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MOT OlWREHGESTELL FQR EIN EISENBAHTRANSPORTMITTEL
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Eisenbahntransport,
insbesondere auf Motordrehgestelle mit Federaufhängung.
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aufhängung , Am zweckmäßigsten werden die atigeführt gemaß der vorliegenden
Erfindung, in den Transportmitteln verwendet, die zur Bewegung mit hoben Geschwindigkeiten
(über 140 - 160 kmJh ) bestimmt sind.
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Bekannt sind Motordrehgestelle für Sisenbahntransportmittel, die
Radsätze enthalten, welche mit einem Rahmen über eine 3uchsenfederaufhängung verbunden
sind, die die erste Stufe der Federaufhängung darstellt. Auf dem Rahmen ist mittels
Reibungslager ein Träger abgestützt, der sich zwischen den Achsen der Radsätze parallel
zu ihnen befindet. Dieser Träger ist in der Mitte mit dem Rahmen über einen drehzapfen
iLd an seinen Enden mit dem Kasten des Transportmittels
über Zugstangen
verbunden.
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An den Trägerenden sind Stützen für den Kasten -pneumatische Federungen
- angebracht, die die zweite Stufe der Federaufhängung darstellen. Am Rahmen des
Drehgestells sind Bahrmotoren befestigt, von denen Jeder über eine Kupplung mit
der Eingangswelle des Axialgetriebes verbunden ist, während als Ausgangswelle des
Getriebes die Radsatzachse dient.
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Das Gehäuse des Getriebes ist mittels einer Zugstange mit dem Drehgestellrahmen
verbunden (siehe z.B. die Zeitschrift "Ghemins de Fer", Frankreich, 267, 1967, Beitrag
"Suspension pneumatique et bodes", Drehgestell T200 der elektrischen Züge auf der
Strecke TJu- Tokaido, Japan).
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Die Anordnung der Fahrmotoren und die Befestigung der Zugstangen
des Getriebes am Rabmen des Drehgestells führt zu zusätzlichen statischen und dynamischen
Belastungen des Rahmens, der unter Einwirkung statischer und dynamischer Kräfte
( erzeugt durch Eaßtengewicht, Gleisunebenheiten, Trägheitskräfte, Wind u.a.m.)
steht. Die vorhandenen Befestigungselemente der k'aärmotoren und Getriebezugstangen
am Rahmen machen die Konstruktion kompliziert, erschweren gewährleisten erheblich
die Herstellung derselben und die erforderliche Ermüdungsfestigkeit während des
Betriebes nicht voll -ständig.
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Außerdem schafft die Befestigung der Fahrmotoren am Rahmen des Drehgestelles
ungünstige Bedingungen für die Motoren, während des Betriebes, da sie unter relativ
hohen Vibrationsbelastungen
arbeiten müssen. Beim Galoppieren (Winkelverschiebungen
in der bezüglich des Gleises vertikalen Längsebene) und Wogen (vertikale Verschiebungen)
des Rahmendrehgestells entstehen in der kinematischen Kette, die den Pabrmotor mit
dem Radsatz verbindet, zusätzliche dynamische Belastungen, die die Betriebsdauer
der Elemente der kinematischon Kette herabsetzen.
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Der Erfindung liegt /die Aufgabe zugrunde, ein Motordrehgestell für
das Eisenbahntransportmittel zu schaffen, in dem die Fahrmotoren auf solche Weise
angeordnet sind, daß der Rahmen entlastet, die Vibrationsbelastungen der Faurmotoren
verringert sowie dynamische Belastungen in der kinematischen Kette, die den Fahrmotor
mit dem Radsatz ver bindet, erheblich vermindert werden.
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Diese Aufgabe wird im Motordrehgestell mit Federaufhandlung für das
Eisenbahntransportmittel, in dem ein zwischen den Achsen der Aadsätze parallel zu
ihnen angeordneter Träger mit an seinen Enden angebrachten Kastenstützen mit dem
Kaston in bezug auf denselben in der horizontalen Ebene drehbar verbunden und am
Rahmen montiert ist, der mit den Radsätzen verbunden ist, von denen jeder über ein
Getriebe mit seinem Fahrmotor kinematisch verbunden ist, dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß
die Pahrmotoren am Träger bebefestigt und zusammen ait diesen in der vertikalen
Ebene in
Richtung der Längsachse des Drehgestells stabilisiert sind.
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Zweckmäßigerweise erfolgt die Stabilisierung der am Träger beSestigten
Falirmotoren mittels Zugstangen, von denen jede über und elastische Elemente an
dem einen Ende mit dem Fahrmotor am anderen Ende mit dem Kasten des Transportmittels
verbunden ist, wobei das Verhältnis der Höhe der Kastenstütze zur Länge der Zugstange
dem Verhältnis der Quadrate ihrer Abstände vom Drehpunkt des Trägers in der horizontalen
Ebene gleich oder nahezu gleich ist.
