DE862458C - Device for achieving torsional vibration-free running of railway vehicles - Google Patents

Description

Translated fromGerman

Einrichtung zur Erzielung eines drehschwingungsfreien Laufs der Eisenbahn-FahrzeugeEin im Gleis frei rollender Radsatz führt bekanntlich infolge der kegelförmigenLäufflächennei.gung einen Wellenlauf (Sinuslauf) aus. Die Frequenz des Sinuslaufeseines Radsatzes, der mit einem Wagenkasten gekoppelt ist, hängt einmal von der Amplitudeder Erregerschwingung, d. h. von dem Spiel zwischen Rad und Schiene, zum anderenvon der Größe der mit dem Radreifenverschleiß veränderlichen Laufflächenneigungab und wird außerdem durch die Rückwirkung der Trägheitskräfte der schwingendenWagenkastenmasse in der Hauptsache beeinflußt. Die beiden Achsen eines Wagens pendelnhierbei mit einer gewissen Phasenverschiebung und regen den Wagenkasten mittelsdes Federgehänges unter gleichzeitiger Einwirkung der von den Schienenstößen herrührendenImpulse auf die Abfederung zu Schwingungen an:. Besonders kritisch werden die Verhältnissedann, wenn die Erregerschwingungen des Radsatzes mit der Eigenfrequenz der Drehschwingungendes Wagenkastens zusammenfallen, also Resonanz besteht. Dies ist bei den alten Güterwagenschon bei der geringen Fahrgeschwindigkeit von 55 km/h, bei neueren Güterwagen imhöheren Geschwindigkeitsbereich der Fall.Device for achieving torsional vibration-free running of the railway vehiclesAs is well known, a wheel set rolling freely in the track leads as a result of the conicalInclination of the running surface results in a wave run (sine run). The frequency of the sine runof a wheel set that is coupled to a car body depends on the amplitudethe excitation oscillation, d. H. from the game between wheel and rail, to the otheron the size of the tread inclination, which changes with the tire wearand is also due to the reaction of the inertial forces of the vibratingMainly influenced by body mass. The two axles of a car commutehere with a certain phase shift and stimulate the car body by means ofof the spring hanger with the simultaneous action of those resulting from the rail jointsImpulse on the cushioning to vibrate :. The situation is becoming particularly criticalwhen the excitation vibrations of the wheelset with the natural frequency of the torsional vibrationsof the car body collapse, so there is a resonance. This is the case with the old freight carseven at the low speed of 55 km / h, with newer freight wagons in thehigher speed range is the case.

Folgende Bauelemente beeinflussen die Schwingungsverhältnisse derDrehschwingungen des Wagenkastens wesentlich: Länge des Pendels(Gehänge),-Größeder Querspiele zwischen Achslagergehäuse und Achshalter sowie zwischen Lagerschaleund Achsschenkel, Härte der Querfederung des Achshalters und das Verhältnis vonAchsstand zur Länge des Wagenkastens. Bei den bisherigen Wagen der bekannten in-und ausläadisc,hen.Bahnen sind diese Elemente so aufeinander abgestimmt, daß -entwederim Resonanzgebiet mit seinen für Laufwerk, Wagenkasten und Ladegut schädlichen Folgengefahren wird oder daß man sich zunächst auf dem aufsteigenden Ast der Resonanzkurvebefindet und erst im höheren Geschwindigkeitsbereich der Resonanz nähert.The following components influence the vibration conditions of theTorsional vibrations of the car body are essential: length of the pendulum(Hanger), - sizethe transverse play between the axle box and axle bracket as well as between the bearing shelland steering knuckle, hardness of the transverse suspension of the axle bracket and the ratio ofAxle base to the length of the car body. In the previous wagons of the well-known in-and Ausläadisc, hen.Bahnen, these elements are coordinated in such a way that - eitherin the resonance area with its harmful consequences for the running gear, car body and cargois driven or that one is first on the ascending branch of the resonance curveand only approaches resonance in the higher speed range.

