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Achslager für Eisenbahnfahrzeuge

[88] Achslager (axle-boxes, axle-tree boxes; boîtes; sopporti d'asse) für Eisenbahnfahrzeuge.

I. A. für Wagen und Tender.

Die A. oder Achsbüchsen dienen zur Übertragung der Last des Fahrzeugs auf die Achsen und zur Schmierung der Achszapfen.

Man unterscheidet nach den verwendeten Schmiermateralien: A. für Starrschmiere (dicke Schmiere) und A. für Ölschmiere (flüssige Schmiere),

nach der Art der Zuführung des Schmiermittels: A. mit Schmierung von unten oder von oben und A. mit Schmierung nur von unten,

nach der Bauart: geteilte und einteilige (geschlossene) A. Ist bei geteilten A. Ober- und Unterteil des Achskastens mit Bügel und Stellschraube verbunden, so werden diese als Bügellager bezeichnet.

Die Schmierzufuhr erfolgt: bei den Starrschmierlagern von oben durch Kanäle, bei Öllagern von oben mittels Saugdochten, von unten durch eine Stopfung von Wolle oder Lindenspänen oder mittels Saugdochten und elastischen Schmierpolstern. Das Nachschmieren der Öllager geschient entweder nach Bedarf oder wie zurzeit fast allgemein, in bestimmten Zeitabschnitten durch sog. periodische Schmierung.

Die geteilten A. bestehen der Hauptsache nach aus dem Achskastenoberteil (Lagergehäuseoberteil), dem Achskastenunterteil (Lagergehäuseunterteil), dem Lagerfutter (der Lagerschale) und der rückwärtigen Abschlußscheibe (Staubscheibe). Im Oberteil ist das Lagerfutter eingelegt, bei geteiltem A. auch zuweilen unmittelbar eingegossen. Das Unterteil dient zur Aufnahme des Schmiermaterials.

Die Lagerkasten werden vorzugsweise aus Gußeisen, in neuerer Zeit auch für Güterwagen[88] wegen der starken Inanspruchnahme auf Ablaufgleisen vielfach aus Flußeisenguß hergestellt. Verschlußdeckel werden auch aus Temperguß oder aus gepreßtem Blech ausgeführt, Lagerkastenunterteile werden vorteilhaft aus gepreßtem Blech hergestellt. Die Lagerfutter bestehen entweder ganz aus Rotguß oder aus Rotguß mit aufgegossenem Weißmetall. In geteiltem A. wird das Futter auch in den entsprechend geformten Oberteil nur aus Weißmetall eingegossen. Lagerfutter mit Weißmetallausguß sind leichter aufzupassen und laufen sich rascher ein als solche mit Rotmetallauffläche.

Gut bewähren sich Rotmetallfutter mit vollständig übergossener Weißmetallauffläche. Bei etwa infolge von Heißlaufen ausgeschmolzenem Weißmetall läuft hierbei der Lagerschenkel nicht auf dem harten Achskastenmaterial, sondern auf der Metallschale, wodurch Beschädigungen der Achsschenkel hintangehalten werden.

Die Lagerfutter sollen in der Längsrichtung beiderseits 1–1∙5 mm Spiel gegen die Achszapfenanläufe gewähren; das hierdurch ermöglichte Hin- und Hergleiten der Lagerschale auf dem Zapfen erzielt spiegelglatte Laufflächen und hierdurch geringe Zapfenreibung. Die Auflagebreite der Lagerfutter wird mit 0∙5–0∙8 des Zapfendurchmessers bemessen. Der Auflagedruck (auf die Projektion der Auflagefläche bezogen) soll bei Schnellzugswagen 35–40 kg, bei Wagen für langsam fahrende Züge etwa 60–65 kg nicht übersteigen. Weil Schmiernuten in den Auflageflächen diese beträchtlich vermindern, so werden für die Notschmierung von oben häufig keine Schmiernuten angebracht. Die Ölzuführung von oben geschieht dann durch Ölrinnen und Bohrungen am, bzw. im Lagerfutter, durch welche die Schmiere zu den Zapfenhohlkehlen oder seitlich am Lagerfutter auf die freie Stummellauffläche abtropft.