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Diese Stabilisierung der Motoren zusammen mit dem Träger bezüglich
des Kastens in einfach und wirksam, da das Galoppieren des Kastens gegenüber dem
des Drehgestellrahmens viel geringer ist.
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Vorteilhaft ist das Getriebe eines jeden Fahrmotor gleichfalls am
erwähnten Trager.befestigb.
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Die Befestigung des Getriebes am Träger gestattet es, die nicht abgefederte
Masse des Radsatzes zu verringern, d.h.
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die Einwirkung derselben auf das Gleis zu vermindern, Es ist vorteilhaft,
daß jede Kastenstütze enthält einen Ständer und an dessen Stirnflächen angebrachte
ferl.t Diese konstruktive Itisführung der Stütze gestattet es, in einem weiten Bereich
das Moment zu ändern, das das Drehgestell nach dessen Drehung bezüglich des Kastens
in die Ausgangsstellung bringt.
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Das Motordrehgestell mit Federaufhängung für das Eisenbahntransportmittel,
das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt
ist, besitzt relativ
geringe nicht abgefederte Massen der Radsätze, was die Einwirkung derselben auf
das Gleis erheblich vermindert und die Betriebsdauer erhöht. Die dy namischen Belastungen
in der den Radsatz mit dem Motor verbindensind den kinematischen Kette dank der
Stabilisierung des Motors und des Getriebes bezüglich des Kastens erheblich verringert.
Außerdem sind die Motoren der Einwirkung hoher Vibrationsbelastungen nicht ausgesetzt.
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Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung
unter bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen beschrieben; in den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 otordrehgestell gemaß der Erfindungeitenansicht; in einer Fig. 2 dasselbe
Draufsicht; Fig. 3 Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2; Fig. 4 Schnitt nach Linie
IV-IV der Fig. 1 im vergrößerten Maßstab; den Fig. 5 Schnitt nach Linie V-V der
Fig. 3 im vergrößerten Maßstab; den Fig. 6'Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 3 im
vergrößerten Maßstab.
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Das Motordrehgestell für das Transportmittel enthält zwei Radsätze
1 (Fig. 1, 2), die über eine Buchsenfederaufhängung 2 mit einem Rahmen 3 verbunden
sind. Die Buchsenrahmenaufhänguz 2 stellt die erste Aufhängungsstufe des Drehgestells
dar.
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Der Rahmen 3 besteht aus zwei Längsträgern 4, die durch
einen
kreuzartigen Träger 5 miteinander verbunden sind. Die Buchsenaufbängung 2 enthält
einen Hebel 6, der an einer Achse 7 des Radsatzes 1 angebracht ist. An einem Arm
ist der Hebel 6 mittels eines Gelenks 8 (Fig. 1) mit dem Rahmen 3 des Dreh-und gestells
am anderen über eine Zugstange 9 mit einer Feder ab 10 verbunden, die sich auf dem
Rahmen 3 stützt.
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Am Rahmen 3 ist zwischen den Achsen 7 der Radsätze 1 parallel zu
ihnen ein Träger 11 angeordnet, der sich auf dem Rahmen 3 ab über pneumatische Federn
12 (Fig.3) ab stützt und mit diesem Rehmen mittels Zugstangen 13 (Fig. 2, 3) gelenkig
verbunden ist.
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Die pneumatischen Federn 12 sind auf dem Rahmen 3 angeordnet und
stellen die zweite Stufe der Federaufhängung dar. An den Enden des Trägers 11 sind
Stützen 14 für den Kasten 15 (Fig. 1,3) des Transportmittels angebracht. Durch die
Mitte des Trägers 11 ragt ein Drehzapfen 16 hindurch, der am Kasten 15 starr befestigt
ist, und seine Verbindung mit dem Träger 11 ist durch ein Paket von Dampfern 17
hergestellt, deren Vorspannung durch Schraubenbolzen 18 (Fig. 4) erfolgt, die in
Muttern 19 eingeschraubt sind.
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Die Muttern 19 sind in Aussparungen 20 untergebracht, die im Träger
11 ausgeführt sind, und sind gegen Drehung durch Stifte 21 gesichert. Die Schraubenbolzen
18 sind durch Gegenmuttern 22 gesichert.
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Diese Verbindung des Trägers 11 (Fig. 1, 2, 3) mit dem Kasten 15
(Fig. 1,3) gewährleistet nicht nur Drehmöglichkeit desselben um den Drehzapfen 16
gegenüber dem Kasten 15 in der horizontalen Ebene, sondern auch die Beweglichkeit
des Kastens
15 relativ zum Träger 11 in zum Gleis vertikaler verlaufender
und quer Richtung, wodurch praktisch eine zusätzliche lufhängtingastufe gebildet
wird.
