundener Funktionsbildner (15) zu- 20 stimmten Grenzwerten zugeordnete Signale zugeführt sammengeschaltet sind, wobei die Meßwerte der wird.

Temperaturaufnehmer (10) aller Radsatzlager dem Zur Feststellung von sogenannten Heißläufern bei ersten Vergleichsgerät (H) zugeführt und verglichen Schienenfahrzeugen sind längs der Bahnstrecke aufwerden und'in welchem aus diesen Werten der maxi- gestellte Warngeräte bekannt, die die Wärmestrahmale Temperaturwert (<W) ausgewählt und dem ²⁵ lu"I (Infrarot) der Radsatzlager eines vorbeifahrenzweiten Vergleichsgerät (12) zugeführt wird, in wel- ^den Schienenfahrzeuges aufnehmen und in elektrische ehern die Differenz (Δό) zwischen diesem Maximal- Signale umwandeln, die an ein elektronisches Auswert und einem Referenzwert (or) des Funktions- wertungssystem weitergegeben werden. Die Tempe-

bildners (15) gebildet wird. _ raturmessung ist eine Temperaturdifferenzmessung

2~. Einrichtung nach Anspruch Ϊ, gekennzeich- jo als Vergleich der Temperaturen zweier gegenüberlie-

net durch ein zusätzliches Anzeigegerät (16), wel- gender oder hintereinanderliegender Radsatzlager,

ches den Meßwert des Temperaturaufnehmers je- Weicht die Temperaturdifferenz zweier Radsatzlager

des Radsatzlagers erfaßt und jeden Einzelwert um einen bestimmten Wert von der Mehrzahl der

anzeigt und bei Überschreiten eines bestimmten übrigen Radsatzlager ab, so .wird ein Heißlauf er regi-