DE716171C - Fahrgestellrahmen fuer Schienenfahrzeuge mit Seitenpuffern - Google Patents

Description

• Fahrgestellrahmen für Schienenfahrzeuge mit Seitenpuffern Gemäß dem Patent 613 7z8 ist ein Unterrahmen für Schienenfahrzeuge mit Seitenpuffern geschützt, bei dem zur Erreichung größter Arbeitsfähigkeit des Rahmens in -waagerechter Richtung die Langträger zwischen allen Querträgern gleich lange, freie Knicklängen haben und die Querträger in waagerechter Ebene möglichst als Trägergleicher Festigkeit ausgeführt sind. Durch diese Konstruktion ist ein Höchstmaß an Arbeitsfähigkeit bei geringstem Gewicht aus dem Untergestellrahmen noch nicht herauszuholen, da, abgesehen von den mittleren Querträgern, die als Träger gleicher Festigkeit ausgeführt sind, noch andere Träger oder Trägergruppen vorhanden sind, durch die die elastische Verformung des Untergestells gehemmt wird: Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen unstarren, in der "waagerechten Ebene arbeitsfähigen Fahrgestellrahmen für Schienenfahrzeuge mit Seitenpuffern, bei dein in Vervollkommnung des Patents 613 728 bei über Eck wirkenden Pufferstößen zum Zwecke größter Arbeitsfähigkeit des ganzen Rahmens die Höchstbeanspruchungen in allen Teilabschnitten der Rahmenglieder möglichst gleich groß sind. Die Erfindung schafft einen in waagerechter Ebene voll mitarbeitenden Fahrgestellrahmen, der unter diagonalen Beanspruchungen nicht nur federnd nachgibt, sondern einen Arbeitsspeicher bildet, bei dem die einzelnen Träger des aus Lang- oder Kopfträgern gebildeten und durch Querträger oder Mittelstreben versteiften Rahmens in ihnen Querschnitten so bemessen sind, daß zürn Zwecke größter Arbeitsfähigkeit des ganzen Rahmens bei Diagonalstößen infolge der über Eck wirkenden Pufferstöße in allen Trägern annähernd gleiche Höchstbeanspruchungen auftreten. Unelastische Verformungen, wie sie bei den nach rein statischen Gesichtspunkten entwickelten Untergestellrahmen die Regel sind, -werden vermieden, so daß die _fest im Rahmen eingebauten Radsätze stets in die genau rechtwinklige Lage zur Fahrzeuglängsachse zurückkehren.. Räder und Schienenwerden geschont; der Laufwiderstand des Fahrzeuges ist stets gleich und gering. Das Gewicht des Rahmens wird herabgesetzt.
• An Hand der Zeichnung sei der Erfindungsgedanke näher erläutert.
• Die Abb. i zeigt im Grundriß den bisher üblichen Fahrgestellrahmen. .

  Die Abb. a zeit iin Grtiiidril;) eiheil 1':thr-

  gestellrahrnen gemäß der Erfindung.

  Die Abb. 3 und .4 sind weitere Beispiele fiü:

  dein Erfindungsgedanken.

  Die am meisten bekannten Fahrgestell-

  rahnien der zweiachsigen Schienenfahrzeti-e

  mit Seitenpuftern bestehen, wie Abb. i zeig,

  aus clen beiden seitlichen Langträgerin u, Gien

  Kopfträgern b, einer Vielzahl von Qiierti-ä_

  gern c, den vier Diagoilalsti-ehen (l tind doll

  beiden lütt.°lstre'-en e. Jeder Langtri;, r a

  bildet mit eii.er Mittelstrebe- 1 wid den h@;iden

  zugehörigen Diagonalstrct-en(l in @"erbiiidun-: ,

  mit den Querträgern c °in Tragsystem F. Die ,

  beider. Tragsysteme F sind in Abb. i durch

  Schraffur hervorgeli-3'l)cii. Sie sind mitein-

  ,Lniler ;-erkunden durch die beiden Kopf-

  träger b wid die gleichfalls beiden S,; stenl-eu

  gemeinsamen Querträger c. Wirkt auf ein sol-

  ches Untergestell ein diagonaler Ptifferstol:) P

  mit dem 21 -,mein P # 1. \v -bei l der Abstand

  der beiden Puffer l-) ist, so verscliiehen sich

  die Tragsysteme F gegeneinander, wobei di;

  Kopfträger b und die Querträger c Verforniuu-

  gen erleiden. Da die Biegtuigsläil-e cüc@@r

  Träger b und c gering ist, nur gleich dem Al)-

  stand der Mittelstreben e voneinander, s-) ist

  auch ihre Arhefsfäliigkeit klei.il, und hei 1-rö-

  1),ere11, diagonal iT:lrkenden t@=ilici>-'<1fi=il P

  erfolgt eine unelastisch° Verformung des

  Untergestells. Da eine solche betrieblich

  äußerst nachteilig ist, i isbesondere für dcii

  Lauf z:vei- und dreiachsiger Fahrzeuge, so

  ist eine möglichst große Arbeitsatifnalime dc-s

  Fallrgestellralimeils für di-- int Betrieb nicht

  zu verrlieidendeil Diagonalstöfe geboten.

  Die größte Arbeitsfähigkeit ist zu er-

  reichen durch Ausbildung des Fahrgestell-

  rahmens entsprediend Gier Abb. a. Dieser be-

  steht aus den beiden Langträgern et, den bei-

  den !sopfträgeril b und dem Querträger c. In

  Abb. a ist nur ein Querträgere dargestellt;

  nach Bedarf können jedoch auch m-lir^re .

  mauerträger angeordnet werden. Verschiebt

  sich infolge diagonaler StoßbeanspruchungP

  auf zwei Puffer D der eine Langträger !z

  gegen den anUeren, so werden sich die Trä-

  ger a, b, c des Rahmens entsprechend den

  strichliert gezeichneten Linien verformeil. Es

  ergibt sich schon aus diesem Verformungs-

  hild, dalder gesamte Werkstoff des Unter-

  gestells an dieser Verformung beteiligt ist.

  Das Höchstmaß an Arbeitsfähigkeit hei

  geringstem Gewicht wird aus dem_Fahrgestell-

  rahmen herausgeholt, wenn man nach der

  Erfindung bei über Eck wirkenden Puffer-

  stöl3en alle Teilabschnitte der Rahmeilglieder

  möglichst gleich hoch beansprucht. Es -ist

  hierzu notwendig, die Träger in ihren Quer-

  schnitten den auftretenden Beanspruchungon

  a;izup assen, so daß in allen Trägerabschnitten

  die liiiclistmögliclle Beanspruchung gleich-

  zeitig erreicht wird. Zu diesem Zwecke ist

  bei dem beispielsweise in Abb. a dargestellten

  Unterrahmen erforderlich, daß das Wider-

  des Querträgers c doppelt so

  soß ist wie das eines IZopfträgersb und daß

  das Widerstandsmoment der Langträger a so

  errechnet- wird, daß nicht mir die waagerech-

  ten, sondern auch die senkrechten Kraft-

  momente hierbei Berücksichtigung finden.

  Kopfträger b tnid Querträgere werden gemäfs

  Patei=t 613 728 nach der Mitte zu verjüngt.

  soweit dies mit Rücksicht auf Zugkr«fte aus

  der Zugvorrichtung zu empfehlen ist.

  Die gleiche Wirkung kann auch erreicht

  -.v c rden, wenn man, wie in Abb. 3 dargestellt,

  Lailgträger a und Kopfträger b zu einem

  winkelsteifen Rahmen verbindet und diesen

  Rahmen durch eine biegungssteife ),littel-

  strebe e, die mit den Kopfträgern b gleich-

  falls vAnkelsteif verbunden ist_, versteift. Der

  Begriff biegungssteif bedeutet dabei, daß die

  Mittelsirehe einen im Vergleich zu den Lang-

  und Kopfträgern namhaften Biegungswider-

  stand entwickelt.

  In der Zeichnung ist mir eine solche -Mittel-

  strebe angedeutet, jedoch können auch deren

  mehrere Verwendung finden. Auch hier muh

  das V'ilerstandsmomeilt der Langträger a

  nach den vorerwähnten Grundsätzen dem der

  Kopfträger b angeglichen sein; weiterhin n.ub

  das Widerstandsmonieiit der Mittelstrebe s

  gleich dem doppelten der Kopfträger ?? sein,

  tnid der Abstand der neutralen Achse von

  der Qtiersclinittrandfaser muß bei sy-minetri-

  schem (-)uerschnitt bei deri @angtrü`ern a ulid

  der Mittelstrebe e gleich sein.

  Die =@lih. @. zeigt eine Ausführungsform, bei

  der ein Querträger c und eine Mittelstrebe c

  in Ztt4ainmenarl-,eit @.en=.-endet werden.

  Gemäß der Erfindung haben alle Träger

  annähernd gleiche Höchstbeanspruchungen,

  und jedem Querträger oder jeder Mittelstrebe

  ist eiii doppelt so groLes Widerstandsinom°nt

  zu gel@eir wie dem hcpfträger. Dazu führt

  fol-cndc @-berleguü;. Jeder Querträger stöüt

  auf de2i an der Anscllltil:):#telle durchlaufenden

  Lai:gtriiger, elzenso jede Mittelstrebe auf dl-n

  ebenfalls an dieser Anschlußstelle durch-

  laufenden Kopfträger-. In den _@nschluh@-

  teileii jedes durchlatiferlilen Trägers herrscht

  ein --aus den Pufierdrti.^_hlzi-äfteri herrührendes

  Biegtnig snioment, das in beiden der Anschluß-

  stelle anliegenden Abschnitten des durchlau-

  fenden Trägers gleich groß ist, da diese Trä-

  ger gleich lange freie Biegungslängen haben.

  Der an den durchlaufenden Träger ange-

  schlossene Träger muß die Biegungs.niomente

  beider Trägerabschnitte aufnehmen. so daß

  der angeschlossene Träger von einem Bie-

  gungsmoment beansprucht lvüd, das gleich

  der algebraischen Summe der beiden Einzelbiegungsmomente ist. Das Biegungsmoment im angeschlossenen Träger ist also doppelt so hoch wie das im durchlaufenden Träger herrschende, so daß. nach den Grundgesetzen der Festigkeitslehre auch das Widerstandsmoment (Ansprüche 2 und 3) doppelt so groß sein muß. Da alle Querträger bei gleicher Ausführung die gleiche elastische Linie bei Verformungen aufweisen, müssen auch die Krümmungen oder die Krümmungshalbmesser R der gleich weit von der Mitte abliegenden Querschnitte gleich sein, d. h. die Werte R sind für alle Querträger gleich.
• Bezeichnet man, wie üblich, mit J das Trägheitsmoment, mit M das Biegungsmoment und mit E den Elastizitätsmodul, so gilt für die Langträger und Mittelstreben wenn ß die Höchstbeanspruchung bedeutet, die laut Forderung im Anspruch r in allen Trägern möglichst gleich sein soll.
• Beim symmetrischen Querschnitt ist der Abstand e der neutralen Faser vom Rand gleich der halben Höhe, also worin der konstante Wert gesetzt ist. Dann wird oder, wenn gesetzt wird, e - h, wobei h wieder einen konstanten Wert bedeutet. Außerdem bleibt so daß auch also konstant ist. Hieraus ergibt sich, daß unter der oben gemachten Voraussetzung gleicher Höchstbeanspruchung die Langträger und Mittelstreben bei symmetrischem Querschnitt gleichen Abstand der neutralen Faser vom Rande haben müssen (Anspruch 4).
• Zur Aufnahme vertikaler Lasten .(Ladegut) liegt es im Ermessen des Kenstrukt.eurs, eine Mittelstrebe einzubauen, die mit den Kopfträgern und gegebenenfalls vorhandenen Querträgern unst.eif verbunden ist, also zur Arbeitsaufnahme durch horizontale Stoßbeanspruchungen nicht herangezogen wird.
• Als Trägerart eignet sich vor allem der geschlossene Kastenträger, da dieser allseitig ein großes Trägheits- bzw. Widerstandsmoment besitzt, somit jeder Art von Kräften, sowohl den vertikalen als auch den horizontalen, Längs- und auch Torsionskräften in gleicher Weise. gewachsen ist. Durch Querschnittsänderungen und Blechstärk enbemessung ist er leicht den unterschiedlichen Kräften anzupassen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Uristarrer, in der waagerechten Ebene arbeitsfähiger Fahrgestellrahmenfür Schienenfahrzeuge mit Seitenpuffern nach Patent 613 728, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Träger des aus Lang- und Kopfträgern gebildeten und durch Querträger oder lvlittelstrehen versteiften Rahmens in ihren Querschnitten so, bemessen sind, daß zum Zwecke größter Arbeitsfähigkeit des ganzen Rahmens bei Diagonalstößen infolge der über Eck wirkenden Pufferstöße in allen Trägern möglichst gleiche Höchstbeanspruchungen auftreten.
2. 2. Fahrgestellrahmen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das in waagerechter Ebene vorhandene Widerstandsmoment jedes Querträgers (c) doppelt so groß wie das eines Kopfträgers (b) ist.
3. 3. Fahrgestellrahmen nach Anspruch i -oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in waagerechter Ebene vorhandene Widerstandsmoment jeder Mittelstrebe (e) doppelt so groß wie das eines Kopfträgers (b) ist.
4. 4. Fahrgestelirahmen nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der neutralen Achse von der Querschnittrandfaser bei symmetrischem Querschnitt bei den Langträgern (a) und der Mittelstrebe (e) gleich ist.
5. 5. Fahrgestellrahmen nach Anspruch i, gekennzeichnet durch mit den Kopf- und gegebenenfalls vorhandenen Querträgern uristeif verbundene zusätzliche Träger, die zur Arbeitsaufnahme nicht mit herangezogen sind, sondern nur zur übertragung der Nutzlast dienen.