DE2358383C2 - Reibradmeßgerätepaar zur Ermittlung der Durchmesser der Räder eines Eisenbahnradsatzes - Google Patents

Description

(Breite (29) = νΊ,6 ADr

Die Erfindung betrifft ein Reibradmeßgerätepaar zur Ermittlung der Durchmesser der Räder eines Eisenbahnradsatzes bezüglich der Meßkreisebenen, wobei die Räder des Eisenbahnradsatzes durch Drehen -,« hergestellte Profile aufweisen und die Räder der Reibradmeßgerätepaare mit ihren Rotationsachsen parallel zur Mantellinie im Bereich der zu messenden Profilstelle liegen.

Bekannt sind mit Reibrad arbeitende Präzisionslän- v, genmeßgeräte, wie sie z. B. in der OS 22 48 789 und in den darin genannten US-Patentschriften Nr. 33 07 265, 61 121,3561 120 beschrieben werden.

Die Reibräder dieser Längenmeßgeräte rollen auf absolut ebenen Bahnen des Bettes einer Bearbeitungs- _Wi maschine ab. An die Oberflächengüte der Abrollbahn werden hohe Anforderungen gestellt. Trotzdem ergibt das Ziisammenspiel zwischen Reibrad und Laufbahn Ungenauigkeiten in der Messung, die sich darin dokumentieren, daß es Schwierigkeiten bereitet, nach _n, einem Hin- und Herweg die Nullmarke des Reibrades mit der Nullmarke der Abrollbahn jedesmal in Übereinstimmung zu bringen. Um diese Ungenauigkeit zu beseitigen, erhalten die Abrollflächen der Reibräder konvex gestaltete Oberflächen. Die Reibräder lassen sich entweder in einer zur Laufbahn vertikalen Achse oder in einer zur Laufbahn-Längsrichtung parallelen Achse oder in beiden Achsen schwenken. Auf diese Weise werden die Meßgeräte justiert Auch werden die Umfangsflächen der Reibräder mit Querriefen versehen, mit deren Hilfe in der Laufbahn eine Verzahnung erzeugt wird und damit das Reibrad geführt wird. Das Reibrad treibt einen rotierenden Impulsgeber, dessen Impulse einem Zähler zugeführt werden. Die entsprechende Weglänge kann direkt abgelesen werden.

Ferner sind Reibrad-Durchmesser-Meßgeräte bekannt, die in dem Aufsatz »Reibradd'archmessermeßverfahren« aus Industrieanzeiger 91, Jahrgang 1969, Nr. 79, Seite 1925 bis 1927 beschrieben sind.

Es handelt sich um ein Einzelgerät, das nach dem metrischen System arbeitet. (Siehe Seite 1927,1. Spalte, Zeile 10 und ff.)

Über die Form der Reibfläche des Reibrades ist nichts ausgesagt. An sich ist es aber naheliegend, die Justiermöglichkeiten der bekannten Längenmeßgeräte auf das Durchmesser-Meßgerät zu übertragen. Aber dafür ist kein Bedürfnis vorhanden, weil:

1) die Meßergebnisse, wie die Tabelle 1, Seite 1927 des erwähnten Artikels zeigt, so genau sind, daß sie jeder Aufgabe gerecht werden,

2) die Justiereinrichtungen bei Längenmeßgeräten vor allem deshalb erforderlich sind, damit nach jedesmaliger Messung der Nullpunkt von Reibrad und Supportschlitten wieder in genaue Übereinstimmung kommt. Bei der Durchmessermessung besteht dieses Problem nicht, weil der Anfangspunkt der Messung von einer besonderen, von dem Reibrad vollständig getrennten Einrichtung bei jedesmaliger Messung stets neu bestimmt wird,

3) die Auflösungsgenauigkeit der Messung bei gleichbleibender Impulszahl je Umdrehung des Impuisgebers durch Anzahl der Werkstückumdrehungen beliebig gesteigert werden kann. Angewendet wurde dieses Meßgerät an einer Karusselldrehmaschine an einer gedrehten zylindrischen Werkstückfläche mit einem Durchmesser von 1119,8 mm. (Seite 1927, Spalte 1, Zeile 1 und ff. und Bild 3). Auch auf geschliffenen Durchmesserflächen kann dieses Meßgerät verwendet werden. An keiner Stelle ist angegeben, welche Beziehungen zwischen der Form der Reibfläche des Reibrades und der Form und Oberflächenbeschaffenheit der gedrehten zu messenden Werkstückfläche bestehen.

Die Ausführungen zu dem bekannten »Reibrad-Durchmesser-Meßverfahren« gelten allgemein auch für Geräte für die Messung der Meßkreisdurchmesser an Radsätzen, die bekanntgeworden sind durch die Zeitschrift »Glasers Annalen«, Jahrgang 83, Heft 2 (Febr. 1959), Seite 49, und durch die AS 11 08 043.

Es ist weiter mit der SU-PS 2 28 967 ein Reibradmeßgerät bekanntgeworden, mit welchem es möglich ist, den Durchmesser glatter kegeliger Flächen in einer gewünschten Querschnittsebene zu messen. Die Meßfläche des Reibrades weist einen kreisbogenförmigen Querschnitt auf und das Reibrad ist in einem Gehäuse so gelagert, daß die Rotationsachse des Reibrades sich bei der Messung selbstätig parallel zu einer Mantellinie des zu messenden Kegels einstellt.

