DeutschesFachbuch.de : Schienenfahrzeugdynamik Von Klaus Knothe, Sebastian Stichel

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Inhaltsverzeichnis
1.Einleitung 1
1.1 Grundlegende Aufgaben des Rad/Schiene-Systems 1
1.2 Bedeutung der Dynamik für den Betrieb von Schienenfahrzeugen 2
1.3 Zur Geschichte der bahntechnischen Forschung seit 18004
1.3.1 Von 1800 bis 19454
1.3.2 Neuanfang nach 1945: Japan und Frankreich 8
1.3.3 Forschung und Entwicklung in Deutschland zur Überwindung der "Grenzen ...
1.4 Bahntechnische Industrie in Europa 13
1.5Übersicht über das Buch 14
1.5.1 Einteilung in Gruppen 14
1.5.2 Vertikalschwingungen und Lateralschwingungen 14
1.5.3 Bogenlauf 15
1.5.4 Frequenzbereichsrechnung und Zeitbereichsrechnung 15
2.Modellierung von Fahrzeug, Gleis und Anregung 17
2.1 Vorüberlegungen und Koordinatensysteme 17
2.2 Fahrzeugmodellierung 18
2.2.1 Laufwerkskonstruktionen, Radsatzfesselungen und Drehgestellführungen 18
2.2.2 Mechanisches Modell des Fahrzeugs. Verbindungselemente 23
2.2.3 Elastische Wagenkästen 24
2.3 Modellierung des Gleises und der Anregung 26
2.3.1 Gleismodellierung 26
2.3.2 Modellierung der Anregung 28
3.Modellierung des Rad/Schiene-Kontaktes 33
3.1 Profilgeometrie 34
3.2 Kinematik des Kontakts von Rad und Schiene 37
3.2.1 Kinematik des Kontakts bei konischen Profilen und Kreisprofilen 37
3.2.2 Kontaktkinematik bei beliebigen Profilen 43
3.2.3 Zur Ermittlung der äquivalenten Berührkenngrößen mit der Methode der Q...
3.2.4 Umrechnung in äquivalente Kreisprofile 48
3.2.5 Linearisierte Kontaktkinematik mit Gleislagefehlern 49
3.2.6 Schlupfberechnung 50
3.3 Normalkontaktmechanik 52
3.3.1Überblick zur Kontaktspannungsberechnung 52
3.3.2 Annahmen zum Normalkontaktproblem 52
3.3.3 Nichtelliptische Kontaktflächen 53
3.3.4 Behandlung des Normalkontaktproblems nach Hertz 54
3.3.5 Kugelkontakt oder Punktkontakt (point contact)57
3.3.6 Ellipsoidkontakt 57
3.3.7 Walzenkontakt, Linienkontakt 59
3.3.8 Linearisiertes Ersatzmodell 60
3.4 Tangentialkontaktmechanik 60
3.4.1 Einführung in das Tangentialkontaktproblem 60
3.4.2 Analytische Lösung für Walzenkontakt (Linienkontakt)64
3.4.3 Kalkers Theorie des Rollkontakts für Ellipsoidkontakt 66
3.4.4 Näherungslösung nach Vermeulen-Johnson und Shen-Hedrick-Elkins 68
3.4.5 Vereinfachte Theorie des rollenden Kontaktes [107]72
3.4.6 Anpassung der Theorie an die Praxis 78
4.Vertikaldynamik. Bewegungsgleichungen und freie Schwingungen 79
4.1 Bezeichnungen und Annahmen 79
4.2 Bewegungsdifferentialgleichungen mit Impuls und Drallsatz 80
4.2.1 Verschiebungsfreiheitsgrade beim Zweiachser 81
4.2.2 Zwangsbedingungen 82
4.2.3 Kräfte in den Feder- und Dämpferelementen 82
4.2.4 Freischneiden der Einzelmassen 85
4.2.5 Impuls- und Drallsatz zum Aufstellen des Gleichungssystems 87
4.2.6 Elimination der Zwangskräfte. Endgültiges Gleichungssystem 87
4.3 Prinzip der virtuellen Verrückungen für Starrkörpersysteme 90
4.3.1 Vorbemerkungen 90
4.3.2 Formulierung des Prinzips der virtuellen Verrückungen 90
4.3.3 Einbau kinematischer Zwangsbedingungen. Beispiel Fahrzeug 93
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Sachregister
A äquivalente Konizität, 45, 48
äquivalente Kreisprofile, 48
äquivalenter Koeffizient der Kontaktwinkeldifferenz, 46
äquivalenter Laufparameter, 46
äquivalenter Radprofilkrümmungsradius, 48
äquivalenter Schienenprofilkrümmungsradius, 48
Antwortleistungsspektrum
- Bedeutung des, 137-138
- Ermittlung des
- bei periodischer Erregung, 128
- bei stochastischer Erregung, 129, 130
BBeanspruchungen des Drehgestellrahmens, siehe Betriebsfestigkeit Berührpunktvorverla...
