Radsatzwellen von Eisenbahnen waren die ersten industriell hergestellten Massenprodukte, bei denen gehäuft Dauerfestigkeitsprobleme auftraten und so werden die Arbeiten Wöhlers auf diesem Gebiet auch mit dem Beginn der systematischen Schwingfestigkeitsforschung verbunden. Das zur Auslegung von Eisenbahnfahrwerken verwendete Regelwerk der europäischen Bahnen ist historisch gewachsen und hat sich grundsätzlich bewährt. Dennoch sind Änderungen und Ergänzungen im zurzeit gültigen Regelwerk notwendig, um verbesserte Lösungen für moderne Fahrwerkskonzepte oder die Verwendung neuer Werkstoffe zu ermöglichen. Für eine sichere Auslegung sind eine sichere Lastannahme sowie die genaue Kenntnis der Beanspruchbarkeit erforderlich. Damit kann bei hoher Ausnutzung gleichzeitig dem Leichtbau und der Wirtschaftlichkeit Rechnung getragen werden. In dieser Arbeit wird die Dauerfestigkeit der Werkstoffe C3S (AIN), 2SCrM04 (A4T), 42CrM04 (AST) und 34CrNiM06 behandelt. Schwingfestigkeitsversuche an Original-Radsatzwellen und an Werkstoffproben bilden die Basis für die Ermittlung der ertragbaren Beanspruchungsamplituden im Dauerfestigkeitsbereich einschließlich der Streuung. Daraus abgeleitet wird eine rechnerische Abschätzung der Beanspruchbarkeit und damit zulässiger örtlicher Beanspruchungen der freien Oberfläche des Bauelementes Radsatzwelle. Der Vergleich der rechnerisch abgeschätzen Dauerfestigkeitsamplitude mit experimentell ermittelten Ergebnissen weist eine gute Übereinstimmung auf. Die im zurzeit gültigen Normenwerk angegebenen Kerbwirkungszahlen für Kleinproben geben nicht den wirklichen Sachverhalt wieder und führen in der Folge zu überhöhten Sicherheitsfaktoren bzw. zu zu geringen zulässigen Spannungen. Gezeigt wird, dass sich die Ergebnisse rechnerisch ausreichend genau abgeschätzen lassen bzw. eine rechnerische Abschätzung für die Auslegung geeigneter ist als experimentell an Kleinproben ermittelte Werte. Exemplarisch werden die ertragbaren und zulässigen örtlichen Spannungen für realitätsnahe Bauteilgeometrien und verschiedene Werkstoffe berechnet.
Untersuchung zur Beanspruchbarkeit von Radsatzwellen
2007
165 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Theses
German
Radsatz , Achswelle , Eisenbahnachse , Massenfertigung , Dauerfestigkeitsprüfung , Dimensionierung , Fahrzeugfahrwerk , technische Regel , kollektive Beanspruchung , Leichtbauweise , Wirtschaftlichkeit , Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl , Chrom-Molybdän-Stahl , rechnerunterstützte Prüfung , Norm , Kerbempfindlichkeit , Sicherheitsfaktor
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