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Zu beiden Seiten des Trägers 11 sind Fahrmotoren 23 (Fig.1,2) angeordnet
und mit diesem starr verbunden. Hierzu sind am Träger denen 11 tragstücke 24 befestigt,
auf # sich mit ihren Vorsprüügen die ab 25 (Fig. 1) Motoren 23 sützen, die an diese
Krastücke über Tragpratzen 26 und Keile 27 angedrückt sind.
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Am rotor 23 ist ein Getriebe 28 mit Stirnrädern 29 (Fig.2) und 30
befestigt. Das kleinere Stirnrad 29 ist auf der Welle des Fahrmotor 23 befestigt,
das größere Rad 30 ist in Lagern 31 auf einer hohlen Achse 32 angebracht, die an
dem Motor 23 lösbar befestigt wird.
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Das größere Rad 30 ist über eine Nabe 33 mit einer elastischen Kupplung
34 verbunden, die auf einer Hohlwelle 35 befestigt ist, die die Achse 7 des Radsatzes
1 mit einem Spalt umfaßt und durch die hohle Achse 32 geführt ist. Am anderen Ende
der Hohlwelle 35 ist eine ähnliche elastische Kupplung 34 befestigt, die über eine
Nabe 36 mit der Achse 7 des Sadsatzes 1 verbunden ist.
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Die Motoren 23 mit den Getrieben 28, befestigt am Träger 11, sind
zusammen mit diesem in der vertikalen Ebene stabilisiert, die in Richtung der Längsachse
des Drehgestells liegt.
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Diese Stabilisierung ist durch zwei Zugstangen 37 (Fig.1) her-und
beigeführt, von denen jede an einem Ende mit dem Motor 23,# am anderen mit dem Kasten
15 verbunden ist. Diese Verbindung
ist über elastische Elemente
38 hergestellt.
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Die Stützen 14 (Fig. 3) für den kasten 15 sind an den zu Enden des
Trägers 11 je zwei an jeder Seite Angebracht. Jede Stütze 14 enthält einen Ständer
39, an dessen Stirnflächen Dämpfer 40 angeordnet sind.
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Diese ausführung der Stützen gestattet es, in einem großem Bereich
das Moment zu ändern, das den Träger und das gesamte Drehgestell nach einer Drehung
bezüglich des Kastens 15 in die Ausgangsstellung zurückbringt.
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Dies erfolgt während der Projektierung durch Auswahl der Federkennlinien
der Dämpfer 40, ihrer geometrischen Abmessungen sowie der Höhe der Ständer 39.
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Zur Vermeidung von zusätzlichen Kräften in den Zugstangen 37 bei
Drehungen des Trägers 11 gegenüber dem Kasten 15 in der horizontalen Ebene ist auf
rechnerischem Wege die Abhangigkeit ermittelt, daß das Verhältnis der Höhe h1 (Fig.3)
der Stütze 14 zur Höhe h2 (Fig. 1) der Zugstange 37 praktisch dem Verhältnis der
Quadrate ihrer Abstände r1 (Fig.2) und r2 vom Drehpunkt (der Achse des Drehzapfens
16) gleich ist, d.h. hl r2 , worin bedeuten: h2 r²2 h2 - Länge der Zugstange 3?;
rl - Abstand von der geometrischen Achse des brehzapSens 16 bis zur Mitte des Abstandes
zwischen den Stützen 14; r2 - Abstand zwischen der geometrischen Achse des Drehzapfens
16 und der Zugstange 37.
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Das Motordrehgestell besitzt für Jedes Rad der Radsätze 1 eine Scheibenbremse
mit einem antrieb 42, der am Trager 4 des Rahmens 3 befestigt ist, Außerdem besitzt
der Rahmen eine magneti sche Schienenbremse 43 (Fig. 1) mit Drucklufthebern 44 (Fig.2).
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Zur Dämpfung der schlingernden Schwingungen des Drehgestells die durch
die Gleisunebenheiten (Schienenunebenheiten) in der horizontalen Ebene erzeugt werden,
ist an jeder Seite des Kastens 15 eine Dämpfungseinrichtung 45 montiert, die einen
Reibungsdampfer darstellt und durch eine Zugstange 46 (Fig.1) mit dem Rahmen 3 des
Drehgestells verbunden ist.
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Zur Dämpfung der vertikalen Schwingungen dienen hydrautische Schwingungsdämpfer
47 (Fig. 3), die an ihren Enden mit dem Träger 11 und Rahmen 3 verbunden sind. Zur
Dämpfung der bezüglich des Gleises quergerichteten Schwingungen dienen hydraulische
Schwingungsdämpfer 48, von denen jeder mit dem Drehzapfen 16 über ein Detail 49
(Fig. 5), andererseits aber mit dem Rahmen 3 des Drehgestells gelenkig verbunden
ist.
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Die Querschwingungen des Kastens (seitliches Schleudern) sind durch
Spalte "a" (Fig. 3) zwischen dem Rahmen 3 und Dämpfern 50 begrenzt, die am Drehzapfen
16 befestigt sind.
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Zur Begrenzung der Axialveriormungen (in Richtung der Achse 7 des
Radsatzes 1) der kupplungen 34 sind am Träger 11 Seitenanschläge 51 an&ebracht,
von denen Jeder ein elastisches Element 52 (Fig. 6) enthält, das an einer Rolle
53 befestigt ist, die auf einer am Träger 11 befestigten Achse 54 sitzt.
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Das Motordrehgestell für du Eisenbahntransportmittel
arbeitet
wie folgt: Beim Einschalten des Bahrmotors 23 wird das Drehmoment von demselben
über das Getriebe 28 und die hohle Welle 35 mittels der elastischen Kupplungen 34
auf den Radsatz 1 übertragen. Während der Bewegung des Transportmittels verschieben
sich infolge Durchbiegungen der Federaufhängung 2 und 12, die durch die Unebenheiten
des Gleises hervorgerufen werden, die Motoren 23 mit den Getrieben 28 zusammen mit
dem Träger 11 bezüglich des Radsatzes 1. Diese Verschiebungen werden durch die Veiformungen
der elastischen Kupplungen 34 kompensiert.
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Die Größe des Spaltes zwischen der Achse 7 des Radsatzes 1 und der
Hohlwelle 35 wird so gewählt, daß bei maximalen vertikalen Verschiebungen die Hohlwelle
35 die Achse 7 nicht berührt.
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Bei den bezüglich des Gleises quergerichteten Verschiezungen der
Motoren 23 und Getriebe 28 zusammen mit dem Träger 11 sind maximale liialverformungen
der Kupplungen 34 durch Spalte "b" (Fig. 3) zwischen den Seitenanschlägen 51 und
dem Rahmen 3 begrenzt. Wird der Spalt "b" beseitigt, so arbeiten die pneumatischen
Federn 12 nur in der vertikalen Richtung, und die Querfederung wird durch die zusätzliche
Aufhängungsstufe, die von den Stützen 14 und der elastischen Verbindung des Drehzapfens
16 mit dem Träger 11 über die Dämpfer 17 gebildet ist, innerhalb der Spalte "a"
zustandegebracht.
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Die Reaionskräfte beim Zug und beim Bremsen werden von
den
Zugstangen 37 aufgenommen, die sich in einem Abstand voneinander befinden, der praktisch
dem Achsstand des firehgestells (Abstand zwischen den Radsätzen 1) gleich ist. Bei
einem solchen beträchtlichen Abstand der Zugstangen 37 voneinander sind die Kräfte
in ihnen und Verformungen gering und folglich erweist sich die Stabilisierung des
Trägers 11 mit den Motoren 23 und den Getrieben 28 mit Bucksicht darauf, daß sie
auf den Kasten bezogen ist, hierbei am wirksamsten.
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Da der Träger 11 auf den pneumatischen Federn 12 angeordnet ist,
die sich zwischen ihm und dem Rahmen 3 befinden, so sind die an ihm befestigten
Motoren 23 von den Vibrationsbelastungen, die auf den Rahmen einwirken, praktisch
isoliert.
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Auf diese Weise wird die Einwirkung des brehgestells auf das Gleis
durch Verringerung der nicht abgefederten Massen der Radsätze vermindert. Die Motoren
23 und die Getriebe 28 sind von der Einwirkung der Vibrations- und dynamischen Belastungen
isoliert. E der kinematischen Kette und den Getrieben entstehen keine zusätzlichen
dynamischen Belastungen, weil auf den Rahmen keine Belastungen durch die Motoren
und Getriebe einwirken, die Konstruktion des Rahmens vereinfacht ist und die Arbeitsbedingungen
hinsichtlich der Ermüdungsfestigkeit verbessert werden.
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Die Anordnung der Motoren. 23 und der Getriebe 28 am Träger 11, die
Stabilisierung bezüglich des Kastens und die Abfederung derselben zusammen mit diesem
uurch die zwei Aufhängungsstu und fen 2 12 gewährleisten eine erhebliche Erniedrigung
des Schwerpunktes des Kastens 15, was es dem Transportmittel erlaubt,
krummlinige
Streckenabschnitte mit erhöhten Geschwindigkeiten zu durchfahren.
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L e e r s e i t e