Drehgestell

Drehgestell_01_KMJ.jpgEin Drehgestell ist ein Teil von Schienenfahrzeugen, das Radsätze (oder Losradachsen) aufnimmt und drehbar unter dem Hauptrahmen das Fahrzeugs gelagert ist.

Bedeutung

Hauptziel der Verwendung von Drehgestellen ist sowohl eine bessere Kurvengängigkeit längerer Fahrzeuge, im Gegensatz zu fest montierten Starrachsen als auch die Verwirklichung einer zweiten Federstufe, die für eine möglichst weitgehende Entkoppelung des Wagenkastens von den Unregelmäßigkeiten der Gleislage und damit für guten Fahrkomfort sorgt. Drehgestelle sorgen für bessere Laufeigenschaften, geringeren Schienenverschleiß und erhöhte Entgleisungssicherheit. Je mehr Achsen ein Schienenfahrzeug hat, desto wichtiger ist ihre möglichst kurvengängige Lagerung.

Aus diesem Grund sind heute fast alle Schienenfahrzeuge reine Drehgestellfahrzeuge, die keine Starrachsen mehr kennen. Abgesehen von Museumsfahrzeugen gibt es große Ausnahmen noch im Güterverkehr, wo vor allem in Europa noch zahlreiche zweiachsige Güterwagen mit Starrachsen unterwegs sind, sowie im Triebzugbau (vor allem bei der Straßenbahn), wo es achslose Fahrzeuge wie den ULF gibt.

Grundlagen

Die Fixpunkte, von denen her ein Drehgestell betrachtet werden muss, sind die Achslager. Für außengelagerte Güterwagendrehgestelle ist ihr Querabstand, um Radsätze und Gestelle kompatibel zu halten, mittlerweile von der UIC auf genau zwei Meter genormt. Außengelagert heißt dabei, dass die Achslager und die Rahmenteile sich außerhalb der Radscheiben befinden; bei innengelagerten Drehgestellen befinden sie sich zwischen ihnen.

Güterwagendrehgestelle werden meist einstufig gefedert, Personenwagen- und Lokomotivdrehgestelle zweistufig, also sowohl zwischen den Radsätzen und dem Drehgestell (Primärfederung) als auch zwischen dem Drehgestell und dem Wagenkasten (Sekundärfederung).

Auf den Achslagern sitzen die Primärfedern auf. Dies sind klassischerweise Blattfedern, mittlerweile sind jedoch Drehgestelle vor allem mit Schraubenfedern oder (Metall-)Gummifedern ausgestattet.

Im einfachsten Falle (Güterwagen) hängt man nun mit Schaken einen aus Seitenwangen und einem (H-Rahmen) oder mehreren Querträgern bestehenden Rahmen an den Federn auf und montiert in die Mitte des Ganzen eine ggf. zusätzlich gefederte Drehpfanne, auf die sich der Fahrzeughauptrahmen mit einem Drehzapfen abstützt.

Die Sekundärfederung bei Personenwagen besteht im allgemeinen aus Schraubenfedern oder Luftfedern, bei Lokomotivdrehgestellen aus Schraubenfedern.

Drehgestelle können jedoch weit komplizierter werden. Statt der einfachen Schakenaufhängungen sind auch andere Anlenkungen der Radsätze möglich, zum Beispiel über ungefähr dreieckige Achslenker (untere äußere Ecke: Achslager; untere innere Ecke: Exzenterbolzen im Drehgestellrahmen; obere Ecke: Ansatz der Feder), so dass die vertikalen Bewegungen der Radsätze horizontal angeordnete Schraubenfedern zusammendrücken.

Bei schraubengefederten Drehgestellen gibt es die Flexicoil-Bauweise, bei der ein Block von Schraubenfedern nicht nur vertikal einfedert, sondern auch (durch Krümmung der Federn) seitliche Bewegungen aufnimmt.

Zur Verbesserung der Laufeigenschaften kann ein schraubengefedertes Drehgestell eine Wiege erhalten. Dabei nimmt dann ein an seinen Enden beweglich mit dem Gestellrahmen verbundener Querträger die Wagenkastenkräfte auf. Typischerweise ruht der Wagenkasten dabei außen auf Gleitplatten, so dass Drehzapfen und -pfanne nur noch die Längskräfte übertragen und kein Gewicht mehr zu tragen haben.

