DE3605648A1 - Verfahren und vorrichtung zum richten einer eisenbahnschiene in einer rollenrichtmaschine - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum richten einer eisenbahnschiene in einer rollenrichtmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten einer
Eisenbahnschiene in einer Rollenrichtmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Hauptanspruches.
Die Erfindung umfaßt ferner eine zur Durchführung des Ver
fahrens geeignete Rollenrichtmaschine.
Durch Warmwalzen von Schienenstählen in entsprechend kali
brierten Walzen hergestellte Schienen kühlen nach dem Wal
zen auf Kühlbetten an Luft bis auf Raumtemperatur ab.
Wegen der unterschiedlichen Verhältnisse von Masse zu Ober
fläche bei Schienenkopf und -fuß verbiegen sich die Schie
nen jedoch beim Abkühlen. Um die hohen Ebenheitsanforde
rungen an die Fahrfläche zu erfüllen, müssen die Schienen
daher gerichtet werden.
Beim Richten in Rollenrichtmaschinen wird die Schiene bei
ihrem Durchlauf durch die versetzt zueinander angeordneten
Ober- und Unterrollen mehrfach durch abwechselnde Einzelbie
gungen über Kopf und Fuß gegensätzlichen Biegeverformungen
unterworfen, die jedem Querschnitt der Schiene eine mehr
fach in ihrer Steigung umkehrende Durchlaufbahn aufzwingen,
wobei abwechselnd Maxima bei Kontakt des Schienenfußes mit
den Unterrollen und Minima bei Kontakt des Schienenkopfes
mit den Oberrollen auftreten.
Zwei Oberrollen und die dazugehörige Unterrolle und zwei
Unterrollen bzw. die dazugehörige mittige Oberrolle werden
jeweils als ein Richtdreieck bezeichnet.
Im letzten auslaufseitigen Richtdreieck wird eine von
der gewünschten Geraden noch abweichende Biegeverfor
mungskrümmung der Schiene bleibend beseitigt.
Weltweit üblich ist heute ein Rollenrichtsystem von neun
Rollen, wobei vier Oberrollen und drei Unterrollen den
eigentlichen Richtvorgang bewirken, und die Schiene an der
Einlauf- und der Auslaufseite von je einer weiteren Rolle
getragen wird. Die Achsen der Unterrollen und der Aus
laufrolle können in Höhenrichtung parallel über das Maß
hinaus verschoben werden, das gerade noch einen freien
Durchlauf der Schiene ermöglicht. Den Betrag dieser Ver
schiebung bezeichnet man als Anstellung. Die Achsen der
Oberrollen sind dabei nicht anstellbar. Sie werden ange
trieben, um den Durchlauf der Schiene zu bewirken. Die
Maxima und Minima, die bei den gegensätzlichen Biege
verformungen in der Durchlaufbahn auftreten, werden be
wirkt durch Anstellung der Unterrollen gegen den Fuß der
Schiene, wobei nach dem Stand der Technik eine zur Aus
laufseite hin abnehmende Unterrollenanstellung vorge
sehen ist. Durchläuft eine Schiene das Rollensystem mit
einer solchen üblichen Anstellung der Unterrollen, dann
erfährt sie dabei abwechselnd Biegungen bzw. Krümmungen
nach oben und unten mit Maxima und Minima, bis schließ
lich die erwünschte Ebenheit erreicht ist.
Da beim Rollenrichten der Schienenquerschnitt durch die
abwechselnden gegensätzlichen Biegeverformungen plas
tisch umgeformt wird, die Formänderungen jedoch über
den Querschnitt unterschiedlich hoch sind, entstehen in
den so gerichteten Schienen Eigenspannungen. An der
Fahrfläche und an der Schienenunterseite sind dabei die
Eigenspannungen in Längsrichtung positiv, d. h. es liegen
Zugspannungen vor, denen Druckeigenspannungen im Steg
gegenüberstehen. Die Eigenspannungen nehmen mit stei
gender Festigkeit des Schienenwerkstoffes zu.
