Puffer-Prüfstand
Auf dem Prüfstand der Firma Schwab Verkehrstechnik AG in Schaffhausen werden zwei Güterwagen mittels hydraulischer Zylinder gegeneinander gezogen. Die beiden Hydraulikzylinder sind nur an den beiden Wagen befestigt und haben keinen Kontakt zur Erde. Kurz vor dem Aufschlag hört die Wirkung der Hydraulik auf. Weil man auf diesem Prüfstand mit nur zwei Puffern auf einer Stosslinie statt vier Puffern auf zwei Stosslinien arbeitet, sind die Wagen auch nur halb so schwer wie von der UIC vorgeschrieben.
Das unten stehende Diagramm zeigt die Kraft-Hub-Diagramme für einen Ringfederpuffer (grüne Kurve, Spitze ganz rechts oben) und für einen hydraulischen Puffer (blaue Kurve, mit kleinem Buckel oben in der Mitte) bei einem Stoss gegeneinander. Sie sind an je einem Wagen mit den Wagenmassen 45 t bzw. 40 t befestigt, die mit einer Relativgeschwindigkeit von 12.9 km/h aufeinanderprallen.
- Was passiert bei diesem Prüfstand mit dem Impuls in einem ganzen Zyklus (Anziehen der Wagen, Aufprall und Stillstand)?
- Wieso benötigt diese Methode weniger Energie, als die sonst übliche, bei der ein einzelner Wagen einen Ablaufberg hinauf gezogen und dann gegen einen ruhenden Wagen rollen gelassen wird?
- Wie gross wären die Maximalbeschleunigungen der beiden Wagen, wenn sie sich wie starre Körper verhalten würden (die gemessenen und gefilterten Werte liegen bei 33 m/s2 und 39 m/s2)?
- Wieso hat die Kraft-Verformungs-Kurve des Hydraulikpuffers bei einem Hub von etwa 55 mm einen Buckel?
- Das Auswertungsprogramm hat für den hydraulischen Puffer eine Energieaufnahme von We2 = 63.4 kJ und für den Ringfederpuffer einen Wert von We1 = 33.6 kJ ermittelt. Mit We wird die Energie bezeichnet, die der Puffer beim Einfahren aufnimmt. Wie kann man diese Grössen aus dem untenstehend abgebildeten Diagramm bestimmen?
- Wie viel Energie wird während des Einfahrens bei diesem Stoss nicht von den Puffern aufgenommen?
Diagrammachsen: horizontal - Pufferweg in mm, vertikal - Kraft in Kilo-Newton