Puffer-Prüfstand

Prüfstand der Firma Schwab Verkehrstechnik AG

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 untenstehende Diagramm zeigt die Kraf-Hub-Diagramme für einen Ringfederpuffer (grüne Kurve) und einen hydraulischen Puffer (blaue Kurve) bei einem Stoss mit den Wagenmassen 45 t gegen 40 t sowie einer Relativgeschwindigkeit von 12.9 km/h.

1. Was passiert bei diesem Prüfstand mit dem Impuls in einem ganzen Zyklus (Anziehen der Wagen, Aufprall und Stillstand)?
2. 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?
3. 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)?
4. Wieso hat die Kraft-Verformungs-Kurve des Hydraulikpuffers bei einem Hub von etwa 55 mm einen Buckel?
5. Das Auswertungsprogramm hat für den hydraulischen Puffer eine Energieaufnahme von W_e = 63.4 kJ und für den Ringfederpuffer einen Wert von W_e = 33.6 kJ ermittelt. Mit W_e wird die Energie bezeichnet, die der Puffer beim Einfahren aufnimmt. Wie kann man diese Grössen aus dem untenstehend abgebildeten Diagramm bestimmen?
6. Wie viel Energie wird bei diesem Stoss nicht in den Puffern dissipiert?

Lösung