Eine Beschreibung der Reibung zwischen Rad und Schiene ist für die Simulation des Fahrverhaltens moderner Hochgeschwindigkeitszüge von entscheidender Bedeutung. Deshalb war es das Ziel der vorliegenden Arbeit, ein allgemeines Berechnungsmodell zu entwickeln, mit dem die Kraftschlusszahl (Reibungszahl) zwischen Rad und Schiene bestimmt werden kann. Die Dissertation gliedert sich in einen theoretischen und einen experimentellen Teil. Im theoretischen Teil wird, aufbauend auf einer Analyse des Rad/Schiene- bzw. Zwei-Rollen-Kontaktes, ein allgemeiner Ansatz zur Ermittlung der Kraftschlusszahl (Reibungszahl) in Wälzkontakten vorgestellt. Bei der Reibungsberechnung wird in Abhängigkeit von dem im Kontakt vorliegenden Reibungszustand in Festkörper-, Misch- und Flüssigkeitsreibung unterschieden. In den Berechnungen zur Festkörperreibung wird sowohl der Deformations- als auch der Adhäsionsanteil an der Reibungskraft berücksichtigt. Unter dem Zustand der Flüssigkeitsreibung resultiert die Reibungskraft allein aus der inneren Reibung des Schmierstoffes. Zur Berechnung der Mischreibung werden die Reibungskraftanteile aus Festkörper- und Flüssigkeitsreibung überlagert. Das Rad/Schiene-System ist stark schwankenden Belastungen ausgesetzt. Deshalb wird der Berechnungsansatz experimentell an einem Ersatzmodell (Zwei-Rollen-Kontakt) überprüft, mit dem die am Rad/Schiene-Kontakt vorliegenden Verhältnisse zumindest teilweise definiert nachgebildet werden können. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen zur Mischreibung wurde mit diesem Ersatzmodell zusätzlich der Einfluss verschiedener Zwischenstoffe (Wasser, Öl und Spurkranzschmierfett) auf das Ermüdungsverhalten von Schienenstahl untersucht. Der Vergleich von Theorie und Experiment erfolgt auf der Basis gemessener und berechneter Kraftschlusszahlen. Die Auswertung der Berechnungen für den Zwei-Rollen-Kontakt zeigt, dass die maximale Kraftschlusszahl keine Konstante ist und sich bei unterschiedlichen Belastungskollektiven infolge veränderter Mikrogeometrie und veränderter Werkstoffeigenschaften im oberflächennahen Bereich sowie bei veränderten Umgebungsbedingungen modifiziert. Zum Abschluss wird der Ansatz in einer Beispielrechnung auf den Rad/Schiene-Kontakt angewendet.


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    Titel :

    Reibungs- und Ermüdungsverhalten des Rad-Schiene-Systems mit und ohne Schmierung


    Beteiligte:
    Engel, S. (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2002


    Format / Umfang :

    218 Seiten, Bilder, Tabellen, 162 Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch