Einen Pressverband von innen messen
Ein Eisenbahnrad sitzt mit einer Übermaßpassung auf der Achse. Die Presse misst beim Fügen die Kraft. Diese hängt jedoch davon ab, wie gut die Verbindung geschmiert ist. Tatsächlich hält der Kontaktdruck das Rad fest. Bei einem montierten Radsatz konnte er bisher nicht gemessen werden. Ein Zyglox Hohlwellensensor (HWS) in der Achsbohrung ändert das.
Die Bohrung des Rads ist etwa ein Zehntelmillimeter kleiner als der Achssitz. Das Rad wird mit einer hydraulischen Presse aufgeschoben. Das Übermaß erzeugt Druck am Sitz. Zusammen mit der Reibung verhindert dieser Druck, dass sich das Rad im Betrieb dreht oder auf der Achse verschiebt.
Das Aufpressen beobachten
Bewegen Sie den Regler für den Aufpressweg. Das Rad bewegt sich auf den Sitz und die Kontaktfläche hinter seiner Vorderkante wird größer. Nach etwa zwei Dritteln des Wegs läuft eine Entlastungsnut in der Radbohrung über den Anfang des Sitzes. Dadurch wird der Kontakt kurzzeitig teilweise unterbrochen.
Was die Radsatzpresse misst
Die zum Aufpressen nötige Kraft entsteht durch Reibung auf der Kontaktfläche: F = μ · ∮p·dA. Sie wird bei jedem montierten Radsatz gemessen. Fällt das Aufpressdiagramm ab, oder verläuft es außerhalb des erlaubten Bereichs, so kann der Radsatz nicht verwendet werden.
Die große Unbekannte ist die Reibung μ. Dieselbe Verbindung mit gleichen Übermaß und endgültigen Kontaktdruck liefert je nach Schmierung sehr unterschiedliche Werte. Die Kurven unten unterscheiden sich um den Faktor 2,5. An der Kraft allein lässt sich eine gute Verbindung nicht von einer schlecht geschmierten unterscheiden.
Was die Festigkeit des Sitzes wirklich bestimmt
Entscheidend ist der Kontaktdruck am Sitz. Die Presse zeigt ihn nicht an. Sobald das Rad montiert ist, ist die Verbindung für Messgeräte nicht mehr zugänglich. Es bleibt keine freie Oberfläche für eine Messung, und außen am Radsatz ist diese Information nicht vorhanden.
Ein Zyglox HWS in der Achsbohrung kann diese Information erfassen. Er ist in der Mitte von Abbildung 1 zu sehen. Das Übermaß drückt die Achse nach innen. An der Bohrungsoberfläche entsteht dadurch eine Umfangsspannung, die der Sensor misst. Die glatte Kurve erreicht unter der Mitte des Sitzes ihren höchsten Betrag: beim größten Übermaß hier etwa −170 MPa. Der untere Teil von Abbildung 2 zeigt diese Messung. Anders als bei der Kraft darüber gibt es nur eine Kurve.
Den Pressverband prüfen
Bei der fertigen Verbindung lässt sich der Messwert in der Bohrung direkt in den Druck am Sitz umrechnen. Das Verhältnis ändert sich über den gesamten Bereich des Übermaßes kaum:
| Übermaß | Messwert in der Bohrung | Druck am Sitz | Verhältnis |
|---|
Aus demselben Messwert lässt sich auch das tatsächlich erreichte Übermaß bestimmen. Sonst ist dieser Wert nur bekannt, wenn Rad und Achse vor der Montage vermessen werden – danach nicht mehr. Der praktische Vorteil: Der Fügedruck eines Radsatzes kann während und nach der Montage geprüft werden.