DE697472C - Rad fuer Schienenfahrzeuge mit einem in eine unterschnittene Nut am Radumfang eingelegten verschleissfesten Bande - Google Patents

Description

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?echn. Hochsch. Stuttgart

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AUSGEGEBEN Al
15. OKTOBER 1940

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

" KLASSE 2Od GRUPPE 23

S 120563:11/20 d

₀ Gustav Sembdher in Berlin-Tempelhof

Rad für Schienenfahrzeuge mit einem in eine unterschnittene Nut am Radumfang eingelegten verschleißfesten Sande

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. November 1935 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 19. September 1940

Gegenstand der Erfindung ist ein Rad für Schienenfahrzeuge, das mit verschleißfester Lauffläche versehen ist. Die Erfindung bezieht sich, auf Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung solcher Räder.

Räder für Schienenfahrzeuge sind starkem Verschleiß ausgesetzt und müssen daher von Zeit zu Zeit berichtigt werden, damit sie wieder das normale Profil bekommen. Die Berichtigung' erfolgte bisher durch Abdrehen, wodurch erhebliche Werkstoffverluste auftreten. Um solche Verluste zu vermeiden, hat man schon vorgeschlagen, den verschlissenen Werkstoff durch aufgeschweißten Werk-Stoff zu ersetzen. Doch erhält man dabei nur dann profilgerechte Räder, wenn eine Nacharbeit durch Abdrehen oder Schleifen stattgefunden hat. Die Schweißarbeit ist aber teuer und verändert im übrigen das Gefüge des Radwerkstoffes, so daß Reifenbrüche auftreten können.

Um Radlaufflächen verschleißfest zu machen, hat man auch schon verschleißfeste Ringe in Umfangsnuten mit Schwalben-Schwanzprofil von Rädern aus Gußstahl eingegossen. Derartige Ringe sind jedoch nicht auswechselbar, auch gestattet dieses bekannte Verfahren keine Berichtigung des Rades nach dem Versehleiß.

Man hat auch schon vorgeschlagen, - eine verschleißfeste Auflage in Form eines Reifens auf die Radfelge aufzubringen und "den Reifen mittels eines Sprengringes zu befestigen. Dabei konnte der Reifen auch auf den Radkörper aufgeschrumpft werden. Diese alte Technik gestattet zwar eine Auswechselung des verschleißfesten Teiles nach Abnutzung, seine Befestigung ist aber entweder umständlich und teuer (bei Aufschrumpfen des Reifens) oder "unzuverlässig und für hohe Radbeanspruchungen völlig ungeeignet (bei Aufschieben des Reifens). ^

Die geschilderten Nachteile beseitigt die · Erfindung. Sie besteht darin, daß ein verschleißfestes Band in eine unterschnittene Nut des Radumfanges eingewalzt ist und danach formschlüssig mit der Profilfläche des Rades abschließt, so daß weder das Radprofil durch Nacharbeiten fertiggestellt noch das eingewalzte Band durch besondere Mäßnahmen gegenüber dem Radreifen -festgelegt zu werden braucht. Ein etwa verschliessenes Band kann mittels Brennschneidens aus der Nut herausgeschnitten und durch Einwalzen ,.-. eines neuen Bandes ersetzt werden.

In die Nut können auch mehrere verschleißfeste Rings*egmente eingewalzt sein, deren Stoßkanten zweckmäßig spitzwinklig

zu einer Bandkante verlaufen." Die Stoßkanten des eingewalzten Bandes bzw. Bänder können auch miteinander verschweißt sein.

Das Verfahren zur Herstellung von Rädern mit in die Profilfläche des Rades eingeläs_r senem verschleißfestem Band bzw. Bandteilen besteht darin, daß das verschleißfeste Band vor dem Einführen in die Schwalbenschwanznut im Profil so verkrümmt ist, daß es sich ίο unmittelbar vor der Walze tangential einführen läßt.

Dabei kann das Band in rotwarmem Zustande eingewalzt und unmittelbar nach dem Einwalzen abgeschreckt werden. '5 Obwohl zur Durchführung des Verfahrens mannigfache Vorrichtungen, die das Anwärmen, Einwalzen und Abschrecken besorgen, denkbar sind, kann eine Radsatzdrehbank bekannter Bauart auf einfachste Weise für das Verfahren nach der Erfindung und zur Herstellung des neuen Erzeugnisses nutzbar gemacht werden, - indem an einer derartigen Radsatzdrehbank die profilierten Walzen zum Einwalzen der Bänder angebracht "sind. Vor der Walze kann eine Anwärmvorrichtung, vorzugsweise ein gasbeheizter, föhrenförrhK ger Muffelofen und hinter der Walze eine Abschreckeinrichtung vorgesehen sein.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung beispielsweise dargestellt.

