Titel: Adams, über die Trag- und Bufferfedern der Eisenbahnwagen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1850, Band 116, Nr. LXXXII. (S. 413–417)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj116/ar116082

LXXXII. Ueber die Trag- und Bufferfedern der Eisenbahnwagen; von J. W. Adams.

Aus dem Civil Engineer and Architect's Journal, April 1850, S. 117.

Mit Abbildungen auf Tab. VI.

Die Buffer- und Tragfedern haben den Zweck, die Gewalt und das Moment der Stöße, welchen die Eisenbahnwagen in ihrem gewöhnlichen Betrieb ausgesetzt sind, so viel wie möglich zu absorbiren und zu neutralisiren. Eine vollkommene Trag- oder Bufferfeder wäre eine solche, welche die ganze Gewalt und die Stärke des Stoßes absorbiren würde, ohne den Beharrungszustand des Wagens zu hemmen. Dieses ist jedoch wegen der veränderlichen Belastung der Tragfedern und wegen des veränderlichen Drucks gegen die Bufferfedern in der Praxis unmöglich. Am nächsten kommen der Erfüllung obiger Bedingung die Tragfedern der ersten Wagenclasse, bei welcher das Mißverhältniß des Totalgewichtes zwischen dem belasteten und unbelasteten Wagen, geringer als bei einem andern Wagen ist.

Es gibt gegenwärtig, so weit es dem Verfasser dieser Abhandlung bekannt ist, keine Regel oder Formel, durch welche die Ingenieure oder Fabrikanten die genaue Form, das Gewicht oder die Qualität des zu einem vollkommenen Federsystem erforderlichen Materials ermitteln könnten, und so kommt es, daß der Güter- oder Steintransport, wovon im Durchschnitt 35 bis 40 (englische) Centner auf die Feder kommen, gegenwärtig auf Federn ruht, deren Gewicht zwischen 35 bis 110 Pfund variirt.

In allen Fällen ist es eine Hauptsache zwischen gutem und schlechtem Material zu unterscheiden, und in dieser Hinsicht haben genaue |414| vergleichende Versuche gezeigt, daß die Elasticität, das Tragvermögen und die Dauerhaftigkeit des englischen Stahls weit größer ist als diejenige des aus schwedischem Eisen bereiteten Stahls.

Die gebräuchlichste Form für die Federn der Eisenbahnwagen ist die aus übereinander gelegten Schienen bestehende Feder (laminated spring). Man gibt gewöhnlich den Schienen gleiche Breite und Dicke, und erlangt die nöthige Verstärkung gegen den Tragpunkt hin durch die abnehmende Länge der Schienen. Besteht eine Feder nur aus einer einzigen Schiene, welche überall gleiche Breite aber zunehmende Dicke hat, so muß man der Verstärkung die Gestalt einer Parabel geben, da die Stärke im Verhältniß zum Quadrat der Dicke steht. Diese Form ist in Fig. 2 durch die Linie AA dargestellt. Fig. 1 stellt die eine Hälfte einer gewöhnlichen Tragfeder, Fig. 2 die nämliche Feder im flach gedrückten Zustande dar, jedoch unter der Annahme, daß die Schienen nicht über einander verschiebbar sind.

Bestände die Feder aus einer Anzahl sehr dünner paralleler Schienen, so würde, wie Fig. 2 zeigt, eine gleichförmige Abnahme von der Mitte gegen die Enden die richtige Form darbieten, weil die Stärke jedes Theils der Feder von der Anzahl der Schienen an dieser Stelle abhängen würde. In der Wirklichkeit liegt die richtigste Gestalt der Feder zwischen dem Dreieck und der Parabel, jedoch mit Annäherung an das Dreieck, indem die Dicke der Schiene nur einen kleinen Bruchtheil der mittleren Länge ausmacht.

Die auf der Midland-London- und North-Western-Eisenbahn eingeführte Tragfeder Fig. 1 ist 3 Fuß 3 Zoll lang, 4 13/16 Zoll dick und 3 Zoll breit; die Größe ihrer Biegung beträgt 6 1/2 Zoll; sie besteht aus 15 Schienen, wovon zwei 3/8 Zoll und die übrigen 5/10 Zoll dick sind. Das Gewicht der Feder beträgt 93 Pfund; die Belastung übersteigt nicht 6 Tonnen auf 4 Federn, und da der Wagenkörper selbst 2 Tonnen wiegt, so kommt auf die Feder eine Totallast von 2 Tonnen. Angestellten Versuchen zufolge beträgt die Biegung dieser Feder mit

1 Tonne 2 Tonnen 3 Tonnen
7/8 Zoll 2 Zoll 3 1/4 Zoll.

Fig. 3 stellt die Waggon-Tragfeder, oder richtiger gesagt Stütze (prop) dar, welche auf dem nördlichen Zweig der London- und North-Western, so wie auf einigen andern Eisenbahnen eingeführt ist. Die wohlfeile Feder ist 2 Fuß 5 Zoll lang, 4 Zoll breit, 2 Zoll dick und besitzt eine |415| Krümmung von 4 Zoll; sie besteht aus vier einen halben Zoll dicken Schienen und wiegt ungefähr 40 Pfund. Angestellte Versuche ergaben folgende Biegungen:

1 Tonne 2 Tonnen 3 Tonnen
3/8 Zoll 3/4 Zoll 1 1/8 Zoll.

Ist nun schon die Fig. 1 abgebildete Feder zum Nachtheil der Bahn und der Wagen zu starr, wie groß muß erst die durch diese Feder veranlaßte Abnützung der Eisenbahnschienen, Achsen und Radkränze seyn.

Fig. 4 stellt die durch Hrn. Wharton auf der London- und Northwestern-Eisenbahn als das Resultat praktischer Versuche und Verbesserungen eingeführte Tragfeder für Eisenbahnwagen im Zustande der Belastung dar. Diese Feder ist 5 Fuß 3 Zoll lang, 3 Zoll breit, 2 13/16 Zoll dick und besteht aus neun 5/16 Zoll dicken Schienen. Bei Befestigung dieser Feder wird das Spannband (tension-brace) zwischen Rolleisen (scroll irons) mit zwischenliegenden compensirenden beweglichen Bügeln (shackles) adjustirt. Das Spannband ist 3 Zoll breit, 3/8 Zoll dick, und an den Enden bis zu 5/8 Zoll verstärkt. Die Feder wird sodann zwischen der Achsenbüchse und dem Band comprimirt. Die Wirkung der Feder und des Bandes ist die eines Federhebels in Verbindung mit einem Spannband. Die Feder wird jedoch durch die Hebelwirkung des Spannbandes und das Gewicht der Belastung in der Art überwältigt, daß sie außer derjenigen Kraft, vermöge welcher sie ihre ursprüngliche Lage wieder erlangt, nur eine geringe rückwirkende Kraft ausübt, und daher ein sanftes und stetiges Spiel darbietet. Die Wirkung auf das Band erfolgt hauptsächlich an der Stelle A; aber dessenungeachtet wird, wenn die durch die Bahn veranlaßte Erschütterung den Punkt B trifft, und die Feder und das Band an dieser Stelle gerade streckt, die Biegung und Streckung des Bandes bei A durch die Streckung und Verlängerung bei C ausgeglichen, so daß die Größe der Spannung bei D stets ungefähr die gleiche ist. Das Spannband macht die Kraft der Feder stetig und wirkt ihr entgegen, und die Feder dient dem Bande bei A als erleichternde Stütze.

Buchanan's Tragfeder, Fig. 5, besteht aus vier flachen horizontalen Schienen, 4 Fuß und 4 Zoll breit, deren Dicke von der Mitte gegen die Enden von 1/2 Zoll bis zu 1/4 Zoll abnimmt. Sie sind in der Mitte befestigt und stoßen nur an den Enden aneinander. Den gewöhnlichen Federn gegenüber besitzt diese Feder nur den Vortheil, daß |416| zwischen den Schienen mit Ausnahme an den Enden keine Reibung stattfindet; dagegen ist zu bemerken, daß bei den gewöhnlichen Federn mit übereinander liegenden Schienen der Stahl concav gewalzt ist, und daß daher die Schienen sich nur an den Kanten berühren, wodurch die Reibung bedeutend reducirt wird.

Die Nachtheile der in Rede stehenden Feder scheinen darin zu bestehen, daß die äußersten Tragpunkte bei belasteter Feder bedeutend unter der Tragstelle liegen, und daher die Anwendung tieferer Rolleisen und Tragblöcke bei Wagen und Waggons nöthig machen. Ihre Herstellung ist ferner kostspielig und unsicher, weil die Schienen von abnehmender Dicke und daher schwer zu Härten und anzulassen sind.

Fig. 6 stellt eine spiralförmige Tragfeder dar. Die Dimensionen dieser unter den Tendern der Midland-Eisenbahn in Anwendung gebrachten Federn sind neun Zoll Höhe und sechs Zoll Durchmesser; sie sind aus 7/8 Zoll dickem runden Stahl angefertigt. Innerhalb der Windungen dieser Spirale ist eine nach entgegengesetzter Richtung gewundene zweite Spirale von kleinerem Durchmesser befestigt. Die Thätigkeit der Spiralfeder besteht hauptsächlich in einer Torsion der Stahlstange durch den Winkel ACB, zum Theil auch in einer seitlichen Abweichung in Folge der Vergrößerung des Durchmessers, wenn die Feder zusammengedrückt wird.

Fig. 7 stellt die doppelte Zugfeder mit einer Stange A, A dar, welche die Größe des Zuges in gewissen Gränzen hält. Die Federn sind zwei Fuß lang, 3 9/16 Zoll dick, 3 Zoll breit, und bestehen aus eilf Schienen, von denen zwei 3/8 Zoll und die übrigen 5/16 Zoll dick sind. Die Stärke (der Sinus versus) der Krümmung beträgt vor der Befestigung der Federn 3 1/2 Zoll; bei ihrer Befestigung werden jedoch die Federn um 1/2 Zoll zusammengedrückt.

De Bergue's Bufferfeder ist mit vier Ringen von vulcanisirtem Kautschuk gepackt, deren jeder 5 1/2 Zoll im Durchmesser hält und 1 1/4 Zoll dick ist. Dieser Buffer ist nach der Ansicht des Verfassers von geringer Wirkung, da er nur einen sehr kurzen Spielraum hat und seine Kraft unter einem enormen Drucke nur sehr mäßig sich entwickelt. Der Spielraum dieses Buffers beträgt ungefähr 3 Zoll. Um ein Paar derselben 1 1/2 Zoll weit hineinzutreiben, ist eine Kraft von 3 Tonnen erforderlich, während bei der gewöhnlichen aus übereinander gelegten Schienen bestehenden Feder der Spielraum bei einer Kraftentwickelung von 2 3/4 Tonnen 12 Zoll beträgt. Auch fragt es sich, ob der vulcanisirte |417| Kautschuk jene Unzerstörbarkeit besitzt, die man ihm am Anfange zugeschrieben hat.

Todd's Korkbuffer ist eben so beschaffen wie de Bergue's Buffer, mit dem Unterschiede, daß die Packung des ersteren aus Kork besteht, nämlich aus fünf 7 1/4zölligen 3/4 Zoll dicken Korkscheiben. Dieser Buffer ist dem de Bergue'schen vorzuziehen, indem der Kork zusammendrückbarer ist, als der vulcanisirte Kautschuk; es fragt sich jedoch, ob der Kork seine Elasticität beibehält.

Bei Adams' Scheibenbuffer, Fig. 8, besteht die Packung aus 16 scheibenförmigen Stahlfedern von 8 Zoll Durchmesser und 1/8 Zoll Dicke. Diese Scheiben sind mit einem Einschnitte A, A versehen, um sie in conische Form pressen zu können. Diese Bufferfeder ist besser als die vorhergehenden, indem sie einen vollständig entwickelten Spielraum darbietet, und ihre Kraft durch die Dicke der Platten gehörig adjustirt werden kann. Die Totallänge des Spiels beträgt 5 1/2 Zoll.

Webster's Luftbuffer zeugt von vielem Scharfsinn, ist jedoch complicirter als die andern. Der Luftkolben hat 6 Zoll im Durchmesser und die Lederliederung wird durch einen vulcanisirten Kautschukring ausgespannt erhalten. Die Länge des Hubes beträgt 4 Zoll. Sollte, während der Kolben hineingedrückt wird, eine Luftentweichung stattfinden, so würde der Kolben nicht in seine ursprüngliche Lage zurückkehren können; es ist daher eine kleine Spiralfeder angebracht, welche den Kolben zurücktreibt, während gleichzeitig ein kleines Ventil Luft zuläßt, um die während des Hineindrückens entwichene Luft wieder zu ersetzen.

Brown's conischer Spiralfederbuffer, Fig. 9, hat an der Basis 7 1/2 Zoll Durchmesser; der Stahl ist hier 1 Zoll breit und 3/8 Zoll dick und verjüngt sich gegen die Spitze hin bis auf 1/2 Zoll. Im zusammengedrückten Zustande bildet die Feder eine flache Spirale. Wegen seiner Compactheit und Wohlfeilheit ist dieser Buffer den andern außen angebrachten Bufferarten vorzuziehen, ohne jedoch der aus übereinander gelegten Stahlschienen zusammengesetzten Bufferfeder an Wirksamkeit gleichzukommen.

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