Das Verfahren zum Richten von Schienen in einer 9-Rollen-
Maschine (sieben Richtrollen zuzüglich Ein- und Auslauf
rolle) sowie die beim Richten der Schienen auftretenden
Eigenspannungsverläufe sind ausführlich beschrieben in
DE-Z Stahl und Eisen 105 (1985), Nr. 25-26, Seiten 1451-
1456, insb. Bilder 9 und 10 auf Seite 1455.
Nach dieser Literaturstelle erreichen die Längszugeigen
spannungen bei einer Schiene UIC 60 Güte 90 A (Festigkeit:
950 N/mm2) im Kopf bis zu 200 N/mm2 und im Fuß bis zu 260
N/mm2, bei einer Schiene UIC 60 in Güte S 1200 (Festigkeit:
1250 N/mm2) im Kopf bis zu 250 N/mm2 und im Fuß bis zu 400
N/mm2.
Die hohen Längszugeigenspannungen in Schienenkopf und -fuß
beruhen darauf, daß diese Bereiche der Schiene durch das
Rollenrichten gegenüber dem Schienensteg verkürzt werden,
diese Verkürzungen jedoch durch elastische Dehnungen aus
geglichen werden, da dies der Zusammenhalt der Schiene er
fordert.
Die elastischen Dehnungen von Kopf und Fuß entsprechen den
dort zu messenden Zugeigenspannungen. Das Gleichgewicht
wird durch elastische Stauchungen des Steges entsprechend
den dort zu messenden Druckeigenspannungen gewahrt.
Die hohen Zugeigenspannungen beeinflussen die Gestalt
festigkeit und die Bruchsicherheit der Schienen. Zwar wer
den sie an der Fahrfläche während des Betriebes durch das
Befahren in Druckeigenspannungen umgewandelt, aber an der
Fußunterseite bleiben sie erhalten.
Man kann die Bruchsicherheit von Schienen erhöhen, indem
die Längszugeigenspannungen im Schienenfuß abgebaut werden.
Hierzu gibt es bereits verschiedene Ansätze. Man kann die
Eigenspannungen z. B. durch Spannungsarmglühen entscheidend
verringern. Auch sind Vorschläge bekannt, Schienen durch
Recken eigenspannungsarm zu richten (DE-OS 32 23 346).
Schließlich kann man nach einem nicht vorveröffentlichten
Vorschlag der Anmelderin durch ein geeignetes Erwärmen des
Schienensteges den Eigenspannungszustand beim Rollenrichten
im günstigen Sinne verändern. Da aber das Rollenrichten das
übliche Verfahren ist, nach dem Schienen im Erzeugungsfluß
gerichtet werden, um hohen Ebenheitsanforderungen zu genü
gen, ist anzustreben, schon mit diesem Verfahren allein zu
niedrigen Längseigenspannungen im Schienenfuß zu kommen.
In z. Z. üblichen Rollenrichtmaschinen für Schienen, z. B.
einer 9-Rollen-Richtmaschine, sind lediglich die Unter
rollen anstellbar, d. h. nur ihre Achsen sind in Höhenrich
tung verschiebbar, die der Oberrollen dagegen nicht. Deren
Achsen liegen auf einer Linie. Auch sind die Rollendurch
messer alle gleich.
Die Richtwirkung wird so erzielt, daß die Schiene zunächst
mit dem Kopf in der Zugzone stark durch entsprechende An
stellung der ersten Unterrolle durchgebogen wird. Von die
sem Krümmungszustand ausgehend wird dann mit abnehmender
Anstellung der zweiten und der dritten Unterrolle durch auf
einanderfolgende Einwirkung von Ober- und Unterrollen
(Richtdreiecke) die Schiene unter abnehmenden Beträgen mit
dem Fuß bzw. Kopf in der Zugzone gebogen, bis sie gerade
ist. Hierbei gibt die gemeinsame Tangente an die Oberrollen
die angestrebte Durchlaufbahn in bezug auf den Schienen
kopf vor. Auf diese Weise lassen sich gute Ergebnisse be
züglich der Geradheit der Schienen erreichen, jedoch die
Längseigenspannungen im Fuß nur sehr wenig beeinflussen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Verfahren der
eingangs beschriebenen Art zum Rollenrichten von Eisenbahn
schienen so weiterzuentwickeln, daß die die Bruchsicherheit
der Schiene im betrieblichen Einsatz mitbestimmenden Längs
zugeigenspannungen im Schienenfuß entscheidend abgebaut wer
den.