Die Abb. 1 bis 3 erläutern an einem schematischen und teilweise Radquerschnitt das Erfindungsprinzip.

Abb. 4 und 5 veranschaulichen schematisch den · Eimvalzvorgang in Teilansicht bzw. im Teilquerschnitt.

Abb. 6 bis 8 zeigen eine andere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung im schematischen Teilquerschnitt.

Abb. 9 stellt eine abgeänderte Ausführungsform der Einwalzvorrichtung zum Einwalzen von Profilen gemäß Abb. 6 bzw. 8 dar.

Abb. 10 bis 13 sind Teilquerschnittansichten weiterer Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung.

In Abb. ι ist 1 ein Schienenrad, beispielsweise ein Schienenrad mit dem Regelprofil nach den Vorschriften der Deutschen Reichsbahn. An der Spurkranzflanke erhält das Rad auf der Radsatzdrehbank eine Nut 2 mit unterschrittenen, beispielsweise schwalbenschwanzförmigen Flanken.

Der Nutenquerschnitt ist so gewählt, daß die Stellen größter Abnutzung geschützt werden, wobei Rücksicht auf das nächste Abdrehprofil 3 bzw. 4 des verschlissenen Reifens genommen ist. "

Das in die Nut 2 einzuwalzende Stahlband 5 hat den gleichen Querschnitt wie die Nut 2, der jedoch vor dem Einwalzen so verkrümmt ist, daß das Stahlband sich unmittelbar voider Walze 6 tangential in die Nut 2 hineinlegen läßt (Abb. 2).

Die Walze 6 hat ein der Spurkranzfläche ■und Hohlkehle entsprechendes Profil und drückt das Band unter Umformung der Bandprofilkrümmung in die Nut 2 hinein, so daß es diese ganz ausfüllt und das Reifenprofil 1 zum Regelprofil ergänzt.

Abb. 3 zeigt ein abgenutztes Reifenprofil 7, bei dem das ursprüngliche Profil 8 nicht mit einem Schutzringe bzw. -bande versehen war. Hierbei wird das neue Profil 1 ohne Rücksicht auf den am Spurkranz fehlenden Werkstoff 9 hergestellt und zugleich die Nut 2 eingedreht, die dann einen Bandring wie 5 in Abb. 2 aufnimmt.

DasEinwalzen des Bandes ist in den Abb. 4 und S schematisch dargestellt. Diese Arbeit kann auf einer Radsatzdrehbank ausgeführt werden, die zusätzlich mit der Walze 10 und der Anwärmevorrichtung 11 ausgerüstet ist. Es kann aber auch eine nur diesem Zwecke dienende und dadurch besser angepaßte Sondervorrichtung verwendet werden.

Zunächst wird das verschleißfeste Stahlband 12 mit dem nötigen Walzprofil auf die richtige Länge geschnitten. Seine beiden Enden werden nach der Form der Stoßstelle und für etwaiges Verschweißen gestaltet. Dann go kommt das Band mit seinem vorderen Teil oder auch in ganzer Länge in die Anwärmevorrichtung 11, etwa einen gasbeheizten, röhrenförmigen Muffelofen, aus dem es beim Walzen herausgezogen wird. Die Leistung dieses Ofens muß es ermöglichen, das Band mit der- benötigten Walzhitze entsprechend der Walzgeschwindigkeit zuzuführen.

Der in der Drehbank gelagerte, mit der unterschnittenen Nut versehene Radsatz 13 wird nun der Walzgeschwindigkeit entsprechend in Umdrehung versetzt; während die Walze 10 sich über der Nut mit dem benötigten Walzdruck abrollt. Falls erforderlich, können auch mehrere sich ergänzende Walzen hintereinandergeschaltet werden.