Bekanntlich wurde auch der Weg beschritten, die Eigenfrequenz derDrehschwingungen des Wagenkastens tief zu legen, so daß man sich schon bei geringerFahrgeschwindigkeit außerhalb des Resonanzgebietes befindet, der ` Sch-,vingungsvorgangsich also auf dem absteigenden Ast der Resonanzkurve abspielt. Dazu war es notwendig,Pendel großer Länge zu wählen, die Querspiele zwischen Achslagergehäuse und Achshaltergroß zu machen, eine weiche Querferderung der Achshalter anzuwenden und dazu durchWahl des Verhältnisses von Achsstand und Länge des Wagenkastens das Verhältnis desMassenträgheitsmoments des Wagenkastens zum Rückstellmoment aus Gehänge und Achshalterso aufeinander abzustimmen, daß sich eine Eigenfrequenz der Drehschwingungen desWagenkastens von i Hz und weniger ergab. Diese ist demgemäß niedriger als die Erregerfrequenzdes frei rollenden Radsatzes der Fahrzeuge, so daß mit zunehmendem Radreifenverschleißkeine Resonanz bei höheren Fahrgeschwindigkeiten zwischen Erregerschwingung desRadsatzes und Eigenfrequenz .der Drehschwingungen des Wagenkastens auftreten kann;die Erregerschwingung also im überkritischen Gebiet liegt. Auf diesem Wege gelanges also, sowohl bei .neuen als auch bei eingelaufenen Radreifen das Dauerdrehschwingenum die senkrechte Mittelachse in. der Resonanz in einen so tiefen Geschwindigkeitsbereichzu legen, daß die hierbei auftretenden Kräfte unbedeutend sind.As is well known, the path was also taken, the natural frequency of theTo put torsional vibrations of the car body low, so that one is even at lowDriving speed is outside the resonance area, the `Sch-, VingungsvorgangSo it takes place on the descending branch of the resonance curve. For this it was necessaryLong pendulums to choose, the transverse clearances between the axle box and axle bracketto make big, to apply a soft transverse suspension of the axle holder and to do so byChoice of the ratio of wheelbase and length of the car body the ratio of theMass moment of inertia of the car body for the restoring torque from the hanger and axle holderto be coordinated so that a natural frequency of the torsional vibrations of theCar body of i Hz and less. This is accordingly lower than the excitation frequencyof the freely rolling wheelset of the vehicles, so that with increasing tire wearNo resonance at higher driving speeds between the excitation oscillation of theWheelset and natural frequency .the torsional vibrations of the car body can occur;the excitation oscillation is therefore in the supercritical area. In this way succeededSo it is the permanent torsional oscillation, both with new and worn-in tiresaround the vertical central axis in. the resonance in such a low speed rangeto lay that the forces occurring here are insignificant.

Bei Drehgestellwagen mit oder ohne Wiegen werden diese Schwingungsbedingungendadurch erreicht, daß Wagenkasten oder Drehgestellrahmen mit Schaken von verhältnismäßiggroßer Pendellänge aufgehängt werden und dabei berücksichtigt wird,- daß ein möglichstgroßes Querspiel zwischen .Wiege und festem, aber seitlichweichfederndemAnschlagam Drehgestellrahrnen oder zwischen Achslagergehäuse und seitlich weichfederndemAchshalter vorhanden ist. Der Drehzapfenabstund zur Wagenkastenlänge muß auchhierin entsprechendem Verhältnis stehen.In the case of bogie wagons with or without cradles, these vibration conditionsachieved in that the car body or bogie frame with Schaken of relativelylarge pendulum length and is taken into account - that a possibleLarge transverse play between the cradle and the firm, but laterally soft, springy stopon the bogie frame or between the axle box and the side soft springAxle holder is present. The pivot distance to the car body length must also be hereare in a corresponding proportion.

Noch auftretende Einzelschwingungen, des Fahrzeuges mit seinen aufübeAritischen Lauf abgestimmten und ein organisches Ganzes bildenden Bauelementenkönnten durch geschwindigkeitsproportionale Dämpfung in Gestalt einer der bekanntenFlüssigkeitsdämpfungen gemildert werden. Es wurde auch eine progressive Querfederungangewendet. Dies geschielt in der Art, daß das Pendel (Gehänge) nochmals unterteiltwird und sein Verbindungsstück nach einem bestimmten Weg gegen einen Anschlag stößt,so daß bei weiterem Ausschwingen allein das kurze Oberteil wirkt, was eine Steigerungder Rückstellkraft des Pendels, hier genannt Querfederung, umgelzehrt proportionalzu den Längen ergibt.Still occurring single vibrations, of the vehicle with its onStructural elements that are coordinated with the aritic course and form an organic wholecould by speed-proportional damping in the form of one of the well-knownFluid attenuations are alleviated. It also became a progressive transverse suspensionapplied. This is crossed in such a way that the pendulum (pendulum) is subdivided againand its connecting piece hits a stop after a certain path,so that with further swinging only the short upper part acts, which is an increasethe restoring force of the pendulum, here called transverse springing, is reversed proportionallyto the lengths results.

Besonders wirksam sind die vorstehend genannten bekannten Maßnahmennur dann, wenn man gemäß der Erfindung zusätzlich vom Radsatz her die Frequenz derErregerschwingung hochlegt, indem dem Radreifen ein steilerer Anlaufkegel als bisherüblich gegeben wird.The known measures mentioned above are particularly effectiveonly if, according to the invention, the frequency of the wheelset is also usedHigher excitation vibration by giving the wheel tire a steeper approach cone than beforeis usually given.