Auch ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine hierfür geeig
nete Vorrichtung zu schaffen.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des
Hauptanspruches dadurch, daß die Schiene beim Richten einer
insgesamt gekrümmten Durchlaufbahn mit dem Krümmungsmittel
punkt unterhalb des Schienenfußes folgt und derart gebogen
wird, daß die Minima der Bahn, die jeder Schienenabschnitt
in der Richtmaschine auf seinem Weg zum letzten Richtdreieck
durchläuft, Eckpunkte eines gedachten, einlaufseitig anstei
genden und zum letzten Richtdreieck abfallenden Polygonzu
ges sind und die Maxima oberhalb des Polygonzuges liegen,
und daß jeder Schienenabschnitt mit einer durch das letzte
Richtdreieck zu beseitigenden Endkrümmung mit einem Radius
von 15-60 m in das letzte Richtdreieck einläuft.
Das Verfahren wird so durchgeführt, daß z. B. bei der ein
gangs beschriebenen 9-Rollen-Richtmaschine die beiden Ober
rollen an der Ein- bzw. Auslaufseite ihre feste Achse be
halten, wohingegen die beiden mittleren Oberrollen nach oben
verschoben sind. Damit wird als Bezugslinie der Anstellung
für die Durchlaufbahn der Schiene nicht mehr eine einheit
liche gemeinsame Tangente an die Oberrollen, bezogen auf den
Schienenkopf, sondern ein Polygonzug definiert. Die Eck
punkte dieses Polygonzuges sind dabei gegeben durch die je
weiligen tiefsten Punkte der Berührungsflächen von Ober
rollen und Schienenkopf.
Diese Berührungspunkte (= Eckpunkte des Polygonzuges)
stellen die Minima der Schienendurchlaufbahn dar. Mit der
Verschiebung der jeweiligen Unterrollen über die jeweiligen
Strecken des Polygonzuges hinaus erreicht man die für die
Richtwirkung notwendige Anstellung gegen den Schienenfuß.
Die dabei auftretenden Durchbiegungen stellen die Maxima der
Durchlaufbahn der Schiene dar.
Beim Durchlauf durch die einzelnen Richtdreiecke der Rol
lenrichtmaschine beschreibt jeder Abschnitt der Schiene so
mit, begrenzt durch die Anpressung an die Oberrollen, ins
insgesamt einen nach oben hin gerichteten Bogen. Dieser
Bogen wird durch die jeweiligen Einzelbiegungen (Maxima
und Minima) der Durchlaufbahn moduliert. Die dafür notwendi
gen Anstellungen der mittleren Oberrollen sowie der Unter
rollen sind unter Berücksichtigung der Rückfederung der
Schiene so gewählt, daß vor dem Einlauf der Schiene in das
letzte Richtdreieck die Schiene eine konstante Endkrümmung
erhält. Der Krümmungsradius beträgt dabei je nach Schienen
qualität und beabsichtigter Richtwirkung 15-60 m. Diese
auf der letzten Strecke des Polygonzuges konstante End
krümmung wird im letzten Richtdreieck, gebildet von der
letzten Oberrolle, der letzten Unterrolle und der Auslauf
rolle, umgewandelt in eine gerade Bahn der Schiene.
Der zu den Oberrollen hin gekrümmte Bogen der Schienendurch
laufbahn ist vorzugsweise so gestaltet, daß der Schienenab
schnitt mit konstanter Endkrümmung und die Minima der Ein
zelbiegungen auf einem gemeinsamen Kreisbogen liegen. Die
mittleren Oberrollen sind dabei gegenüber der ein- und aus
laufseitigen Oberrolle um einen gleichen Betrag höher ge
stellt.
