DE2601259B2

DE2601259B2 - Einrichtung zur betriebsähnlichen Prüfung von Radsätzen

Info

Publication number: DE2601259B2
Application number: DE19762601259
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 6100 Darmstadt Lipp
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1976-01-15
Filing date: 1976-01-15
Publication date: 1978-07-13
Also published as: DE2601259A1; DE2601259C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind bereits einige Prüfstände für Schwingfestigkeitsversuche an Radsätzen für Schienenfahrzeuge bekannt, in denen in unterschiedlicher Weise versucht wird, die betrieblichen Belastungsverhältnisse zu simulieren. So — z. B. — ist ein Prüfstand im Einsatz, bei dem das Rad am Umfang festgespannt ist und die Welle durch eine am Wellenende angreifende, durch eine umlaufende Masse hervorgerufene Kraft beansprucht wird. Hierbei wird jedoch nur die Welle unter vereinfachten, nicht betriebsgleichen Bedingungen geprüft.

Weiterhin ist ein Prüfstand bekannt, bei dem der Radsatz an den Wellenenden gelagert ist und am Radumfang um jeweils 120° versetzt drei Prüfzylinder angeordnet sind, deren Kraftrichtung durch die Größe der im Betrieb am Radaufstandspunkt angreifenden senkrechten Kräfte und Seitenkräfte bestimmt wird. Durch sinusförmigen um 120° phasenverschobenen Kraftverlauf in den drei Prüfzylindern wird ein Umlauf des Rades bei gleichzeitiger Belastung durch eine nur phasengleiche senkrechte Radlast und Seitenkraft simuliert. Mit diesem Verfahren ist keine betriebsgleiche Simulation der Belastungen des ganzen Radsatzes, also von Welle und Rad möglich. Die Prüfung mit drei Hydropulszylindern erfordert hohe Energiekosten. Die Prüffrequenz ist abhängig von der Verformung des Radsatzes.

Im Prinzip wäre auch eine Überwindung der den beiden voranstehend geschilderten Verfahren anhaftenden Mängel in der betriebsgleichen Lastsimulation mit folgendem Verfahren denkbar. Der umlaufende Radsatz wird über ein Gegenrad mit Gleisprofil belastet Hierbei können mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden Zylindern die Betriebslasten wirklichkeitsnah simuliert werden. Praktisch scheitert die Anwendung dieses Verfahrens daran, daß der Verschleiß und nicht der beabsichtigte Schwingbruch das Versuchsende bestimmt.

Weiterhin ist es aus der DD-PS 52 228 bekannt, gummibereifte Fahrzeugräder zu prüfen. Ganz allgemein kommen die Betriebsbeanspruchungen eines Rades im wesentlichen durch zwei an der Radaufstandsfläche angreifende Kräfte zustande, und zwar durch vertikale Radlasten und horizontale Seitenkräfte.

Die Aufbringung der vertikalen Radlasten im Dauerlaufprüfstand nach der DD-PS 52 228 können durch Schräglauf erzeugt werden. Hier ist jedoch nur an die Prüfung von Fahrzeugreifen auf Verschleißfestigkeit gedacht (s. Spalte 3, Zeile 16... 22 und 38... 41, sowie Anspruch 1); eine Prüfung der Felge und Schüssel auf Schwingfestigkeit (Dauerfestigkeit) ist hier nicht möglieh. Dies ist deshalb der Fall, weil für die verschiedenen schwingbruchkritischen Bereiche unterschiedliche Kombinationen der vertikalen und horizontalen Prüfkräfte erforderlich sind; diese Forderung ist hier nicht erfüllbar wegen der engen Koppelung zwischen

Vertikal- und Seitenkraft im Schräglauf.

Weiterhin ist aus der DE-OS 2146 722 eine »Wechselbiege-Prüfvorrichtung« bekannt, wobei die Wechselbiegung als Hin- und Herbiegung in einer bestimmten Ebene des fest eingespannten Bauteiles aufgebracht wird.