Werkstücke mit der Oberflächenstruktur von gedreh-

ten Eisenbahnrädern können hiermit nicht mit der erforderlichen Genauigkeit gemessen werden.

Weiterhin ist mit der DE-OS 20 21644 eine Vorrichtung zum Messen der Durchmesser von Radsatzprofilen bekanntgeworden, dtren Reibräder -, zylindrisch ausgebildet sind und die auch sonst gleiche Abmessungen aufweisen. Auch bei diesem Gerät ist an keiner Stelle angegeben, welche Beziehungen zwischen der Form der Reibfläche des Reibrades und der Form und Oberflächenbeschaffenheit der gedrehten zu iu messenden Werkstückfläche bestehen.

Bekannte Meßgeräte dienen ausnahmslos der Messung eines Durchmesser-Maßes oder zur Bestimmung einer Weglänge, die in einem bekannten Maßsystem (es soll in diesem Fall stets vom metrischen System ι; gesprochen werden) angegeben ist

Notwendigerweise muß daher auch das Meßgerät im gleichen Maßsystem arbeiten. Daher haben Durchmesser des Reibrades, Skaleneinteilung bzw. Impulsfolge des Reibrades eine feste Beziehung zvm metrischen :n System. Nutzt das Reibrad ab, so geht diese feste Beziehung verloren, und es erfolgt eine Fehlmessung. Bei den bekannten vorerwähnten Meßgeräten muß das verschlissene Reibrad ersetzt werden, was mit Kosten und gegebenenfalls mit Maschinenausfall verbunden ist. 2"> Wird ein bestimmter Verschleißgrad zugelassen, so wird damit auch eine Fehlmessung toleriert.

Der Verschleiß des Reibrades bei der Messung von Radsatzdurchmessern ist bedeutend höher anzusetzen als bei bekannten Meßgeräten, weil die zu messende i·.. Oberfläche sehr rauh ist. Auch muß der Andruck des Reibrades größer sein als bei bekannten Meßgeräten, damit ein Springen des Reibrades und damit eine Fehlmessung vermieden werden. Wie bereits erwähnt. ist bei einem Radsatz die Kenntnis des Maßes beider r. Meßkreisdurchmesser erforderlich. Hier jedoch findet das Reibrad keine ebene oder zylindrische Fläche vor, sondern eine Fläche mit folgenden Eigenschaften:

1) Sie ist kegelig rund, -m

2) Die Kegelneigung ist verschieden groß, wenn auf der gleichen Maschine Radsätze mit verschiedenen Profilen zu vermessen sind.

3) Die Oberflächengüte der zu messenden Fläche ist nicht auf die Erfordernisse des Messens, sondern j-, auf Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung und Erfordernisse des Fahrbetriebes ausgerichtet.

4) Sie ist gedreht und besteht aus spiralig angeordneten Rilleii, deren Kammabstand und Rillentiefe sowohl von Radsatz zu Radsatz als auch von Rad ϊ<> zu Rad eines Radsatzes verschieden groß sind.

Der Grund dafür liegt darin, daß je nach Bauart der Bearbeitungsmaschine die Vorschübe beider Supporte verschieden groß sein können, daß die Schne-denabmes- -v'> sungen der Werkzeuge beider Supporte verschieden groß sein können, daß der Abnutzungszustand der Werkzeuge beider Supporte verschieden sein kann.

Aufgrund vorangegangener Ausführungen ist davon auszugehen, daß Reibrad-Meßgeräte folgender Ausfüh- nn rung in bezug auf die Durchmessermessung der Räder an Eisenbahnradsätzen, vorbekannter Stand der Technik sind:

Zwei Reibräder mit zur Meßkreisebene vertikaler Achse mit sehr genau im metrischen System hergestell- --. ten Durchmessern mit einem rotierenden Impulsgeber mit einer solchen Impulszahl je Umdrehung des Impulsgebers, daß die Auflösungsgenauigkeit des Meßgerätes in Zusammenhang mit der Anzahl der Meßumdrehungen des Werkstückes eine Dekadenzahl ergibt. (Siehe Industrieanzeiger Seite 1925 »Reibrad-Durchmesser-Meßverfahren«, Spalte 2, Gleichung [3]).

In der Breite ihres zylindrischen Umfangsteiles unterliegen die bekannten Reibräder keinerlei Gesetzmäßigkeiten, die in bezug zum Meßergebnis stehen. Die Breite wird lediglich von fertigungstechnischen Gesichtspunkten bestimmt. Ebenso wurde bisher der Form des Obergangs von der zylindrischen Umfangsfläche zu beiden Stirnflächen keine Beachtung geschenkt Weiter soll die axiale Mittenebene des zylindrischen Umfangsteiles bekannter Reibräder aus meßtechnischen Gründen mit den Meßkreisebenen des Radsatzes zusammenfallen.

