DE702128C

DE702128C - Axle journal bearings for railroad cars and. like

Info

Publication number: DE702128C
Application number: DE1937G0096654
Authority: DE
Inventors: George A Zink
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1936-11-30
Filing date: 1937-11-12
Publication date: 1941-01-31
Also published as: FR828998A; GB485906A; FR485906A

Description

Die Erfindung betrifft Lager für die Drehzapfen der Achsen von Eisenbahnwagen und ähnlicher Achsen.The invention relates to bearings for the pivot pins of the axles of railroad cars and similar axes.

Die stählernen Drehzapfen der Achsen von Eisenbahnwagen laufen im allgemeinen in Lagern, die aus mit Lagermetall ausgegossenen Lagerschalen bestehen. Als Lagermetall wird dabei Bronze oder ein gleichwertiger reibungsvermindernder Werkstoff verwendet.The steel pivot pins of the axles of railroad cars generally run in Bearings that consist of bearing shells filled with bearing metal. As a bearing metal bronze or an equivalent friction-reducing material is used.

Die besten zur Verfügung stehenden Lagerwerkstoffe sind ganz plastisch, und bleiben, wenn auch die Lager selbst im allgemeinen mit Stützkörpern aus einem härteren Metall versehen sind, ganz dehnbar und. nachgiebig, und werfen sich im Gebrauch. In diesem Fall tritt infolge der Formveränderung eine starke Erhitzung ein, und die Lager werden rasch abgenutzt, so daß sie häufig ausgewechselt werden müssen. Werden hierbei die Achs-The best available bearing materials are completely plastic, and remain, although the bearings themselves generally have support bodies made of a harder metal are provided, quite elastic and. yielding, and throw up in use. In this case excessive heating occurs due to the change in shape, and the bearings become rapidly worn out so that they must be replaced frequently. Are the axis

ao zapfen durch Risse und Kerben o. dgl. beschädigt, so müssen auch die ganzen Achsen ausgewechselt werden, da sie nach Beschädigung der Achszapfen selbst bei neuen Lagern nicht mehr verwendet werden können.If the pin is damaged by cracks and notches or the like, the entire axles must also be be replaced, as they are damaged even with new bearings after damage to the axle journals can no longer be used.

Zur Behebung aller dieser Nachteile sind bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden. So ist beispielsweise der Vorschlag gemacht worden, über die Drehzapfen der Achsen abnehmbare Stahlhülsen zu schieben, so daß bei Beschädigungen des Lagers wohl ein Auswechseln desselben erforderlich ist, jedoch der Einbau einer neuen Achse dadurch vermieden wird, daß gegebenenfalls die übergeschobene Stahlhülse erneuert werden kann.Various measures have already been proposed to remedy all of these disadvantages been. For example, the proposal has been made to slide removable steel sleeves over the pivot pins of the axles, so that if the bearing is damaged, it will probably have to be replaced is, however, the installation of a new axle is avoided by the fact that the pushed over steel sleeve can be renewed.

Anderseits hat man versucht, das Lager aus einer äußeren Stahlhülse mit einer von ihr eingeschlossenen Bronzeschale herzustellen. Der Zusammenhang zwischen dem Stahl und dem Lagermetall wurde dabei durch in-On the other hand, attempts have been made to make the bearing from an outer steel sleeve with one of to make her enclosed bronze bowl. The connection between the steel and the bearing metal was thereby

einandergreifende Aussparungen und Vorsprünge bewirkt. Dieser Zusammenhang ist jedoch bei plastischem Lagermetall, das eine weitgehende Reibungsverminderung bewirken soll, nicht ausreichend, um eine Deformation des Lagermetalls zu verhindern.causes interlocking recesses and projections. This connection is but with plastic bearing metal, which cause a substantial reduction in friction should not be sufficient to prevent deformation of the bearing metal.

