Termine für Vorlesungen 2006/2007 · Sinterbremsbelag für Hochleistungsbremsen Bremsaufhängung...

Konstruktion der Schienenfahrzeuge

Dr. Günter Köhler - Bochumer Verein Vorlesung WS 06/07 UNI-Hannover

Termine für Vorlesungen 2006/2007

Datum

Thema

11.10.06 G. Köhler Konstruktion der

Schienenfahrzeuge


Schienenfahrzeuge


Schienenfahrzeuge

01.11.06 F. Minde Grundlagen der

Eisenbahnbremstechnik







29.11.06 P. Spiess Fahrdynamik des

Schienenverkehrs


Schienenverkehrs


Schienenverkehrs


Schienenverkehrs


Schienenfahrzeuge


Schienenfahrzeuge


Schienenfahrzeuge

Termin für Exkursion


Schienenfahrzeuge



Inhalt Rechtliche Rahmenbedingungen- europäische Richtlinie- nationales öffentliches Recht- wichtige Rechtsbegriffe

Regelwerke und Baurichtlinien Allg. Definitionen und Begriffsbestimmungen

Fahrwerke - Radsätze, Radsatzlager- Radsatzführungen- Fahrwerksrahmen- Schnittstelle Wagenkasten/ Fahrwerk- Anbauteile

Einbauplanung der Bremsen

Anordnung der Getriebe und Motoren

Wagenkästen - Werkstoffauswahl- Baugruppen- Ausrüstung

Kupplungen und Übergängeelektrische AusrüstungFenster,Türen und SitzeHeizung, Klimatisierung und Lüftung

Brandschutz, Crash, Aerodynamik, Lärmemission



Fahrwerke

Fahrwerkrahmen



Aufgaben des Fahrwerkrahmen

- Aufnahme der Vertikalkräfte aus der Primärfederung und Weiterleitung zum Fußpunkt der Sekundärfederung

- Übertragung der Querkräfte aus der Radsatzführung zur Querfederung bzw. den Queranschlägen

- Übertragung der Längskräfte aus der Radsatzführung zur Längsanlenkung Drehgestell - Wagenkasten

- Ausdrehung des Fahrwerkrahmen gegenüber dem Wagenkasten um die z-Achse

- Aufnahme und Abstützung für die diversen Bremsausrüstungen

- Aufnahme und Abstützung für Antriebsmotoren und Getriebe

- Aufnahme diverser Hilfseinrichtungen (Luftfedersteuerung, Antennen,Sandstreueinrichtung, Spurkranzschmierung)



Baugruppen eines Drehgestellrahmen

Langträger

Querträger

Kopfträger



Langträger

Abstützung der Sekundärfeder

Aufnahme für Primärfeder

Bremsträger

Aufhängung MG-Bremse



Querträger

Queranschlag

Motoraufhängung

Getriebeaufhängung



Drehgestellrahmen



Verwindungsweicher Drehgestellrahmen



H-Rahmen mit zwei QuerträgernReisezugwagendrehgestell GP 200



H-Rahmen mit KopfträgerGüterwagendrehgestell Y25



Kastenrahmen Güterwagendrehgestell mit Lenkachse



O-RahmenTriebdrehgestell ICE-V



Drehgestellrahmen Anschweißteile



• Normen : » EN13749 (Lauf- und Triebdrehgestelle)

» UIC515-4 (Laufdrehgestelle)

» UIC615-4 (Triebdrehgestelle)

• Lasten :» Ermüdungslasten (z.B. RegioTram Kassel)

alle Sitze Besetzt + 4Pers/m²

dynamische Effekte: 10% wanken + 20% Tauchen

» Außergewöhnliche Lasten (z.B. RegioTram Kassel)alle Sitze Besetzt + 6.67Pers/m²

Stoß Faktor von 40%

Drehgestell Auslegung: Lastannahmen



• Stahlbleche» Hauptsächlich S355J2G3 (St52-3)

Re=355MPa ; Rm=490-630MPa ; A=22%» S500MC

Re=500MPa ; Rm=550-700MPa ; A=14%

• Stahlguß» Hauptsächlich GS21Mn5V

Re=360MPa ; Rm=500-650MPa ; A=24%

• Die Auslegung erfolgt nach» DVS 1612» DS 952 Teil 2 » EN 13749

Werkstoffe für Drehgestellrahmen



Kraft Einleitung

Finite Elementeberechnung eines Drehgestellrahmen



» gemessene Spannungen werden nach ERRI B12 RP17 ausgewertet.

Statische Versuche und Schwingversuche

Dymamischer Schwingprüfstand



Fahrwerke

Schnittstelle WagenkastenFahrwerk



Stahlschraubenfeder als Sekundärfeder

Federtopf (wagenkastenfest)Sek. Dämpfer

Schraubenfedersatz mitInnen- und Außenfeder



Luftfeder als Sekundärfeder(Prüfung im Druckstand)



Sekundärfeder eines Dieseltriebwagens

Konsole für SchlingerdämpferLuftfedersystem

Sek. Dämpfer

Anzeige für Luftfederhöhe

Schlingerdämpfer



Luftfeder als Sekundärfeder

Notfeder

Luftfederbalg

SchlingerdämpferSek.dämpfer

Wankstütze



Luftfederregelung



Luftfedersteuerung 4 - Punktanordnung

Mögliche Varianten:• Unterschiedliche Differenzdrücke

an den Doppel -Überströmventilen

• Unterschiedliche Balgbasis an den Drehgestellen

• Unterschiedliche Luftfederventilbasis an den Drehgestellen

• Kombination mit mechanischen Wankstützen an einem oder beiden Drehgestellen



Luftfedersteuerung 3 - Punktanordnung (Querausgleich )