Bedingt durch die vorgenannten geometrischen Verhältnisse liegen z. B. die dem Spurkranz zugewandten Kanten der zylindrischen Umfangsflächen der Reibräder nicht in der Meßkreisebene, sondern in einer anderen Ebene an der Lauffläche. Es wird daher nicht der Durchmesser in der Meßkreisebene, sondern derjenige in einer anderen Ebene gemessen, was offensichtlich, besonders bei den üblichen kegeligen Profilen, zu Maßabweichungen gegenüber dem Durchmesser in der Meßkreisebene führt. Die Abweichung wäre erträglich, wenn bei beiden Reibrädern die Form-, Positions- und Maßabweichung der Reibräder untereinander gleich wäre. Sie ist es aber nicht, da einer Breitenabweichung der Reibräder und ebenfalls den Abrundungen der Reibräder keine Bedeutung beigemessen wird, so daß die Ebenen, in denen tatsächlich gemessen wird, abweichend von der Meßkreisebene und bei beiden Rädern eines Radsatzes auch noch unterschiedlich liegen. Es läuft je bei der Drehfläche das Reibrad auf den Rillenkämmen der gedrehten Lauffläche ab, aber nur diejenigen Rillenkämme ergeben den genauen Meßkreisdurchmesser, deren Kammspirale, auf den Umfang gesehen, durch die Meßkreisebene in zwei gleiche Teile geteilt wird. Es ist zu beachten, daß die Drehrille sehr flach ist und das Reibrad mit seiner dem Spurkranz zugewandten Kantenabrundung auf den Grund der Rille zu liegen kommt, statt mit seiner zylindrischen Umfangsfläche die zweite Hälfte der Kammspirale abzutasten.

Die bisher genannten Gründe für die ungenaue Durchmessermessung an Radsätzen mit den bekanntet Reibradmeßgeräten werden noch erweitert dadurch, daß solche Reibräder, deren zylindrische Breite kleiner ist als der Rillenkammabstand, in das Rillental eintauchen und das Meßergebnis verfälschen, weil die Durchmessermessung sich stets an der von Rillenkämmen bestimmten Umfangsfläche des Profils orientieren muß. Es ist ferner keineswegs sichergestellt, daß der Rillenkammabstand auf den Profilen beider Räder gleich ist. (Verschiedener Vorschub.) Es kann also vorkommen, daß eine Reibrolle in das Rillental eintaucht, die andere Reibrolle auf den Rillenkämmen verbleibt.

Die Schwierigkeiten, die sich durch erhöhte Genauigkeitsansprüche ergeben, sind darauf zurückzuführen, daß die erforderliche Meßgenauigkeit in der Größenordnung der Rauhtiefe liegt.

Gemäß Vorschrift beispielsweise der Deutschen Bundesbahn soll die Rauhtiefe (Rt) auf der gedrehten Lauffläche kleiner sein als 60 Mikrometer, geltend bei einer zulässigen Meßkreisdurchmesserdifferenz von 4D=0,3mm. Die Anzeigeungenauigkeit bekanntci Meßgeräte aber liegt schon, wie aus dem Vorangegan-

genen unschwer zu entnehmen ist, in dieser Größenordnung, so daß infolge der Fehlmessungen kostbares Bandagematerial unnötig zerspannt wird.

Die Schwierigkeiten der Messung der Meßkreisdurchmesser können verringert werden, wenn die '> Oberflächengüte (Rt) der gedrehten Radsatzlauffläche verbessert wird. Aber es darf die Wirtschaftlichkeit der Radsatzaufarbeitung nicht außer acht gelassen werden, die es erforderlich macht, durch möglichst große Vorschübe eng an die in den Vorschriften gegebene m Rauhtiefengrenze heranzukommen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Reibradmeßgerätepaar zur Vermessung beider Meßkreisdurchmesser an profilgedrehten Radsätzen zu schaffen, das in der Lage ist, trotz einer Messung über ι■". die Drehrollenkämme Meßergebnisse befriedigender Genauigkeit zu liefern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Reibradmeßgerätepaar der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß jedes der beiden Reibräder in an sich bekannter Weise eine zylindrische Umfangsfläche aufweist, die in Durchmesser und Breite mit der zylindrischen Umfangsfläche des jeweils anderen Reibrades übereinstimmt, wobei die Breite der zylindrischen Umfangsfläche jedes Reibrades gleich ist dem gegenseitigen Abstand der Rillenkämme der Oberflächen beider Räder des Radsatzes im Meßbereich.

Vorteilhaft rollt ein Reibrad mit zylindrischer Oberfläche auf den Rillenkämmen der Radreifenoberfläche ab. Weil die Breite der zylindrischen Umfangsflä- 3« ehe der Reibräder gleich ist dem gegenseitigen Abstand der Rillenkämme und weil die zylindrische Umfangsfläche des Reibrades parallel zu einer Mantellinie des zu messenden Profils ist, ist während einer Umdrehung des Radsatzes nacheinander die ganze Breite der zylindrisehen Umfangsfläche des Reibrades in Kontakt mit einer einzigen Windung der Rillenkammspirale, deren halbierende Ebene mit der Meßkreisebene zusammenfällt Zwar weist die zu messende Rillenkammspirale einen abnehmenden (bzw. zunehmenden) Radius auf, aber da die Rillenkämme mit der zylindrischen Reibradfläche zusammenarbeiten, ergibt sich ein mittlerer Durchmesser, der genau dem Laufkreisdurchmesser entspricht Es ist daher bei kegeligen Profilen nicht eine Kante des Reibrades allein in Kontakt mit dem Profil. Hierdurch wird vorteilhafterweise vermieden, daß die Meßebene nach der tragenden Kante hin versetzt wird und daß die tragende Kante des Reibrades mit dem Rillengrund in Kontakt kommt In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß jedes der beiden Reibräder beiderseits der zylindrischen Umfangsfläche anschließende gleich große Kfeisbügenteile mit einem Radius größer als der Radius der Schneide des Werkzeuges für die Drehbearbeitung des Radsatzes aufweist, wobei die Breite der zylindrischen Umfangsfläche dem kleinsterforderlichen gegenseitigen Abstand der Rillenkämme der Oberflächen der Räder von zu bearbeitenden Radsätzen entspricht

