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Verfahren und Vorrichtung zum Auswuchten von Radsätzen für Schienenfahrzeuge
Nach dem Stand der Auswuchttechnik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen
bekanntgeworden, die alle die seither geübte Form der Einlagerung eines Prüfkörpers
in die Auswuchtmaschinen anwenden. Dabei sind sowohl die Ausschlagverfahren, als
auch die Nullverfahren vorgeschlagen worden, wobei in jedem Fall auf ein restmomentfreies
Auswuchten durch Anwendung eines mechanischen Rahmens oder eines elektrischen Rahmens
hingewiesen wird.
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Bei den mechanischen Rahmen verfährt man so, daß man die Pendelpunkte
in die Ausgleichsebenen der Prüfkörper verlegt und diese Pendelpunkte konstruktiv
bindet derart, daß dieselben mit der Prüfkörperachse zusammenfallen.
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Bei der Anwendung eines elektrischen Rahmens wird die restmomentfreie
Wuchtung dadurch erreicht, daß man die Pendelpunkte nicht konstruktiv fesselt, sondern
den Prüfkörper dem freien Spiel der Störkräfte überläßt. Die Einflußgrößen der Störkräfte
e auf die Meßebenen und damit auf die Meßgrößen werden durch elektrische Kompensationsverfahren
bekannter Art eliminiert. Auf diese Weise erzielt man eine Gröden und Lagenmessung
der Störkräfte, die von gegenseitigen Einflüssen der Störkräfte befreit ist und
ein zielsicheres Auswuchten gestattet.
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Alle bekanntgewordenen Vorschläge dieser Art, die für das Auswuchten
von Radsätzen vorgeschlagen wurden, lagern die Radsätze in dieAuswuchtmaschine derart
ein, daß die betriebsmäßigen Lagerstellen der Radsätze dafür herangezogen werden.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung gehen von der
Erkenntnis aus, daß durch die in bekannter Weise durchgeführte und die vorstehend
beschriebene Art der Zentrierung der Radsätze in der Auswuchtmaschine Fehler entstehen,
die zu einem falschen Massenausgleich führen. Dieser falsche Massenausgleich ist
durch die falsche Zentrierung der Radsätze in der Auswuchtmaschine bedingt.
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Beim Auswuchten eines Radsatzes kommen auf jeder Seite drei Zentren
in Betracht: 1. das geometrische Zentrum des Abrollkreises, d. h. des Radkranzes,
nachfolgend »Radzentrum« genannt, 2. der in der Radebene projizierte Mittelpunkt
der Achse, nachfolgend » Achszentrum « bezeichnet, und 3. das Massenzentrum des
Systems in der betreffenden Radebene, nachfolgend unter »Massenzentrum« betrachtet.
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Es handelt sich bei dieser Sachlage um die Frage, ob man beim Auswuchten
das Massenzentrum in das Radzentrum oder in das Achszentrum legen soll.
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Ein absolut genaues Zusammenfallen der beiden Zentren ist eine theoretische
Fiktion, denn es wird stets ein gewisser Abstand zwischen beiden erwähnten Punkten
bestehen, da einerseits beim Bearbeiten des Radsatzes keine absolute Genauigkeit
zu erreichen ist und sich die Radkränze im Betrieb nicht mit mathematischer Genauigkeit
gleichmäßig abnutzen.
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Es ensteht die Frage, ob der zweifellos vorhandene Abstand zwischen
Achszentrum und Radzentrum in der Praxis eine vergleichbare Größe zu dem Abstand
zwischen Massenzentrum und Radzentrum annehmen kann oder nicht. Es hängt diese Frage
eng damit zusammen, mit welcher Genauigkeit beim Wuchten von Radsätzen das Massenzentrum
in das gewünschte Zentrum gelegt wird, d. b. welches Gütemaß der Wuchtung gefordert
oder erreicht wird (bekanntlich ist eine Wuchtung auf exakten Wert Null in der Praxis
nicht möglich).
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Wenn z. B. bei einer Wuchtung in der Auswuchtmaschine die den Radsatz
in den betriebsmäßigen Lagerstellen aufnimmt, eine Wuchtung durchgeführt wurde,
die das Massenzentrum der einen Radsatzseite bis auf ein gewisses Längenmaß e in
die Nähe des Achszentrums gebracht hat und der Abstand zwischen diesem und dem Radzentrum
beispielsweise 5. e ist, so beträgt die tatsächlich erreichte Auswuchtgüte bis zu
6 6-e, je nachdem in welcher Phasenlage sich die Restunwucht relativ zur Verbindungslinie
der beiden geometrischen Zentren befindet. Der Massenschwerpunkt würde also in diesem
Fall beim Abrollen des Rades auf der Schiene eine Auf- und Abwärtsbewegung von 1
6 e ausführen und auf die Schiene entsprechend große Kräfte mit sinusförmigem Zeitverlauf
ausüben, die quadratisch mit der Zuggeschwindigkeit
zunehmen. Wäre
zum Radzentrum gewuchtet worden, und zwar mit gleicher Wuchtgüte e, so wären diese
Kräfte sehr viel kleiner.
