DE449438C - Achs- und Motoranordnung fuer elektrische Lokomotiven mit Achslagervorgelegemotoren - Google Patents

Description

Lokomotiven mit Einzelachsantrieb sind gegen Lokomotiven mit gekuppelten Treibradsätzen darin im Nachteil, daß j eder Treibradsatz für sich allein ins Schleudern kommen kann, wenn das Verhältnis der von ihm ausgeübten Zugkraft zum Achsdruck den Wert des Reibungskoeffizienten zwischen Rad und Schiene überschreitet. Eine vollständige Ausnutzung des Reibungsgewichtes ίο ist bei solchen Lokomotiven nur möglich, wenn dafür gesorgt wird, daß bei Ausübung der größten Zugkraft, das ist beim Anfahren, eine Achsdruckverminderung auch nur einer einzigen Treibachse vermieden wird.

Gegenstand der Erfindung bildet eine Achsund Motoranordnung für elektrische Lokomotiven mit Einzelachsantrieb durch Achsvorgelegemotoren, welche dieser Forderung für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt genügt.

Es sind bereits Ausführungen bekannt, bei denen eine Veränderung des Achsdruckes dadurch vermieden wird, daß die Hängeeisen der Vorgelegemotoren nicht, wie bisher üblich, unmittelbar am Fahrzeugrahmen wirken, sondern durch ein bewegliches System von Hebeln, Stäben und Federn mit auf die Treibachse sich stützenden Lagern verbunden sind. Die erzielbaren Erfolge werden jedoch hierbei durch verwickelten und teuren Aufbau erkauft. Auch diese Nachteile vermeidet der Erfinidungsgegenstand, bei welchem die bisiher übliche Bauart beibehalten wird. In der Zeichnung ist an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung erläutert. Zuvor sei an Hand von Abb. 1 und 3 das Kräftespiel am gefederten Lokomotivrahmen klargelegt.

Die sechsachsige Lokomotive nach Abb. 1 enthält vier in einem durchlaufenden Rahmen gelagerte Treibachsen c und an jedem Ende eine Laufachse ά, deren Tragfedern e mit den Tragfedern f der anliegenden Treibachse durch Ausgleichhebel g verbunden sind. Die beiden Vorgelegemotoren i einer Loko-

motivhälfte sind, von der angetriebenen Achse c aus gesehen, in der gleichen Richtung nach dem Lokomotivende, d. h. auf die Laufachse d zu am Lokomotivrahmen ti aufgehängt.

Eine Achsdruckänderung beim Anfahren kommt bei jeder Lokomotive dadurch zustande, daß die Zugkraft, welche am Zughaken ausgeübt wird, ihre Gegenwirkung in den Kräften zwischen Rad und Schiene findet, also mit diesen zusammen ein Drehmoment bildet, welches die in Fahrtrichtung vorderen Achsen der Lokomotive zu entlasten und die hinteren Achsen zusätzlich zu belasten sucht.

Die Größe dieses Momentes ist in dem gegebenen Beispiel: 4 · Z · h, wenn mit Z die von jeder Achse ausgeübte Zugkraft und mit h der Abstand des Zughakens von Schienenoberkante bezeichnet wird.

Sollen nun die Treibachsen keine Achsdruckänderung erfahren, so muß das Moment durch Ent- und Belastungen der Laufachsen allein aufgebracht werden. Da die Lokomotive als Ganzes im Gleichgewicht ist, gilt bei einem Gesamtradstand 21 für die Entlastung P der vorderen Laufachse und die gleich große zusätzliche Belastung der hinteren Laufachse die folgende Gleichung:

aP./ = ₄Z·*. (i)

Damit diese Ent- und Belastungen eintreten können, werden gemäß der Erfindung die Tragfedern der Laufachsen mit den Tragfedern der Treibachsen jeder Lokomotivhälfte durch ein Ausgleichsystem verbunden und die Motoren auf der der Lokomotivmitte abgekehrten Seite der Treibachse aufgehängt. Die gewünschten Belastungsänderungen der Laufachsen treten vollkommen ein, wenn die Motoraufhängung, das Übersetzungsverhältnis der Ausgleichhebel zwischen Treib- und Laufaphse und der Gesamtradstand der Lokomotive einer Gleichung genügen, die aus dem Gleichgewicht der Kräfte am Lokomotivrahmen abzuleiten ist.

Der Achsvorgelegemotor i (Abb. 2) ruht in Tatzenlagern k auf der Treibachse c und ist ferner an der der Achse abgewendeten Seite durch eine federnde Aufhängung I am Lokomotivrahmen η befestigt. Der Motor übt ein Drehmoment Z · r auf den Radsatz aus, wobei in der gezeichneten Fahrtrichtung die Kraft Z einerseits zwischen Rad und Schiene nach vorn auf den Radsatz, andererseits in der Achslagerführung nach hinten auf ihn wirkt. Das Gleichgewicht am gezeichneten System, Motor und Radsatz, fordert, daß

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Walter Kleinow in Hennigsdorf und Hans Georg Lindner in Berlin-Tegel. .

dann an der Motoraufhängung eine auf den Motor nach oben, auf den Lokomotivrahmen nach unten wirkende Kraft F nach der Momentengleichung:

F-S = Z-T ■ (2)

auftritt. Bei einem in Fahrtrichtung vor der von ihm angetriebenen Achse liegenden Motor wirkt eine ebenso große Kraft an der Aufhängung auf den Rahmen nach oben (s. rechte Lokomotivhälfte der Abb. i).