Es ist zweckmäßig, die Lagerfutter in der Gegend der Achshalterführungen mit bis nahe zur Achsmitte reichenden lappenartigen Verlängerungen auszuführen, die an den Lagerkastenseiten beiderseits nahezu anliegen, gegen die Stummellauffläche aber 1–1∙5 mm Spiel gewähren.

Diese Lappen, die etwa 60 mm breit gemacht werden, verhindern bei heftigem Bremsen ein Abgleiten des Stummels an den Auflageflächen und Anschlagen der Stummelflanschen an den Seitenwänden der Achskasten. Hierdurch werden Beschädigungen (Brüche) der Achskasten vermieden. Zum gleichen Zweck werden auch unterhalb des Stummels quer durch die Seitenmündungen des Achskastens eiserne Bolzen eingezogen, die wenige Millimeter von dem Achszapfen abstehen, um das Heben der Lagerfutter bei heftigem Bremsen hintanzuhalten.

Diese Ausführung hat aber vielfache Nachteile (neue Dichtungsstellen in den Bohrungen für den Bolzen, Beschädigung der Stummellauffläche, geringe Wirkung bei abgenutztem Zapfen u.s.w.).

Erprobte Metallmischungen für Lagerfutter sind:

a) Legierungen für Rotmetall:

83% Kupfer, 17% Zinn oder

80% Kupfer, 10% Zinn, 4% Zink, 4% Blei.

Phosphorbronze unter den Namen Magnolia-, Ajax-Metall u. dgl.

Der Phosphorzusatz bewirkt eine innige Vermengung des Bleis mit den übrigen Metallen.

b) Legierungen für Weißmetall:

80% Zinn, 8% Kupfer, 12% Antimon oder

50% Blei, 25% Zinn, 25% Antimon.

Die den rückwärtigen Verschluß der Achslagerkasten bildenden Scheiben sind aus Holz, Leder, Filz und anderen Materialien oder aus Holz mit Filz- oder Lederringen (Stulpen), entweder aus einem Stück mit entsprechender Öffnung für die Achse hergestellt, oder sie bestehen aus zwei Teilen, die durch verschieden angeordnete Federn zusammengehalten werden.

An ein gutes A. können folgende Bedingungen gestellt werden:

1. Große Widerstandsfähigkeit des Achskastens gegen Stöße, namentlich gegen solche bei Ordnen der Wagen auf Abrollgleisen und beim raschen Bremsen.

2. Guter Abschluß gegen Ölverluste sowie gegen Eindringen von Staub und Sand.

3. Einfache Untersuchung des Zustands der Lagerfutter, der Schmiereinrichtungen und des Ölstandes.

4. Einfache Art des Nachschmierens.

5. Leichte Auswechslung der Lagerfutter und der Schmiervorrichtungen, wie Saugdochte, Schmierpolster u. dgl.

Diesen Bedingungen kann wohl am besten bei einteiligem A. entsprochen werden.

Zur näheren Erläuterung werden im nachstehenden einige Achslagertypen für Wagen und Tender beschrieben.

1. Geteilte A.:

Abb. 113. Starrschmierlager für Wagen älterer Bauart. Die Schmierung erfolgt von oben durch Schmierlöcher, die sowohl das Oberteil als auch das Lagerfutter durchbrechen.

Im Unterteil ist eine Stopfung von Baumwolle oder Lindenspänen angebracht. Die Schrauben zur Verbindung des Oberteils mit dem Unterteil dienen gleichzeitig zur Befestigung der Tragfeder und sind daher entsprechend verlängert.

Zwischen Feder und Lagerkastenoberteil ist eine eiserne Beilage angebracht, die bei[89] neuen Radreifen ober die Feder und bei abgenutzten Radreifen unter die Tragfeder zu liegen kommt, um ohne Änderung der Sprengung der Tragfeder nahezu gleiche Pufferhöhen zu erhalten. Eine Anordnung, die bei allen A. verwendet werden kann. Die Lagerführungen sind am Ober- und Unterteil angegossen.