Sobald das Band die Walzwärme hat, wird es unmittelbar vor der Walze 10 tangential zur Nut in - diese hineingeschoben, von der Walze erfaßt und unter Veränderung seiner Ouersch.nittsform zum Nutenprofil in der Nut abgewickelt. "

Unmittelbar hinter der (letzten) Walze kann das in der Nut liegende rotwarme Ringstück durch einen Wasserstrahl 14 abgeschreckt werden, wodurch eine Vergütung des Bandwerkstoffes erreicht und jede Erwärmung des Radreifens vermieden wird.

Nach einer vollen Umdrehung des Rades 13 füllt der Stahlring die ganze Nut aus und ist während des Betriebes unlösbar mit dem Radreifen verbunden.

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ν'Die Stoßstelle des.. Ringbandes 12 kann rechtwinklig oder schräg (15 in Abb. 4und5) ' zur Bandbreite.ausgebildet werden. Falls es ,erwünscht ist', läßt sich: die Stoßstelle durch eine V-Schweißung bei vorheriger: Abschrägung der Bandenden schließen, ohne daß: die Schweißung in :den Reifenwerkstoff eindringt. ■ Durch den beschriebenen .Vorgang ist der Schutzring fertig eingelegt. Jedes Nacharbei- »o ten durch Drehen oder Schleifen fällt fort.

Der Ring braucht nicht aus einem einzigen Stahlband zu .bestehen, sondern kann auch aus zwei oder mehr Bandstücken zusammengesetzt werden. Dies wird unter Umständen zum Ausgleich der Längeuänderungen durch Erwärmung beim Bremsen vorteilhaft sein, besonders wenn die schräg geschnittenen

• . Stoßfugen nicht verschweißt werden. Wenn der' Ring nach Abnutzung entfernt werden soll, wird er etwa mit einem Schneidbrenner, wie es auch bei auszuwechselnden Radreifen üblich ist, aufgeschnitten und z. B.' unter Verwendung eines zwischen Ring und Radreifen geschobenen Preßliiftmeißels herausgeschält.

as Die Abb. 6 bis 9 zeigen,' wie ein Schutzring ausgebildet .werden kann, der die gesamte Verschleißzone des Radreifens 16 bedeckt. Vor dem Einwalzen hat das Stahlband das Profil 17, durch die Walze 18 (öder mehrere sich ergänzende Walzen) erhält der Ring das NutenprofiL 19. Bei der sehr guten Befestigung dürfte diese Ausführungsform auch für gebremste Räder geeignet sein.

Da nach Abnützung nur der Bandring ausgewechselt wird, während ein Abdrehen des Radreifens fortfällt, brauchen der Radreifen 16 oder die feste Felge 20 in Abb. 9 nur mit der durch die Festigkeit bedingten Mindest-• stärke ausgeführt zu werden. ■

In den Abb. 10 und 11 ist noch eine weitere Ausführungsform des Schutzringes darge-

'. stellt, die gleichfalls' für gebremste und sich daher stark erwärmende Räder geeignet ist.

Die Ausführung nach Abb. 12 und 13 hat den Vorteil der leichteren Herstellung und auch einfacheren Entfernung nach Verschleiß, wird aber hauptsächlich bei ungebremsten oder nicht hoch beanspruchten Rädern anzuwenden sein.

Bei Straßenbahnrädern tritt die größte Abnutzung meist an der Spitze des Spurkranzes auf. Hier kann der Schutzring etwa so gestaltet werden, wie es die Abb. 14 und 15 zeigen.

So läßt sich unter Anwendung derselben Grundsätze für jedes beliebig geformte und beanspruchte Rad'ein geeigneter Schutzring bilden. Die in den Abbildungen gezeichneten Ausführungsarten köniien auch anders geformt werden, ohne daß sich an dem Erfindungsgedanken etwas ändert. Ebenso kann·.

das Walzen etwa durch:'Eirihämmef η "ersetzt und auch "an: Stelle-des gasbeheizten. Muffel-' ofens irgendeine, andere Anwärmevo^:rr ich tang treten. ; ... ■ ..

Die Vorteile" des Erfindungsgegenstandes ■"■ bejruh'en in folgendem: ' ·"* ." ."

^!Je'des. beliebige auf Schienen laufende Rad, z. B. der Eisenbahnen und Straßenbahnen, kann" ohne^r Rücksicht auf Durchmesser, Reifetiquerschnitt und Reifenwerkstoff wirksam · geschützt werden. Eine ungleichmäßige Werkstoffverteilung etwa durch Kurbeln und Gegengewichte der Lokomotiven spielt keine Rolle. "."..'-..""-. .· .