Es sei bemerkt, daß hier mit »Meßkreis« der Kreis gemeint ist der sich als »Spur« auf der Meßkreisebene darstellt, wenn die über die Drehrillenkämme gelegte Einhüllende des Radprofils die Meßkreisebene durchdringt

Bei dieser Ausführung des Reibradmeßgerätepaares kann vorteilhafterweise mit einem einzigen Reibräderpaar such dann der Meßkreisdurchmesser gemessen werden, wenn von Radsatz zu Radsatz verschiedene, jedoch für beide Räder eines Radsatzes gleiche gegenseitige Abstände der Rillenkämme gedreht worden sind.

Ein weiterer Vorteil, erreicht durch die genannte Ausbildung, ist darin zu sehen, daß unabhängig von der Größe des gegenseitigen Abstandes der Rillenkämme immer nur eine einzige Spirale der Rillenkämme gemessen wird und als Ergebnis ein mittlerer Durchmesser erscheint, der dem Meßkreisdurchmesser des; Radsatzes entspricht. Die Differenzmessung beider Meßkreisdurchmesser wird unabhängig von den Rillen· kammabständen auf der Laufflächenoberfläche mit: gleicher Genauigkeit durchgeführt. Dagegen werden die absoluten Durchmesser im dekadischen System mit größerem Abstand der Rillenkämme größer gemessen. Die Messung erfolgt genau im Sinne der Aufgabenstellung von Reibradmeßgerätepaaren, die große Genauigkeit bei der Differenzmessung beider Meßkreisdurchmesser und weniger genaue Angaben bei Feststellung des absoluten Meßkreisdurchmessers zuläßt. Da« Reibrad rollt niemals wechselweise in dem Rillental und auf dem Rillenkamm ab, sondern ist ständig in Kontakt mit dem Rillenkamm. Die Abrollverhältnisse zwischen Reibrad und Eisenbahnrad sind also präzise überschaubar gemacht worden.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Breite (29) der zylindrischen Umfangsfläche beider Reibräder etwa gleich ist dem Wert der Quadratwurzel aus dem Produkt 1,6 und der zulässigen Durchmesserdifferenz (AO) der Meßkreisdurchmesser des Radsatzes mal dem Radius (r) der Schneidsnabrundung des für das Drehen des Profils benutzten Werkzeuges

b =Vh6- AD ■/·

Während die beiden ersten Ansprüche Vergleichsrichtlinien für die gegenseitige Beeinflussung von Form und Oberfläche der Radsatzlauffläche sowie von Lage, Form und Größe der Reibräder geben, werden in Anspruch 3 vorteilhafte Bemessungsrichtlinien für Formi und Oberfläche der Radsatzlauffläche sowie für Formi und Größe der Reibräder gegeben, und zwar als. Funktion der zulässigen Meßkreisdurchmesserdifferenz des Radsatzes. Einschließlich der im Anspruch 3 nicht genannten Beziehung (1) handelt es sich um folgende Beziehungen:

RT-

s² 1000
8-r

b =/1,6 AD r.

(D

(2)

D-. Meßkreisnenndurchmesser des Radsatzes (mm)
AD: zulässige Differenz beider Meßkreisdurchmesser (mm)

Rt: Rauhtiefe (um)

s: Vorschub auf der Lauffläche (mm/U)
r. Radius der Schneidenabrundung (mm)
tr. wirksame Meßbreite der Reibräder (nun)

Bei beiden mit einem gleichen Vorschub (s) in (mm/U) gedrehten Laufflächen ist erfindungsgemäß:

b=s

Die Beziehung (1) ist aus der einschlägigen Literatur bekannt und gilt für gedrehte zylindrische Oberflächen. Die Beziehung (2) ist aus der Überlegung entstanden, daß nicht bei jeder Rauhigkeit (Rt) der Lauffläche jede Größe von AD erlaubt ist, sondern daß ein kleines AD ■> eine geringe Rauhigkeit (Rt) bedingt. Als vernünftiges Maß hat sich in der Praxis für (Rt)ein Wert ergeben, der etwa 20% von AD beträgt (siehe Beschreibungseinleitung: Rt-60 μτη bei AD=OJ mm !). Aus dieser Überlegung ergibt sich somit die Beziehung:

Rt =0,2- AD- 1000.

(4)

Selbstverständlich kann der Faktor 0,2 durch den allgemeinen Faktor »a« ersetzt werden, der beliebige Abhängigkeiten einschließt. Der Faktor 0,2 hat sich in der Praxis aber als äußerst zweckmäßig erwiesen und soll daher hier beibehalten werden.

