-
Bez.: Rollenanordnung in Radsatzreprofilierungsmaschinen
-
Die Erfindung betrifft eine Rollenanordnung in Radsatzreprofilierungsmaschinen,
bei welcher ein zu reprofilierender Radsatz an jedem Rad von mindestens über am
Umfang der Räder anlegbare Rollen angetrieben und/oder abgestutzt wird.
-
Maschinen der oben genannten Art sind z.B. als Unterflurradsatzdrehmaschinen
nach der GB-PS 994 470 oder nach der DE-PS 20 21 820 bekannt geworden. Sie weisen
am Umfang jedes Rades eines Radsatzes anlegbare Rollen auf, welche den Radsatz antreiben
und mindestens teilweise abstützen, wobei die Achsen dieser Rollen parallel zu sich
selbst und zur Richtung der Radsatzachse verlaufen.
-
Die Mängel des zu reprofilierenden Radsatzes und die notwendig toleranzbehaftete
Ausführung der Radsatzdrehmaschine verhindern, daß diese ideale Lage von Radsatzachse
und Rollenachsen erreicht wird.
-
Dies führt dazu, daß die Achsen der am Umfang der Räder anlegbaren
Rollen nicht parallel zur Radsatzachse und auch nicht parallel zu sich selbst liegen.
Das wiederum führt dazu, daß beim Antrieb des Radsatzes durch die am Umfang der
Räder anlegbaren Rollen außer der tangentialen Reibkraft eine axiale Reibkraft entsteht
mit einem Reibwert # , der einem Schlupf von 1005 entspricht. Während eine möglischt
große tangentiäle Reibkraft für den Antrieb des Radsatzes erwünscht ist, ist die
axiale Reibkraft unerwünscht0 Je nach Richtung der Abweichung der Rollenachsen von
der Parallelität mit der Radsatzachse kann auch die Richtung dieser axialen Reibkraft
verschieden sein. Infolge von Exzentrizitäten und/ oder Formabweichungen der Räder
des Radsatzes kann die Richtung der Abweichung von der Parallelität mit jeder Umdrehung
eines Rades (also periodisch) wechseln. Diese axialen Reibkräfte sind weitgehend
gleich groß, weil die Andrückkraft
jeder Treibrolle gleich groß
ist und weil infolge der gleichen Oberflächenbeschaffenheit beider Reibpartner und
infolge gleicher Umwelteinflüsse und infolge gleichen Schlupfes von 100% der Reibwert
» aller am Umfang der Räder anliegenden Rollen annähernd gleich groß ist. Die Größe
des Schlupfes ist in dem gegebenen Falle unabhängig von der Größe der Richtungsabweichung
von der Parallelität, so daß diese axiale Reibkraft in gleicher Größenordnung auftritt,
auch unabhängig von der Größe der tangentialen Reibkraft (Antrieb), Die axiale Reibkraft
kann daher auf den Radsatz folgende Wirkung ausüben: 1. Die Rollen eines Rades üben
gleichgerichtete axiale Reibkräfte gleicher oder periodisch wechselnder Richtung
aus.
-
2. Die Rollen eines #ades üben unterschiedlich gerichtete axiale Reibkräfte
gleichbleibender oder periodisch wechselnder Richtung aus.
-
Unbekannte Richtungen oder Änderungen der Richtungen der Axialkräfte
während einer Umdrehung des Radsatzes oder während eines Arbeitsganges verursachen,
da sie nicht abgestützt werden können, Ungenauigkeiten des bearbeiteten Profils
und Vibrationen der Maschine, die deren Zerspanungsleistung mindern.
-
Der Erfindung liegt somit die Atlfgabe zugrunde, bei allen Maschinen
mit einer Rollenanordnung der eingangs beschriebenen Art die Axialkräfte überschaubar
und beherrschbar zu machen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß je Rad alle
Achsen der am Umfang des Rades anlegbaren Rollen
die Radsatzachse
kreuzen und spiegelbildlich symmetrisch zum Verlauf dieser Achsen am jeweils anderen
Rad des Radsatzes angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, daß die ohnehin nicht
vermeidbaren Axialkräfte nunmehr aber nach Größe und Richtung bekannt sind. Ihre
Auswirkungen sind somit bestimmbar und es können bei Bedarf geeignete Gegenmaßnahmen
ergriffen werden.