Alternativ kann der nach oben gekrümmte Bogen der Schienen
durchlaufbahn so gestaltet sein, daß die Minima der Einzel
biegungen auf einem Kreisbogen mit größerem Radius als der
Radius der Endkrümmung liegen. Um die erforderliche End
krümmung zu erreichen, muß dabei das letzte Maximum der
Einzelbiegungen vor Einlauf der Schiene in das letzte
Richtdreieck entsprechend eingestellt werden. Die Ein
stellung wird unter Berücksichtigung der Rückfederung so
gewählt, daß die im Bereich zwischen diesem Maximum und
dem letzten Minimum gegebene Durchbiegung der nach oben
gekrümmten Schiene der gewünschten konstanten Endkrümmung
entspricht.
So erfindungsgemäß gerichtete Schienen weisen neben der
erforderlichen Ebenheit überraschenderweise sehr niedrige
Längszugeigenspannungen an der Fußunterseite auf, wie in
den nachfolgenden Beispielen ausgeführt wird.
Man kann die für das erfindungsgemäße Verfahren wesentliche,
nach oben gekrümmte, um die Einzeldurchbiegungen infolge
der Anstellung der Unterrollen modulierte Krümmung der
Schienendurchlaufbahn mit konstanter Endkrümmung vor Einlauf
in das letzte Richtdreieck auch erreichen, wenn man für die
beiden mittleren Oberrollen einen kleineren Durchmesser vor
sieht, als den Durchmesser der äußeren Oberrollen, wobei
die Achsen der Oberrollen in derselben Ebene liegen. Auch
mit dieser Maßnahme erhält die Schiene beim Durchlauf die
geforderte Krümmung über den Schienenkopf, übergehend in
eine einheitliche Endkrümmung, bevor sie durch das auslauf
seitige Richtdreieck in die geforderte Gerade gebogen wird.
Auch mit dieser Variante erreicht man neben der geforderten
Ebenheit der Schiene sehr niedrige Längszugeigenspannungen
im Schienenfuß.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen
sich Rollenrichtmaschinen mit den Merkmalen der Ansprüche
4 bis 6.
Mit der Rollenrichtmaschine gemäß den Ansprüchen 4 und 5 ist
es möglich, die jeweilige Krümmung der nach oben gebogenen
Durchlaufbahn der Schiene entsprechend den gewünschten Span
nungsverhältnissen im Schienenfuß in bestimmten Grenzen ein
zustellen. Bei einer Rollenrichtmaschine mit den Merkmalen
des Anspruches 6, nach denen die mittleren Oberrollen einen
kleineren Durchmesser aufweisen als die äußeren Oberrollen,
ist der Krümmungsradius der Schienendurchlaufbahn durch den
Durchmesser der mittleren Rollen zwar bindend festgelegt.
Eine derartige Maschine kann aber mit Vorteil da zum Ein
satz kommen, wo Schienen gleichbleibender Qualität und
gleichbleibender Abmessung gerichtet werden sollen. Dann
kann man den Durchmesser der mittleren Rollen von vornherein
so wählen, daß das optimale Richtergebnis gewährleistet
ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Beispielen
und Figuren näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine 9-Rollen-Richtmaschine dargestellt, in
der die beiden mittleren Oberrollen höhenverstellbar sind.
Dieser Darstellung zugeordnet ist mit Fig. 2 eine Darstel
lung der gekrümmten Schienendurchlaufbahn über die einzel
nen, durch durch die Rollen vorgegebenen Richtdreiecke.
In Fig. 3 ist eine weitere 9-Rollen-Richtmaschine darge
stellt, bei der die mittleren Oberrollen einen kleineren
Durchmesser aufweisen als die beiden äußeren Oberrollen.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung der nach oben gekrümmten
Durchlaufbahn der Schiene durch die Richtmaschine nach
Fig. 3.
Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Rollenrichtma
schine R 1 sind vier Oberrollen 1, 3, 5 und 7 sowie eine
untere Einlaufrolle E, drei untere Richtrollen 2, 4 und 6
sowie eine untere Auslaufrolle A in einem Maschinenstän
der 8 gelagert.
Die mittleren Oberrollen 3 und 5 sind höhenverstellbar.
Alle Rollen haben in diesem Beispiel einen Durchmesser von
950 mm. Der Abstand zwischen den Oberrollen einerseits und
den Unterrollen andererseits beträgt, bezogen auf die Rol
lenachsen, 1500 mm.
Die Unterrollen 2, 4 und 6 liegen jeweils mittig zu den ent
sprechenden Oberrollen 1, 3, 5 und 7.
Die Unterrollen 2, 4 und 6 sowie die Einlaufrolle E und die
Auslaufrolle A sind ebenfalls höhenverstellbar.
Alle Oberrollen sind durch nicht dargestellte Antriebs
mittel angetrieben.
Zwischen den Oberrollen und den Unterrollen wird eine Schie
ne 9 gerichtet. Die Schiene liegt dabei mit ihrem Kopf 9 a
an den Oberrollen und mit ihrem Fuß 9 b an den Unterrollen
an.
In dem Beispiel sind die mittleren Oberrollen 3 und 5 um
einen gleichen Betrag von 73 mm gegenüber der geraden Ver
bindung zwischen den Kontaktlinien der ersten Oberrolle 1
und der vierten Oberrolle 7 mit dem Schienenkopf 9 a höher
gestellt.
Bei Anlage des Schienenkopfes 9 a an die Oberrollen 1, 3, 5
und 7 beschreibt die durchlaufende Schiene einen (gedach
ten) Polygonzug P mit den Eckpunkten 1′, 3′, 5′, 7′.
Die Unterrollen sind über die Seiten des Polygonzuges P
hinaus nach oben hin angestellt. Die Unterrolle 2 ist um
22 mm höher gestellt, so daß die (gedachte) Polygonstrecke
1′-3′ nach oben hin durchgebogen wird. Diese Durchbiegung
ergibt das erste Maximum 2′ der Biegung der Schiene. Die
Unterrolle 4 ist um 18 mm gegenüber der Polygonstrecke 3′-5′
höher gestellt (Maximum 4′), die Unterrolle 6 um 15 mm
gegenüber der Polygonstrecke 5′-7′ (Maximum 6′).
Es ergibt sich eine insgesamt zu den Oberrollen hin ge
krümmte Durchlaufbahn der Schiene 9, wobei, wie Fig. 2
zeigt, die den Oberrollen zugeordneten Minima 1′, 3′, 5′
und 7′, definiert durch die Eckpunkte des gedachten Poly
gonzuges P, auf dem gleichen Kreisbogen K mit dem Radius
r=31 m liegen wie der Schienenabschnitt S mit konstanter
Endkrümmung vor Einlauf in das letzte Richtdreieck, das
gebildet wird von der Oberrolle 7, der Unterrolle 6 und
der Auslaufrolle A.
Die konstante Endkrümmung des Schienenabschnittes S mit dem
Radius r=31 m wird durch Anstellung der Auslaufrolle A
um 33 mm nach unten bleibend beseitigt.
Die in diesem Beispiel gewählten Einzeldurchbiegungen (Maxi
ma, Minima) der Schiene sind einer Schienenhöhe von 172 mm
angepaßt (Profil UIC 60) und ergeben unter Berücksichtigung
der Rückfederung vor Einlauf der Schiene in das letzte
Richtdreieck die konstante Endkrümmung mit einem Radius
r=31 m.
