DE702128C - Achszapfenlager fuer Eisenbahnwagen u. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Lager für die Drehzapfen der Achsen von Eisenbahnwagen und ähnlicher Achsen.

Die stählernen Drehzapfen der Achsen von Eisenbahnwagen laufen im allgemeinen in Lagern, die aus mit Lagermetall ausgegossenen Lagerschalen bestehen. Als Lagermetall wird dabei Bronze oder ein gleichwertiger reibungsvermindernder Werkstoff verwendet.

Die besten zur Verfügung stehenden Lagerwerkstoffe sind ganz plastisch, und bleiben, wenn auch die Lager selbst im allgemeinen mit Stützkörpern aus einem härteren Metall versehen sind, ganz dehnbar und. nachgiebig, und werfen sich im Gebrauch. In diesem Fall tritt infolge der Formveränderung eine starke Erhitzung ein, und die Lager werden rasch abgenutzt, so daß sie häufig ausgewechselt werden müssen. Werden hierbei die Achs-

ao zapfen durch Risse und Kerben o. dgl. beschädigt, so müssen auch die ganzen Achsen ausgewechselt werden, da sie nach Beschädigung der Achszapfen selbst bei neuen Lagern nicht mehr verwendet werden können.

Zur Behebung aller dieser Nachteile sind bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden. So ist beispielsweise der Vorschlag gemacht worden, über die Drehzapfen der Achsen abnehmbare Stahlhülsen zu schieben, so daß bei Beschädigungen des Lagers wohl ein Auswechseln desselben erforderlich ist, jedoch der Einbau einer neuen Achse dadurch vermieden wird, daß gegebenenfalls die übergeschobene Stahlhülse erneuert werden kann.

Anderseits hat man versucht, das Lager aus einer äußeren Stahlhülse mit einer von ihr eingeschlossenen Bronzeschale herzustellen. Der Zusammenhang zwischen dem Stahl und dem Lagermetall wurde dabei durch in-

einandergreifende Aussparungen und Vorsprünge bewirkt. Dieser Zusammenhang ist jedoch bei plastischem Lagermetall, das eine weitgehende Reibungsverminderung bewirken soll, nicht ausreichend, um eine Deformation des Lagermetalls zu verhindern.

Schließlich ist auch der Versuch gemacht worden, eine kräftige Hülse aus Bronze durch ineinandergreifende Aussparungen und Vorsprünge auf dem x\chszapfen zu befestigen. Auch hier kommen weiche Bronzen, die weitgehend reibungsvermindernd wirken, für eine Verwendung nicht in Frage, da die Bronzehülse bei höheren Beanspruchungen verformt is und schließlich zerstört wird.

Alle aufgeführten Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch \-ermieden, daß über die Achszapfen eine auswechselbare und in einer beispielsweise aus Stahl hergestellten Lagerschale umlaufende Stahlhülse geschoben wird, auf deren Mantelfläche eine dünnwandige Gleitschicht aus einer weichen Lagerbronze mit Vorzugs weise 30 bis 50% Bleigehalt dadurch aufgebracht ist, daß die Lagerbronze zunächst in dicker Schicht an die hocherhitzte Stahlhülse angegossen und mit dieser verschweißt, unmittelbar darauf zusammen mit der Stahlhülse von derem Inneren aus plötzlich abgekühlt und schließlich auf etwa 1 mm Wandstärke abgedreht wird.

Durch die Verwendung einer solchen Schutzhülse gemäß der Erfindung wird eine ganz neue Lagerung gewonnen. Die Schutzhülse wird über den Achszapfen geschoben und darauf befestigt. Die weichen, reibungsverringernden Lagerteile laufen also mit dem Achszapfen um. Dies wird erst dadurch ermöglicht, daß die Lagerbronze mit einer Stahlhülse in dünner Schicht so gut verbunden ist, daß ein Zerdrücken oder Zerreiben der Bronzeschicht vermieden wird. Die Lagerschale kann infolgedessen aus Stahl hergestellt werden und erhält dadurch eine große Lebensdauer. Auch hat die Stahlhülse mit der aufgetragenen dünnen Schicht eine erheblich größere Lebensdauer als eine dicke Lagerschale aus Bronze, weil durch die Stahlhülse eine Formänderung der dünnen Bronzeschicht verhindert wird. Durch die Verwendung einer nur dünnen Bronzeschicht wird zudem eine Ersparnis des wertvollsten Materials erzielt und die Verwendung eines ganz plastischen Lagerwerkstoffs ermöglicht.