Abb. 114. Ein A. für Wagen mit Ölschmierung von unten und Notschmierung von oben. Das Unterteil ist oberhalb des Zwischenbodens mit einer Stopfung von Wolle oder Lindenspänen versehen.

Dieses Lager besitzt auch eine Anlaufscheibe aus Rotguß, wie solche teilweise zur Schonung der Achsschenkelanläufe in Verwendung sind. Das gebrauchte und verunreinigte Öl setzt sich unter dem Zwischenboden ab. Diese Lagertype ist unter dem Namen Pagetlager bekannt. Die Tragfeder stützt sich mittels eines Bunds mit[90] Kugelzapfen auf das Oberteil. Diese Federverbindung hat den Nachteil, daß leicht ein Schiefstellen der A. und infolgedessen eine ungleichmäßige Abnutzung der Lagerführungen und der Lagerfutter eintritt. Die Lagerführungen sind am Ober- und Unterteil angegossen. Der an der vorderen Stirnwand des Unterteils angebrachte Deckel dient dazu, um bei vorkommendem Warmlaufen den Zustand des Lagerfutters und der Wollstopfung ohne Abnehmen des Lagers besichtigen zu können.

Abb. 115. Ein Lager älterer Bauart für Wagen mit eingegossenem Weißmetallfutter für Ölschmierung von oben und gleichzeitiger Schmierung von unten. Die Zuführung des Öls erfolgt mittels Saugdochten durch ein Röhrchen, das mit einem Korkstöpsel in die Ölkammer eingesetzt ist. Zur unteren Füllung des Lagers[91] ist eine Stopfung von Baumwolle oder Lindenspänen verwendet. Die Tragfeder ist mit den durchgehenden Verbindungsschrauben des Achslagerkastens an diesem befestigt. Die Lagerführungen sind nur an dem Unterteil angegossen.

Die vorbeschriebenen Achsbuchsen sind ältere Bauarten, die derzeit nur mehr als Ersätze hergestellt werden.

In Abb. 116 u. 117 ist das Musterlager der österreichischen Bahnen dargestellt.

Es ist für Schmierung von unten und Notschmierung von oben eingerichtet Die Zuführung des Öls erfolgt durch[92] Saugdochte zu einem Polster, der durch Spiralfedern an den Achsschenkel angedrückt wird. (Lager mit federnden Schmierpolstern wurden zuerst von Basson ausgeführt.) Ober- und Unterteil werden durch einen Bügel mit Stellschraube verbunden, und wird hierdurch ein rasches Öffnen des Lagers zur Besichtigung des Achsstummels und der Schmiervorrichtung ermöglicht.

Der Lagerkasten ist aus Roheisen hergestellt, das Lagerfutter besteht aus Rotguß mit aufgegossenem Weißmetall. Die schiefe Bohrung im Oberteil dient auch zum Einführen von Stangenfett bei Heißlaufen des Lagers. Die Staubdichtungsscheibe ist aus Holz, der Dichtungsstulp am Achshals aus Blasbalgleder. Die Lagerführungen sind nur an dem Oberteil vorhanden. Die Tragfeder wird mit dem Oberteil durch Bügelschrauben verbunden.

2. Einteilige A.

(In »The Car Builder Dictionary«, Aufl. 1906, sind die Musterlager [Standard] der Master Car Builder Vereinigung in den Abb. 5098–5139 dargestellt [Abb. 118].) Auf den englischen Bahnen sind in neuerer Zeit vielfach ganz ähnliche A. in Verwendung. Eine bewährte Bauart eines einteiligen A. ist das Musterlager der königl. sächsischen Staatsbahnen, Bauart 1908, Abb. 119.

