DE2906169A1 - Verwendung eines schwingungsgedaempften rades zur erhoehung der haftung zwischen schiene und rad bei einem schienenfahrzeug - Google Patents

Verwendung eines schwingungsgedaempften rades zur erhoehung der haftung zwischen schiene und rad bei einem schienenfahrzeug

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DE2906169A1
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Erwin Dr Rer Nat Raquet
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Fried Krupp Huettenwerke AG
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Fried Krupp Huettenwerke AG
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/1201Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon for damping of axial or radial, i.e. non-torsional vibrations

Description

  • Verwendung eines schwingungsgedämpften Rades zur
  • Erhöhung der Haftung zwischen Schiene und Rad bei einem Schienenfahrzeug Bei Radsätzen für Schienenfahrzeuge ist ein wesentliches Kriterium für deren Funktionstüchtigkeit die Haftung zwischen Rad und Schiene. Bei angetriebenen Radsätzen ist die Haftung verantwortlich für das Zugvermögen (Traktionsfähigkeit) des Fahrzeuges, während bei nicht angetriebenen Radsätzen die Haftung für die Laufstabilität des Fahrzeuges verantwortlich ist. Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt sowohl das Zugvermögen als auch die Laufstabilität ab.
  • Man hat versucht, das Zugvermögen des angetriebenen Fahrzeuges dadurch zu erhöhen, daß man dem Fahrzeug Ballast auf lud. Diese Maßnahme ist sicher nur ein Behelf, weil damit auch die Belastung für den Antrieb des Fahrzeuges und damit auch dessen Energiebedarf vergrößert wird. Auch Werkstoffkombinationen (z.B. Eisen-Titan) haben sich als Maßnahmen zur Erhöhung der Haftung nicht bewährt, weil sie zu teuer sind und die so ausgelegten Partner (Rad/Schiene) zum Fressen neigen.
  • Versuche, die Haftung dadurch zu erhöhen, daß die Radsätze mit gummigefederten Rädern ausgestattet wurden, wobei zwischen der Radfelge und dem Radreifen eine Gummieinlage aus einer Vielzahl von unter hoher Vorspannung stehenden Gummiklötzchen vorgesehen wurde, brachten ebenfalls nicht den gewünschten Erfolg, weil bei diesen Rädern die Einlage danach ausgelegt war, die das Rad treffenden Stöße zu mildern und die Lager zu stützen und einm möglichst geräuschlosen, erschütterungsfreien Lauf des Fahrzeuges zu gewährleisten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzusehen, mit denen die Haftreibung zwischen Rad und Schiene erhöht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines schwingungsgedämpften Schienenrades und/oder einer schwingungsgedämpften Schiene zur Erhöhung der Haftreibung zwischen Schienenlauffläche und Radlauffläche bei Schienenrädern während des Laufes, wobei das System Rad-Schiene zur Schwingungsdämpfung auf die Eigenfrequenzen des Systems abgestimmte Schwingungsabsorber aufweist.
  • Die Schwingungsabsorber können entweder am Radkörper oder an der Schiene angekoppelt sein. Vorzugsweise bestehenadie Schwingungsabsorber aus mehreren, auf verschiedene Eigenfrequenzen des Systems Rad-Schiene abgestimmten, in Dämpfungsmaterial eingebetteten Zungen, die von einem gemeinsamen, am Radkörper und/oder der Schiene befestigten Sockel getragen werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung können die Zungen aus Platten insbesondere gleicher Höhe und Länge aber unterschiedlicher Dicke bestehen. Zweckmäßigerweise sind die Resonanzabsorber an einem Ring befestigt, der in einer Ausdrehung des ueberganges Radscheibe/Radkranz bzw. Radfelge eingeschrumpft ist Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die mit größer werdender Geschwindigkeit sich sehr stark vermindernde Haftreibung zwischen Rad und Schiene ihre Ursache darin hat, daß das System Schiene-Rad zu immer stärker werdenden Schwingungen angeregt wird und diese Schwingungen dazu führen, daß in den Phasen des Auseinanderschwingens von Rad und Schiene der Kontakt zwischen Rad und Schiene verlorengeht.