Gleichung (3) und (4) in (1) eingesetzt, ergibt die Beziehung

= V\,6 ■ AD ■ r.

(5)

Aus dieser Beziehung (5), in der AD vorgegeben, bekannt und in diesem Sinne konstant ist, ist die erforderliche Vorschubgröße (s) zu entnehmen. Die Vorschubgröße (s) ist vorteilhafterweise die größtmögliche und zugleich in bezug auf die Produktionsleistung wirtschaftlichste für die Radsatzdrehmaschine. jo

Die in Gleichung (1) bis (5) ausgedrückten Beziehungen bedeuten keinesfalls starre mathematische Regeln, sondern sind in kleinen Grenzen nach Bedarf variierbar. Vielmehr soll die Abhängigkeit der einzelnen Größen voneinander aufgezeigt werden.

Für die Werte »s« bzw. »fx< sind große Abweichungen zulässig, wie sie in DIN 7168 für nicht tolerierte Längenmaße und Rundungshalbmesser gegeben sind. Der Grund dafür ist darin zu suchen, daß ein Fehler in diesen Werten sich in dem Meßresultat nur einfach wiederspiegelt und weil die Meßresultate durch Abweichung der tatsächlichen Meßebene zur Meßkreisebene lediglich im Verhältnis der doppelten Steigung des Profils an der Meßstelle verfälscht werden. Das Steigungsverhältnis ist an der Meßstelle sehr klein, und daher fällt auch ein Meßfehler bei den zugelassenen Abweichungen unbedeutend aus. Erfindungsgemäß sind die tatsächlichen Durchmesser beider Reibräder gleich groß, müssen aber nicht präzise ihrem dekadischen Nenndurchmesser entsprechen. Vorteilhafterweise wird hierdurch die Lebensdauer der Reibräder wesentlich erhöht, weil Material verschlissen werden kann, das über den Dekadendurchmesser hinaus aufgetragen ist, als auch vom Material unter dem Dekadendurchmesser verschleißend Gebrauch gemacht werden kann. Außerdem können solche Reibräder auch nachgeschliffen werden, um die Gleichheit der Durchmesser wiederherzustellen. Zwar wird der Durchmesser der Räder eines Radsatzes in seiner absoluten Größe nicht genau gemessen, aber der Fehler ist nur gering und beträgt ±0,1%, wenn das Reibrad beispielsweise einen Durchmesser von 100,1 mm statt 100 nun erhalt und bis auf 99,9 mm abgenutzt wird.

Der Gegenstand der Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt

F i g. 1 zeigt die Vorrichtung gemäß der Erfindung in einem Seitenriß,

F i g. 2 zeigt einen Grundriß der F i g. 1,

Fig. 3—5 zeigen in vergrößertem Maßstab ein Reibrad in bekannter Weise in Kontakt mit der Lauffläche des Profils in 3 verschiedenen Phasen während einer Umdrehung des Eisenbahnrades,

Fig. 6 zeigt in vergrößertem Maßstab ein Reibrad in bekannter Weise in Kontakt mit der Lauffläche des Profils, jedoch bei kleinem Rillenabstand,

Fig. 7—8 zeigen in vergrößertem Maßstab die Oberfläche des Profils eines Radsatzes und die Position und das Profil eines erfindungsgemäßen Reibrades,

F i g. 9 zeigt das Profil und die Position eines erfindungsgemäßen Reibrades,

Fig. 10 zeigt die Skaleneinteilung der Skalenscheibe des Reibrades,

Fig. 11 —13 zeigen die Abrollsituation für ein scharfkantiges Reibrad.

In F i g. 1 ist das Reibrad 1 in Rollkontakt mit der Lauffläche des Radreifens 2. Reibrad 1 ist mit Welle 3 fest verbunden, die axial unverschiebbar in Lagern 4', 4" in einem Hebel 5 rotiert, die schwingbar um eine in Lagerbock 6 befestigte Welle 16 gelagert ist. Hebel 5 wird von einer Feder 7 gestützt, die auf einem Arm 8 des Längsschlittens 9 befestigt ist. Der Hebel 5 hat einen Winkelhebel 10, in dem eine Schraube 11 befestigt ist. Die Schraube 11 stützt sich bei Nichtbenutzung der Vorrichtung auf dem Lagerbock 6 ab, eine Abstandsrolle 12 ist in einem Arm 13 des Längsschlittens 9 drehbar und axial unverschiebbar gelagert. An der Rolle 12 ist ein Segment 14 weggearbeitet, um zu verhindern, daß die Rolle 12 während des gesamten Rotierens des Radsatzes mitläuft. Die strichpunktierte Linie I-I ist die Meßkreisebene des Radreifens 2. Die Linie H-II ist rechtwinklig zur Profilneigung an der Meßstelle angeordnet. Sie ist die Mittenebene der wirksamen Meßfläche des Reibrades 1. Linie I-I und Linie H-II schneiden sich in einem Punkt, der auf dem Radreifenprofil liegt Der Abstand des Schnittpunktes der Linien I-I und H-II zum Umfang der Rolle 12 entspricht dem Abstand Meßkreisebene zu Radreifenrücken des Radreifens 2. Auf dem zweiten Wellenende der Welle 3 ist eine Skalenscheibe 15 befestigt die mit einem auf dem Hebel 5 befestigten Zeiger 24 zusammenarbeitet. Der Durchmesser des Reibrades 1 ist vorteilhafterweise in vollen Dezimetern zu wählen, und die Skalenscheibe 15 ist dekadisch entsprechend mit Teilstrichen versehen. Im Beispiel ist der Durchmesser des Reibrades 1 mit 200 mm gewählt und die Stirnfläche der Skalenscheibe 15 ist in 200 Teilstriche geteilt, so daß der Abstand zweier Teilstriche einem Radsatzdurchmesser von 1 mm entspricht und der Abstand der Teilstriche selbst untereinander naturgemäß 3,14 mm beträgt Unterteilt man die Abstände der Teilstriche voneinander noch einmal, indem man diese Abstände drittelt so daß die neuen Unterteilungsstriche einen Abstand von ca. 1 mm aufweisen, so ist ersichtlich, daß sich bei einer Umdrehung des Radsatzes eine Auflösungsgenauigkeit von 033 mm erreichen läßt Läßt man für eine Messung des Radsatz 10 Umdrehungen laufen, so beträgt die Auflösungsgenauigkeit 0,033 mm.