Der Lagerkasten wird für Güterwagen aus Flußeisenformguß, für Personenwagen aus Grauguß, der vordere Gehäuseabschlußdeckel aus Temperguß, das Lagerfutter aus Rotmetall mit Weißmetallaufguß hergestellt.

Der kreisrunde vordere Deckel ist leicht anzuarbeiten und erfolgt dessen Dichtung durch einen in einer schwalbenschwanzförmigen Nut eingegossenen Weißmetallring.

Den rückwärtigen Abschluß bildet eine Staubscheibe aus Erlenholz mit Filzdichtung (Abb. 120). Um das Schwinden des Holzes zu verhindern, wird das Holz vor Anbringung des Filzbelages mit heißem Leinölfirnis getränkt.[93]

Der den Schenkelhals abdichtende innere Filzring ist mit dem Holzring mittels Hanfschnüren vernäht.

Der äußere Filzring, der die Abdichtung gegen die Wandungen der Staubscheibentasche zu bewirken hat, ist mit einem Bandeisen so an der Holzscheibe befestigt, daß sich ringsum beiderseits Filzwülste bilden.

Die Schmierung erfolgt nur von unten durch Schmierkissen, die mit Spiralfedern gegen den Achszapfen gedrückt werden.

Schmieröl und Schmierkissen sind in einem Blechgefäß enthalten, das nach Abnahme des vorderen Deckels des A. herausgezogen und eingeführt werden kann.

Zum Beobachten des Ölstandes und etwaigem Nachschmieren ist am vorderen Achskastendeckel eine mit einem Scharnierdeckel verschließbare Eingußöffnung angebracht.

Schützenhofer.

II. A. für Lokomotiven.

Das A. besteht aus drei Hauptteilen: Lagergehäuse, Lagerschale und Unterlager.

Das Lagergehäuse hat eine hufeisenähnliche Form mit Vertiefungen an der Oberseite für Aufnahme des Schmieröles.

Die Lagergehäuse werden in der Regel aus Schmiedeeisen oder Flußeisen hergestellt und an den gleitenden Flächen im Einsatz gehärtet. Bei kleineren Lokomotiven – geringeren Kolbendrücken – ist auch Stahlguß zulässig. In Amerika werden die Lagergehäuse (mit entsprechend starken Führungsleisten) oft aus Gußeisen hergestellt, in England auch noch bei manchen Verwaltungen ganz aus Bronze (Gußmetall, Kanonenmetall).

Die Lagerschale besteht in der Regel aus Lagerbronze mit Weißmetallausguß. Als Material für die Unterlager wird ausschließlich Gußeisen verwendet.

Die Führung der Achslagergehäuse im Rahmen erfolgt an den Lagerbacken, d. s. -förmige Schmiede- oder Gußstücke, die mit den Rahmenplatten durch Nieten oder Schrauben verbunden sind. Für die Erhaltung des Parallelismus benachbarter Achsen ist in der Regel durch Stellkeile c (Abb. 121) gesorgt.[94]

Entsprechend der durch die Anordnung des Untergestelles gegenüber dem Kessel und dem Triebwerke bedingten Lage der Tragfedern sind bei oberhalb der A. liegenden Federn die Lagergehäuse oben mit einer Vertiefung zur Aufnahme des Federstiftes oder Federbundes versehen; Abb. 121, oder bei unten liegenden Federn die Unterlager entsprechend durchgebildet, Abb. 121a, um dem den Federbund mit dem Lagergehäuse verbindenden Zwischenstück auszuweichen.

Zur Ermöglichung eines zwanglosen Anschmiegens des Räderpaares an die Unebenheiten des Gleises werden die seitlichen Führungsleisten nach Ingenieur Gölsdorf derart ausgeführt, daß die Führung an den Backen nur in einem Punkte, dem Schnittpunkt der Abschrägung der Führungsleisten erfolgt (Abb. 121 b). Denselben Zweck verfolgt das Achslagergehäuse von Zara (Abb. 121 c), bei dem ein Zwischenstück die Führung an den Backen besorgt und um das das Lagergehäuse eine Drehung vollführen kann (Abb. 121 c). Bei radial auslenkenden Laufachsen der Lokomotiven (Bauart Adams) werden die Gleitflächen des A. nach einem Kreisbogen gekrümmt.[95]

Die Lagerschalen (Lagerfutter) werden aus Rotguß, zuweilen Phosphorbronze, angefertigt, umschließen die Achsschenkel zylindrisch und werden äußerlich durch die Form eines halben Achtecks begrenzt. Gegen axiale Verschiebungen sind sie durch vorspringende Ränder oder durch Rippen geschützt.

