Berechnungen eines Tatzlagerantriebes mit KISSsys

Anbieter zum Thema

KISSsoft AG

GWJ Technology GmbH

MDESIGN group

Modellbildung in KISSsys

Mit der Berechnungssoftware KISSsys und KISSsoft ist eine gesamtheitliche Betrachtung der Verformungen und Steifigkeiten der Wellen und Lager möglich, womit eine realitätsgetreue Kontaktanalyse in der Verzahnung der Stirnräder durchgeführt werden kann.

In der Modellierung der Radsatzwelle in KISSsys muss ein System gebildet werden, dass drei Winkel berücksichtigt, die den Zahneingriff beeinflussen:

1.Durchbiegung der Motorwelle durch die Verzahnungskräfte

2.Durchbiegung der Radsatzwelle durch Verzahnungskräfte, Radaufstandskräfte und der äusseren Drehmomentenreaktion

3.Neigung des Traktionsmotors auf der Radsatzwelle: die Durchbiegung der Radsatzwelle bezüglich der Tatzlagerung ist nicht symmetrisch, folglich neigt sich die Achse des Traktionsmotor zur Nulllage der Radsatzwelle. Dieser dritte Winkel hat keinen Einfluss auf die Schiefstellungen in den Motor- und Tatzlagern.

In der Modellierung wird auf ein KISSsys-Modell mit ineinanderliegenden Wellen zurückgegriffen. Mit der neu erweiterten Kontaktanalyse können zusätzlich nichtlineare Wellendeformationen berücksichtigt werden.

KISSsys bietet auch bei der Berechnung eines Tatzlagerantriebes den Vorteil, dass die gewünschten Ein- und Ausgabeparameter direkt in KISSsys definiert werden können. Die in KISSsys enthaltene Programmiersprache ermöglicht die bedarfsgerechte Gestaltung der Bedieneroberfläche (Userinterface) an die jeweiligen Bedürfnisse.

Im Falle des Tatzlagerantriebes können somit die für die Berechnung massgebenden Grössen wie Raddurchmesser und Radkräfte, sowie das an der Motorwelle wirkende Motordrehmoment und die Motordrehzahl eingegeben werden. Somit erhält der Anwender des KISSsys-Modells eine komfortable Bedienung und kann auf eine separate, manuelle Aufbereitung der Eingabedaten verzichten. Mit KISSsys können somit beliebig komplexe Berechnungen über einfach gestaltete Userinterfaces ausgelegt und überprüft werden.

Tatzlagerantrieb mit klaren Vorteilen

Der Antrieb wird über einen zusätzlichen Aufhängepunkt zwischen Motorgehäuse und Drehgestellrahmen abgestützt. Dieser Aufhängepunkt überträgt einerseits die Massenkräfte, anderseits dient er auch zur Drehmomentabstützung.

Das einstufige Traktionsgetriebe kommt ohne eigene Wellen aus, das heisst es benutzt die Motorwelle und die Radsatzwelle als Getriebewellen. Das Ritzel (ein Naben- oder Steckritzel) und das Grossrad werden üblicherweise über Quer- oder Längspressverbände mit den Wellen verbunden.

Durch seine einfache Konstruktion hat der Tatzlagerantrieb den geringsten Platzbedarf und gegenüber anderen Bauarten (voll- und teilabgefederter Antrieb) klare Kostenvorteile. Der wesentliche Nachteil im Betrieb des Schienenfahrzeuges ist aber die hohe unabgefederte Masse und die sich daraus ergebende Belastung des Gleisoberbaues. Deshalb werden Tatzlagerantriebe üblicherweise nur bis zu einer maximalen Betriebsgeschwindigkeit von 140 km/h eingesetzt.

Darüber hinaus kommen voll- oder teilabgefederte Antriebe zum Einsatz, die eine deutlich geringere unabgefederte Masse aufweisen. Die Tatzlagerantriebe kommen daher häufig bei Lokomotiven für Gütertransporte sowie bei Regionalzügen im europäischen und asiatischen Raum zum Einsatz.

Das Problem bei der Auslegung von Verzahnung und Lager eines klassischen Tatzlagerantriebes ist die signifikante Durchbiegung der Radsatzwelle und der Motorwelle in Folge innerer und äusserer Kräfte, die sich nachteilig auf die Kontaktverhältnisse in der Verzahnung und in den Wälzlagern auswirken.

Die Deformation der Wellen ist abhängig vom Beladungszustand des Fahrzeuges, von Stössen und Kräften auf den Radsatz im Betrieb, dem Antriebsmoment und den sich daraus ergebenden inneren und äusseren Drehmomentreaktionen. (Mehr Infos nach dem Seitenwechsel)

(ID:28309210)