Lagerbock 6 ist schwenkbar um einen Bolzen 17, der im Längsschlitten 9 befestigt ist Die Achse des Bolzen 17 ist vertikal angeordnet zur Ebene, die von der Achse des Radsatzes und der Achse des Reibrades 1 gebildet wird.

Die Achse des Bolzens 17 tangiert ferner den Meßkreis. Festgehalten wird der Lagerbock 6 durch Schrauben 18', 18", für die Schlitze 19', 19" vorgesehen sind. Die Anordnung des Bolzens 17 ermöglicht es, für

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jede vorkommende Profilneigung das Reibrad 1 so einzustellen, daß seine Ebene H-II vertikal zur zu messenden Profilstelle ist. Längsschlitten 9 gleitet auf Längsführungen eines Querschlittens 20, der wiederum auf Querführungen eines Untersatzes 21 gleitet. ί Untersatz 21 ist z. B. auf einem nicht dargestellten Bett einer Meßmaschine befestigt.

Auf dem von der Bedienungsseite aus gesehen rechten Hebel ist ein Anreißlineal 22 befestigt, dessen Anreißkante 23 genau in Spitzenhöhe der Meßmaschine κι liegt.

Zu jeder Meßmaschine bzw. Bearbeitungsmaschine für Radsätze gehören zwei Meßgeräte der beschriebenen Art in Rechts- und Linksausführung, je eines für jedes Rad des Radsatzes.

Sowohl Längsschlitten 9 als auch Querschlitten 20 werden z. B. von je einer hier nicht dargestellten Spinde! mit Handrad getrieben. Die Meßvorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet folgendermaßen:

Durch Drehen des Handrades für den Querschlitten 20 wird das Reibrad 1, welches vorher mit seiner Achse über den um den Bolzen 17 schwenkbaren Lagerbock 6 parallel zum Radprofil eingestellt wurde, in die Nähe des Profils gebracht. Durch Drehen des Handrades für den Längsschlitten 9 wird die Abstandsrolle 12 in Kontakt mit dem Radreifenrücken des Radreifens 2 gebracht. Durch diese Maßnahme wird das Reibrad 1 in die genaue Längsposition zum Profil des Radsatzes gebracht. Der Querschlitten 20 wird weiter vorgeschoben, bis die Schraube 11 vom Lagerbock 6 etwa 1 mm jo abgehoben hat In dieser Lage wird ein Endschalter 31 betätigt, der entweder Zustellmotoren abschaltet oder aber über entsprechende Anzeigeelemente die richtige Längsposition des Reibrades 1 signalisiert

Nunmehr übt die Feder 7 eine genau bestimmte und für beide Reibräder 1 gleiche Andrückkraft aus und ermöglicht ein durch Unregelmäßigkeiten des Laufkreises bedingtes Atmen des Reibrades 1. Auf dem Radreifenrücken des rechten Radreifens 2 allein wird entlang dem Anreißlineal 22 mit einer Reißnadel ein w Anriß gemacht Durch Drehen des Reibrades 1 wird die Skalenscheibe 15 mit ihrem Nullriß in Übereinstimmung mit dem Zeiger gebracht Nunmehr wird der Hauptmotor eingeschaltet und, kurz bevor die notwendige Anzahl Umdrehungen des Radsatzes durchgeführt ist. stillgesetzt. Der Radsatz wird bis zur Übereinstimmung von Riß und Lineal 22 z. B. von Hand weitergedreht und auf der Skalenscheibe 15 das Resultat abgelesen. Die Summe der durch die volle Anzahl Reibradumdrehungen ausgewiesenen Millimeter zuzüglich der Anzahl der durch die Ablesung erfaßten Millimeter dividiert durch die Anzahl der Radsatzumdrehungen ergibt den MeukreisdüTchniesser.