Betriebsfestigkeit, 277-299
- prinzipielles Vorgehen, 278
- Schadensakkumulationshypothesen, 279
- Spannungen in Bauteilen, 278
- Spannungsberechnung, 280
- Spannungskollektive, 279
- Repräsentation elastischer Körper im MKS-Programm, 278
Beurteilungskriterien, 2-4
- Grenzwerte, 3
- Komfort, 2, 3
- Lärm, 3
- Lebenszykluskosten, 3
- Sicherheit, 2, 3
- Traktion, 3
- Wirtschaftlichkeit, 2
- Bezeichung von Bewegungszuständen, 18
Biegesteifigkeit, siehe Drehgestell
Bogenlauf
- Uebelacker und Heumann, 266
- Antriebsmoment (erforderliches) im Bogen, 263
- dynamische Lösung, 2, 266
- kinematisch (reines Rollen), 257, 258
- quasistatische Lösung, 2, 256, 257
- Gleichungssystem, 262
- numerische Lösungen (nicht eindeutig), 266
- Voraussetzungen, 256
- Radialeinstellung, 257, 264
- Radsatzstellungen, 258
- Rechnungen im Zeitbereich, 256
- Restschlupfkraft im Bogen, 263
- Rolllinie, 257, 258
- Schlüpfe im Bogen, 258-263
- Stellungen des Drehgestells im Bogen, 267
- Freilauf, 270
- Spießgang, 268
- Vereinfachungen, 266
- Verschleiß, 272-274
- von Drehgestellen abhängig von Primärfederung, 270-272
- von Drehgestellen und Fahrzeugen, 265-272
DDefinition von Kräften und Schlüpfen im Rad-Schiene-Kontakt, 33
Diagramm (Frequenz-Wellenlängen-Geschwindigkeit), 110
Drehgestell
- Biegesteifigkeit, 211
- Laufwerkskonstruktion, 23
- Übersicht, 23
- Minden-Deutz, 18-22
- SGP-ICE-Drehgestell, 22-23 -Y 25, 23
- Reibdrehhemmung, 19, 21, 237, 239-241
- Schersteifigkeit, 211
- Schlingerdämpfer, 241
EEffektivwert, 125, 126
Ermittlung des Effektivwertes, 128
Eigenbewegungen des Fahrzeugs, 232
Eigenbewegungen eines Radsatzes, 201-202
Eigenwertberechnung, siehe Stabilität
- nummerisch, 197
elastischer Wagenkasten, 23-26
FFahrbahn
- harmonische, 125
- periodische, 125
- regellose, 125
Filter
- Bandpass ver halten, 132
Filterung, 139
- selektive, 132
Filterung
- im Zeitbereich, 132
Forschung und Entwicklung in
- Deutschland, 11-12
- BMFT-Förderung, 11-12
- Neue Systemgrenzen um 1990, 12
Fourier-Reihendarstellung, 117, 118
Frequenzbereich
- Betriebsfestigkeit, 17
Fahrdynamik, 17
- Radsatz/Gleis-Kräfte, 17
- Riffelbildung, Akustik, 17
Funktionen des R/S-Systems, 1-2
- Antriebsfunktion, 1, 2
Führfunktion, 1 -Stabilität, 2
- Tragfunktion, 1
- Tragfunktion (Komfort), 2, 139-155
GGeschichte der Bahntechnik-Forschung, 4-11, 60-61
- Boedecker, 6
- Bogenlauf, 255-257
- Übelacker, 255
- Boedecker, 255
- Dauner-Hiller-Reck, 255
- Heumann, 10, 15, 255, 260, 266, 267, 270, 271 - Mackenzie, 255 -Porter, 255
- Redtenbacher, 6, 255, 258
- Uebelacker, 255
- Cooperrider, 244
- Hedrick, 244
- Klingel, 6
- Krugmann, 11
- Müller, C. Th., 10, 11, 243-244
- Matsudaira, 8
- ORE-Ausschuss zum Schlingerproblem, 10
- Rad-Schiene-Kontakt, 60-61
- Bufler, 60
- Carter, 7, 60, 63, 64, 66 -Fromm, 8, 60, 63
- Heinrich, 60
- Johnson, 57, 60, 69 -Kalker, 60, 67
- Müller, 77
- Reynolds, 60, 64 -Rocard, 8
- SNCFVersuche 1955, 8
- Stephenson, 4
- Tokaido-Linie, 10
- Wickens, 10
Geschwindigkeit, kritische, siehe
- kritische Geschwindigkeit
Gleislagefehler, 29
Gleisunregelmäßigkeit (regellos)
- gaußverteilt, 130
Grenzgeschwindigkeit, 246,
siehe
- kritische Geschwindigkeit
IImpuls- und Drallsatz, siehe Vertikaldynamik für einen Zweiachser Inhaltsübersicht, ...
KKomfort, 1, 139-155
- Einwirkungsdauer, 155
Komfortkriterien, 140-155
- Übertragungsfunktion, 149 -ENV 12299, 149
- ISO 2631, 146-149
- allgemein periodisch, 143-144
- Bewertungsfunktion, 142
- CEN Diskrete Störungen, 153
- CEN Kurvenübergänge, 151-152
- CEN mittlerer Komfort, 150
- Empfindungswerte, 140-142
- lateral-vertikal, 142
- regellos, 145-146
- Wertungsziffern, 140-146
- Laufeigenschaften
- Güter, 143
- Güterwagen, 143
- Messung vs. Rechnung, 154
- Personen, 139-155
- Systemeigenschaft, 154
komplexe Schreibweise, 106-121
- Rechenregeln, 106-109
Konizität, 157
- äquivalente, 46
- wirksame, 46-48, 164-166
- experimentelle Bestimmung, 166
Kontaktkinematik für den Rad/Schiene-Kontakt, 37-51
- äquivalente Kreisprofile, 48
- beliebige Profile, 43-45
Konus- und Kreisprofile, 43
- mit Gleislagefehlern, 49, 50
- Quasilinearisierung, 45-48
- Schlupfberechnung, 50
Konzentrationsprozesse in der
- Bahntechnikindustrie, 13-14
Kreisprofile
- äquivalente, 48
kritische Geschwindigkeit
- Drehgestell, siehe Stabilität des Drehgestelllaufs
- Einzelradsatz (linear), 190
- linear, 193, 230, 232
- linear (Einzelradsatz), 192
- nichtlinear, 244-246
Kurzzeitdynamik, 3, 4
LLangzeitverhalten, 3-4
- Fahrzeug, 4, 277-299
- Gleis, 4
Lastannahmen für Betriebsfestigkeits
- rechnungen, 278
Lateraldynamik
- Einführung, 157-166
- Sinuslauf, 157
Leistungsdichtespektren, 131-138
- analoge Bestimmung, 132-133
- der Gleislagefehler, 131
- digitale Bestimmung, 133
- Ermittlung über Korrelationsfunktion, 131
- Ermittlung aus Zeitschrieb, 131
- im DB Netz für ICE 1, 133-135
- im Netz der DB für ICE 1
- formelmäßig, 133
- Rechnung für ICE 2.2, 135-136
MMittelwert
- arithmetischer, 125
- Effektivwert, 125
- quadratischer, 125
MKS-Programm
MEDYNA, 225
- ADAMS RAIL, 17, 37, 230
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