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unilogo University of Stuttgart
Institute of Engineering and Computational Mechanics

Dynamics of Railway Vehicles

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Rotordynamics of elastic wheelsets under
consideration of the contact mechanics, unround wheels

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In diesem Beitrag wird ein Halbmodell eines Eisenbahnwagens vorgestellt, das neben d em zu untersuchenden elastischen Radsatz einen weiteren starren Radsatz sowie ein Drehgestell umfaßt. Zur Beschreibung der auftretenden mittelfrequenten Strukturschwingungen des Radsatzes wird hier die Methode der Elastischen Mehrkörpersysteme verwendet. Das mathematische Modell des elastischen Radsatz es wird unter Verwendung eines modularen Ansatzes mit dem Gleis über ein komplexer Rad-Schiene-Kontak tmodul verbunden. Anschließend wird dieses, die Kurzzeitdynamik beschreibende Modell zur Untersuchung der Radsatzdynamik auf dem Gleis hinsichtlich der auftretenden Kräfte bei unterschiedlichen Geschwin digkeiten und Unwuchten herangezogen. Die Untersuchung der Entwicklung von Unrundheiten erfordert ein e Erweiterung des Kurzzeitmodells, so daß die Langzeitwirkungen des Verschleißes auf das dynamische S ystem im Rahmen akzeptabler Simulationszeiten erfaßt werden können. Folglich wird ein Langzeitmodell vorgestellt, das im wesentlichen auf einer anderen Zeitskala arbeitenden Verschleißrückführung beruht . Eine vereinfachende Annahme bei der Berechnung des Radverschleißes ist die Proportionalität zwische n dem Massenabtrag und der im Kontaktpunkt auftretenden Reibleistung.^M^MDie vorgestellten Ergebnisse zeigen, daß die sich an den Rädern entwickelnden Unrundheiten von Welligkeiten erster, zweiter und d ritter Ordnung bestimmt werden. Diese Beobachtung stimmt mit den an verschliessenen Rädern des ICEs g emessenen Unrundheiten überein. Besonders hervorzuheben ist dabei, daß diese Entwicklung von Unrundhe iten auch ohne eine Anregung durch z.B. Gleislagestörungen oder Unwuchten ausgehend von kreisrunden R ädern zu beobachten ist. Vielmehr scheint für die Entstehung und Entwicklung der Unrundheiten eine st ark geschwindigkeitsabhängige Verformung des Radsatzes verantwortlich zu sein, die zu den entsprechen den Schlüpfen und damit Verschleissvorgängen in der Lauffläche beiträgt.

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