Das Auftragen der dünnen Gleitmetallschicht erfolgt zwangsläufig auf den umlaufenden Teil und nicht etwa auf die Lagerschale. Um eine Verformung der weichen Bronzeschicht zu verhindern, muß die Schicht hinreichend dünn sein und aus einer reinen Legierung mit besonders fein verteilten Metallen bestehen. Sie muß außerdem besonders fest mit der darunterliegenden Stahlschicht verbunden sein. Die innige Verbindung mit der Stahlhülse erfolgt durch das Angießen des Lagermetalls in dickerer Schicht an die hocherhitzte Hülse. Durch das plötzliche Abkühlen von innen heraus, und dies ist nur durch Verwendung der ziemlich dünnen Metallhülse möglich, bleiben die Metalle in der Bronzeschicht fein verteilt erhalten, und es tritt keine Entmischung ein. Die Richtung der Abkühlung von der Stahlhülse her hat zudem .die Wirkung, daß die etwa vorhandenen Schlackenteilchen nach außen gedrückt werden, so daß die Bronzescnicht nach dem Abdrehen nicht nur dünn genug ist, sondern auch aus einer schlackenfreien reinen Bronze mit feinster Metallverteilung besteht. Nach dem Aufbringen der Gleitschicht auf die Metallhülse kann das plötzliche Abkühlen von innen her sehr einfach durch Eingießen von Wasser vorgenommen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Fig. ι ist ein senkrechter Längsschnitt durch ein Achszapfenlager für Eisenbahnwagen gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. i, die selbst einen Schnitt nach Linie 1-1 in Fig. 2 zeigt.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Lagerhülsen gemäß der Erfindung.

In der Zeichnung ist der Achszapfen 9 der Achse 4 eines Eisenbahnwagens dargestellt. Zur Aufnahme des Achszapfens dient eine Lagerhülse 5, die von einem Joch getragen wird, das einen Seitenteil des Drehgestellrahmens bildet, der den Wagenkasten trägt und auf den Wagenachsen gelagert ist. Derartige Lagerhülsen sind für die Achszapfen sämtlicher Achsen des Wagens vorgesehen.

In dem Lagerkasten 5 ist eine die Belastung aufnehmende Lagerschale 6 untergebracht, die vorzugsweise aus gehärtetem Stahl hergestellt ist und an Stelle des Lagers aus reibungsverringerndem Metall oder einer reibungsverringernden Legierung, die bisher in Achslagern für Eisenbahnwagen verwendet wurde, benutzt wird. Die Lagerschale 6 aus Stahl no ist naturgemäß viel widerstandsfähiger gegen die auftretenden verformenden Kräfte und braucht daher nur selten oder überhaupt nicht ausgewechselt zu werden. Um die Kosten der Lagerschale herabzusetzen, wird dieselbe 115' vorzugsweise mit einem Stützkörper 7 aus einem billigen Werkstoff, z. B. Gußeisen, versehen. Die Teile 6 und 7 können jedoch auch aus einem Stück hergestellt werden.

Der Achszapfen 9 der Achse 4 ist erfindungsgemäß von einer Hülse 8 aus Eisen oder Stahl umgeben, deren Außenfläche mit

einer aufgeschmolzenen Schicht io aus einem reibungsverringernden Metall oder einer Legierung mit guten reibungsvermindernden Eigenschaften umkleidet ist. Die Schicht gleitet unmittelbar auf der gehärteten Lagerschale 6. Die Hülse 8 schließt sich dicht an den Achszapfen an und ist in zweckmäßiger Weise derart auf dem Zapfen befestigt, daß sie sich mit diesem dreht. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Hülse zur Befestigung derselben mit einer Endwand 11 versehen, durch welche Bolzen 12 in das Ende des Achszapfens eingeschraubt werden. Damit die Hülse leicht von dem Zapfen abgezogen

»5 werden kann, ist in der Endwand ir eine Öffnung 13 vorgesehen, die ein Innengewinde besitzt, so daß ein Bolzen eingeschraubt werden kann. Der Lagerkasten enthält auch ein mit öl getränktes Kissen 14 aus Putzwolleabfall

o. dgl., welches Öl an die Lagerflächen abgibt. Die Lagerhülse gemäß der Erfindung muß ab und zu ausgewechselt werden, es ist jedoch nicht mehr erforderlich, das Lager zu erneuern oder gar eine ganz neue Achse einzubauen. Beim Auswechseln der Hülse wird der Kasten 5 mittels eines Wagenhebers so weit gehoben, bis der Stützkörper 7 von dem nach unten ragenden Anschlag 15 abgleitet, der in der oberen Kastenwand ausgebildet ist, worauf der Stützkörper 7 und die Lagerschale 6 seitwärts herausgezogen werden. Darauf werden die Bolzen 12 entfernt und ein Bolzen in die Öffnung 13 geschraubt, der sich gegen das Ende des Achszapfens anlegt und beim weiteren Einschrauben die Hülse vom Achszapfen abzieht. Nach dem Aufbringen einer neuen Hülse können die Lagerschale 6 und der Stützkörper 7 gewöhnlich ohne weiteres wieder in den Lagerkasten eingesetzt werden, da die Lagerschale eine weitaus größere Lebensdauer hat als die Hülse mit ihrem Überzug.