In Bild i und z ist ein solcher Radreifenurnriß dargestellt, der voneiner Neigung i; : 2o, etwa vom mittleren Laufkreis aus mit einem großen Radiusvon ioo mm und einem kleinen Radius von 12 mm in den Spurkranz überleitet (Bild2) und dadurch eine den Wellenlauf des Radsatzes bestimmende AnlaufkegelneigungA von etwa i : 6 (Bild i) erhält.Such a wheel tire outline is shown in picture i and z, that ofa slope i; : 2o, approximately from the middle running circle with a large radiusof 100 mm and a small radius of 12 mm transferred into the flange (Fig2) and thereby a run-up taper that determines the shaft running of the wheelsetA of about i: 6 (picture i) is obtained.

Bild u zeigt mit gestrichelten Linien -das bisherige Profil und mitvollen Linien die Abweichung des Profils nach der Erfindung. In Bild 2 ist ledigliehdas neue Profil mit vollen Linien, wiedergegeben.Figure u shows with dashed lines the previous profile and withfull lines the deviation of the profile according to the invention. In picture 2 is singlethe new profile in full lines.

Bei dem bisherigen falschen, bis in die Hohlkehle hereingeführtenLaufkegel i : 2io (gestrichelt in Bild i) tritt diese nach der Erfindung erwünschteAnlaufkegelneigung i : 6 erst durch Verschleiß nach einem Radsatzlaufweg von q.obis 5,o ooo km ein. Der große -Vorteil der Erfindung liegt also darin, daß auchim Neuzustand des Radreifens dessen Erregerfrequenz schon. so hoch liegt, daß inVersbindung mit den oben beschriebenen bekannten Einrichtungen am Untergestell undFedergehänge über den gesamten Laufweg oder Radsätze ein drehschwingungsfreier Laufder Eisenbahnwagen erreicht wird.With the previous wrong one, which was led into the hollowTaper i: 2io (dashed in picture i) occurs this desired according to the inventionStarting cone inclination i: 6 only due to wear after a wheelset travel of q.o.up to 5, ooo km. The great advantage of the invention is that alsowhen the tire is new, its excitation frequency is. is so high that inConnection with the above-described known devices on the underframe andSpring suspension over the entire path or wheel sets a torsional vibration-free runthe railroad car is reached.

Abweichend von dem bisherigen Radreifenprofil (i : 2o, i : ito) istder Außenrand statt unter i : io unter i : 6 abgedreht. Diese steilere Abdrehungsoll das Überwalzen von Werkstoff nach außen verringern und dadurch die Dauer biszum nächsten Abdrehen vergrößern.It differs from the previous wheel tire profile (i: 2o, i: ito)the outer edge turned off under i: 6 instead of i: io. This steeper turnis intended to reduce the rolling over of material to the outside and thereby the duration up tozoom in for the next calibration.

Claims (1)

Translated fromGerman

PATEN TANSP-RCCHE: i. Einrichtung zur Erzielung eines drehschwingungsfreienLaufs der Eisenbahn-Fahrzeuge, bei der die Eigenfrequenz der Drehschwingungen desWagenkastens so tief gelegt ist, daß sich der Schwingungsvorgang auf dem absteigendenAst der Resonanzkurve abspielt, dadurch gekennzeichnet, daß vom Radsatz her durcheine steilere Kurvenform des Anlaufkegels (A). :als bisher üblich dazu beigetragenwird, daß sich der Schwingungsvorgang möglichstweit entfernt vom Resonanzpunkt aufdem absteigenden Ast der Resonanzkurve abspielt,wodurch die Erregeramplitudebei höheren Fährgeschwindigkeiten verkleinert wird. Radreifenprofil für die Einrichtungnach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .daß die Anlaufkegelneigung (A) i : 6 beträgt.3. Radreifenprofil für die Einrichtung nach Anspruch. i, dadurch gekennzeichnet,daß die Radreif enend:neigung steiler als bisher üblich ist. q:. Radreifenprofilfür die Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radreifenendneigungetwa i : 6 beträgt. Angezogene Druckschriften: Zeitschrift Großdeutscher Verkehr1942, S. 553 bis 562.PATEN TANSP-RCCHE: i. Device for achieving torsional vibration-free running of the railway vehicles, in which the natural frequency of the torsional vibrations of the car body is set so low that the vibration process takes place on the descending branch of the resonance curve, characterized in that the starting cone ( A). : As previously usual, the result is that the oscillation process takes place as far away as possible from the resonance point on the descending branch of the resonance curve, whereby the excitation amplitude is reduced at higher ferry speeds. Wheel tire profile for the device according to claim i, characterized in that the run-up taper inclination (A) i is 6. 3. wheel tire profile for the device according to claim. i, characterized in that the wheel tires end: slope is steeper than usual. q :. Wheel tire profile for the device according to claim 3, characterized in that the wheel tire end inclination is approximately i: 6. Printed publications: Magazine Großdeutscher Verkehr 1942, pp. 553 to 562.