Institute of Engineering and Computational Mechanics
Dynamics of Railway Vehicles
Rotordynamics of elastic wheelsets under consideration of the contact mechanics, unround wheels
Project Description
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.