Schließlich ist auch der Versuch gemacht worden, eine kräftige Hülse aus Bronze durch ineinandergreifende Aussparungen und Vorsprünge auf dem x\chszapfen zu befestigen. Auch hier kommen weiche Bronzen, die weitgehend reibungsvermindernd wirken, für eine Verwendung nicht in Frage, da die Bronzehülse bei höheren Beanspruchungen verformt is und schließlich zerstört wird.Finally, an attempt was made to use a sturdy bronze sleeve to attach interlocking recesses and projections on the x \ chs pin. Here, too, soft bronzes, which have a largely friction-reducing effect, come for you Use out of the question, as the bronze sleeve deforms under higher loads is and will eventually be destroyed.

Alle aufgeführten Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch \-ermieden, daß über die Achszapfen eine auswechselbare und in einer beispielsweise aus Stahl hergestellten Lagerschale umlaufende Stahlhülse geschoben wird, auf deren Mantelfläche eine dünnwandige Gleitschicht aus einer weichen Lagerbronze mit Vorzugs weise 30 bis 50% Bleigehalt dadurch aufgebracht ist, daß die Lagerbronze zunächst in dicker Schicht an die hocherhitzte Stahlhülse angegossen und mit dieser verschweißt, unmittelbar darauf zusammen mit der Stahlhülse von derem Inneren aus plötzlich abgekühlt und schließlich auf etwa 1 mm Wandstärke abgedreht wird.According to the invention, all of the disadvantages listed are avoided by using the Axle journal an exchangeable and in a bearing shell made, for example, of steel circumferential steel sleeve is pushed, on whose outer surface a thin-walled sliding layer made of a soft bearing bronze with preference as 30 to 50% lead content is applied in that the bearing bronze first cast in a thick layer onto the heated steel sleeve and welded to it, immediately afterwards, together with the steel sleeve, suddenly cooled from the inside and finally to about 1 mm Wall thickness is turned off.

Durch die Verwendung einer solchen Schutzhülse gemäß der Erfindung wird eine ganz neue Lagerung gewonnen. Die Schutzhülse wird über den Achszapfen geschoben und darauf befestigt. Die weichen, reibungsverringernden Lagerteile laufen also mit dem Achszapfen um. Dies wird erst dadurch ermöglicht, daß die Lagerbronze mit einer Stahlhülse in dünner Schicht so gut verbunden ist, daß ein Zerdrücken oder Zerreiben der Bronzeschicht vermieden wird. Die Lagerschale kann infolgedessen aus Stahl hergestellt werden und erhält dadurch eine große Lebensdauer. Auch hat die Stahlhülse mit der aufgetragenen dünnen Schicht eine erheblich größere Lebensdauer als eine dicke Lagerschale aus Bronze, weil durch die Stahlhülse eine Formänderung der dünnen Bronzeschicht verhindert wird. Durch die Verwendung einer nur dünnen Bronzeschicht wird zudem eine Ersparnis des wertvollsten Materials erzielt und die Verwendung eines ganz plastischen Lagerwerkstoffs ermöglicht.By using such a protective sleeve according to the invention, a whole gained new storage. The protective sleeve is pushed over the axle journal and attached to it. The soft, friction-reducing ones So bearing parts run around with the axle journal. This is only made possible by that the bearing bronze is so well connected to a steel sleeve in a thin layer is that crushing or rubbing of the bronze layer is avoided. The bearing shell As a result, it can be made of steel and thus has a long service life. The steel sleeve with the applied thin layer also has a considerably longer service life than a thick bearing shell Made of bronze, because the steel sleeve changes the shape of the thin bronze layer is prevented. By using only a thin layer of bronze, the most valuable material is saved and enables the use of a completely plastic bearing material.