Der Radreifen wird weder'erwärmt noch zusätzlichen Spannungen oder Gefügeverände-j rungen unterworfen, kann also weder locker werden noch reißen: - '

■ Da der Radreifenwerkstoff völlig unverändert bl'eibt, werden die beim Schweißen sich ■■" bildenden, schädlichen und das Nacharbeiten erschwerenden Hättezonen vermieden,

■ Für das Stahlband kann unabhängig vom Reifenwerkstoff die mit Rücksicht auf die Verschleißfestigkeit geeignete Stahlsorte!, etwa ein Ϊ2- bis I4prozentiger Manganstahl, gewählt werden.

Jedes neue'Rad oder jeder neue_: Radreifen kann von vornherein mit einem Schutzring 90" gemäß der Erfindung versehen werden". ..=
-^:- Mach Abnutzung braucht nur der Schutzring durch Aufschneiden und Herausschälen entfernt zu werden. In die verbleibende Nut wird ein neues Stahlband eingewalzt, wodurch das Reifenprofil wieder berichtet ist.

Der Radreifen oder die feste Felge bleiben also bei der Profilberichtigung unverändert' und können daher von vornherein nur mit Rücksicht auf die Festigkeit bemessen werden, was eine große Gewichtsersparhis. bei jedem Fahrzeug zur Folge hat. Bisher mußte wegen des mehrmaligen Abdrehens der naie Reifen eine erhebliche Werkstoffzugabe erhalten. Das kostspielige und nur auf schwersten Radsatzdrehbänken mit hochwertigsten Drehstählen mögliche Nachdrehen fällt gänzlich "'fort.

Bei gekuppelten Lokomotivrädern, die sämtlich den gleichen Durchmesser haben müssen, war es bisher notwendig, sämtliche -. Räder nächzudrehen, wenn ein einziges Rad zur Beseitigung einer Schlagstelie einen kleineren Durchmesser erhalten mußte. Diese mit großen Kosten und Werkstoffverlust verbundene Arbeit wird völlig vermieden, wenn nur das Rad mit der Schlagstelle durch das Auswechseln des Schutzringes berichtigt und auf einen ursprünglichen Durchmesser gebracht werden kann.

Durch die Verwehdung von" Radsatzdrehbänken für das neue Verfahren erübrigen sich

kostspielige Sondereinrichtungen, so daß auch in dieser Richtung ein erheblicher technischer Fortschritt zu verzeichnen ist.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Rad für Schienenfahrzeuge, bei welchem in mindestens eine am Radumfange eingearbeitete unterschnittene Nut eine verschleißfeste Schicht eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese verschleißfeste Schicht aus einem eingewalzten Band besteht, das nach dem Einwalzen formschlüssig mit der Profilfläche des Rades abschließt, so daß weder das Radprofil

i_S durch Nacharbeiten fertiggestellt noch das eingewalzte Band durch besondere Maßnahmen gegenüber dem Radreifen festgelegt zu werden braucht Ein etwa verschlissenes Band kann mittels Brennschneidens aus der Nut herausgeschnitten und¹ durch Einwalzen eines neuen Bandes ersetzt werden.

2. Rad für Schienenfahrzeuge nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, ■ daß in die Nut mehrere verschleißfeste Ringsegmente eingewalzt sind, deren Stoßkanten zweckmäßig spitzwinklig zu einer Bandkante verlaufen.

3. Rad für Schienenfahrzeuge nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßkanten des eingewalzten Bandes bzw. Bänder miteinander verschweißt sind.

4. Verfahren zur Herstellung von Rädern mit in die Profilfläche des Rades eingelassenem verschleißfestem. Band bzw. Bandteilen nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verschleißfeste Band vor dem Einführen in die Schwalbenschwanznut im Profil so vorgekrümmt ist, daß es sich unmittelbar vor der Walze tangential einführen läßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verschleißfeste Band in rotwarmem Zustand eingewalzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eingewalzte verschleißfeste Band unmittelbar' nach dem Einwalzen abgeschreckt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Radsatzdrehbank bekannter Bauart, an der die profilierten Walzen zum Einwalzen der Bänder angebracht sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Walze eine Anwärmvorrichtung, vorzugsweise ein gasbeheizter, röhrenförmiger Muffelofen, vorgesehen ist. " fi<>

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Walze eine Abschreckeinrichtung vorgesehen ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen