Die Entstehung von schrägverlaufenden Rissen in der Fahrfläche von Schienen wird mit einem theoretischen Modell erklärt. Von der Fahrfläche ausgehende Anrisse, die durch RCF (Rollkontaktermüdung) enstehen, können im Anfangszustand nicht von den Schienenprüfzügen erfaßt werden. Diese Fehler werden als Squatrisse und als Headchecks bezeichnet. An Beispielen wird gezeigt, daß Squatrisse an Gleisstellen mit Riffelbildung entstehen. Sie verlaufen schräg von der Fahrkante ausgehend zwischen den Riffelbergen (ca. 35 mm Abstand von Riss zu Riss). Zwischen den Squatrissen und im Abstand von 10 bis 20 mm von der Fahrkante treten viele feine Risse in Abständen von 1 bis 2 mm auf, die als Head-Checks bezeichnet werden. Beide Fehlerarten können mit einem Modell beschrieben werden, das aus der RO (Rayleighschen Oberflächenwelle) entwickelt wurde. RO enthält eine Vertikalkomponente des Verschiebungsvektors, die verschiedene Rißformen erklärt. Aus der Formel läßt sich auch die kritische Fahrgeschwindigkeit für die Rißbildung ableiten. Die Ursache für die Riffelbildung auf der Schiene ist in früherer Gleisschleifung zu suchen. Hier läßt sich ein Zusammenhang aus Schleifzuggeschwindigkeit und Topfscheibendrehzahl angeben. Der Einfluß von Wasser auf die Bildung von Squatrissen wird ebenfalls erfaßt. Beide Fehlerarten kommen auch in den Laufflächen von Eisenbahnrädern vor. Für den Bahnbetrieb ergeben sich folgende Schlußfolgerungen: Die Fahrfläche muß glatter sein als zur Zeit üblich; hohe Belastungen an der Fahrkante im Bogenbereich müssen durch Überhöhung oder Formänderung der Außenschiene vermieden werden; Fahrkantenschmierung zur Verschleißminderung sollte gegen die Gefahr der Rißbildung abgewogen werden; grundsätzliche Überlegungen zur Verhinderung von Rayleighwellen sind anzustellen (Absorber, Geometrieänderungen an Rad oder Schiene).
Rollkontaktermüdungsrisse in Schienen infolge Rayleighwellen im Rad
Rolling contact fatigue cracks in rails. Rayleigh waves in the wheel
ETR - Eisenbahntechnische Rundschau ; 48 , 5 ; 297-303
1999
7 Seiten, 7 Bilder, 9 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
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