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Radsatz, bei dem Radnaben und hohle Achse aus verschiedenen Teilen
bestehen Die Erfindung bezieht sich auf einen Radsatz, insbesondere für Eisenbahnwagen,
und bezweckt eine Verbesserung der seit langem ausschließlich verwendeten Bartart
mit einer durchgehenden vollen Achse, die an den Enden in Form von Achszapfen ausgebildet
ist und auf der die Räder aufgepreßt sind. Die von dieser Befestigungsart herrührenden
radialen Kräfte haben zur Folge, daß die im Betriel> auftretenden, von äußeren Belastungen
herrührenden höchsten Beanspruchungen der Welle, die im Abschnitt an der inneren
Stirnseite jeder Nabe liegen, noch weiter vergrößert werden, so daß dieser Abschnitt
kräftiger bemessen werden muß, als es lediglich mit Rücksicht auf die Biegungsbeanspruchungen
erforderlich wäre. Da die Achse in der Regel eine gleichbleibende Dicke aufweist,
ist sie über große Teile ihrer Länge überbemessen, was einen Verlust an Werkstoff
und eine entsprechende Erhöhung des Gewichtes des Radsatzes zur Folge hat. Aus wirtschaftlichen
Gründen kann man die Achse jedoch nicht zu stark ausführen, und bei den üblichen
Bemessungen treten daher oft Achsbrüche auf, wobei die Bruchstelle in der überwiegenden
Anzahl der Fälle gerade in dem erwähnten Abschnitt an der inneren Stirnseite der
Nabe liegt.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Achse hohl auszubilden. Die
Erfindung bezieht sich auf eine derartige Bauart und bezweckt dabei die Vermeidung
der oben angeführten Nachteile und die Schaffung eines Radsatzes, der bei geringem
Gewicht eine genügend starke Festigkeit an den obenerwähnten Abschnitten aufweist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Achse
durch
Schweißen mit der Nabe verbunden ist. Vorzugsweise ist dabei das Achsrohr an den
Enden durch Stumpfschw.eißung mit den inneren Stirnseiten der Naben verbunden. Durch
diese Art der Befestigung der Räder mit der Achse werden an den am stärksten beanspruchten
Stellen radiale Kräfte vermieden, die sich zu den Betriebsbelastungen addieren würden
und die Festigkeit einer Achse mit einem gegebenen Widerstandsmoment herabsetzen
würden. Die Rohrform der Achse erleichtert das Schweißen und ergibt bei geringem
Gewicht ein großes Widerstandsmoment. Um das Achsrohr an den Enden, wo die größten
Beanspruchungen auftreten, am stärksten zu machen, kann es an diesen Stellen eine
größere Wandstärke erhalten. Dies kann entweder dadurch erfolgen, daß das Rohr in
die erwünschte Form gewalzt oder gestaucht wird oder vorzugsweise durch Aufschieben
einer Hülse, -die an den Enden des gleichmäßig dicken Achsrohres aufgeschweißt wird.
Diese Hülse hat zweckmäßig eine nach der Radsatzmitte hin abnehmende Wandstärke,
so daß der Achsquerschnitt ein nach den Enden hin allmählich erhöhtes Widerstandsmoment
erhält. Die zum Radsatz gehörenden Achszapfen können in die Naben eingeschoben und
damit verschweißt oder auch an den äußeren Stirnseiten der Naben angeschweißt werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Radsatzes,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Nabe am Ende des Achsrohres durch sowohl
innere wie auch äußere Schweißung befestigt wird, worauf der Achszapfen an der Nabe
festgeschweißt wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Radsatz nach dem ersten Ausführungsbeispiel teils
im Schnitt und teils in Ansicht; Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab die Schweißfuge
zwischen dem Achsrohr und der Nabe; Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel
im Schnitt.
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i bezeichnet den Radreifen und 3 die Nabe, die miteinander mit Hilfe
der Radscheibe 5 verbunden sind, die mit der Nabe aus einem Stück besteht. An Stelle
der Radscheibe 5 'könnten Speichen angeordnet sein.
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Die Achse, welche die beiden Räder verbindet, besteht aus einem zylindrischen
Rohr 7 mit gleichbleibender Wandstärke und mit einem Innendurchmesser, der ebenso
groß oder etwas größer ist als der Innendurchmesser der Nabe. An den Enden der Achse
sind Hülsen 9 aufgeschoben. Jede Hülse schließt sich dicht an den äußeren Umfang
der Achse an und ist auf dieser durch Schweißfugen i i und 12 aufgeschweißt. Das
in dieser Weise verstärkte Ende des Achsrohres ist mit der inneren Stirnseite 13
der Nabe mit Hilfe von inneren bzw. äußeren Schweißfugen 15 und 17 durch Stumpfschweißung
verbunden. Die gesamte Wandstärke des Rohres 7 und der Hülse 9 an der Schweißstelle
entspricht ungefähr der Wandstärke der Nabe an dieser Stelle, so daß ein gleichmäßiger
Übergang erhalten wird und die Wandstärke allmählich nach innen zu abnimmt, wodurch
die Neigung zu Brüchen verhindert wird.
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Die Enden des Rohres 7 und der Hülse 9 sind zwecks Erleichterung der
Schweißarbeit mit abgeschrägten Flächen i9, 21, 23 und 25 versehen.
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Der zur Lagerung des Radsatzes dienende Achszapfen 27 erstreckt sich
mit seinem inneren dickeren Teil in die Nabe 3 nahezu bis zur inneren Stirnfläche
13 der Nabe. Der Zapfen ist mit einem Bund 29 versehen, der durch eine Schweißnaht
30 mit der äußeren Stirnfläche 31 der Nabe verbunden ist. Dadurch wird der
Achszapfen in axialer Richtung festgehalten, so daß es nicht notwendig ist, die
Nabe auf den Zapfen aufzuschrumpfen. Das innere Ende des Zapfens 27 entspricht genau
dem Innendurchmesser der Nabe oder kann unbedeutend größer sein als dieser, so daß
nur geringe radiale Kräfte als Folge der Einpressung des Zapfens in die Nabe auftreten.
Bei dieser Befestigungsart ist der Achszapfen 27 offenbar vollkommen unabhängig
vom Achsrohr 7 und hat daher keine zusätzlichen Beanspruchungen der Verbindung zwischen
dem Achsrohr und der Nabe zur Folge.
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Zwecks Verringerung des Gewichtes kann der Achszapfen eine mittlere
Bohrung 33 aufweisen, die durch einen Pfropfen 35 verschlossen ist.
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Der Achszapfen kann auch etwas länger sein als in der Zeichnung dargestellt,
so daß er etwas in das Röhr 7 hineinragt.
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Zwecks Herstellung des beschriebenen Radsatzes wird zunächst die Hülse
9 auf das Achsrohr 7 aufgeschweißt. Der einspringende Winkel zwischen den abgeschrägten
Seiten 21 und 23 wird dabei durch den Schweißstoff i i ungefähr bis zur gestrichelten
Linie ausgefüllt, so daß das Ende des Achsrohres ungefähr die Form zweier einander
schneidender Kegelflächen erhält. Die Schweißung 12 erfolgtentweder vor oder nach
der Schweißung i i. Darauf wird das Ende des Achsrohres in die richtige Lage im
Verhältnis zur Nabe gebracht. Sowohl das Rad wie auch das Achsrohr sind drehbar
gelagert, so daß sie gleichzeitig und ohne Änderung ihrer gegenseitigen Lage gedreht
werden können. Nun wird die Schweißung bei 15 zwischen der abgeschrägten Fläche
i9 und der Stirnfläche 13 der Nabe 3 ausgeführt, wobei die Schweißelektrode durch
die Nabe hindurchgeführt wird. Das Rad und die Achse werden dabei so gedreht, daß
das Schweißen stets ungefähr am tiefsten Punkt des inneren Umfanges erfolgt. Darauf
wird die äußere Schweißung 17 zwischen der Stirnfläche 13 der Nabe 3 und der abgeschrägten
Fläche 25 und der ungefähr in gleicher Ebene liegenden Außenfläche der Schweißfuge
i i vorgenommen. Gegebenenfalls kann man zuerst außen bei 17 und darauf innen bei
15 schweißen.
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Darauf wird der Achszapfen 27 in die Nabe eingeschoben oder eingepreßt
und der Bund 30 mit der äußeren Stirnfläche der Nabe verschweißt.
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Die Anbringung der Nabe und des Zapfens auf der rechten Seite der
Achse erfolgt in gleicher Weise.
Die Erfindung kann nicht nur bei
der Neuherstellung verwendet werden, sondern auch bei der Ausbesserung oder Änderung
vorhandener Radsätze der eingangs erwähnten Bauart. Man schneidet dabei die volle
durchgehende Achse ungefähr an der inneren Stirnseite 13 der Nabe 3 ab und verwendet
die Achszapfen, während der mittlere Teil der Achse durch ein Rohr 7 ersetzt wird,
das in der beschriebenen Weise mit den inneren Stirnseiten der Naben verschweißt
wird.
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In Fig. 3 ist eine etwas abgeänderte Ausführung dargestellt. Die Nabe
37 weist hier eine gewölbte Innenfläche auf und ist bei 39 und 41 sowohl mit dem
Achszapfen 43, der gegebenenfalls hohl sein kann, bzw. mit dem Achsrohr 45 verschweißt.
An den Stellen 47 und 49, wo stärkere Krümmungen vorhanden sind, ist die Wandstärke
etwas größer zu halten als an den Stellen 51 bzw. 53 auf der anderen Seite der Schweißfugen
39 bzw. 41.
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Die Erfindung läßt sich nicht nur bei Eisenbahn-und Straßenbahnwagen
verwenden, sondern ebensogut bei beispielsweise mit Luftreifen versehenen Landfahrzeugen
oder Geländefahrzeugen, z. B. Panzerwagen.