Im folgenden seien die Funktionszusammenhänge erläutert

Bisher verwendete Reibräder unterliegen in der Breite ihres zylindrischen Umfangsteils keinerlei in bezug zum Meßergebnis stehenden, bekannten Gesetzmäßigkeiten. Die Breite wurde lediglich von fertigungstechnischen Gesichtspunkten bestimmt An diesen eo zylindrischen Umfangsteil des Reibrades schließen sich bisher Abrundungen an, die den Obergang zur Stirn- und Umfangsfläche bilden.

In Fig.3, 4 und 5 sind die Kontakt- und Abrollverhältnisse eines Reibrades 1 bekannter Art mit der Oberfläche eines gedrehten Radsatzprofiles stark vergrößert dargestellt Das Reibrad 1 bat eine zylindrische Meßfläche 29' von der Breite 29, an die sich links und rechts Abrundungen 30' und 30" verschiedener Abmessungen anschließen. Die Mittenebene der zylindrischen Meßfläche 29' des Reibrades 1 fällt zusammen mit der Meßkreisebene des Radsatzes, die dargestellt ist durch die strichpunktierte Linie I-I. Die Profilneigung wird dargestellt durch eine über die Drehrillenkämme gelegte gestrichelte Linie 27. In F i g. 3 liegt ein Drehrillenkamm 28 gerade am zylindrischen Teil 29' eines Reibrades 1 an. Nach einer Teilumdrehung des Radsatzes ist der Rillenkamm 28' bis in die Meßkreisebene I-I gewandert (s. F i g. 4).

Nach einer weiteren Teilumdrehung, so ist in F i g. 5 zu sehen, kommt das Reibrad 1 aber mit seiner Schulterabrundung 30' auf dem Drehrillengrund 25 zur Anlage. Das Reibrad 1 kann also mit seinem zylindrischen Teil 29 dem Drehrillenkamm 28 und 28' folgen, nicht aber dem Drchrillcnkarnrn 28" in F i g. 5.

Für die genaue Messung maßgebend ist derjenige Rillenkamm, dessen Umfang über eine ganze Umdrehung des Radsatzes von der Meßkreisebene halbiert und von dem Reibrad 1 abgetastet wird. Nicht abgetastet wird der Rillenkamm 28" in Fig. 5. Stattdessen liegt das Reibrad 1 mit seiner Abrundung 30 im Rillengrund 25 auf. Es kann keine genaue Messung erwartet werden, wenn ein anderer Umfang als der erforderliche abgetastet wird.

Ferner: Eine genaue Messung kann nur erwartet werden, wenn allein die zylindrische Fläche 29' des Reibrades 1 den Rillenkamm abtastet, weil nur allein die zylindrische Fläche 29' den genauen Maßstab darstellt, dagegen ein Punkt auf der Abrundung 30' einen kleineren Durchmesser aufweisen wird.

Ferner: Die zylindrische Fläche 29' des Reibrades 1 ist breiter als der Abstand 26 der Drehrillenkämme. Der entstehende Meßfehler wird besonders deutlich in F i g. 6. In einem solchen Fall wird die Durchmessermessung nicht mehr in der definierten Meßkreisebene I-I durchgeführt sondern in einer dazu parallelen Ebene, die zwischen den Punkten 32 und 33 liegt Der so entstehende Meßfehler ist u. a. auch von der Profilneigung abhängig und kann beträchtliche Werte annehmen. Die Profilneigung ist Neigungsfehlern unterworfen, die an den beiden Rädern eines Radsatzes unterschiedlich sein können. Hieraus ergibt sich ein weiterer Fehler, da ja durch die an einem Radsatz auftretende unterschiedliche Profilneigung infolge des Profilfehlers die Ebene, in der tatsächlich der Durchmesser gemessen wird, in unterschiedlichem Abstand von der Meßkreisebene verlagert wird. Die gleichen Schwierigkeiten, wie bisher beschrieben, treten auch bei solchen Reibrädern auf, die keine Schulterabrundungen haben, sondern scharfkantig sind. Die F i g. 11,12 und 13 zeiger, die gleicher. Situationen wie die F i g. 3, A und 5, lediglich unter Verwendung eines scharfkantigen Reibrades. In den Fig. 11, 12 und 13 ist deutlich zu sehen, wie ein Drehrillenkamm die Meßfläche des Reibrades verläßt und das Reibrad mit einer Meßflächenkante während des Abrollens auf dem Eisenbahnradprofil gleichzeitig teilweise ein Rillental hinabroUt Es entstehen Abrollverhältnisse, die präzise kaum noch überschaubar sind. Setzt man nur voraus, daß in der Praxis die scharfe Kante der Meßfläche sehr schnell verschleißen wird und sich mehr oder weniger, und zwar unkontrolliert, abrundet, und außerdem noch Profilneigungsfehler unterschiedlicher Art an den beiden Rädern eines Radsatzes auftreten, so ist sehr leicht zu ersehen, daß der entstehende Fehler in seinem Ausmaß nicht einmal mehr geschätzt werden kann. Ein so ermitteltes

Ergebnis hat keinerlei Aussagekraft mehr. Ebenfalls unzuverlässige Meßwerte liefert ein Reibrad, dessen zylindrische Meßfläche so schmal ist, daß sie in die Drehrille eintauchen kann.