-
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß je
Rad mindestens eine an einer Stirnseite des jeweiligen Rades anlegbare und in dieser
Lage feststellbare Rolle vorgesehen ist.
-
Hierdurch können die entsprechend gerichteten Axialkräfte abgestützt
und somit eine Durchbiegung der Radsatzwelle in einer vertikalen Ebene vermieden
werden.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß je Rad mindestens eine an einer Stirnseite des jeweiligen Rades anlegbare Rolle
mit mindestens einer am Umfang des gleichen Rades anlegbaren Rolle in einem gemeinsamen
Gehäuse angeordnet ist. Hierdurch wird zwischen der an der Lauffläche und der an
der Stirnseite anlegbaren Rolle ein Kräftekurzschluß geschaffen, wodurch Werkstück
und Maschine belastungsfrei gehalten werden.
-
Wiederum nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß das gemeinsame Gehäuse in Richtung der Radsatzachse axial verstellbar angeordnet
ist. Hierdurch können sich die Rollen wechselnden Lagen der Räder des Radsatzes
anpassen.
-
Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden.
-
von Stütz- und Treibrollen#, 6'. Die Stütze und Treib rollen 6, 6'
sind befestigt auf Antriebswellen 16, 16', die drehbar und axial unverschiebbar
in einem Rollenträger 7 gelagert sind und mit einer vertikalen Symmetrieebene 41
einen Winkel 17 einschließen. Auf jeder Antriebswelle 16, 16' ist ein Kettenrad
befestigt, das über eine Kette 15, 15' mit einem auf einer Getriebewelle eines Getriebes
13, 13' befestigten Kettenrades in Treibverbindung steht. Getriebe 13, 13' ist auf
dem Rollenträger 7 befestigt. Auf jedem Getriebe 13, 13' ist ein Motor 12, 12' befestigt.
Auf der Welle jedes Motors 12, 12' ist ein Kettenrad befestigt, das je mit einem
auf einer Getriebewelle des Getriebes 13, 13' befestigten Kettenrades Über eine
Kette 14, 14' in Treibverbindung steht.
-
Das hintere Ende des Rollenträgers 7 ist über einen horizontalen Zapfen
eines Kreuzgelenkes 11 gelagert. Der vertikale Zapfen des Kreuzgelenkes 11 ist am.
Ständer 4 gelagert. Das vordere Ende des Rollenträgers 7 wird abgestützt von zwei
Stangen 8a, die in einer Stütze 8 befestigt sind. Stütze 8 wiederum wird abgestützt
von der Kolbenstange 9a eines Kolbens 9, der in einem Zylinder 10 gleitet. Zylinder
10 ist im Ständer 4 befestigt. Das freie Ende der in der Stütze 8 befestigten Stangen
8a und der Kolbenstange, 9a des Kolbens 9 sind kugelig ausgebildet und lagern in
kugeligen Pfannen des Rollenträgers 7 und der Stütze 8.
-
Mit der inneren Seiten fläche des Rades 1 steht eine seitenstützrolle
30 in Kontakt, die um einen vertikal angeordneten Zapfen 31 drehbar gelagert ist.
Zapfen 31 ist in einem Hebel 32 befestigt, der um einen horizontal angeordneten
Zapfen 33 schwingbar gelagert ist. Zapfen 33 ist im Ständer 4 so befestigt, daß
seine Achse in einer Ebene 23 liegt, die von der inneren Seitenfläche des Rades
1 gebildet wird.
-
Es zeigen: Fig. 1 Eine Hälfte einer erfindungsgemäßen Maschine in
Seitenansicht, Fig. 2 Maschine in einem Schnitt gemäß Linie A-A der Fig. 1, Fig.
3 Draufsicht der Maschine nach Fig. 1, Fig. 4 Schematisch in einer Vorderansicht
die Lage von Radsatz und einer möglichen Lage der Rollenachsen, Fig. 5 Seitenansicht
nach Fig. 4, Fig. 6 Draufsicht nach Fig. 4, Fig. 7 Draufsicht auf Ebene B-B der
Fig, 4, Fig. 8-eine zu den Fig. 4-7 alternative Lage der 10 Rollenachsen Fig. 11
Umfangrolle und Stirnseitenrolle in einem gemeinsamen Gehäuse, Fig. 12 Ansicht ähnlich
Fig. 3 mit Verstellmechanismus für Rollenträger.