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Beim Vorhandensein einer springenden Bewegung des Fahrzeugkörpers
in vertikaler Richtung ist irgendwie vorgenommene Massenverlagerung (Wuchtung) am
Radsatz ohne Einfluß auf diese Bewegung, da die Bewegung geometrisch bedingt ist.
Infolge der dämpfinden n Federung zwischen Achslagerung und Wagenkörper wird eine
Differenz zwischen Achszentrum und Radzentrum von solcher Größe, daß bereits sehr
starke Unwuchtkräfte auf die Schiene ausgeübt werden, von den Insassen des Wagens
kaum gespürt.
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Erfindungsgemäß erfolgt diese Zentrierung der Radsätze in der Auswuchtmaschine
so wie die Radsätze betriebsmäßig zentriert sind, nämlich zum Abrollkreis der beiden
Räder. Die konzentrische Massenverteilung der Radsätze wird gemäß der Erfindung
zu den Abrollkreisen der beiden Räder eines Radsatzes gemessen. Der Massenausgleich
wird entsprechend diesen Meßergebnissen durchgeführt.
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Es wird die betriebsmäßig ebene Rollbahn der Schiene durch eine gekrümmte
Rollbahn, die z. B. durch Laufrollen dargestellt ist, ersetzt. Die gekrümmte Rollbahn
kann in ihrer Umfangsgeschwindigkeit der Fahrgeschwindigkeit anpaßbar sein.
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Beim Wuchten von Lokomotiv- und Triebwagenradsätzen können die rotierenden
Teile der Triebwerkmassen mitberücksichtigt werden.
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Durch die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird beim
Auswuchten von Radsätzen für Schienenfahrzeuge im Gegensatz zu den seither geübten
und bekannten Verfahren eine einwandfreie Wuchtung erzielt, d. h. die durch die
Meßergebnisse aufgedeckten Massenverlagerungen entsprechen den tatsächlich vorliegenden
Verhältnissen beim betriebsmäßigen Einsatz der Radsätze von Schienenfahrzeugen.
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Zur Verwertung des Verfahrens zum Auswuchten von Radsätzen für Schienenfahrzeuge
wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die erfindungsgemäß eine Zentrierung der Radsätze
zum Abrollkreis der beiden Räder ermöglicht. Die dafür vorgesehene Zentriereinrichtung
besteht in an sich bekannter Weise aus vier Laufrollen, von denen erfindungsgemäß
zwei zum Antrieb des Radsatzes dienen und je ein Paar in Zusammenwirkung miteinander
die Zentrierung des zu wuchtenden Radsatzes gewährleisten. Die beiden zum Antrieb
des Radsatzes dienenden Laufrollen werden gemäß der Erfindung über ein Differentialgetriebe
in Bewegung gesetzt, wobei die Umdrehungszahl derselben, im Bereich der betriebsmäßigen
Umfangsgeschwindigkeiten der Räder, der einzelnen zur Auswuchtung gelangenden Radsätze
einstellbar ist. Die beiden nur für die Zentrierung der Radsätze vorhandenen Laufrollen
sind gemäß der Erfindung normal zur Radsatzachse verstellbar angeordnet, um eine
Zentrierung der Radsätze mit verschiedenem Raddurchmesser zu gewährleisten. Sämtliche
vier Laufrollen haben gemäß der Erfindung eine in gewissen Grenzen gehaltene und
mit Bezug auf die Berührungsfläche zwischen Laufrolle und Radsatz axiale Bewegungsmöglichkeit,
um dem zu wuchtenden Radsatz die Möglichkeit zu geben, sich im freien Spiel der
Störkräfte seinen Schwingungsmittelpunkt zu wählen. Eine andere Art, dem zu wuchtenden
Radsatz die Möglichkeit zu geben, sich im freien Spiel der Störkräfte seinen Schwingungsmittelpunkt
zu wählen, besteht darin, die Federaufhängung oder Abstützung der beiden Wuchttische
so zu dimensionieren, daß
dieselben in ihrer Tischebene frei beweglich derart aufgehängt
sind, daß die Wuchttische in ihrer Tischebene in jeder Richtung gleichen Federrückstellkräften
unterworfen sind. Zur Messung der beiden Unbekannten der Unwucht, das ist die Größe
der Störkraft und deren Lage am Umfang, benutzt die Vorrichtung die bekannten Mittel
mechanischer oder elektrischer Art.
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Die Fig. 1 bis 3 zeigen beispielsweise eine mögliche Ausführung der
Vorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Weise. Fig. 4 und 5 enthalten Details
dieser Vorrichtung ebenfalls in schematischer Darstellung.