In Fig. 3 ist eine weitere Rollenrichtmaschine R 2 darge
stellt. Sie entspricht im wesentlichen der in Fig. 1 be
schriebenen Rollenrichtmaschine R 1. Die Bezugszeichen, wie
in Fig. 1 genannt, werden deshalb beibehalten. Der Unter
schied zur Rollenrichtmaschine R 1 besteht darin, daß bei
der Rollenrichtmaschine R 2 die mittleren Oberrollen 3 und
5 fest gelagerte Achsen aufweisen, die in einer Linie mit
den Achsen der Oberrollen 1 und 7 liegen. Der Durchmesser
der Oberrollen 3 und 5 ist jedoch kleiner als der Durch
messer der äußeren Oberrollen 1 und 7. Er beträgt in diesem
Beispiel 930 mm gegenüber 950 mm der Rollen 1 und 7.
Gerichtet wird eine Schiene UIC 60 mit einer Höhe von
172 mm.
Bei Anlage der Schiene 9 mit ihrem Kopf 9 a an die Oberollen
1, 3, 5 und 7 ergibt sich ebenfalls ein gedachter Polygon
zug P′ mit den Eckpunkten 1′, 3′, 5′ und 7′, die die Minima
der Schienenbiegung beim Durchlauf der Schiene durch die
Rollen bilden.
Die Minima 1′, 3′, 5′ und 7′ liegen hier, wie Fig. 4 zeigt,
auf einem Kreisbogen K′ mit einem größeren Radius r 1=
225 m als der Radius r=25 m des Schienenabschnittes S
mit konstanter Endkrümmung vor Einlauf in das letzte Richt
dreieck (Rollen 7, 6, A). Die Unterrolle 2 ist um 22 mm ge
genüber der Polygonstrecke 1′-3′ höhergestellt (Maximum 2′).
Die Unterrolle 4 ist um 8 mm (Maximum 4′) über die Polygon
strecke 3′-5′ hinaus höhergestellt.
Die Unterrolle 6 ist um 20 mm über die Polygonstrecke 5′-7′
hinaus höhergestellt (Maximum 6′). Die dadurch der Schiene
im Bereich zwischen dem Maximum 6′ und dem Minimum 7′ gege
bene Durchbiegung entspricht unter Berücksichtigung der
Rückfederung der gewünschten konstanten Endkrümmung des
Schienenabschnittes S mit einem Radius r=25 m. Diese End
krümmung wird durch Anstellen der Rolle A um 10 mm nach
unten beseitigt.
Mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten wird im Fuß
einer Schiene Profil UIC 60, zum Beispiel in Güte 90 A
eine Zuglängseigenspannung von nur 35 N/mm2, statt sonst
250 N/mm2, und z. B. in Güte S 1200 von nur 60 N/mm2, statt
sonst bis zu 400 N/mm2, erreicht.
Der Streubereich der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in
Schienen mit Profil UIC 60 nach Fig. 5 erreichbaren Eigen
spannungen ist in dem Diagramm nach Fig. 6 wiedergegeben.
Während im Kopf 9 a und Steg 9 c der Eigenspannungsverlauf
über die Höhe der Schiene 9 dem des üblichen Rollenrichtens
entspricht (durchgezogene Linien), entstehen im Fuß 9 b nie
drigere Längszug- bis sogar Druckeigenspannungen (Zugspan
nung - Pluswerte, Druckspannung - Minuswerte).
Die gestrichelten Linien bezeichnen den Streubereich nach
dem üblichen Rollenrichten, während die strichpunktierten
Linien den Streubereich begrenzen, der sich beim erfindungs
gemäßen Richten im Fußbereich ergibt.
Die Vorkrümmung der Schiene mit einer konstanten Endkrümmung
vor Einlauf in das letzte Richtdreieck ist für das erfin
dungsgemäße Verfahren von entscheidender Bedeutung.