Das Auftragen der dünnen Gleitmetallschicht erfolgt zwangsläufig auf den umlaufenden Teil und nicht etwa auf die Lagerschale. Um eine Verformung der weichen Bronzeschicht zu verhindern, muß die Schicht hinreichend dünn sein und aus einer reinen Legierung mit besonders fein verteilten Metallen bestehen. Sie muß außerdem besonders fest mit der darunterliegenden Stahlschicht verbunden sein. Die innige Verbindung mit der Stahlhülse erfolgt durch das Angießen des Lagermetalls in dickerer Schicht an die hocherhitzte Hülse. Durch das plötzliche Abkühlen von innen heraus, und dies ist nur durch Verwendung der ziemlich dünnen Metallhülse möglich, bleiben die Metalle in der Bronzeschicht fein verteilt erhalten, und es tritt keine Entmischung ein. Die Richtung der Abkühlung von der Stahlhülse her hat zudem .die Wirkung, daß die etwa vorhandenen Schlackenteilchen nach außen gedrückt werden, so daß die Bronzescnicht nach dem Abdrehen nicht nur dünn genug ist, sondern auch aus einer schlackenfreien reinen Bronze mit feinster Metallverteilung besteht. Nach dem Aufbringen der Gleitschicht auf die Metallhülse kann das plötzliche Abkühlen von innen her sehr einfach durch Eingießen von Wasser vorgenommen werden.The thin sliding metal layer is inevitably applied to the surrounding one Part and not about the bearing shell. In order to prevent deformation of the soft bronze layer, the layer must be sufficiently thin and made of a pure alloy with particularly finely divided metals exist. It must also be particularly strong with the underlying steel layer be connected. The intimate connection with the steel sleeve is achieved by casting on the Bearing metal in a thick layer on the highly heated sleeve. From the sudden cooling from the inside out, and this is just by using the rather thin metal sleeve possible, the metals are finely distributed in the bronze layer, and it is preserved no segregation occurs. Has the direction of cooling from the steel sleeve also .the effect that any slag particles that may be present are pressed outwards so that the bronze is not only thin enough after turning, but rather also consists of a slag-free pure bronze with the finest metal distribution. To when the sliding layer is applied to the metal sleeve, the sudden cooling of can be made inside very simply by pouring water.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the accompanying drawing.

Fig. ι ist ein senkrechter Längsschnitt durch ein Achszapfenlager für Eisenbahnwagen gemäß der Erfindung.Fig. Ι is a vertical longitudinal section through a journal bearing for railroad cars according to the invention.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. i, die selbst einen Schnitt nach Linie 1-1 in Fig. 2 zeigt.Fig. 2 is a section along line 2-2 in Fig. I, which itself is a section along line 1-1 in Fig. 2 shows.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Lagerhülsen gemäß der Erfindung.Fig. 3 shows schematically an apparatus for producing bearing sleeves according to the Invention.

In der Zeichnung ist der Achszapfen 9 der Achse 4 eines Eisenbahnwagens dargestellt. Zur Aufnahme des Achszapfens dient eine Lagerhülse 5, die von einem Joch getragen wird, das einen Seitenteil des Drehgestellrahmens bildet, der den Wagenkasten trägt und auf den Wagenachsen gelagert ist. Derartige Lagerhülsen sind für die Achszapfen sämtlicher Achsen des Wagens vorgesehen.In the drawing, the journal 9 of the axle 4 of a railroad car is shown. A bearing sleeve 5, which is carried by a yoke, serves to accommodate the axle journal that forms a side part of the bogie frame that carries the car body and is mounted on the carriage axles. Such bearing sleeves are for the stub axles all axles of the car provided.

In dem Lagerkasten 5 ist eine die Belastung aufnehmende Lagerschale 6 untergebracht, die vorzugsweise aus gehärtetem Stahl hergestellt ist und an Stelle des Lagers aus reibungsverringerndem Metall oder einer reibungsverringernden Legierung, die bisher in Achslagern für Eisenbahnwagen verwendet wurde, benutzt wird. Die Lagerschale 6 aus Stahl no ist naturgemäß viel widerstandsfähiger gegen die auftretenden verformenden Kräfte und braucht daher nur selten oder überhaupt nicht ausgewechselt zu werden. Um die Kosten der Lagerschale herabzusetzen, wird dieselbe 115' vorzugsweise mit einem Stützkörper 7 aus einem billigen Werkstoff, z. B. Gußeisen, versehen. Die Teile 6 und 7 können jedoch auch aus einem Stück hergestellt werden.In the storage box 5 a load-bearing bearing shell 6 is housed, the is preferably made of hardened steel and instead of the bearing from friction-reducing Metal or a friction-reducing alloy previously used in axle bearings for railway wagons, is used. The bearing shell 6 made of steel no is naturally much more resistant to the occurring deforming forces and therefore only rarely or not at all to be replaced. To reduce the cost of the bearing shell, the same 115 ' preferably with a support body 7 made of a cheap material, e.g. B. cast iron provided. The parts 6 and 7 can, however, also be made in one piece.

