FORSCHUNGSBERICHT DES LANDES NORDRHEIN - WESTF ALEN
Nr. 2765/Fachgruppe Umwelt/VerkehrHerausgegeben im Auftrage des Ministerpräsidenten Heinz Kühn vom Minister für Wissenschaft und Forschung Johannes Rau
Dr. - Ing. Martin Cox
Dipl.-Ing. Johannes Nicolin
Institut für Fördertechnik und Schienenfahrzeuge der Rhein. -Westf. Techn. Hochschule Aachen o. Prof. Dr. -Ing. Johannes Nöthen
Untersuchungen über die Abhängigkeit
der Laufruhe von Schienenfahrzeugen von der Bauart der Laufwerke und der Gleise
bei Höchstgeschwindigkeiten
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
CIP-Kurzt1telaufnahme der Deutachen B1bl1othek COXa Marti.nl
Unterauchungen Uber di.e Abbangi.gkei.t der Laufruhe von Schi.enenfahrzeugen von der Bauart der Lauf- werke und der Glei.ae bei. H8chatgeachwi.ndi.gkei.ten / Marti.n Cox ; Johannea Ni.coli.n. - 1.Aufl. - Opladenl Weatdeutacher Verlag, 1978.
(Forachungaberi.chte dea Lande. Nordrhei.n-We.t- falen I Nr. 2765 I Fachgruppe u.welt, Verkehr) ISBN 978-3-531-02765-4 ISBN 978-3-322-88419-0 (eBook) DOI 10.1007/978-3-322-88419-0
NEI N1coli.n, Johannesi
© 1978 by Springer Fachmedien Wiesbaden
Ursprunglich erschienen bei Westdeutscher Verlag 1978
Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag
ISBN 978-3-531-02765-4
1 • 2.
3·
3.1.
Verzeichnis der Formelzeichen Einleitung
Grundlagen zum Modell und zum Prüfstand Abriß der Ähnlichkeitstheorie und der Modell- gesetze
Arten der Ähnlichkeit 3.1.1.1. Grundarten der Ähnlichkeit 3.1.1.1.1. Geometrische Ähnlichkeit 3.1.1.1.2. Kräftemäßige Ähnlichkeit 3.1.1.1.3. Zeitliche Ähnlichkeit 3·1.1.2.
3·1.1.2.1.
3·1.1.2.2.
3·1.1.2.3.
3.1.2.
3·1.2.1.
3·1.2.2.
3·1.2·3.
3·1. 3·
3.1. 4.
3.1·5·
3·1.5·1.
3·1.5·2.
3·1.5.3.
3·2.
3.2.1.
3·2.2.
3·2·3·
3·2.4.
3·2.4.1.
3.2.4. 2.
3·
2.4.3.
3·2.4.4.
Abgeleitete Arten der Ähnlichkeit Kinematische Ähnlichkeit
Statische Ähnlichkeit Dynamische Ähnlichkeit Modellgesetze
Froud'sches Modellgesetz
Newton'sches allgemeines Ähnlichkeitsgesetz Bertrand'sche Bedingungsgleichung
Grundübertragungsmaßstäbe eines Modells
Übertragungsmaßstäbe der abgeleiteten Einheiten Anwendung und Grenzen der Ähnlichkeitslehre Dynamische Ähnlichkeit
Angenäherte dynamische Ähnlichkeit Unvollkommene dynamische Ähnlichkeit
Beschreibung von Originalfahrzeug, Modellfahr- zeug und Modellprüfstand
Original- und Modellfahrzeug Modellprüfstand
Mögliche Variationen der Parameter von Modell und Prüfstand
Bestimmung der Übertragungsmaßstäbe des Modells Längenmaßstab
Kräftemaßstab Zeitmaß stab
Übertragungsmaßstäbe der abgeleiteten Einheiten 5
7 7
8 8 8 8 8
9
99 9
10 10 10 11 11 13 13 15 15 15 16 16 17 17 20 20 20 21 21
3.2.5.1.
3·2·5·2.
3.2.5.3.
3·2·5·4·
- IV -
Art der Ähnlichkeit der Vorgänge von Hauptaus- führung und Modell
Kräftemaßstab der Federkräfte
Kräftemaßstab der Pendelrückstellkräfte der Wiegenaufhängung
Kräftemaßstab der hydraulischen Dämpfungskräfte Kräftemaßstab der Kräfte im Radaufstandspunkt
22 23 24 24 28 3.2.5.4.1. Kräftemaßstab der statischen y-Kräfte und der 28
Normalkraft
3.2.5.4.2. Kräftemaßstab der Reibkräfte im Radaufstandspunkt 28 3.2.5.5. Vorliegende Art der Ähnlichkeit der Vergleichs- 31
vorgänge
4.2.
4·2.2.1.
4.2.2.2.
4·3.
4·
3·1.4·3·2.
4·4.
5·
5·1.
5·2.
6.
6.1.
6.1.1.
6.2.
Konzept der Messungen 3~
Freiheitsgrade des Fahrzeuges der Hauptausfüh- 34 rung und des Modells
Meßaufbau zur Erfassung der Bewegungen in allen 35 Freiheitsgraden
Überlagerung der Bewegungen und daraus resul- 36 tierende Signale
Berechnung der Bewegungen in den einzelnen Frei- 36 heitsgraden
Analogrechnergleichungen 36
Analogrechnerschaltung, Signaleingabe, Ergebnis-
37
ausgabeEinschränkung der Messung 38
Ausgeführter Meßaufbau 38
Berechnung der Bewegungen 38
Signalverarbeitung und Auswertung mit Hilfe
39
eines DigitalrechnersVersuchsdurchführung und Auswertung 41 Messungen und Parametervariationen 41
Auswertung der Messungen 41
Laufverhalten von Hauptausführung und Modell
44
Grundlagen der Schwingungsberechnung 44 Betrachtung der im Radaufstandspunkt wirksamen
44
Kräfte
Betrachtung der Kräfte zwischen Drehgestell- 45 rahmen und Wiege
Vergleich der Bauteilfrequenzen und Amplituden 47 von Hauptausführung und Modell
Vergleich der Bauteilfrequenzen 47
7.
8.
9.
10.
- V -
Vergleich der Amplituden, Amplituden- frequenzgänge
Übertragbarkeit der Ergebnisse der Unter- suchungen am Modell auf das Verhalten der Hauptausführung
Kritik des vorliegenden Modells und des Modell- prüfstandes, sowie der Messungen und Ihrer Aus- wertung
Zusammenfassung Ausblick
Literatur
50 50
52
53
5455
Tabellen 59
Bilder 75
Anhang: A Eichsignale - Amplitudenmaßstab 149 B Beispiele der Meßschriebe 152 C Programmbeschreibung und Fortran-
programm HERTZ 171
DEingabedaten und Ergebnisse der
Berechnungen mit HERTZ 176
