Band 50, Heft 1-2

Kurzfassung Durch den Zusammenbau der aus mehreren Einzelkomponenten (Rad, Nabe, Lager, Bremse, Verschraubung etc.) bestehenden Baugruppen können sich unter den komplexen Beanspruchungen die Eigenschaften stark verändern, vor allem bedingt durch Beeinflussung von Nachbarkomponenten mit unterschiedlichen Steifigkeiten, Werkstoffen, veränderlichen Vorspann- und Sitzverhältnissen, unterschiedlichen Lackschichtdicken und Temperaturen. Dies kann zu verschiedenen Schadensmechanismen und Ausfällen führen. Daher ist bei zukünftigen Leichtbauentwicklungen eine konstruktive Abstimmung aller beteiligten Hersteller zu Beginn einer Entwicklung unter Anwendung neuer Entwicklungswerkzeuge zwingend erforderlich, um unerwartete Probleme und Kosten zu vermeiden.

Kurzfassung Seit Anfang der 80er Jahre haben sich die Methoden der zweiaxialen Raderprobung zu einem weitgehend anerkannten Standard in der Laborsimulation entwickelt. Gegenüber anderen Verfahren vereinigt die Zweiaxiale Radprüfeinrichtung (ZWARP) die Vorteile der kompletten Baugruppeninteraktion sowie realitätsnaher Last-Zeit-Funktionen. Der vorliegende Beitrag beschreibt die wesentlichen Charakteristika in der ZWARP-Erprobung von Rädern bzw. Radsätzen von Straßen- und Schienenfahrzeugen sowie den Aufbau der Prüfeinrichtungen. Die Nutzung standardisierter Lastprogramme als ein maßgebliches Konzept wird erklärt und bewertet. Ab—schließend werden die Merkmale der neuen, aktuell im Fraunhofer LBF entwickelten Generation einer vollkinematischen Simulationsumgebung für die Räderprüfung vorgestellt.

Kurzfassung Fahrzeugräder sind höchstbeanspruchte Sicherheitskomponenten, deren Fertigungsqualität regelmäßig überprüft und deren Betriebsfestigkeit experimentell nachgewiesen werden muss. Unsicherheiten bei der Übertragung der für Metall abgeleiteten Prüfverfahren auf Kunststoffe, kombiniert mit der Tatsache, dass Kunststoffe im Vergleich zum Metall sehr unterschiedliche Versagensmechanismen aufweisen, sind Grund dafür, dass sich Kunststoffräder bisher noch nicht etablieren konnten. Daher soll hier auf der Basis erster experimenteller Untersuchungen an Pkw-Hybridrädern mit Felgen aus faserverstärkten Kunststoffen gezeigt werden, wie über die Eigenschaft der Schadenstoleranz ein Betriebsfestigkeitsnachweisversuch an Kunststoffrädern durchgeführt werden könnte.

Kurzfassung Entscheidenden Einfluss auf die Betriebsfestigkeit von Rädern und Radnaben haben neben den Einsatzbedingungen, d.h. Höhe und Häufigkeiten der auftretenden Belastungen, auch die Wechselwirkungen mit verschiedenen Anbaukomponenten. Um in der frühesten Entwicklungsphase bereits zuverlässige Ergebnisse erhalten zu können, müssen diese Interaktionen bei der Nutzung numerischer Verfahren berücksichtigt werden. Im Rahmen der Entwicklung und Anwendung der FEM-basierten Software LBF. WheelStrength/HubStrength wurden diverse Untersuchungen hinsichtlich dieser Problematik durchgeführt, deren Ergebnisse die Basis für Anpassungen und Verbesserungen lieferten. Anhand der Beispiele Reifen, Verschraubung und Bremse werden die unterschiedlichen Einflüsse und Maßnahmen aufgezeigt.

Kurzfassung Für die Auslegung von Nahverkehrsschienenfahrzeugen, insbesondere bei neuen Fahrzeugkonzepten, wird zukünftig die Kenntnis der tatsächlichen betrieblichen Beanspruchungen an Bedeutung gewinnen. Dies dient auch zur Verifizierung oder Anpassung der heutigen Lastannahmen auf der Basis bestehender Regelwerke. Die Autoren haben sich das Ziel gesetzt, ein gummigefedertes Straßenbahnmessrad zu fertigen, zu kalibrieren und im Fahrbetrieb einzusetzen, das in der Lage ist, die jeweiligen drei Kräfte und drei Momente zu erfassen. Mit diesem Messrad wird es erstmalig möglich sein, die Berührpunktlage zwischen Rad und Schiene zu ermitteln. Die deutlich verbesserte Güte der Messergebnisse, verglichen mit den bisher eingesetzten Messtechnologien, wird die Zuverlässigkeit des Designs sicherheitsrelevanter Komponenten für zukünftige Fahrzeugkonzepte maßgeblich erhöhen. Numerische Modelle und Methoden können verifiziert werden. Basierend auf den gemessenen Lastkollektiven lassen sich optimale Wartungsintervalle für Fahrzeug und Schienennetz ableiten. Die Messradtechnologie und die Auswertemethoden tragen dazu bei, verlängerte Betriebszeiten bei geringeren Lebenszykluskosten zu erzielen.

Kurzfassung Der heutige Einsatz von Motorradrädern erfordert einen Be- triebsfestigkeitsnachweis aller kritischen Bereiche. Gegenwärtig kommen noch Versuchsmethoden zum Einsatz, die sich auf die vereinfachte Überprüfung eng begrenzter, mutmaßlich kritischer Bereiche beschränken, welche die Belastungs- und Beanspruchungsmechanik nur unzureichend wiedergeben. Dies führt zu Unsicherheiten, die durch zusätzliche Sicherheitsfaktoren im Versuch und bei der Konstruktion der Räder berücksichtigt werden müssen. Damit ist eine geeignete Bauteiloptimierung bzw. ein weiterer Leichtbau nicht zu realisieren. Diese Arbeit gibt einen Überblick über die Kritikpunkte der gegenwärtig angewendeten „vereinfachten‟ Standards und Normen und zeigt, wie die Forderungen für eine zutreffende betriebsfeste Auslegung von Motorradrädern und für den experimentellen Betriebsfestigkeitsnachweis erfüllt werden können.

Kurzfassung Glocken sind Kunsthandwerke und Musikinstrumente, die wie Maschinen mit den erforderlichen technischen Einrichtungen betrieben werden. Sie sind durch das Anschlagen des Klöppels hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Viele bedeutende Glocken wurden durch ihr Läuten über die Jahre stark geschädigt oder gar zerstört. Im Projekt PROBELL werden für 8 europäische Glockengießereien Verfahren entwickelt, die eine Know-how-basierte Wartung und Instandhaltung ermöglichen sollen, um den Glockengießern ein neues wirtschaftliches Standbein für die Zukunft zu schaffen. Modernste Werkzeuge der Mess- und Versuchstechnik sowie der Computersimulation ermöglichen eine systematische Erforschung der Einflussparameter auf die Schäden an Glocken. Als Ergebnis werden einfache Verfahren für das Wartungspersonal erarbeitet, die das Risiko einer Schädigung der Glocken beurteilen, Verbesserungsvorschläge ableiten und den musikalischen Fingerabdruck der Glocke als Indiz für erste Schäden heranziehen sollen. Der Beitrag stellt das Untersuchungskonzept und beispielartig Ergebnisse vor.

Kurzfassung Die moderne Betriebsfestigkeit wird nicht mehr im Gaßner'schen Sinne nur als das Festigkeitsverhalten unter zeitlich veränderlichen zyklischen Betriebsbelastungen bzw. -beanspruchungen definiert. Sie bezieht auch die Interaktion mit weiteren Belastungsarten ein, wie Sonderbelastungen mit bleibenden Verformungen, die die bestimmungsgemäße Einsatzdauer nicht beeinträchtigen, Missbrauch, Kriechen und Verschleiß. Für eine betriebsfeste Bemessung ist neben den klassischen Kennwerten Wöhler- und Gaßnerlinien auch die Kenntnis über die Formdehngrenze eines Bauteils, seines möglichen Bruchverhaltens unter schlagartiger Belastung (Missbrauch), des Kollektives, der anzusetzenden Schädigungshypothese zur Lebensdauerabschätzung und der geforderten rechnerischen Ausfallwahrscheinlichkeit erforderlich. Der Beitrag führt hierbei in die neuzeitlichen Begriffe der Betriebsfestigkeit und ausgewählte Bemessungsgrundlagen ein.

Disc brakes, not only for railway applications but generally in all vehicle applications count as safety components. Therefore, their reliability during service is essential. A disc brake is submitted to different loadings: braking, including emergency braking; horizontal and vertical wheel forces and forces on driving over switches; mass forces acting in the attachment of the disc brakes to the wheels due to relative displacements and centrifugal forces during rolling of the wheel at higher speeds. In the present work, only the influence of thermal strains/stresses caused by braking on the fatigue life will be discussed. For the disc brake of the cast nodular iron EN-GJS-400-15 considered in this study, the other loadings were proved to be not critical. Because of the continuous distortions of a disc brake after each brake operation due to heating, calculated local strains had to be verified experimentally by strain and temperature measurements. The experiments were carried out in a special test rig of the manufacturer where a spectrum of braking operations from the speeds 200, 160 and 90 km/h were investigated. With the preliminary design, the required fatigue life could not be achieved but the fatigue critical areas were recognized. After the redesign of the discs, fatigue failures were prevented. This study is a re-evaluation of a former analysis on the fatigue behaviour of railway disc brakes.