Die Lagerschale wird sehr sorgfältig in das innen entsprechend geformte Lagergehäuse eingepaßt, wobei die eben erwähnten Ränder oder Rippen in ausgefräste Vertiefungen eingreifen. Die Lagerschale ist auf der Lauffläche mit Weißmetall (Komposition), das zur Sicherung gegen das Verschieben in ausgefräste Vertiefungen der Schale eingegossen wird, überzogen.

Die Zuführung von Schmieröl geschieht von oben durch zwei Ölröhrchen mittels Dochte; zu dem Zweck ist die Decke des Lagergehäuses mit einer Ölkammer versehen, deren Deckel durch aufgeschraubte Blechtafeln mit Schmierklappen oder Schmierschiebern gebildet wird. Liegt die Tragfeder oberhalb der A., so ruht die meist prismatisch ausgeführte Federstütze (Federstift) auf der Decke des A., wie dies in Abb. 121 angedeutet ist; befindet sich die Tragfeder dagegen unterhalb des A., so erfolgt die Verbindung der Feder mit dem Achslagergehäuse in der in Abb. 121 a dargestellten Weise.

Das Unterlager, auch Kontralager, Schlepplager, Lagerunterteil genannt, wird von unten zwischen die Flügel des Lagergehäuses eingeschoben; seine Befestigung mit dem Achslagergehäuse erfolgt in mannigfacher Weise. Zur Abdichtung der Fuge zwischen Lagerschale und Unterlager wird auf dem letzteren oben ein Filz- oder Lederstreifen befestigt. Mitunter befinden sich an den Seiten des Unterlagers Falze, in die Ringsegmente aus Filz eingelegt werden, die sich an die Achsschenkel anlegen und dadurch das Eindringen von Staub in die Lagerkasten verhindern. Der mittlere Teil des Unterkastens dient als Ölbehälter; in diesem ist ein Woll- oder Filzpolster untergebracht, der das in dem Behälter sich ansammelnde Öl ansaugt und es an die untere Fläche des Achsschenkels abgibt.

Um das Warmlaufen der Achsschenkel zu verhüten, werden die Lagerschalen etwa 2 mm kürzer gemacht als die Schenkellänge und außerdem die unteren Kanten der Schalen etwas abgeschrägt, so daß der Bogen, in dem die Schale den Achsschenkel berührt, etwa nur 120° beträgt.

Die Lagergehäuse sowie das Unterlager sind ca. 10 mm kürzer als die Achsschenkel, so daß die Lagerschale auf jeder Seite ca. 4 mm vor die Seitenwand des Lagergehäuses vorspringt; hierdurch wird verhütet, daß die Achsschenkelbunde, bzw. die Stirnflächen der Radnaben oder Kurbelnaben, die schmiedeeisernen, bzw. gußeisernen Wände des Achslagergehäuses berühren können. A. von Laufachsen für Lokomotiven mit außenliegenden Rahmen werden mitunter ähnlich den Tenderachsbüchsen gebaut.

Literatur: Heusinger, Handb. f. spez. Eisenb.-Technik. 1882, Bd. 3, S. 307 ff. – Engineering, 1888, II, S. 426, und 1890, I, S. 741. – Org. 9. Suppl.-Bd. S. 268. – Eisenb.-Maschinenwesen der Gegenwart. 1898, Bd. 1., S. 551. – v. Stockert, Handb. d. Eisenb.-Maschinenwesens. 1908, Bd. 1.

Rihosek.