Die Schwingungen zwischen den verschiedenen Drehgestellteilen werden bei simplen Bauformen durch die Reibungsvorgänge in den Schakengehängen mehr oder weniger gut gedämpft. Modernere Gestellbauarten sind mit Stoßdämpfern für die Primärfederung, für die Schwingung der Wiege und für seitliche Wankbewegungen des Wagenkastens ausgestattet.

Bauarten

Kaum eine andere Schienenfahrzeugkomponente kennt so viele verschiedene Bauformen und Ausführungen wie Drehgestelle. Insbesondere muss man zwischen Drehgestellen für Lokomotiven, Güter- und Reisezugwagen unterscheiden, die z.B. in Belastbarkeit, Geschwindigkeit und Komfort sehr unterschiedlichen konstruktiven Anforderungen genügen müssen.

Achszahl

Der Löwenanteil aller heute eingesetzten Drehgestelle ist zweiachsig. Es gibt jedoch auch einachsige Drehgestelle (auch als Lenkachsen bezeichnet; z.B. bei neueren Güterwagen) und dreiachsige Drehgestelle (u.a. bei Lokomotiven). Bei letzteren ist der mittlere Radsatz normalerweise seitenverschiebbar angeordnet und wird bei der Kurvenfahrt mechanisch nach außen gedrückt. Trotzdem haben dreiachsige Gestelle einen Ruf als "Schienenfresser": Der durch sie verursachte Verschleiß ist überdurchschnittlich groß.

Für besonders schwere Lasten, vor allem für Tiefladewagen, sind Drehgestelle auch mit vier oder mehr, teilweise sogar bis zu sieben Radsätzen gebaut worden. Man spricht allerdings dann besser von Unterwagen: Es handelt sich nicht mehr um bloße Laufwerke, sondern quasi komplett ausgerüstete vielachsige Wagen, auf die eine Ladebrücke aufgelegt wird.

Lauf- und Triebdrehgestelle

Drehgestelle können Laufachsen oder Triebachsen enthalten, gegebenenfalls (bei Triebfahrzeugen mit Elektroantrieb oder elektrischer Kraftübertragung) mit Fahrmotoren oder mit mehr oder minder großen Fahrgetrieben bei Kraftübertragung über Gelenkwelle. Man spricht bei Gestellen mit mindestens einer angetriebenen Achse von Triebdrehgestellen, ansonsten von Laufdrehgestellen

Jakobs-Drehgestelle

Speziell für längere, fest verbundene Züge oder Gelenktriebwagen wurde das Jakobs-Drehgestell entwickelt. Hierbei stützen sich zwei Wagenkästen zusammen auf ein Drehgestell, sodass das Drehgestell mittig zwischen diesen sitzt. Bei längeren Zugeinheiten reduziert sich somit die Anzahl der Drehgestelle, jedoch kann die Zugeinheit betrieblich nicht getrennt werden und die Radsatzlast erhöht sich.

Maximum-Drehgestelle

Bei Straßenbahn-Triebwagen, z.B. in München, auch bei der Filderbahn, fanden aus antriebstechnischen Gründen Maximum-Drehgestelle Verwendung. Sie sind von außen daran erkennbar, dass die beiden Radsätze unterschiedliche Raddurchmesser aufweisen.

Einzelraddrehgestelle

Prinzipiell sind auch Einzelradradfahrwerke, die keine konventionellen Radsätze, sondern frei auf Achsen rotierende Radscheiben haben, als Drehgestelle anzusehen, solange diese Achsen drehgestellmäßig gelagert sind. Die Laufphysik von Einzelradradfahrwerken ist jedoch ganz anders als die herkömmlicher Radsatzdrehgestelle. Durch die fehlende Verbindung der rechten und linken Seite der Räder können diese mit unterschiedlichen Drehzahlen laufen, und beim Bogenlauf werden keine Schlupfkräfte in Längsrichtung erzeugt.

Weblink

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Schienenfahrzeugtechnik

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