Mögliche Varianten:• Ohne Doppelüberströmventil

am Drehgestell mit nur einem Luftfederventil

• Ohne Doppelüberströmventil am Drehgestell mit nur einem Luftfederventil und mit mechanischer Wankstütze an diesem Drehgestell

• Mit Doppelüberströmventil am Drehgestell mit nur einem Luftfederventil und mit mechanischer Wankstütze an diesem Drehgestell



Luftfedersteuerung 3 - Punktanordnung mit Längsausgleichsleitung

Mögliche Varianten:• Mit Druckübersetzer (festes

Druckverhältnis) in der Längsausgleichsleitung

• Mit Druckübersetzer (stufenlos einstellbares Druckverhältnis) in der Längsausgleichsleitung



Luftfedersteuerung 2 - Punktanordnung mit mechanischen Wankstützen

Mögliche Varianten:• Ohne Doppelüberströmventil an

beiden Drehgestellen

• Ohne Doppelüberströmventil an einem der beiden Drehgestelle

• Hauptsächlicher Einsatzbereich in Doppelstockwagen und Hochgeschwindigkeitszügen



Einbau einer Wankstütze

Wankstützhebel

Wankstützstab(Drehfeder)

Wankstützanlenkung



Wankstützeinbau

Wankstützanlenkung

Wankstützlager

Wankstützstab

Luftfeder



Montage Wankstützstab



Definition des Neigungskoeffizienten S (statisch)

ale /HorizontGleis Winkel

en/Gleis WagenkastWinkel==δη

s

Für Fahrzeuge mit Stromabnehmer:

smax = 0,225

Für alle anderen Fahrzeuge:

Smax = 0,4



Anordnung eines Drehzapfens



Längsanlenkung mit Drehzapfen und Lemniskatenlenker

Lenker

Traverse

Drehzapfen



Verbindung Wagenkasten-Drehgestell durch Anlenkstan ge



Prinzip der Anlenkung bei Jakobsdrehgestellen



Anlenkstange in einem Jakobsdrehgestell

Anlenkstange

Querdämpfer

Queranschlag



Radentlastung durch Längskräfte



Tiefanlenkung einer Güterzuglokomotive



Virtuelle Tiefanlenkung für Lokomotiven



Federwege in der Sekundärfederung

- z-Richtung 30 - 60 mm

- y-Richtung 10 - 20 mm „freies Spiel“bis 60 mm federnde Queranschlägen

- x-Richtung 5 - 15 mm

- Ausdrehwinkel 4° - 12° je nach Dre hzapfenabstand (z-Achse) und min. Bogenradius

- Nickwinkel 1° - 2,5°

- Wankwinkel siehe Wankkoeffizient

Achtung: - Die Vertikalfederung und die Längsanlenkung sollten entkoppelt sein!- Die Längsanlenkung sollte im Nickpol des Dg angreifen!



Freiräume für die Bewegung des Drehgestells unter dem Wagenkasten

Primär Federweg : Vertikal, Quer, LängsSekundär Federweg : Vertikal, Quer, Längs

Wanken Drehgestell

Rampenfahrt Nicken Drehgestell

Fährboot

BogenradiusAusdrehen Drehgestell

Spießgang

Betrachtung getrennt für Betrieb und Werkstatt



Fahrwerke

Anbauteile



Anbau der Spurkranzschmieranlage und Sandung ET 423

SpurkranzschmiergerätSandkasten Sandstreudüse

(Sandtreppe)

Sandstreurohr



Anbau der Düse für Spurkranzschmierung



Sandstreueinrichtung S-Bahn Kopenhagen

Sandkasten

Sandstreurohr

Dosierein-richtung



Erdungskontakt für den Traktionsrückstrom



Anbau der Antenne für induktive Zugsicherung (INDUSI)



Einbau vonBremseinrichtungen

in Fahrwerken



Bremsen im Fahrwerk

Bremswirkung über den Radaufstandspunkt:

- Klotzbremse auf die Lauffläche des Rades einwirkend- Radscheibenbremse auf den Radsteg oder separate Scheiben einwirkend- Wellenbremsscheibe auf der Radsatzwelle angeordnet

- Retarder im Getriebe des Antriebs - Elektrische Bremse durch Antriebsmotor

Radunabhängige Bremsen

- Magnetschienenbremse- Hochaufhängung- Tiefaufhängung

- lineare Wirbelstrombremse



Güterwagen mit Klotzbremse

Bremsklotzschuh

Bremsklotz



Mittenbremsgestänge eines Kesselwagens

Bremszugstange Gestängesteller Bremszylinder

Luftbehälter



Bremsgestänge eines Standardwagens



Radscheibenbremse des ET 474

Radbremsscheibe

Bremsbelag

Bremszylinder

Bremshebel



WellenbremsscheibeWellenbremsscheibe Bremsaufhängung Bremshebel



Scheibenbremse einer Straßenbahn

Bremsscheibe

Erdungskontakt

Hydraulischer Bremszylinder



Sinterbremsbelag für Hochleistungsbremsen

Bremsaufhängung

Belaghalter

Sinterpads



Magnetschienenbremse in Tiefaufhängung eines Dieseltriebwagens



Magnetschienenbremse in Tiefaufhängung für eine Straßenbahn

Aufhängung am Radsatzlager Hubfeder

Magnet



Aufbau einer Magnetschienenbremse (Hochaufhängung)

Spurstange

Hubzylinder

Elektromagnet

Zentrierung im Drehgestellrahmen

Längs- und Queranschlag für dieKraftübertragung in Bremsstellung

Haftkraft der Elektromagneteca. 8 - 10 kN pro Magnet



Einbau einer Mg-Bremse im Drehgestellrahmen

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