Außer den Kräften F, die sich aus Gleichung 2 ergeben, greifen am Rahmen (gefederten Teil) noch die Zugkraft am Zughaken 4 Z und ihre Gegenkräfte an den Achslagerführungen an. Alle diese Kräfte sind in Abb. 1 eingezeichnet und ergeben zusammen ein Moment:

M = 4· Z-(h — r) + zF {a + s) + 2 F (b + s)=.4Z-h— 4Z-T + 2 F (a + h) + 4F · s

oder nach 2:

Dieses Moment M steht demj enigen aus den zusätzlichen Tragfederkräften gegenüber. Die zusätzliche Tragfederkraft an der Laufachse ist gleich dem zusätzlichen Achsdruck/³. Bei einem Übersetzungsverhältnis α

M = zP-l + und aus (4) und (3) wird:

2P[l+u(a+b)] =

Durch Division von (5) durch (1) ergibt sich die gesuchte Bedingungsgleichung:

■Z.-(a+b). (3)

zwischen den Tragfedern der Lauf- und Treibachsen wird die zusätzliche Federkraft an diesen P · u.

Das Moment der Federzusatzkräfte am Rahmen ergibt sich damit:

2P-u-(a+b), (4)

(5)

oder:

r h

s I

(6)

Diese Bedingungsgleichung sei an einem Zahlenbeispiel klargestellt.

Für eine normalspurige sechsachsige Lokomotive wird der gesamte Radstand etwa 2. I = ι ο m, die Höhe des Zughakens h = 1 m sein. Nimmt man das Übersetzungsverhältnis am Ausgleichhebel als 3:2 an, also Mz= i,5, so muß nach (6) für volle Ausnutzung des Reibungsgewichtes gelten:

- = 2 · i,5 · Vs = 0,6,

bei einem Treibradhalbmesser: r = 0,75 m ein Abstand der Motoraufhängung von der Achse von:

s = —- = 1,25 m. 0,6

In der gleichen Weise, in der im Beispiel die Motoren einer Lokomotive mit vier Treibachsen angeordnet sind, können natür-Hch auch Lokomotiven mit zwei oder sechs und mehr Treibachsen ausgeführt werden. Ebenso ist es möglich, an Stelle einer Laufachse an jedem Lokomotivende zwei- und mehrachsige Drehgestelle zu verwenden und den einfachen Ausgleichhebel durch Winkelhebel oder andere Ausgleichvorrichtungen zu ersetzen. Stets ergibt sich eine der oben entwickelten ähnliche Bedingungsgleichung fÜK volle Ausnutzung des Reibungsgewichtes.

Genau die gleichen Verhältnisse bleiben auch bestehen, wenn die Lokomotive für bessere Kurvenbeweglichkeit an Stelle eines durchlaufenden Rahmens h zwei Teilrahmen n¹, n² erhält, welche einen gemeinsamen Oberrahmen m tragen, wie in Abb. 3 an einem Beispiel gezeigt ist.

Patentansprüche:

i. mica—

elektrische Lokomotiven mit Acheragervorgelegemotoren und einer odpi'mehreren durch Ausgleichhebel mit^€n Tragfedern der Treibräder j ed^r Lokomotivhälfte verbundenen Laafachsen, dadurch gekennzeichnei^daß die Achslagervorgelegemotoren^aöf der der Lokomotivmitte abgekekfien Seite der Treibachsen aufge-

2. Achs- und Motoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Motoraufhängung, für das Über-Setzungsverhältnis des Ausgleichsystems zwischen Lauf- und Treibachse und für die Radstände bei dem dargestellten Aus-

r h

führungsbeispiel die Beziehung —|- 2 u · -,

erfüllt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Claims (1)

1. X." ■=" "--■' Ergänzungsblatt

   zur Patentschrift 449 438 Klasse 20 1 Gruppe 21,

   Das Patent 449 438 ist durch rechtskräftige Entscheidung des Reichspatentamts vom 9«November 1933 dadurch teilweise für nichtig erklärt, daß der Patentanspruch 1 folgende Fassung erhält:

   "Achs- und Motoranordnung für den Einzelantrieb elektrischer lokomotiven mit Achslagervorgelegemotoren und einer oder mehreren durch Ausgleichshebel mit den Tragfedern sämtlicher Treibräder der ihnen zugehörigen Lokomotivhälfte verbundenen Laufachsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Achslagervorgelegemotoren auf der der Lokomotivmitte abgekehrten Seite der Treibachsen am Ober- oder Unterrahmen aufgehängt sind und auf diese Weise das durch den Lasthakenzug auf den Lokomotivrahmen oder auf das Drehgestell ausgeübte veränderliche Drehmoment durch ein mit letzterem jeweilig gleichgroßes, im entgegengesetzten Sinne auf den Lokomotivrahmen einwirkendes nur - oder nahezu nur - von der Achsdruckänderung der Laufachsen allein - nicht auch von zusätzlicher Achsdruckänderung der Treibachsen - herrührendes Drehmoment aufgehoben ist."