Der Achszapfen 9 der Achse 4 ist erfindungsgemäß von einer Hülse 8 aus Eisen oder Stahl umgeben, deren Außenfläche mitThe journal 9 of the axle 4 is, according to the invention, a sleeve 8 made of iron or surrounded by steel, the outer surface with

einer aufgeschmolzenen Schicht io aus einem reibungsverringernden Metall oder einer Legierung mit guten reibungsvermindernden Eigenschaften umkleidet ist. Die Schicht gleitet unmittelbar auf der gehärteten Lagerschale 6. Die Hülse 8 schließt sich dicht an den Achszapfen an und ist in zweckmäßiger Weise derart auf dem Zapfen befestigt, daß sie sich mit diesem dreht. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Hülse zur Befestigung derselben mit einer Endwand 11 versehen, durch welche Bolzen 12 in das Ende des Achszapfens eingeschraubt werden. Damit die Hülse leicht von dem Zapfen abgezogena melted layer consisting of a friction-reducing metal or an alloy is coated with good friction-reducing properties. The layer slides directly on the hardened bearing shell 6. The sleeve 8 adjoins the axle journal and is appropriately attached to the journal in such a way that she turns with this one. In the illustrated embodiment, the sleeve is for Attachment of the same is provided with an end wall 11 through which bolts 12 into the end of the stub axle. So that the sleeve is easily pulled off the pin

»5 werden kann, ist in der Endwand ir eine Öffnung 13 vorgesehen, die ein Innengewinde besitzt, so daß ein Bolzen eingeschraubt werden kann. Der Lagerkasten enthält auch ein mit öl getränktes Kissen 14 aus PutzwolleabfallThere is an opening in the end wall 13 is provided which has an internal thread so that a bolt can be screwed in can. The storage box also contains an oil-soaked cushion 14 made of waste cotton wool

o. dgl., welches Öl an die Lagerflächen abgibt. Die Lagerhülse gemäß der Erfindung muß ab und zu ausgewechselt werden, es ist jedoch nicht mehr erforderlich, das Lager zu erneuern oder gar eine ganz neue Achse einzubauen. Beim Auswechseln der Hülse wird der Kasten 5 mittels eines Wagenhebers so weit gehoben, bis der Stützkörper 7 von dem nach unten ragenden Anschlag 15 abgleitet, der in der oberen Kastenwand ausgebildet ist, worauf der Stützkörper 7 und die Lagerschale 6 seitwärts herausgezogen werden. Darauf werden die Bolzen 12 entfernt und ein Bolzen in die Öffnung 13 geschraubt, der sich gegen das Ende des Achszapfens anlegt und beim weiteren Einschrauben die Hülse vom Achszapfen abzieht. Nach dem Aufbringen einer neuen Hülse können die Lagerschale 6 und der Stützkörper 7 gewöhnlich ohne weiteres wieder in den Lagerkasten eingesetzt werden, da die Lagerschale eine weitaus größere Lebensdauer hat als die Hülse mit ihrem Überzug.o. The like. Which oil releases to the bearing surfaces. The bearing sleeve according to the invention must replaced every now and then, but it is no longer necessary to close the bearing renew or even install a completely new axle. When changing the sleeve the box 5 lifted by means of a jack until the support body 7 of the downwardly protruding stop 15 slides, which is formed in the upper box wall is, whereupon the support body 7 and the bearing shell 6 are pulled out sideways. Then the bolts 12 are removed and a bolt is screwed into the opening 13, the rests against the end of the axle journal and the sleeve as it continues to be screwed in pulls off the stub axle. After applying a new sleeve, the bearing shell 6 and the support body 7 are usually easily used again in the bearing box, since the bearing shell is a has a much longer service life than the sleeve with its coating.

