In die Rampe eines Ablaufberges eingebaute Waage Die vorliegende Erfindung betrifft eine in die Rampe eines Ablaufberges eingebaute Waage, deren Wägebrücke gegen die Horizontale geneigt ist.
Um die Wägezeiten für Eisenbahnwaggons abzukürzen, hat man vorgeschlagen, in die Rampe eines Ablauf berges eine Waage einzubauen, auf deren gegen die Horizontale geneigten Brücke die Waggons während des Rangierbetriebs zur Wägung gelangen.
Die bekannten Ablaufbergwaagen sind mit Lasthebeln ausgerüstet, deren Schneidenebene horizontal verläuft. Die Lasthebel nehmen dabei die vertikalen Komponenten au?, die sich aus folgenden Kräften ergeben:
1. Aus dem Eigengewicht GE der Brücke, das im Schwerpunkt der Brücke angreift.
2. Aus dem Waggongewicht G, dessen als Normalkraft GN bezeichnete Normalkomponente den Betrag G cos a hat, wenn a der Neigungswinkel der Brückenebene gegen die Horizontale ist. Die Normalkraft greift in dem auf der Schienenoberkante liegenden Berührungspunkt zwischen einer kreisrund und scheibenförmig gedachten Ersatzmasse für den Waggon an.
Ihre Vertikalkomponente mit dem Betrag G cos2 a wirkt als Lastkraft auf die Lasthebel. Da der Neigungswinkel a konstant ist, ist die aus dem Waggongewicht herrührende Belastung der Lasthebel ein konstanter Bruchteil des Waggongewichtes.
3. Aus der Haftkraft H', die ebenfalls im genannten Berührungspunkt angreift und in Richtung der Schienen wirkt. Ihre auf die Lasthebel wirkende vertikale Komponente hat den Betrag H' sin a.
Die jeweils auf die Lasthebel einwirkende Lastkraft ist also durch die vektorielle Summe aus drei Einzelkräften gegeben. Die erste Kraft ist konstant und kann daher als Taralast bei allen Wägungen ausgeglichen werden. Die zweite ist proportional dem zu messenden Gewichtswert. Die dritte Kraft ist aber ausser von der Brückenneigung auch noch von den Laufeigenschaften der Waggons abhängig und deshalb von Waggon zu Waggon verschieden. Ihre Grösse kann im voraus nicht bestimmt und noch viel weniger einjustiert werden, so dass ein unvermeidlicher Fehler bei der Gewichtsmessung in Erscheinung tritt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin - um diesen Fehler bei Ablaufbergwaagen zu vermeiden -, die Wirkung einer veränderlichen Haftkraftkomponente auf das Lasthebelwerk der Waage auszuschalten. Dies wird dadurch erreicht, dass die Schneidenebene der Lasthebel mindestens annähernd parallel zur geneigten Wägebrücke verläuft und die Wägebrücke mittels wenigstens annähernd in der Ebene der Schienenoberkante angeordneter Lenker gegen Verschiebung längs der Schienen gesichert ist.
Unter Schneidenebene im Sinne der Erfindung ist diejenige Ebene zu verstehen, in der die Schneiden aller Lasthebel liegen. Bei Waagen, deren Lasthebel- schneiden in verschiedenen Ebenen liegen, muss sinngemäss eine für diese Ebenen gemeinsame mittlere Ebene parallel oder annähernd parallel zur Brückenebene verlaufen. Der Winkel, den die Schneidenebene der Lasthebel mit der Horizontalen einschliesst, entspricht bei genauer Parallelität dem Brückenneigungswinkel a. Bei nicht völliger Parallelität von Wägebrücke und Schneidenlinie der Lasthebel, (z.
B. bei ausgelöstem Lasthebelwerk) soll der Unterschied i S a beider Neigungswinkel höchstens so gross sein, dass die bei Antiparallelität auftretende Komponente der Haftkraft senkrecht zur Schneidenebene nicht zu einer Überschreitung der zulässigen Eichfehlergrenzen bei Wägung fahrender Waggons führt. Bei dem erfindungsgemässen Verlauf der Schneidenebene der Lasthebel hat die Haftkraft keine Komponente oder höchstens eine von kleinster Grössenordnung, die vom Lasthebelwerk aufgenommen wird und dadurch Fehler verursacht. Daher tritt zwischen der Wägung eines gleichen Waggons beliebiger Laufeigenschaften im
Stillstand und in Fahrt nicht die - bei der bisher üblichen Ausführung der Waagen im Ablaufberg unvermeidliclie - Differenz 1 der ermittelten Gewichte auf.