In vielen Fällen kann Umlaufbiegung durch Hin- und Herbiegung ersetzt werden, dies gilt dann, wenn die Beanspruchung im Prüfling vorwiegend durch ein reines Biegemoment .erzeugt wird, wie z. B. in Wellen und zahlreichen anderen rotationssymmetrischen Bauteilen. Diese Möglichkeit gilt jedoch nicht, wenn bei gefügten Bauteilen, wie z. B. bei Wellen mit aufgeschrumpften Naben oder mit Flanschverbindungen, Reibkorrosion die Schwingfestigkeit bzw. Lebensdauer bestimmt

Aufgabe der Erfindung ist es, sowohl die Welle als auch das Rad als auch die Verbindung zwischen Rad und Welle unter möglichst betriebsgleichen Bedingungen zu prüfen. Es ist daher erforderlich, nicht nur die vertikalen und horizontalen Kräfte am Radaufstandspunkt betriebsähnlich einzuleiten, sondern darüber hinaus auch eine d ifinierte Verteilung der Biegemomente über die Läng; der umlaufenden Welle zu erzeugen. Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Erfindung ist mit einfachstem Aufwand eine Prüfung realisierbar, die im allgemeinsten Fall sowohl veränderliche senkrechte als auch veränderliche Seitenkräfte in einer betriebsgleichen Zuordnung zu simulieren gestattet Ebenso können mit der gleichen Einrichtung und in der gleichen Anordnung vereinfachte Lastfälle simuliert werden, so z. B. beliebige Kombinationen von senkrechten Stoß- und Seitenkräften, die jedoch während der Versuchsdauer bei umlaufender Trommel konstant bleiben.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert. Der Radsatz, bestehend aus Rad b und Welle a, ist am äußeren Wellenzapfen dreh- und schwenkbar gelagert c(Fig. 1). Unter Belastung durch Prüfzylinder 1 stützt sich das Rad auf ein der Schiene nachgebildetes Profil d ab, das Bestandteil der drehbar gelagerten Trommel e ist Diese Trommel, die auf einem parallel verschiebbaren Gestell /gelagert ist, wird durch einen regelbaren Motor ^angetrieben.

Eine betriebsähnliche Einleitung der Seitenkraft am Radaufstandpunkt wird dadurch erreicht, daß die Trommel um den frei wählbaren Winkel « schräggestellt wird. Erzeugt wird die Seitenkraft mittels eines am Trommelgestell angreifenden Prüfzylinders 2. Die senkrechte Kraft am Radaufstandpunkt ist die Reaktionskraft der am freien Wellenende durch den

Prüfzylinder 1 eingeleiteten Kraft

Zur Prüfung des Radsatzes im unmittelbaren Nachbarbereich der Rad-Wellenverbindung (Fig.2) kann eine weniger kostenaufwendige, einfachere Einrichtung Verwendung linden. Der Radsatz, bestehend aus Rad b und Welle a ist am äußeren Wellenzapfen dreh- und schwenkbar gelagert α

Durch die Belastung des Prüfzylinders 1 wird die vertikale Kraft in das Rad über ein seitlich am Rad montiertes Wälzlager h, das sich auf einen Schwingtisch / abstützt, eingeleitet Eine betriebsähnliche Einleitung der Seitenkraft erfolgt mittels eines am Schwingtisch angreifenden Zylinders 2 (nicht dargestellt), und der Radsatz wird über einen regelbaren Motor g angetrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur betriebsähnlichen Prüfung von Radsätzen für Schienenfahrzeuge, bei der das Rad des Prüflings auf der Innenseite einer ringförmigen, die Schiene ersetzenden, Laufbahn abrollt und bei der Einrichtungen zur Belastung des Radsatzes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (e) mit Schienenprofil (d) um das Rad φ> umläuft und die Trommel fej gegenüber dem Radsatz (a, ty derart um den Winkel α schräggestellt ist, daß die Krafteinleitung nur an einem Punkt, dem Radaufstandspunkt erfolgt

2. Einrichtung zur betriebsähnlichen Prüfung von Radsätzen für Schienenfahrzeuge, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitung (1) in den Radsatz über ein seitlich am Rad montiertes Wälzlager (h) erfolgt, das sich auf einem Schwingtisch (ϊ) abstützt, und die Seitenkraft (2) in diesen Schwingtisch eingeleitet wird.