Die Schicht 10 aus einem reibungsverringernden Lagermetall wird, wie bereits erwähnt, der zylindrischen Außenfläche der Stahlhülse 8 aufgeschmolzen bzw. durch Autogenschweißung mit dieser verbunden, so daß ein zusammenhängender Lagerteil entsteht, der seine Festigkeit durch die Stahlhülse erhält und auf Grund der Schicht aus reibungsverminderndem Lagermetall sehr* vorteilhafte Lagereigenschaften besitzt. Die Schicht 10 ist sehr dünn; ihre Stärke kann beispielsweise 0,8 bis 1,6 mm (V₃₂ bis Y₁₆ Zoll) betragen. Da die Schicht dünn und mit der Stahlhülse über deren ganze Außenfläche verschweißt ist, kann sie nicht deformiert werden, wenn das Lager im Gebrauch ist.The layer 10 of a friction-reducing bearing metal is, as already mentioned, melted on the cylindrical outer surface of the steel sleeve 8 or connected to it by oxy-fuel welding, so that a coherent bearing part is created, which receives its strength from the steel sleeve and due to the layer of friction-reducing bearing metal has very * advantageous storage properties. Layer 10 is very thin; their thickness can be, for example, 0.8 to 1.6 mm (V ₃₂ to Y ₁₆ inches). Since the layer is thin and welded to the steel sleeve over its entire outer surface, it cannot be deformed when the bearing is in use.

Zur Herstellung der Schicht 10 kann ein weiches Lagermetall verwendet werden, vorzugsweise wird erfindungsgemäß plastische Bronze von hohem Bleigehalt verwendet. Dieses Lagermetall besitzt besonders gute Lagereigenschaften für die Lager von Eisenbahnwagen, die äußerst starken Beanspruchungen ausgesetzt sind und bei denen die Schmierung häufig unbefriedigend ist oder zeitweise sogar unterbrochen werden kann. Gute Ergebnisse sind beispielsweise mit plastischen Bronzen als Lagermetall erzielt worden, die 30 bis 50% Blei und 70 bis 50% Kupfer enthalten. Kleine Mengen anderer Metalle, wie z. B. Zinn, Nickel oder Silber, können dem Lagermetall zugesetzt werden, die Hauptbestandteile der plastischen Bronze sind jedoch Kupfer und Blei. Wenn andere Metalle zugesetzt werden, beträgt der Zusatz höchstens io°/₀ der gesamten Bronze.A soft bearing metal can be used to produce the layer 10; plastic bronze with a high lead content is preferably used according to the invention. This bearing metal has particularly good bearing properties for the bearings of railroad cars, which are exposed to extremely high loads and in which the lubrication is often unsatisfactory or can even be interrupted at times. Good results have been achieved, for example, with plastic bronzes as the bearing metal, which contain 30 to 50% lead and 70 to 50% copper. Small amounts of other metals, such as B. tin, nickel or silver can be added to the bearing metal, but the main components of plastic bronze are copper and lead. If other metals are added, the addition is not more than io ° / ₀ of the total bronze.