  • Die Schwingungen, die dies bewirken, sind vornehmlich Schwingungen des Rades in radialer Richtung und Vertikalschwingungen der Schiene. Die Frequenzen dieser Eigenschwingungen liegen hauptsächlich im Gebiet der Schallschwingungen. Durch die mit den Resonanzabsorbern am Rad und/oder der Schiene bewirkten Dämpfung dieser Schwingungen erreicht man eine wesentliche Verbesserung der Haftreibung. Aufgrund der verbesserten Haftreibung ergibt sich für die angetriebenen Radsätze ein vergrößertes Zugvermögen und für die nicht angetriebenen Radsätze eine höhere Laufstabilität. Für das angetriebene Fahrzeug bedeutet das, daß auf Ballastgewicht zumindest teilweise verzichtet werden kann. Die Verminderung des Ballastgewichtes wirkt sich nicht nur günstig auf den Energiebedarf des antreibenden Fahrzeuges aus, sondern auch auf die gesamte Fahrzeugkonstruktion, die nicht länger nach dem zusätzlichen Ballastgewicht ausgelegt zu werden braucht. Für das nicht angetriebene Fahrzeug bedeutet die höhere Laufstabilität eine Verminderung der Belastung der Fahrzeugkonstruktion, die deshalb ebenfalls entsprechend schwächer dimensioniert werden kann.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen Fig. 1 ein Schienenrad mit am Radkörper angebrachten Schwingungsabsorbern, Fig. 2 das Rad gemäß Fig. 1 im Schnitt nach Linie 1 - 1 der Fig. 1, Fig. 3 einen Schwingungsabsorber mit zwei Zungenpaaren in Aufsicht, Fig. 4 den Schwingungsabsorber gemäß Fig. 3 im Schnitt nach Linie II - II der Fig. 3, Fig. 5 den Schwingungsabsorber gemäß Fig. 3 im Schnitt nach Linie III - III der Fig. 3, Fig. 6 einen Schwingungsabsorber mit zwei Zungenpaaren in zu Fig. 3 anderer Ausführung, Fig. 7 den Schwingungsabsorber gemäß Fig. 6 mit Stäben als Zungen im Schnitt nach der Linie V - V der Fig. 6, Fig. 8 den Schwingungsabsorber gemäß Fig. 6 im Schnitt nach der Linie IV - IV der Fig. 6, Fig. 9 den Schwingungsabsorber gemäß Fig. 6 mit koaxial zueinander angeordneten Rohren als Zungen im Schnitt nach der Linie V - V der Fig. 6 und Fig. 10 das System Rad/Schiene mit am Rad und an der Schiene angebrachten Schwingungsabsorbern in Seitenansicht.
  • Das in Fig. 1 als Vollrad ausgeführte Schienenrad besteht aus Nabe 1, die auf einer nicht dargestellten Radsatzwelle aufgeschrumpft werden kann, Radscheibe 2 und Radkranz 3.
  • Radnabe 1, Radscheibe 2 und Radkranz 3 sind aus einem Stück aus Stahl geschmiedet. Solche Räder sind in der Regel auf Achsen paarweise aufgeschrumpft.
  • Der Radkranz 3 trägt auf beiden Seiten der Nabe 1 zugekehrt Ausdrehungen 4, 5, in denen jeweils ein Ring 6, 7 eingeschrumpft ist. Ín den Ringräumen, die von den Rückseiten der Ringe 6, 7 und den Übergangsbereichen von der Radscheibe 2 in den Radkranz 3 gebildet werden, sind jeweils im Kreis angeordnete Schwingungsabsorber 8, 9 vorgesehen. Sie sind mit Schraubenbolzen 10, 11 an den Ringen 6, 7 befestigt.
  • Sie sind bogenförmig gekrümmt, wobei ihr Krümmungsradius dem Radius ihrer Befestigungsstelle am Rad entspricht.
  • Jeder Schwingungsabsorber besteht aus zwei Paar Zungensätzen 15, 16, 17, 18. Die Zungen 15 bis 18 haben im wesentlichen die gleiche Länge. Sie sind voneinander durch Zwischenlagen 12 aus Dämpfungsmaterial getrennt oder in Dämpfungsmaterial 13, 14 eingebettet. Die Zungen 15 bis 18 eines jeden Zungensatzes werden an einem Ende von einem Sockel 19, 20 getragen.
  • In den beiden Ausführungsbeispielen sind jeweils zwei benachbarte Zungensätzen einem.gemeinsamen Sockel 19, 20 zugeordnet.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bis 5 bestehen die Zungen aus einzelnen gleich breiten, gleich langen Zungen 15 verschiedener Dicke. Im mittleren Bereich dieser Doppelzungen werden die Zungen 15 durch Distanzplatten 21 auf Abstand voneinander gehalten. Unterseitig und oberseitig sind zusätzlich Abdeckplatten 22, 23 vorgesehen. Die Zungenenden und die Distanz- und Abdeckplatten sind über Schweißraupen 24 miteinander zu dem Sockel 19 verbunden. Für den Schraubenbolzen 10 sind die gemeinsamen Enden der Zungen 15, die Distanzplatten 21 und die Abdeckplatten- 22, 23 durchbohrt.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 bis 8 ist der Sockel 20 ein einheitlicher Block, an dem die Zungen 16, die als Stäbe verschiedenen Durchmessers ausgebildet sind, angeschweißt sind.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 9 sind anstelle von Einzelstäben konzentrisch zueinander angeordnete Rohre 17 mit einem mittleren Stab 18 vorgesehen.
  • Bei allen Ausführungsbeispielen ermöglichen die Zungen verschiedener Stärke die Abstimmung auf verschiedene Eigenfrequenzen des Systems Rad - Schiene. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 5 werden vorzugsweise die Schwingungen in axialer Richtung gedämpft, wogegen beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 bis 9 keine bevorzugte Richtung der Dämpfung besteht.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 tragen sowohl das Rad als auch die Schiene Schwingungsabsorber Die Schwingungsabsorber sind so am Rad und an der Schiene angebracht, daß sie vorzugsweise radiale und vertikale Schwingungen dämpfen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 10 sind die Schwingungsabsorber nur schematisch dargestellt. Ihre konstruktive Ausführung kann der detailliert beschriebenen Ausführung der vorangehenden Ausführungsbeispiele entsprechen.

Claims (6)

  1. Ansprüche: 1. Verwendung eines schwingungsgedämpften Schienenrades und/oder einer schwingungsgedämpften Schiene zur Erhöhung der Haftreibung zwischen Schienenlauffläche und Radlauffläche bei Schienenrädern während des Laufes, wobei das System Rad-Schiene zur Schwingungs dämpfung auf die Eigenfrequenzen des Systems abgestimmte Schwingungsabsorber aufweist.
  2. 2. Verwendung eines schwingungsgedämpften Schienenrad nach Anspruch d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schwingungsabsorber am Radkörper angekoppelt sind.
  3. 3. Verwendung einer schwingungsgedämpften Schiene nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schwingungsabsorber an der Schiene angekoppelt sind.
  4. 4. Verwendung eines schwingungsgedämpften Schienenrades und/oder einer schwingungsgedämpften Schiene nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Schwingungsabsorber aus mehreren, auf verschiedene Eigenfrequenzen des Systems Rad-Schiene abgestimmten, in Dämpfungsmaterial eingebetteten Zungen bestehen, die von einem gemeinsamen am Radkörper und/oder an der Schiene befestigten Sockel getragen werden.
  5. 5. Verwendung eines schwingungsgedämpften Schienenrades nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß die Zungen aus Platten, insbesondere gleicher Höhe und Länge aber unterschiedlicher Dicke bestehen.
  6. 6. Verwendung eines schwinoungsgedämpften Schienenrades und/oder einer schwingungsgedämpften Schiene nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Resonanzabsorber an einem Ring befestigt sind, der in einer Ausdrehung des Übergangs Radscheibe / Radkranz bzw.
    Felge eingeschrumpft ist.
DE19792906169 1979-02-17 1979-02-17 Verwendung eines schwingungsgedaempften rades zur erhoehung der haftung zwischen schiene und rad bei einem schienenfahrzeug Pending DE2906169A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0658872A2 (de) * 1993-12-16 1995-06-21 Daimler-Benz Aerospace Aktiengesellschaft Resonanzabsorber

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0658872A2 (de) * 1993-12-16 1995-06-21 Daimler-Benz Aerospace Aktiengesellschaft Resonanzabsorber
EP0658872A3 (de) * 1993-12-16 1996-02-07 Daimler Benz Aerospace Ag Resonanzabsorber.
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