In diesem vorgekrümmten Zustand hat die Schiene noch den
Eigenspannungszustand mit hohen Längszugeigenspannungen im
Fuß. Die nach oben vorgekrümmte Schiene wird dann aber im
letzten Richtdreieck geradegebogen und im Fuß dadurch so
bleibend gedehnt, daß die Gesamtlänge des Schienenfußes
vergrößert und der Länge des nahezu unverformten Schienen
steges wieder angeglichen wird. Bei der Rückfederung nach
Auslauf der Schiene aus der Richtmaschine ist damit ein
Längenausgleich durch elastische Dehnungen bzw. entsprechen
de Zugeigenspannungen nicht mehr in dem Maße wie beim übli
chen Rollenrichten gegeben, so daß die Längszugeigenspan
nungen im Fuß demzufolge Null oder nahe Null liegen.
Aufgrund der verringerten Längszugeigenspannungen im Schie
nenfuß wird das Verhalten von erfindungsgemäß gerichteten
Schienen bei der Beanspruchung entscheidend verändert.
Die Vorteile der so erzielten Eigenspannungsverteilung mit
niedrigen Längszugeigenspannungen an der Schienenfußunter
seite konnten durch Dauerschwingversuche an ganzen Schienen
mit einer Prüfanordnung, wie sie in der eingangs genannten
DE-Z Stahl und Eisen 105 (1985), Seite 1452, in Bild 3 be
schrieben ist, nachgewiesen werden.
Die Ergebnisse der Dauerschwingversuche sind in Fig. 7 für
das Schienenprofil UIC 60 in Güte 90 A zusammengestellt.
Danach beträgt die dauernd ertragene Gestaltfestigkeit
der gekerbten Schienen nach üblichem Rollenrichten 100
N/mm2, nach erfindungsgemäßem Rollenrichten 150 N/mm2.
Der Vorteil in der Dauerfestigkeit beträgt danach an die
sem Beispiel 50%. Er gilt proportional auch für ungekerb
te Schienen. Selbst wenn man davon bei der laufenden Schie
nenerzeugung nur die Hälfte, also 25%, dauernd verwirkli
chen kann, ist dieser Vorteil erheblich. In Bezug auf die
Eigenschaft der Schiene als Träger erhöht man damit ent
weder ihre Tragfähigkeit um diesen Prozentsatz, oder man
kann bei gleicher Beanspruchung das Widerstandsmoment der
Schiene und damit deren Metermasse erniedrigen. Statt des
Profiles UIC 60 mit einem Widerstandsmoment von 335 cm3
und einer Metermasse von 60 kg/m kann man im Falle des er
findungsgemäßen Richtverfahrens sogar das Profil S 49 mit
einem Widerstandsmoment von 240 cm3 und einer Metermasse
von 49 kg/m einsetzen, ohne an dauerhafter Tragfähigkeit
auch bei Korrosion und den damit eingebrachten Kerben ein
zubüßen.
Ebenso erheblich sind die Vorteile in Bezug auf die Bruch
sicherheit nach bruchmechanischer Beurteilung. Die linear
elastische Bruchmechanik beschreibt die Bedingungen, unter
denen ein Bauteil ausgehend von einem bereits vorhandenen
Anriß spröde bricht. Sie läßt sich auf Schienen anwenden.
Danach nimmt die Bruchsicherheit von Schienen zu, wenn vor
Eintritt des Bruches bei gleicher äußerer Beanspruchung ein
möglichst tiefer Anriß ertragen wird. Die wie üblich rollen
gerichtete Schiene UIC 60 in Güte 90 A ertrug in der Dauer
schwingprüfung einen Daueranriß von 9 mm, bevor sie bei der
Oberspannung von 205 N/mm2 spröde brach.
Dagegen ertrug die erfindungsgemäß rollengerichtete Schiene
mit 28 mm einen dreimal so tiefen Daueranriß, bevor der
Bruch bei derselben Oberspannung eintrat.