Die Schicht 10 aus einem reibungsverringernden Lagermetall wird, wie bereits erwähnt, der zylindrischen Außenfläche der Stahlhülse 8 aufgeschmolzen bzw. durch Autogenschweißung mit dieser verbunden, so daß ein zusammenhängender Lagerteil entsteht, der seine Festigkeit durch die Stahlhülse erhält und auf Grund der Schicht aus reibungsverminderndem Lagermetall sehr* vorteilhafte Lagereigenschaften besitzt. Die Schicht 10 ist sehr dünn; ihre Stärke kann beispielsweise 0,8 bis 1,6 mm (V₃₂ bis Y₁₆ Zoll) betragen. Da die Schicht dünn und mit der Stahlhülse über deren ganze Außenfläche verschweißt ist, kann sie nicht deformiert werden, wenn das Lager im Gebrauch ist.

Zur Herstellung der Schicht 10 kann ein weiches Lagermetall verwendet werden, vorzugsweise wird erfindungsgemäß plastische Bronze von hohem Bleigehalt verwendet. Dieses Lagermetall besitzt besonders gute Lagereigenschaften für die Lager von Eisenbahnwagen, die äußerst starken Beanspruchungen ausgesetzt sind und bei denen die Schmierung häufig unbefriedigend ist oder zeitweise sogar unterbrochen werden kann. Gute Ergebnisse sind beispielsweise mit plastischen Bronzen als Lagermetall erzielt worden, die 30 bis 50% Blei und 70 bis 50% Kupfer enthalten. Kleine Mengen anderer Metalle, wie z. B. Zinn, Nickel oder Silber, können dem Lagermetall zugesetzt werden, die Hauptbestandteile der plastischen Bronze sind jedoch Kupfer und Blei. Wenn andere Metalle zugesetzt werden, beträgt der Zusatz höchstens io°/₀ der gesamten Bronze.

Eine Vorrichtung zur Herstellung der Lagerhülse ist in Fig. 3 gezeigt. Ein röhrenförmiger Körper 16, aus dem die Hülse hergestellt wird, und ein Rohr 17 aus Eisen oder Stahl sind an ihren unteren Enden bei 18 miteinander verschweißt. Die von diesen beiden Teilen gebildete Form wird erhitzt, bis sie hellrot anläuft oder weißglühend wird. Darauf wird geschmolzene plastische Bronze in den ringförmigen Zwischenraum zwischen den beiden Hohlkörpern gegossen. Die mit 19 bezeichnete Bronzemasse bindet sich durch Autogenschweißung an die Außenfläche des Hohlkörpers 16. Die stark erhitzte Form mit Inhalt wird darauf rasch abgekühlt, und zwar von innen her durch den Körper 16 und die Bronze zum Körper 17 hin. Auf sehr einfache Weise läßt sich dies erreichen, indem man Wasser aus einer Leitung von unten her in den Hohlkörper 16 spritzt.

Durch die rasche Kühlung erstarrt zuerst das Kupfer der Legierung, da sein Schmelzpunkt um einige hundert Grad über dem des Bleies liegt. Es bildet sich also zunächst ein fester poröser Kupferkörper und in diesem Kupferkörper bleibt das Blei eingelagert. Es tritt keine Entmischung der Metalle der Legierung ein und eine fein verteilte Bronzemischung ist gewährleistet. Die Richtung der Abkühlung bewirkt zudem, daß etwa vorhandene Schlackenteilchen von der Hülse 16 weggedrückt werden und nach außen gegen uo das Rohr 17 wandern. Nachdem das Rohr 17 entfernt und die dicke Bronzeschicht so weit abgedreht worden ist, bis sie nur noch die erforderliche Stärke besitzt, ist also die Gewähr gegeben, daß die auf der Lagerhülse belassene Schicht 10 schlackenfrei ist.

Das Innere der Hülse 16 muß gewöhnlich geschlichtet werden, damit die Innenfläche der Hülse und der Achszapfen 9 überall gegeneinander anliegen. Diese Behandlung des Hülseninneren wird durchgeführt, bevor das Rohr 17 und die überschüssige Bronze ent-

fernt werden. Das ungefähre Verhältnis zwischen der Hülse 8 mit der Lagerschicht io und dem Lagergebilde nach seiner Rohherstellung ist in Fig. 3 durch strichpunktierte und voll ausgezogene Linien angedeutet.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Auswechselbare und in einer beispielsweise aus Stahl hergestellten Lagerschale umlaufende Bronzeumhüllung für die Achszapfen von Schienenradsätzen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Mantelfläche einer Hülse (8) aus Stahl eine dünnwandige Gleitschicht (ίο) aus einer weichen Lagerbronze mit vorzugsweise 30 bis 50·/, Bleigehalt aufgebracht ist, indem die Lagerbronze zunächst in dicker Schicht an die hocherhitzte Stahlhülse angegossen und dabei mit dieser verschweißt, unmittelbar ao darauf zusammen mit der Stahlhülse von deren Innerem aus plötzlich abgekühlt und schließlich auf etwa 1 mm Wandstärke abgedreht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen