DE2754364C3

DE2754364C3 - Schienentriebfahrzeug

Info

Publication number: DE2754364C3
Application number: DE2754364A
Authority: DE
Inventors: Hugo Dipl.-Masch.-Ing. Dr. Winterthur Loosli (Schweiz)
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Current assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1977-12-07
Publication date: 1980-07-24
Also published as: FR2410588B1; CH624897A5; FR2410588A1; US4337706A; CA1105774A; DE2754364B2; DE2754364A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienentriebfahrzeug mit drei Drehgestellen, von denen jedes zwei je mit einem Motor verbundene Triebachsen enthält und über eine Vorrichtung zur Übertragung einer Zugkraft mit dem Fahrzeugkasten verbunden ist, welcher einen Zughaken zur Übertragung der Gesamtzugkraft aufweist, wobei die Zugkraftübertragungsvorrichtungen zweier Drehgestelle zum Ausgleich der Belastung der Triebachsen ausgelegt sind bzw. mit entsprechenden Vorrichtungen zusammenwirken.

Bei Fahrzeugen mit statisch unbestimmter Abstützung des in Fahrzeuglängsrichtung ungeteilten Fahrzeugrahmens mit an diesem befestigten Zughaken, tritt im allgemeinen bei Ausübung einer Zugkraft eine von dieser sowie von den Abmessungen und den Federcharakteristiken des Fahrzeuges abhängige, unregelmäßige Verteilung der Ausdrücke auf.

Zur Erzielung einer maximalen Zugkraft des Fahrzeuges ist es bekannt, durch verschiedene Balkenkonstruktionen oder durch lastverteilende Zwischenrahmen die Entlastung einer größeren Anzahl vorderer Triebachsen, Z.B. der Triebachsen des vorderen und des mittleren Drehgestelles auszugleichen.

Zum gleichen Zweck sind bei einem bekannten Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art regelbare Federn vorgesehen, wobei z. B. die Federung des mittleren Drehgestelles mit einer von den Federungen der äußeren Drehgestelle abweichenden Federcharakteristik so ausgeführt ist, daß die Entlastungen der 4» Achsen der beiden in Fahrtrichtung vorlaufenden Drehgestelle unter sich gleich sind (CH-PS 5 31 431). Die Summe dieser Entlastungen wird durch eine entsprechende gleichmäßige Mehrbelastung der Achsen des nachlaufenden Drehgestelles aufgenommen,

4") welche somit, beim bekannten Fahrzeug mit drei zweiachsigen Drehgestellen, je eine Mehrbelastung erfahren, die doppelt so groß ist wie die Entlastung jeder der vorlaufenden Achsen.

Aufgabe der Erfindung ist es, an einem Schienenfahr-

V) zeug der eingangs genannten die Achsdrücke so auszugleichen, daß durch eine gleichmäßige Verteilung der bei Ausübung einer Zugkraft entstehenden Entlastungsn und Mehrbelastungen auf eine jeweils gleiche Anzahl von Triebachsen die Differenz zwischen den Belastungskräften der vorlaufenden und der nachlaufenden Achsen verringert und dementsprechend die Möglichkeit geschaffen wird, die Leistung der Antriebsmotoren in zwei Gruppen den tatsächlichen Achsbelastungen besser anzupassen.

μ Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Motoren in zwei parallel geschalteten, gleich großen Gruppen zusammengefaßt sind, wobei die eine Gruppe die drei Motoren der aufeinanderfolgenden, in Fahrtrichtung vorlaufenden Achsen, und die

es andere Gruppe die drei Motoren der aufeinanderfolgenden nachlaufenden Achsen umfaßt, daß der Ausgleich der Belastung der Triebachsen zwischen den beiden äußeren Drehgestellen erfolgt, und daß die

Übertragungsvorrichtung des mittleren Drehgestelles so ausgelegt ist, daß der theoretische Angriffspunkt der auf den Fahrzeugkasten zu übertragenden Zugkraft auf einer Höhe Ober der Schienenoberkante liegt, welche im wesentlichen entsprechend einem vorbestimmten, bei 5 der Übertragung dieser Zugkraft entstehenden Moment bemessen ist, welches die vorlaufende Achse des mittleren Drehgestelles mit einer Kraft entlastet, die der auf jede Achse des vorlaufenden Drehgestelles — bei dessen Entlastung infolge des Kraftangriffes am Zughaken — ausgeübten Entlastungskraft entspricht, und welches Moment die nachlaufende Achse des mittleren Drehgestelles mit einer Kraft belastet, die der auf jede Achse des nachlaufenden Drehgestelles — bei dessen Mehrbelastung infolge des Kraftangriffes am Zughaken — ausgeübten Belastungskraft entspricht

Beim erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrzeug erfahren somit die vorlaufenden Achsen eine unter sich gleichmäßige Entlastung und die gleiche Anzahl nachlaufender Achsen eine entsprechende, unter sich gleichmäßige Mehrbelastung.

Bei einer für nahezu alle Betriebsbedingungen geeigneten Ausführungsform der Erfindung, Vielehe insbesondere im Zusammenhang mit drehzapfenlosen Drehgestellen eine sichere Übertragung der Zugkräfte und den angestrebten Ausgleich der Achsdrücke gewährleistet, können die Übertragungsvorrichtungen zumindest der beiden äußeren Drehgestelle je ein mechanisches, hydraulisches oder pneumatisches Gestänge enthalten. so

Eine optimale Auslegung und gegenseitige Abstimmung der Übertragungsvorrichtungen der drei Drehgestelle entsprechend den gegebenen Betriebsbedingungen kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung erzielt werden, wenn von den Übertragungsvorrichtun- j? gen der drei Drehgestelle zumindest diejenige des mittleren Drehgestelles einen aufrechten Drehzapfen enthält

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche sich durch besondere Einfachheit auszeichnet, könnui die Gestänge der beiden äußeren Drehgestelle Tiefzugvorrichgungen sein.

Um den angestrebten Ausgleich der Achsdrücke auch bei anderen Fahrzeugkonstruktionen zu gewährleisten, können in weiter Ausgestaltung der Erfindung die 4-, beiden äußeren Drehgestelle je mit einer Vorrichtung zur Ausübung einer Ausgleichskraft versehen sein, welche einer Entlastung der jeweils vorlaufenden Achsen entgegenwirkt.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung ;n schematisch dargestellten Aiwführungsbeispielen erläutert

Es zeigt

F i g. 1 eine Lokomotive mit drei Drehgestellen, mit eingetragenen Dimensionen und Kräften für die Darstellung der Entlastungen und Mehrbelastungen der Triebachsen,

F i g. 2 ein vereinfachtes Schema der Motorschaltung der Lokomotive nach F i g. 1 und

Fig.3, 4, 5 und 6 je eine Lokomotive in einer t,o abgewandelten Ausführungsform.

Die in F i g. 1 dargestellte Lokomotive weist sechs Triebachsen 1,2,3,4,5 und 6 auf, welche je mit einem von sechs Elektromotoren 7, 8, 9, 10, 11 und 12 verbunden sind Die Motoren sind paarweise in drei Drehgestellen 13,14 und 15 angeordnet, deren Rahmen gefedert auf ihren Triebachsen 1 und 2 bzw. 3 und 4 bzw. 5 und 6 abgestützt sind. Aui Jen Drehgestellrahmen ist ein Fahrzeugkasten 19 über Federungen 16,17 und 18 abgestützt, welche so ausgelegt sind, daß bei einer Belastung ohne angreifende Zugkraft jedes der Drehgestelle 13,14 und 15 bzw. jede der Triebachsen 1, 2,3,4,5 und 6 einen im wesentlichen gleichen Anteil der Belastung aufnimmt.

Die beiden äußeren Drehgestelle 13 und 15 sind zur Übertragung der Zug- und Bremskräfte mit dem Fahrzeugkasten 19 je über eine aus zwei Zugstangen 21 und 22 bzw. 23 und 24 gebildete Tiefzugvorrichtung verbunden. Das mittlere Drehgestell 14 ist an einem am Fahrzeugkasten 19 angeordneten vertikalen Drehzapfen 25 drehbar angelenkt Die Zugstangen 21 und 22 bzw. 23 und 24 sind — paarweise je gegen die Quermittelebene 20 des zugehörigen Drehgestelles 13 bzw. 15 geneigt — am Fahrzeugrahmen 26 und an den Rahmen der Drehgestelle 13 und 15 je um eine querliegende Schwenkachse 27 bzw, 28 allseitig schwenkbar angelenkt

Der Drehzapfen 25 ist am Rahmen des Drehgestelles 14 in einem in Querrichtung verschiebbaren Lager 31 vertikal beweglich und um eine querliegende Achse schwenkbar gelagert In einem Abstand H über den Schienenoberkanten ist an den beiden Enden des Fahrzeugrahmens 26 je ein Zughaken 32 bzw. 32' befestigt

Bei einer angenommenen Fahrtrichtung gemäß Pfeil F werden von den Drehgestellen 13 und 15 über die Zugstangen 22 und 24 Zugkräfte Zn bzw. .Zi₅, und vom Drehgestell 14 über den Drehzapfen 25 eine Zugkraft Zn auf den Fahrzeugrahmen 26 übertragen. Der Zughaken 32 überträgt demnach eine Gesamtzugkraft

Z_1n, — Z₁₃ + Z₁₄ -t- Zi5 .

Bei entgegengesetzter Fahrtrichtung werden entsprechend entgegengerichtete Zugkräfte über die Zugstangen 21 und 23 und den Drehzapfen 25 sowie über den Zughaken 32 übertragen.

Gemäß Fig.2 sind die Motoren 7, 8 und 9 der in Fahrtrichtung Fvorlaufenden Achsen 1,2 und 3 und die Motoren 10, U und 12 der nachlaufenden Achsen 4, 5 und 6 zu zwei parallel geschalteten Gruppen 35 und 36 zusammengefaßt, welche je über einen Thyristor-Steuerblock 37 bzw. 38 an einen Transformator 39 angeschlossen sind. Dieser ist in bekanntet Weise zur Stromentnahme über einen Schleifbügel 41 mit dem Fahrdraht 40 in Verbindung. Von den Motoren 7, 8, 9, 10, 11 und 12 wird der Strom in bekannter Weise über die Räder und die Schienen Sabgeleitet.

Die Zugstangen 21 und 22 bzw. 23 und 24 sind in an sich bekannter Weise so geneigt, daß sich ihre verlängerten Achsen im Bereich der Quermittelebene 20 auf der Höhe der Schienenoberkanten schneiden, wo somit die theoretischen Übertragungspunkte der Zugkräfte Zn und Z\s liegen.

Bei Ausübung der Gesamtzugkräft Z,_o, werden die Achsen 1 und 2 des in Fahrtrichtung F vorlaufenden Drehgestelles 13 je durch eine Kraft AQi bzw. AQi entlastet, und die Achsen 5 und 6 des nachlaufenden Drehgestelles 15 je durch eine Kraft AQs bzw. AQ₆ stärker belastet. Dabei ist A Q\ - A Qi und A Qi - Δ Qfe.

Die Einbauhöhe Λ des Lagers 31 im Drehgestell 14 ist so gewählt, daß durch das am Drehgestell 14 entstehende Kippmoment, welches durch die an den Aufstandspunkten der kider wirkenden Zugkräfte und die am Lager 31 wirkende Gegenkraft zur Zugkraft Zh verursacht wird, die Achse 3 mit einer Kraft AQ₃-AQ₂

entlastet und die Achse 4 rfiit einer Kraft
starker belastet wird. Die drei vorlaufenden Achsen I₁ 2 und 3 werden demnach je um einen Betrag entlastet, welcher der Mehrbelastung jeder der drei nachlaufenden Achsen 4,5 und β entspricht. Bei den gemäß Fig.] in Abstanden a und b angeordneten Triebachsen 1,2,3, 4, S und 6 gilt somit:

daraus:

Z_n, ■ H
5 a"+4h

Die Einbauhöhe Λ des Lagers 31 ergibt sich aus der Beziehung

daraus:

3 = IQ · «.

, .1« H
~ 5a +~4b

Für ein Fahrzeug mit Achsdrücken von z. B. 30 Mp und einer maxiamlen Gesamtzugkraft Ζ,₀₍ = 72Μρ ergeben sich somit — bei entsprechenden, z. B. konstruktiv bedingten Abmessungen von z. B. H= 0,85 m, a = 3,2 m und b=3,65 m — Achsdruckänderungen AQ=I Mp. Die Höhe h errechnet sich dabei zu 0,27 m.

Durch die Thyristor-Steuerblöcke 37 und 38 wird die Stromzufuhr zu den Motoren 7, 8, 9 bzw. 10, 11, 12 entsprechend den durch die Entlastungskräfte AQuAQ₂, AQi verminderten Achsdrücken der Achsen 1,2,3 bzw. entsprechend den durch die Kräfte AQa, AQ% AQf, vergrößerten Achsdrücken der Achsen 4, 5, 6 so

KppinfinRt HaR Hip hp'itien Unlnrvnmnpn 15 nnH Ifi in

ο "r r -

der jeweiligen Fahrtrichtung entsprechend verschiedene Leistungen abgeben. Diese Leistung ist proportional den tatsächlichen Achslasten, so daß an allen Achsen

derselbe Adhäsionskoeffizient fr= —-- ausgenützt wird.