Claims (6)
1. Verfahren zum Richten einer Eisenbahnschiene in
einer Rollenrichtmaschine, wobei die Schiene bei ihrem
Durchlauf durch die versetzt zueinander angeordneten,
hintereinander liegende Richtdreiecke bildenden Ober
und Unterrollen mehrfach durch abwechselnde Einzelbie
gungen über Kopf und Fuß gegensätzlichen Biegeverformun
gen unterworfen wird, die der Schiene eine mehrfach in
ihrer Steigung umkehrende, abwechselnd Maxima bei Kon
takt des Schienenfußes mit den Unterrollen und Minima
bei Kontakt des Schienenkopfes mit den Oberrollen auf
weisende Durchlaufbahn aufzwingen, und wobei im letz
ten auslaufseitigen Richtdreieck eine von der gewünsch
ten Geraden noch abweichende Biegeverformungskrümmung
der Schiene bleibend beseitigt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schiene beim Richten einer insgesamt gekrümmten
Durchlaufbahn mit dem Krümmungsmittelpunkt unterhalb
des Schienenfußes folgt und derart gebogen wird, daß
die Minima der Bahn, die jeder Schienenabschnitt in der
Richtmaschine auf seinem Weg zum letzten Richtdreieck
durchläuft, Eckpunkte eines gedachten, einlaufseitig
ansteigenden und zum letzten Richtdreieck abfallenden
Polygonzuges sind und die Maxima oberhalb des Polygon
zuges liegen, und daß jeder Schienenabschnitt mit einer
durch das letzte Richtdreieck zu beseitigenden Endkrüm
mung mit einem Radius von 15 bis 60 m in das letzte
Richtdreieck einläuft.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schienenabschnitt mit der Endkrümmung und die
Minima der Einzelbiegungen auf einem gemeinsamen Kreis
bogen liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Minima der Einzelbiegungen auf einem Kreisbogen
mit größerem Radius als der Radius der Endkrümmung lie
gen, wobei das letzte Maximum der Einzelbiegungen so ge
wählt ist, daß vor Einlauf der Schiene in das letzte
Richtdreieck die konstante Endkrümmung erreicht wird.
4. Rollenrichtmaschine zur Durchführung des Ver
fahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3,
bestehend aus einem Maschinenständer und in diesem an
geordneten teilweise angetriebenen Richtrollen, nämlich
vier Oberrollen und fünf zu den Oberrollen versetzt an
geordneten anstellbaren Unterrollen, von denen vom Ein
lauf gesehen die vierte Oberrolle zusammen mit der
vierten und fünften Unterrolle das letzte Richtdreieck
bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils die an den Schienenkopf (9 a) einer zu rich
tenden Schiene (9) zur Anlage kommende untere Kontakt
linie der zweiten und der dritten Oberrolle (3; 5) ober
halb der geraden Verbindung zwischen den entsprechenden
Kontaktlinien der ersten und der vierten Oberrolle (1; 7)
liegt.
5. Rollenrichtmaschine nach Anspruch 4,
bei der die Oberrollen untereinander gleiche Durch
messer haben,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite und die dritte Oberrolle (3; 5) anstellbar
im Maschinenständer (8) gelagert sind.
6. Rollenrichtmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite und die dritte Oberrolle (3; 5) jeweils
einen kleineren Durchmesser hat als die untereinander
im Durchmesser gleichen erste und vierte Oberrolle
(1; 7), wobei die Achsen der Oberrollen (1; 3; 5; 7) in
derselben Ebene liegen.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863605648 DE3605648A1 (de) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | Verfahren und vorrichtung zum richten einer eisenbahnschiene in einer rollenrichtmaschine |
EP87100231A EP0234204A3 (de) | 1986-02-21 | 1987-01-10 | Verfahren und Vorrichtung zum Richten einer Eisenbahnschiene in einer Rollenrichtmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863605648 DE3605648A1 (de) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | Verfahren und vorrichtung zum richten einer eisenbahnschiene in einer rollenrichtmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3605648A1 true DE3605648A1 (de) | 1987-08-27 |
Family
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DE19863605648 Ceased DE3605648A1 (de) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | Verfahren und vorrichtung zum richten einer eisenbahnschiene in einer rollenrichtmaschine |
Country Status (2)
Country | Link |
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EP (1) | EP0234204A3 (de) |
DE (1) | DE3605648A1 (de) |
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