Randunrundheiten

摘要

Imagine the wheelset as a rotor whose bearings comprise the wheel disks and the rail heads, and hence represent a roller bearing. This roller bearing is not made of particularly high-grade material and wears rapidly, since as is known this rolling movement is wear-intensive due to slip, and there is enough of that between wheel and rail. If the slip is phase constant, the result is out-of-true wheels with all their unwelcome properties. Once wheel ovality has developed, at high speeds there are major fluctuations in perpendicular force between wheel and rail. These result in fle-xural vibration of the car axle and torsional vibration around the longitudinal vehicle axis of the wheel disks which - in the observed frequency range - are virtually rigid in themselves and vis-avis the axle. This torsional vibration leads to sideways slip and lateral wear on rail and wheel. Depending on line properties and customary speeds, some forms of ovality give rise to a higher amplitude while retaining the original shape and phase. For the first-series ICE with monobloc wheels and in its typical operating conditions, this applies to third-order ovalities. In contrast, with other forms of out-of-roundness one can observe the formation of harmonic waves along the wheel radius together with a reduction of amplitudes with each order of ovality.%Als Schlußfolgerung muß man sich den Radsatz als einen Rotor vorstellen, dessen Lagerung aus den Radscheiben auf den Schienenköpfen besteht, die eine Wälzlagerung darstellen. Das Material dieses Wälzlagers ist nicht besonders gut und verschleißt schnell, weil wälzendes Abrollen bekanntlich verschleißempfindlich infolge Schlupf ist, und Schlupf gibt es nun einmal zwischen Rad und Schiene genug. Ist er gleichbleibend in der Phase, so entstehen unrunde Räder mit all ihren unschönen Eigenschaften. Liegen einmal Rundheitsabweichungen der Räder vor, treten bei hohen Geschwindigkeiten große Normalkraftschwankungen zwischen Rad und Schiene auf. Diese regen die Radsatzwelle zu Biegeschwingungen und die - im betrachteten Frequenzbereich - weitgehend in sich und gegenüber der Welle starren Radscheiben zu Drehschwingungen um die Fahrzeuglängsachse an. Infolge dieser Drehschwingung tritt Querschlupf und seitlicher Materialabrieb an Rad und Schiene auf. In Abhängigkeit von den Fahrwegseigenschaften und den üblichen Geschwindigkeiten vergrößert sich bei einigen Unrundheitsformen die Amplitude unter Beibehaltung der ursprünglichen Form und Phase. Für den ICE-1 mit Vollstahlrädern und die für ihn typischen Betriebsbedingungen ist dies für Unrundhei-ten 3. Ordnung der Fall. Bei anderen Rundheitsabweichungen kann hingegen die Bildung von Oberwellen im Radradiusverlauf einhergehend mit einer Verringerung der Amplituden je Unrundheits-ordnung beobachtet werden. Die Untersuchungen, über die hier berichtet wird, wurden vom BMBF gefördert.