Qrff

Dabei bedeuten

Z... die über die betreffende Achse zu übertragende Zugkraft, und

Qeit... Λκ an der betreffenden Achse auftretende effektive Achsbelastung.

Bei der Ausführung nach F i g. 3 ist der Fahrzeugkasten 19 in der Mitte über zwei Luftfedern 45 auf einem drehzapfenlosen Drehgestell 46 abgestützt, welches mit dem Fahrzeugkasten 19 zur Übertragung der Zug- und Bremskräfte durch zwei geneigte Zugstangen 47 und 48 gelenkig verbunden ist Die Luftfedern 45 sind an einen Druckluftbehälter 49 angeschlossen, durch welchen die Luftfedern 45 unter einem solchen Druck gehalten werden, daß das mittlere Drehgestell 46 den gleichen Anteil der Belastung aufnimmt wie die beiden äußeren Drehgestelle 13 und 15.

Die an den Drehgestellen 13 und 15 angelenkten Zugstangen 21' und 22' bzw. 23' und 24' sind je mit einem Kolben 50 versehen, der in einem am Fahrzeugkasten 19 angelenkten hydraulischen Zylinder 51 bzw. Sie beweglich geführt ist. Die Zylinder Sl und Sie jedes Drehgestelles 13 bzw. 15 sind über Druckleitungen 32 und 52e an zwei ZylindettBume eines am Fahrzeugkasten 19 angeordneten Kolben-Zylinder-Aggregates 33 angeschlossen, weiche Zylinderräume durch einen federbelasteten Differentialkolben 54 mit gleich großen Kolbenfiächen getrennt sind Durch die Aggregate 53 werden in bekannter Weise die Zugstangen 21' und ti' bzw. 23' und 24' so vorgespannt.

to daß die Summe der durch diese je Drehgestell 13 bzw. 15 zu übertragenden Zugkräfte bzw. deren auf die Sekundärfedern 16 und 18 wirkenden vertikalen Komponenten — bei stehendem und fahrendem Fahrzeug, unabhängig von der jeweiligen Fahrtrichtung

ii — konstant bleibt. Beim mittleren Drehgestell 46, ebenso wie bei den mechanischen Gestängen der anderen Ausführungen nach den Fig. 1, 4 und 6, wird die Entlastung der jeweils vorderen Zugstangen durch deren nicht weiter dargestellte, entsprechend nachgiebi-

>o ge Lagerung in den Gelenken erzielt.

Die Zugstangen 47 und 48 sind so angeordnet, daß der Schnittpunkt ihrer verlängerten Achsen und damit der theoretische Übertragungspunkt der Zugkraft Zm auf der Höhe Λ über den Schienenoberkanten liegt. Auf

2ϊ bereits beschriebene Weise wird dadurch das vorbestimmte Kräftepaar — entsprechend den Kräften AQi und AQa in Fig. 1 — auf die Triebachsen 3 und 4 ausgeübt.

Bei der Ausführung nach Fig.4 ist das mittlere

jn Drehgestell 46 mit dem Fahrzeugkasten 19 zur Übertragung der Zugkräfte Zu durch horizontale Längslenker 57 und 58 verbunden, welche je an einer Konsole 59 des Fahrzeugkastens 19 angelenkt sind. Auch bei dieser Ausführung wird die Höhenlage Λ der

j--, Anlenkstellen der Längslenker 57 und 58 entsprechend dem vorbestimmten, auf die Triebachsen 3 und 4 auszuübenden Kräftepaar gewählt.

Bei der Lokomotive nach F i g. 5 sind außer dem mittleren Drehgestell 14 auch die beiden äußeren Drehgestelle 61 und 62 am Fahrzeugkasten 19 je an einem Drehzapfen 25a bzw. 256 angelenkt Entsprechend werden die Zugkräfte Zn und Zis auf der Höhe der Drehgestellrahmen übertragen. Zum Ausgleich der dadurch entstehenden Momente bzw. der entsprechenden unterschiedlichen Belastungen der Triebachsen 1 und 2 bzw. 5 und 6 sind die einander zugekehrten Enden der Drehgestelle 61 und 62 je mit einem hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregat 63 bzw. 64 versehen. Die Zylinderräume der beiden Aggregate 63 und 64 sind

so über Druckleitungen 65 und 66 bzw. 65a und 66a je an eine nicht gezeichnete Druckmittelquelle angesch.cssen. Über die Aggregate 63 und 64 wird in bekannter Weise in die beiden Drehgestellenden jeweils ein den Entlastungsmomenten entgegenwirkendes Ausgleichsmoment eingeleitet Dieses wird bei der in Fig.5 angenommenen Fahrtrichtung gemäß Pfeil Fdurch die Gegenkräfte zu dem eingezeichneten, auf den Fahrzeugkasten 19 einwirkenden Kräftepaar An und A\s gebildet.