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Der zu wuchtende Radsatz 1 ist mit dem Rollkreisdurchmesser seiner
beiden Räder 2, 3 auf den vier Laufrollen 4, 5, 6, 7 abgestützt. Die beiden Laufrollen
4, 5 dienen zum Antrieb des Radsatzes 1 und können hinsichtlich ihrer Umfangsgeschwindigkeit
regelbar sein, sowie den betriebsmäßigen Umfangsgeschwindigkeiten der einzelnen
zur Auswuchtung gelangenden Radsätze angepaßt werden. Die beiden Laufrollen 6, 7
in paarweiser Verbindung mit den Laufrollen 4, 5 bewerkstelligen gemeinsam die Zentrierung
des Radsatzes auf der Auswuchtmaschine.
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Die beiden Laufrollen 4, 5 werden über Gelenkwellen 8, 9 mit einem
Differentialgetriebe 10 verbunden.
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Das Differentialgetriebe 10 ist über eine Rutschkupplung 11 oder ein
ähnlich wirkendes Verbindungsmittel mit dem Antriebsmotor 12 gekuppelt. Der Antriebsmotor
12 ist mit einem Bremswächter 13 ausgerüstet.
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Der Antriebsmotor 12 kann entweder hinsichtlich seiner Drehzahl regelbar
oder aber über ein Regelgetriebe mit dem Differentialgetriebe gekuppelt sein.
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Die beiden Laufrollen 6, 7 sind normal zur Achse des zu wuchtenden
Radsatzes 1 verstellbar angeordnet, um ein Zentrieren von Radsätzen mit verschiedenem
Raddurchmesser sicherzustellen. Zur schnellen und vorschriftsmäßigen Einstellung
dieser Laufrollen 6, 7 sind die Wuchttische 14, 15 mit Einstellskalen 16, 17 versehen.
Die Teilstriche dieser Skalen sind mit den entsprechenden Raddnrchmesserzahlen versehen.
Die Laufrollen 4, 5, die zum Antrieb des Radsatzes herangezogen werden und die Laufrollen
6, 7, die in Verbindung mit den Laufrollen 4, 5 die Zentrierung des Radsatzes übernehmen,
sind mit Bezug auf ihre Berührungsfläche zwischen Laufrolle und Radkörper des Radsatzes
in axialer Richtung zur Radsatzachse in gewissen Grenzen einstellbar. Die Laufrollen
4, 5 und 6, 7 sind in Rollenböcken 18, 19, 20 und 21 gelagert.
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Diese Rollenböcke sind auf den Wuchttischen montiert. Die Rollenböcke
18, 19 nehmen die Laufrollen 4, 5 zum Antrieb des Radsatzes auf. Die Rollenböcke
20, 21 sind auf den Wuchttischen 14, 15 einstellbar angeordnet und tragen die Laufrollen
6, 7.
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Die Wuchttische 14, 15 sind mittels Federn 22, 23, 24 und 25 auf den
Lagerböcken26, 27 aufgehängt. Die Aufhängung erfolgt derart, daß die Wuchttische
14, 15 nur in ihrer Tischebene schwingfähig sind, entweder in einer Richtung senkrecht
zur Radsatzachse oder in der Tischebene in allen Horizontalrichtungen parallel zur
Radsatzachse. Die Wuchttische 14, 15 sind mit je einer Arretierung 28, 29 ausgerüstet,
die ein Feststellen derselben gegenüber den Lagerböcken 26, 27 gestatten. Die Messung
der Größe der Unwucht erfolgt elektrisch mit Schwingungsmessern nach dem Tauchspulenprinzip
30, 31 über das Größenanzeigeinstrument 32. Die Lage der Unwucht am Umfang der Radkörper
der Radsätze wird über einen Lagengeber 33 am Anzeigeinstrument 34 abgelesen. Der
Lagengeber wird mittels einer Magnetkupplung 35
über eine Gelenkwelle
36 mit dem zu wuchtenden Radsatz 1 phasenstarr gekuppelt. Die komplette Lagengebereinrichtung
bestehend aus den Teilen 33, 35 und d 36 ist an einem einstellbaren Stativ 37 montiert.
Dieses Stativ ist entsprechend der zur Auswuchtung gelangenden Radsätze, insbesondere
mit Rücksicht auf den Durchmesser der Radkörper in der Höhe und horizontal quer
zur Radsatzachse einstellbar.
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Sämtliche Steuerglieder für den Antriebsmotor 12, den Bremswächter
13 und eventuell für ein Regelgetriebe sind an dem Bedienungspult 38 untergebracht
und gestatten eine zentrale Bedienung der Maschine.
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Das Größenanzeigeinstrument 32 und das Anzeigeinstrument 34 für die
Lage der Unwucht am Umfang der Radkörper befinden sich auf der Frontplatte des Bedienungspultes.
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PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zum Auswuchten von Radsätzen für Schienenfahrzeuge,
dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Größe und der Lage der Unwucht mit bekannten
Mitteln durchgeführt, die Einlagerung der zu wuchtenden Radsätze in der Auswuchtmaschine
aber so vorgenommen wird, daß die Zentrierung derselben unter betriebsmäßigen Bedingungen,
nämlich zum Abrollkreis der beiden Räder des Radsatzes erfolgt.