Einführungsbeitrag

Der erste Eisenbahnunfall aufgrund von Ermüdungsbruch einer Achse ereignete sich am 8. Mai 1842 in Frankreich, in der Nähe von Meudon, auf der Strecke Versailles-Paris. Zu dieser Zeit war das Phänomen der Ermüdung noch unbekannt. Dieses Versagen löste zahlreiche Studien aus, darunter die Arbeiten des deutschen Ingenieurs August WOHLER über Radsatzversagen am Ende des 19. Jahrhunderts. Die fortschreitende europäische Normung hat es ermöglicht, die EN 13103 in nur einer Norm zusammenzufassen (EN 13103-1, "Bahnanwendungen - Radsätze und Drehgestelle - Teil 1: Konstruktionsverfahren für Achsen mit Außenzapfen") und die Erstellung einer neuen Technischen Spezifikation über Innenzapfen (CEN/TS 13103-2, "Bahnanwendungen - Radsätze und Drehgestelle - Teil 2: Konstruktionsverfahren für Achsen mit Innenzapfen"). Alle diese Dokumente, einschließlich der Arbeiten von M. KAMMERER bis zur EN 13103-1 und CEN/TS 13103-2, verwenden die Berechnungsmethode der Balkentheorie. Die berücksichtigten Spannungen sind dann die Nennspannungen. Die Ermüdungsgrenze wird aus Vollversuchen ermittelt, bei denen die Nennspannungen berücksichtigt werden. Aus Versuchen werden Konzentrationsfaktoren definiert, um die lokale Geometrie zu berücksichtigen und die Nennspannung lokal zu erhöhen. Die Methode ist recht einfach und erfordert keine aufwendigen Berechnungen oder spezielle Software. Die Notwendigkeit in der Mechanik, ein Werkzeug zur Berechnung komplizierter Teile zu haben, führte zur Entwicklung der Methode der finiten Elemente. Zusammen mit dem theoretischen Studium dieser Methode, der Verwendung neuer mathematischer Objekte und dem Wachstum der Berechnungskapazitäten von Computern, stieg die Finite-Elemente-Methode zu einer großen und allgemeinen Verwendung in der Konstruktion auf. Die dann berechneten Spannungen sind lokale Spannungen und nicht mehr Nennspannungen, und die mit dieser Methodik anzuwendende Ermüdungsgrenze basiert auf lokalen Spannungen. Im Projekt Euraxles war das Ziel, die Anwendung einer neuen Beurteilungsmethode vorzuschlagen, die auf Belastungsmessungen, der Finite-Elemente-Methode, der experimentellen Ermüdungsgrenze und einem neuen Sicherheitskonzept für die Konstruktion von Achsen basiert, insbesondere für Achsenkonstruktionen mit komplexeren Geometrien. Dieses Auslegungsverfahren unterscheidet sich von den heute bewährten Methoden, die durch die EN-Normen vorgegeben sind, und ist nicht in der Lage, diese zu ersetzen. Dennoch wurde es als interessant erachtet, die Ergebnisse des Euraxles-Projekts in diesem Technischen Bericht zusammenzufassen. Der Inhalt sollte als unvollständig und nur für informative Zwecke in diesem Stadium betrachtet werden. Zum Beispiel sollten die Zuverlässigkeit der Eingangsdaten, die Variabilität der Parameter, die Randbedingungen und das Vertrauen in die Teilergebnisse in vollem Umfang bewertet werden. Wo es relevant war, wurden Kommentare des Technischen Komitees CEN/TC 256/SC 2/WG 11 und Antworten auf Vorabfragen innerhalb der Community als Anmerkungen des CEN/TC 256/SC 2/WG 11 zur zusätzlichen Verwendung für den Leser eingefügt. Außerdem wurde von den Mitgliedern der WG 11 in Kapitel 9 eine allgemeine Anwendungsempfehlung formuliert. Diese neue Methode wird in diesem Technischen Bericht beschrieben, um den Radsatzkonstrukteuren die Möglichkeit zu geben, sie anzuwenden und um Erfahrungsrückflüsse für weitere Verbesserungen zu sammeln.

Zuständiges nationales Arbeitsgremium

NA 087-00-02-01 UA - Radsätze  

Zuständiges europäisches Arbeitsgremium

CEN/TC 256/SC 2/WG 11 - Räder - Radsätze