Wie aus der F i g. 6 hervorgeht können entsprechende Kolben-Zylinder-Aggregate 63 und 64 auch an drehzapfenlosen Drehgestellen 13 and 15 angeordnet werden, bei denen, z. B. aus konstruktiven Gründen, die Schnittpunkte der verlängerten Achsen der Zugstangen 21 und 22 bzw. 23 und 24, und damit die theoretischen Übertragungspunkte der Zugkräfte Zi₃ und Z_t5 nicht auf die Höhe der Schienenoberkanten gelegt werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Schienentriebfahrzeug mit drei Drehgestellen, von denen jedes zwei je mit einem Motor verbundene Triebachsen enthält und über eine Vorrichtung zur Übertragung einer Zugkraft mit dem Fahrzeugkasten verbunden ist, welcher einen Zugbaken zur Übertragung der Gesamtzugkraft aufweist, wobei die Zugkraftübertragungsvorrichtungen zweier Drehgestelle zum Ausgleich der Belastung der Triebachsen ausgelegt sind bzw. mit entsprechenden Vorrichtungen zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (7,8,9,10,11,12) in zwei parallel geschalteten, gleich is großen Gruppen (35 und 36) zusammengefaßt sind, wobei die eine Gruppe (35) die drei Motoren (7,8,9) der aufeinanderfolgenden, in Fahrtrichtung (Pfeil F) vorlaufenden Achsen (1,2,3) und die andere Gruppe (36) die drei Motoren (10,11,12) der aufeinanderfolgenden nachlaufenden Achsen (4,5, 6) umfaßt, daß der Ausgleich der Belastung der Triebachsen (1, 2 und 5,6) zwischen den beiden äußeren Drehgestellen (13 und 15; 61 und 62) erfolgt, und daß die Übertragungsvorrichtung des mittleren Drehgestelles (14 bzw. 46) so ausgelegt ist, daß der theoretische Angriffspunkt der auf den Fahrze-jgkasten (19) zu übertragenden Zugkraft (Zu) auf einer Höhe (h) über der Schienenoberkante liegt, welche im wesentlichen entsprechend einem vorbestimmten, jo bei der Übertragung dieser Zugkraft (Zu) entstehenden Moment beiv essen ist, welches die vorlaufende Achse (3) des mittleren DrehgesHles (14, 46) mit einer Kraft (AQ₁) entlastet, die der auf jede Achse (1, 2) des vorlaufenden Drehgestefltes (}3 bzw. 61) — η bei dessen Entlastung infolge des Kraftangriffs am Zughaken (32) — ausgeübten Entlastungskraft (4 Qi bzw, AQi) entspricht, und welches Moment die nachlaufende Achse (4) des mittleren Drehgestelles (14 bzw. 46) mit einer Kraft (AQ+) belastet, die den auf jede Achse (5,6) des nachlaufenden Drehgestelles (15 bzw, 62) — bei dessen Mehrbelastung infolge des Kraftangriffs am Zughaken (32) — ausgeübten Belastungskraft {Δ Q₅ bzw. Δ Q₆) entspricht.
2. Fahrzeug nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsvorrichtungen zumindest der beiden äußeren Drehgestelle (13 und 15) je ein mechanisches, hydraulisches oder pneumatisches Gestänge (21, 22, 23, 24 bzw. 22', 23', 24') enthalten.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Übertragungsvorrichtungen der drei Drehgestelle zumindest diejenige des mittleren Drehgestelles (14) einen aufrechten Drehzapfen (25) enthält
4. Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestänge (21, 22, 23, 24. bzw. 2V, 22', 23', 24') der beiden äußeren Drehgestelle (13 und 15)Tiefzugvorrichu.>.ngen sind.
5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Drehgestelle (13 und 15 bzw. 61 und 62) je mit einer Vorrichtung (63,64) zur Ausübung einer Ausgleichskraft versehen sind, welche einer Entlastung der jeweils vorlaufenden Achsen (1 und 5 bzw. 2 und 6) entgegenwirkt