-
Die Beschreibung umfaßt nur die eine Hälfte der Maschine, die andere
Hälfte ist spiegelbildlich symmetrisch.
-
In der Maschine wird ein Radsatz an seinen Lagergehäusen 2 mittels
der Stütze 28 abgestützt. Die Stütze 28 lagert auf einer Plattform 29, die am Ständer
4 angegossen ist. An seiner Lauf fläche wird das Rad 1 des Radsatzes abgestützt
In
dem Hebel 32 ist eine Welle 37 drehbar gelagert, auf der ein Zahnrad 34 und ein
Handrad 36 mit seiner langen Nabe 37a undrehbar und unverschiebbar befestigt ist.
Ein Bund 22 am freien Ende der Welle 37 verhindert eine Längsbewegung.
-
Das Zahnrad 34 kämmt mit einem Zahnsegment 35, das an dem Ständer4
befestigt ist. An dem Ständer 4 ist ein Klemmzylinder 38 befestigt, in dem eine
Kolbenstange 39 gleitet.
-
Die Kolbenstange 39 gleitet auch in einer Bohrung 21, 20 des Gestells
4 und in einem Schlitz 40. des Hebels 32. Der Schlitz 40 des Hebels 32 ermöglicht
eine Schwingbewegung des Hebels 32 um den Zapfen 33. Wird die Kolbenstange 39 vom
Klemmzylinder 38 in diesen hineingezogen, so klemmt sie hierdurch über den Bund
19 und die Anlagefläche 18 den Hebel 32 fest.
-
In den senkrecht zur Zeichenebene stehenden Ebenen B-B und B-B' (Fig,
4-7), welche mit einer Längsmittenebene C-C einen rechten Winkel bilden, sind die
Antriebswellen 16, 16' so gespreizt, daß das Maß a am antriebsseitigen Ende größer
ist als das Maß b am rollenseitigen Ende. Der Winkel Ci; der z.B. in der Ebene B-B
gebildet wird von der Ebene C-C und der Achse Ser Antriebswelle 16, ist hierbei
größer als die Summe der maximalen Abweichungen in der Ebene B-B, die sich aus natürlichen
und toleranzbedingten Lagefehlern sowohl des Radsatzes als auch der Antriebswelle
16 ergeben.
-
Es ist wichtig dies zu beachten, da andernfalls die Wirkung der konstruktiven
Maßnahmen nach der Erfindung durch die genannten Lagefehler zunichte gemacht werden
könnten.
-
In Fig. 8-10 ist als mögliche Alternative eine Anordnung der Antriebswellen
16, 16' dargestellt, die ebenfalls der Lehre der Erfindung entspricht. In den Ebenen
B-B und B-B', welche die bereits beschriebene Lage aufweisen, sind die Antriebswellen
16, 16' mit ihren antriebsseitigen Enden in der
Zeichnungsebene
nach rechts verschoben. Auch hier gilt für die Winkellage der Antriebswellen 16,
16' daß bereits für den Winkel c bezüglich des Beispiels nach den Fig. 4-7 erläuterte,
Die Drehrichtung für die Stütze und Treibrollen 6, 6' wird durch die Drehrichtungspfeile
42 und 44 angedeutet. Es ergibt sich dann für das Rad 1 des Radsatzes und damit
für den ganzen Radsatz die Drehrichtung nach Drehrichtungspfeil 43. Jede Stütze
und Treibrolle 6, 6' erzeugt in diesem Beispiel eine in axialer Richtung zur Radsatzmittenebene
hin zeigende Kraft, welche z.B. von der Seitenstützrolle 30 aufgenommen werden kann.
-
Die Fig. 11 und 12 zeigen eine Ausgestaltung der Erfindung bei welcher
z.B. bei einer Maschine nach dem Prinzip der Fig. 4 - 7 eine Seitenstützrolle mit
der Stütz- und Treibrolle 6 bzw. 6' in einem gemeinsamen Gehäuse 46 angeordnet sind.