Die vorgenannten Ursachen für Durchmesserfehleranzeigen treten bei beiden Meßgeräten in verschiedener Größe auf. Infolgedessen ergeben sich Meßungenauigkeiten bei der Ermittlung der Durchmesserdifferenz als auch im absoluten Durchmessermaß.

Legt man zugrunde, daß die Breite des Reibrades als auch die Größe der Radien der Abrundungen, die sich an den zylindrischen Teil 29 des Reibrades t anschließen, in ihren Abmessungen bisher keinen bestimmten Gesetzmäßigkeiten unterliegen, so ist zu sehen, daß aufgrund von Breitendifferenzen und Abrundungsradiendifferenzen der beiden Reibrollen eines Meßgerätepaares Durchmesserdifferenzen angezeigt werden, die real nicht vorhanden sind und die dadurch entstehen, daß, bedingt durch die genannten Differenzen, die beiden Reibräder in verschiedenen Meßkreisebenen messen und sich somit infolge der Profilneigung auch unterschiedliche Durchmesser ergeben.

In F i g. 7 und 8 ist erfindungsgemäß die nutzbare zylindrische Breite 29 bzw. 20' gleich dem Abstand 26 zweier benachbarter Rillenkämme. Die Mittenebene H-II der Meßfläche des Reibrades 1 ist erfindungsgemäß rechtwinklig zur Profilneigung angeordnet. Sie schneidet die Meßkreisebene I-I in einer Geraden, die den Meßkreis tangiert. Während einer Umdrehung des

Radsatzes tastet die Meßfläche 29' des Reibrades 1 den Rillenkamm 28-28'-28" ab, dessen Umfang von der Meßkreisebene I-I halbiert wird.

In der Ausführungsform gemäß Fig.9 ist das Profil, die Meßfläche 29' des Reibrades, zusammengesetzt aus einem geraden Teil b, an das sich beiderseits gleich große aus Kreisbögen zusammengesetzte Korbbögen tangierend anschließen. Die Breite des geraden Teiles b ist gleich groß dem kleinsterforderlichen gegenseitigen Abstand zweier benachbarter Rillenkämme. Die durch die Breite b gebildete Mittenebene H-II des Reibrades 1 ist rechtwinklig zur Profilneigung angeordnet. Sie schneidet die Meßkreisebene I-I in einer Geraden, die den Meßkreis tangiert. Die Breite b tastet während einer Umdrehung des Radsatzes denjenigen Rillenkamm ab, dessen Umfang von der Meßkreisebene 1-1 halbiert wird und dessen Abstand vom benachbarten Rillenkamm gleich ist der Breite b. Die an die Breite b anschließenden Korbbogen bestehen aus je zwei Kreisbogen, von denen der unmittelbar an die Breite b tangierend anschließende Kreisbogen einen Radius n' bzw. r{' hat, der gleich oder größer ist als der Radius des Rillenprofils und von dem der die Breite des Reibrades abschließende Kreisbogen einen Radius λ' bzw. n" aufweist, der von beliebiger Abmessung sein kann. Die Gesamtbreite b' der Meßfläche des Reibrades 1, bestehend aus dem geraden Profilstück b und den anschließenden gleich breiten Kreisbogen mit Radius r₂' bzw. Γ2" ist etwa gleich groß dem größterforderlichen Abstand zweier benachbarter Rillenkämme.

Hierzu 7 Blatt /.cichnunccn

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Reibradmeßgerätepaar zur Ermittlung der Durchmesser der Räder eines Eisenbahn-Radsatzes ι bezüglich der Meßkreisebenen, wobei die Räder des Eisenbahn-Radsatzes durch Drehen hergestellte Profile aufweisen und die Reibräder des Reibradmeßgerätepaares mit ihren Rotationsachsen parallel zur Mantellinie im Bereich der zu messenden ι ο Profilstelle liegen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Reibräder (1) in an sich bekannter Weise eine zylindrische Umfangsfläche (29') aufweist, die in Durchmesser und Breite mit der zylindrischen Umfangsfläche des jeweils anderen Reibrades übereinstimmt, wobei die Breite (29) der zylindrischen Umfangsfläche (29') jedes Reibrades (1) gleich ist dem gegenseitigen Abstand (26) der Rillenkämme (28, 28', 28") der Oberflächer, beider Räder des Radsatzes im Meßbereich.

2. Reibradmeßgerätepaar gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Reibräder (1) beiderseits der zylindrischen Umfangsfläche (29) anschließende gleich große Kreisbogenteile (30', 30") mit einem Radius (r', r") größer als der >■■ Radius (r) der Schneide des Werkzeuges für die Drehbearbeitung der Radsätze aufweist, wobei die Breite der zylindrischen Umfangsfläche dem kleinsterforderlichen gegenseitigen Abstand der Rillenkämme der Oberflächen der Räder von zu so bearbeitenden Radsätzen entspricht.

3. Reibradmeßgerätepaar gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (29) der zylindrischen Umfangsfläcke (29) beider Reibräder (1) etwa gleich ist dem Wert der Quadratwurzel aus r> dem Produkt 1,6 mal der zulässigen Durchmesserdifferenz (ΔΩ) der Meßkreisdurchmesser des Radsatzes mal dem Radius (r)der Schneidenabrundung des für das Drehen der Profils benutzten Werkzeuges