DE2647505B1 - Messrad - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Meßrad für Schienenfahrzeuge mit verteilt angeordneten Fühlern, insbesondere Dehnungsmeßstreifen, zur Erfassung der am Rad senkrecht zur Schiene im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte.

Für die Untersuchung der zwischen Rad und Schiene auftretenden Kräfte hat man Meßradsätze entwickelt, bei denen an der Radscheibe bzw. an den Radspeichen Dehnungsmeßstreifen oder an der Achswelle Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind. Mit solchen Radsätzen werden die für die Entgleisungssicherheit maßgebenden, langsam veränderlichen (0 bis etwa 20 Hz) Vertikal- und Horizontalkräfte im Radaufstandsbereich erfaßt. Mit diesen Radsätzen ist es jedoch nicht möglich, schneller veränderliche (etwa 20 Hz — 10 kHz) Kräfte im Radaufstand festzustellen. Bei diesen mittel- oder hochfrequenten Kräften spielen insbesondere die vertikalen Kräfte eine große Rolle hinsichtlich der Beanspruchung des gesamten Oberbaus und des Radsatzes. Das gilt insbesondere für die Werkstoffbeanspruchung im Nahbereich des Radaufstandes und zwar in der Schienenlauffläche und der Radlauffläche. Diese Beanspruchungen können zu Ausbröckelungen in der so Schienenlauffläche und in der Radlauffläche, Flachstellen in der Radlauffläche und zu Riffeln in der Schienenlauffläche führen.

Die bekannten Verfahren zur Ermittlung der zwischen Rad und Schiene auftretenden Kräfte erlauben es nicht, den momentanen Aufstandspunkt der Schiene in der Radlauffläche genau zu lokalisieren. Der momentane Aufstandspunkt zwischen Rad und Schiene ändert sich im Fahrbetrieb jedoch laufend (Sinuslauf) infolge des Spurspiels, insbesondere in axialer Richtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßrad zu schaffen, daß die Ermittlung der vertikalen Kräfte zwischen Rad und Schiene im Radaufstand im Frequenzbereich von 0 bis etwa 1OkHz und die Bestimmung des Berührungspunktes zwischen Rad und Schiene auf der Lauffläche des Rades in axialer Richtung gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Meßrad der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Radkranz in Umfangsrichtung nebeneinander mehrere quer zur Radebene sich erstreckende Ausnehmungen vorgesehen sind, die zwischen sich Stege bilden, an denen die Fühler über die Breite des Radkranzes verteilt angeordnet sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Meßrad lassen sich sowohl die langsamen als auch mittelschnellen und schnellen Kräfte zwischen Rad und Schiene im Aufstandspunkt in vertikaler Richtung unmittelbar exakt erfassen. Dies ist dadurch möglich, daß jetzt die Fühler in unmittelbarer Nähe der Krafteinleitung am Rad sind und somit keine Elastizitäten zwischen Krafteinleitungspunkt und Fühler vorhanden sind, die das Meßsignal des Fühlers, insbesondere bei mittleren und hohen Frequenzen, verfälschen können. Gleichzeitig ist die genaue Lokalisierung des Berührungspunktes zwischen Rad und Schiene in axialer Richtung möglich, weil die Fühler über die Breite des Radkranzes verteilt angeordnet sind.

Vorzugsweise erstrecken sich die Ausnehmungen über die gesamte Radkranzbreite.

Es ist nicht erforderlich, daß über den gesamten Umfang Ausnehmungen mit Fühlern angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen in mehrere Gruppen aufgeteilt, die über den Radumfang verteilt angeordnet sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 ein Meßrad im halben Axialschnitt und

F i g. 2 eine Ansicht eines Teils des Radkranzes.

Bei dem dargestellten Schienenrad handelt es sich um ein Vollrad 1. Die Erfindung läßt sich aber auch bei anderen Schienenrädern verwirklichen, z. B. bei einem Rad mit aufgeschrumpftem Radreifen oder bei einem Rad, bei dem der Radreifen über zwischengeschaltete Gummiklötze auf der Radfelge sitzt.

Quer durch den Radkranz 2 verlaufen mehrere, zu einer Gruppe zusammengefaßte Bohrungen 3, die jeweils zwischen sich einen Steg 4 bilden. Auf beiden Seiten des Steges sind Dehnungsmeßstreifen 5 mit radialer Meßgitterrichtung angeordnet, so daß der Dehnungsmeßstreifen 5 auf die vertikalen Kräfte im Aufstandspunkt anspricht. Die Dehnungsmeßstreifen sind in drei axial zur Radachse versetzten Ebenen vorgesehen. Mehrere derartige Gruppen von Bohrungen können über den Radumfang verteilt vorgesehen sein.

Mit diesem Meßrad ist es aufgrund der Gestaltung der Meßorte und der Anordnung der Meßorte und der Fühler möglich, mit hoher Genauigkeit die vertikalen Kräfte im Radaufstandspunkt zu messen und auch die genaue Lage des Berührungspunktes zwischen Rad und Schiene auf der Lauffläche des Rades zu lokalisieren.

Durch die Anordnung der Dehnungsmeßstreifen ist gewährleistet, daß die Höhe der Meßsignale durch die am Rad angreifenden Horizontalkräfte vernachlässigbar klein ist gegenüber der Höhe der Meßsignale durch die Vertikalkräfte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Meßrad für Schienenfahrzeuge mit verteilt angeordneten Fühlern, insbesondere Dehnungsmeßstreifen, zur Erfassung der am Rad senkrecht zur Schiene im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte, dadurch gekennzeichnet, daß im Radkranz (2) in Umfangsrichtung nebeneinander mehrere quer zur Radebene sich erstreckende Ausnehmungen (3) vorgesehen sind, die zwischen sich Stege (4) bilden, an denen die Fühler (5) über die Breite des Radkranzes (2) verteilt angeordnet sind.

2. Meßrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (3) sich über die ·⁵ gesamte Breite des Radkranzes (2) erstrecken.

3. Meßrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Ausnehmung (3) mehrere Fühler (5) vorgesehen sind.

4. Meßrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (3) mehrere Gruppen bilden, die über den Radumfang verteilt angeordnet sind.