Es ist hierbei die Seitenrolle 45 koaxial zur Stütze und Treibrolle 6 bzw. 6' angeordnet.
Der Vorteil dieser Anordnung liegt im Xräftekurzschluß und in der kompakten und
einfachen Bauweise sowie auch darin, daß die Seitenstützrolle 45 auch treibend wirkt.
Entsprechend gerichtete Axialkräfte sind erwünscht, da sie die übertragbare Antriebsleistung
erhöhen. Damit das am Roll#'nträger 7 angeordnete gemeinsame Gehäuse 46 axial verstellbar
ist, ist das hintere Ende des Rollenträgers 7 mit dem horizontalen Zapfen des Kreuzgelenkes
11 in einem Schlitten 47 befestigt, welcher über eine Gewindespindel 48, welche
über den Schlusselvier kant 49 gedreht werden kann, in Radsatzachsrichtung verschoben
werden kann, Zur weiteren Erläuterung soll nun noch die grundsätzliche Funktionsweise
einer Maschine nach der Erfindung beschrieben werden.
-
Ein nicht dargestelltes Schienenf#hrzeug mit einem zu bearbeitenden
Radsatz fährt auf nicht dargestellten, rückziehbaren Schienen in die Maschine ein.
Die Stütz- und Treibrollen 6, 6' werden über Zylinder 10 und Stangen 8a angehoben,
kommen mit dem Umfang des Rades 1 in Kontakt und heben den Radsatz an. Die Schienen
werden zurückgezogen.
-
Auf die Plattform 29 wird für das Lagergehäuse 2 eine Stütze 28 gelegt.
Auf diesE Stütze 28 wird das Lagergehäuse 2 aufgesetzt. Der Druck im Zylinder 10
wird soweit abgesenkt, bis die gewünschte Stützkraft auf die Stütz-und Treibrollen
6, 6' hergestellt ist. In dieser Betriebslage der Maschine ist der Klemmzylinder
38 entspannt.
-
Mittels des Handrades 36 wird die Seitenstützrolle 30 an die innere
Stirnseite des Rades 1 angelegt und der Klemmzylinder 38 gespannt. Der Hebel 32
wird dadurch reibschlüssig mit dem Gestell 4 verbunden und kann sich nicht mehr
bewegen. Dieser Zustand der Maschine ist in den Fig. 1-3 dargestellt. Der Radsatz
wird mittels der Motoren 12, 12' in Rotation versetzt und von einem Drchwerkl zeug
24, welches von einem aus Längsschlitten 25 und Querschlitten 26 bestehenden Kreuzsupport
bewegt wird, bearbeitet, Der Querschlitten des-Kreuzsupportes gleitet hierbei in
der am Ständer 4 angeordneten Führung 27. Das Ausbringen des Radsatzes erfolgt sinngemäß
in umgekehrter Reihenfolge.
-
Während des Bearbeitens des Radsatzes treten die erwarteten Axialkräfte
auf das Rad 1 auf, welche stets von der Seitenstützrolle 30 (oder 45) aufgenommen
werden.
-
Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Rad 2 Lager gehäuse 3 Achse
4 Ständer 5 nicht benutzt 6, 6' Stütze und Treibrolle 7 Rollenträger 8 Stütze 8a
Stangen 9 Kolben 9a Kolbenstanae 10 Zylinder 11 Kreuzgelenk 12,12' Motor 13,13'
Getriebe 14,14' Kette 15,15' Kette 16,16' Antriebswelle 17 Winkel 18 Anlagefläche
19 Bund 20 Bohrung 21 Bohrung 22 Bund 23 Ebene 24 Drehwerkzeug 25 Längsschlitten
26 Querschlitten 27 Führung 28 Stütze 29 Plattform 30 Seitenstützrolle
31
Zapfen 32 Hebel 33 Zapfen 34 Zahnrad 35 Zahnsegment 36 Handrad 37 Welle 37a Nabe
38 Klemmzylinder 39 Kolbenstange 40 Schlitz 41 Symmetrieebene 42 Drehrichtungspfeil
43 Drehrichtungspfeil 44 Drehrichtungspfeil 45 Seitenstützrolle 46 gemeinsames Gehäuse
47 Schlitten 48 Gewindespindel 49 Schlüsselvierkant