Eine Vorrichtung zur Herstellung der Lagerhülse ist in Fig. 3 gezeigt. Ein röhrenförmiger Körper 16, aus dem die Hülse hergestellt wird, und ein Rohr 17 aus Eisen oder Stahl sind an ihren unteren Enden bei 18 miteinander verschweißt. Die von diesen beiden Teilen gebildete Form wird erhitzt, bis sie hellrot anläuft oder weißglühend wird. Darauf wird geschmolzene plastische Bronze in den ringförmigen Zwischenraum zwischen den beiden Hohlkörpern gegossen. Die mit 19 bezeichnete Bronzemasse bindet sich durch Autogenschweißung an die Außenfläche des Hohlkörpers 16. Die stark erhitzte Form mit Inhalt wird darauf rasch abgekühlt, und zwar von innen her durch den Körper 16 und die Bronze zum Körper 17 hin. Auf sehr einfache Weise läßt sich dies erreichen, indem man Wasser aus einer Leitung von unten her in den Hohlkörper 16 spritzt.A device for producing the bearing sleeve is shown in FIG. 3. A tubular one Body 16 from which the sleeve is made and a tube 17 made of iron or Steel are welded together at their lower ends at 18. The one of these two The mold formed in parts is heated until it turns bright red or incandescent. Thereupon, molten plastic bronze is in the annular space between cast the two hollow bodies. The bronze mass marked 19 binds itself through Autogenous welding to the outer surface of the hollow body 16. The strongly heated mold with Contents are then rapidly cooled, from the inside through the body 16 and the Bronze towards body 17. This can be achieved in a very simple way by water is injected from a pipe into the hollow body 16 from below.

Durch die rasche Kühlung erstarrt zuerst das Kupfer der Legierung, da sein Schmelzpunkt um einige hundert Grad über dem des Bleies liegt. Es bildet sich also zunächst ein fester poröser Kupferkörper und in diesem Kupferkörper bleibt das Blei eingelagert. Es tritt keine Entmischung der Metalle der Legierung ein und eine fein verteilte Bronzemischung ist gewährleistet. Die Richtung der Abkühlung bewirkt zudem, daß etwa vorhandene Schlackenteilchen von der Hülse 16 weggedrückt werden und nach außen gegen uo das Rohr 17 wandern. Nachdem das Rohr 17 entfernt und die dicke Bronzeschicht so weit abgedreht worden ist, bis sie nur noch die erforderliche Stärke besitzt, ist also die Gewähr gegeben, daß die auf der Lagerhülse belassene Schicht 10 schlackenfrei ist.Due to the rapid cooling, the copper of the alloy solidifies first, as its melting point is a few hundred degrees above that of lead. So it is initially imagined solid porous copper body and the lead remains embedded in this copper body. It there is no segregation of the metals of the alloy and a finely distributed bronze mixture is guaranteed. The direction of cooling also causes any existing Slag particles are pushed away from the sleeve 16 and outwards against uo hike the pipe 17. After the tube 17 is removed and the thick bronze layer so far Has been turned off until it only has the required strength, is therefore the guarantee given that the layer 10 left on the bearing sleeve is free of slag.

Das Innere der Hülse 16 muß gewöhnlich geschlichtet werden, damit die Innenfläche der Hülse und der Achszapfen 9 überall gegeneinander anliegen. Diese Behandlung des Hülseninneren wird durchgeführt, bevor das Rohr 17 und die überschüssige Bronze ent-The interior of the sleeve 16 must usually be finished so that the inner surface of the The sleeve and the journal 9 bear against each other everywhere. This treatment of the inside of the sleeve is carried out before the Pipe 17 and the excess bronze

fernt werden. Das ungefähre Verhältnis zwischen der Hülse 8 mit der Lagerschicht io und dem Lagergebilde nach seiner Rohherstellung ist in Fig. 3 durch strichpunktierte und voll ausgezogene Linien angedeutet.be removed. The approximate ratio between the sleeve 8 and the bearing layer io and the storage structure after its raw manufacture is shown in Fig. 3 by dash-dotted and indicated in full lines.

Claims

Claim:

Exchangeable bronze casing for the axle journals of rail wheel sets, which surrounds a bearing shell made of steel, for example, characterized in that a thin-walled sliding layer (ίο) made of a soft bearing bronze with preferably 30 to 50 · /, lead content on the outer surface of a sleeve (8) made of steel is applied by first casting the bearing bronze in a thick layer onto the highly heated steel sleeve and welding it to it, immediately afterwards suddenly cooling down together with the steel sleeve from the inside and finally turning it off to a wall thickness of about 1 mm.

1 sheet of drawings