Da der Einflussfaktor des (cos a) Neigungswinkels der Wägebrücke gegen die Horizontale einjustiert werden kann, ist es dank der erfindungs gemässen Anordnung möglich, ohne einen statischen Wägefehler unzulässiger Grösse in Kauf nehmen zu müssen, Waagen in die Steilrampe unmittelbar hinter dem Brechpunkt des Ablaufberges einzubauen. Hier durch ergibt sich ein geringerer Platzbedarf für den Ablaufberg gegenüber dem bei Anlagen mit Ablaufbergwaagen bekannter Bauart notwendigen. Die hierbei eingesparte Länge steht z. B. als nutzbare Abstellgleislänge zur Verfügung. Ausserdem werden bei Einbau der Waage in die Steilrampe günstigere ablaufdynamische Bedingungen erzielt. Mittels der in der Ebene der Schienenoberkante angeordnete Lenker wird die Wägebrücke gefesselt. Hierdurch wird die Richtigkeit der Gewichtsermittlung nicht beeinflusst.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Fesselung der Brücke mindestens ein parallel zu den Schienen verlaufender Lenker an der Bergseite vorgesehen, dessen Längsachse auf gleicher Höhe mit den Schienenoberkanten verläuft, wobei durch an sich bekannte Verstellvorrichtungen die Höhe des Lenkers eingestellt werden kann.
Eine weitere Ausbildungsform der Erfindung besteht darin, dass zur Aufnahme von Kräften quer zur Fahrtrichtung an mindestens einer Seite der Brücke vorzugsweise in Höhe der Schienenoberkante quer zu den Schienen verlaufende Lenker angebracht sind.
Schliesslich kann noch vorgesehen sein, dass die Lenker am Fundament und an der Brücke kugelig gelagert sind, wobei die brückenseitigen Anlenkungspunkte an Stellen geringster Durchbiegung der Brücke z. B. in den durch die Supporte verlaufenden vertikalen Ebenen liegen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt in Ansicht einen Schnitt durch eine in einen Ablaufberg eingebaute Waage mit einer schematischen Darstellung ihres Hebelwerkes.
In Fig. 2 ist zur deutlichen Wiedergabe von Einzelheiten eine erfindungsgemässe Lenkeranordnung in vergrössertem Massstab dargestellt.
Fig. 3 zeigt einen Teil der Waage mit einem Waggon und symbolischer Darstellung der auftretenden Kräfte.
In die Rampe eines Ablaufberges 1 ist eine Brückenwaage eingebaut, deren Wägebrücke 2 auf beweglichen Lagern 3 abgestützt ist, die so angeordnet sind, dass die Wägebrücke mit der Horizontalen einen Winkel a einschliesst. Das Unterwerk der Waage besteht aus Lasthebeln 4, Winkelhebeln 5 und Zugstangen 6, die über nicht weiter bezeichnete, an sich bekannte Hebel und Gestänge in Verbindung mit der Auswägevorrichtung 7 der Waage stehen. Die Schneidenebene der Lasthebel verläuft parallel zur Waagenbrücke, d. h. sie schliesst mit einer Horizontalebene ebenfalls den
Winkel a ein.
Auf der Oberseite der Brücke sind Schienen 9 eines Geleises befestigt, die mit entsprechenden
Schienen 9' auf der Rampe des Ablaufberges spuren.
Ein Pfosten 10 ist in der Brücke und ein Pfosten 11 im Ablaufberg fest verankert. Beide Pfosten, die vorzugsweise aus Profileisen bestehen, sind zwischen den Schienen 9 bzw. 9' angeordnet. Sie dienen als Lager für einen Lenker, dessen einer Teil eine Lenkerstange 12 bildet, deren Längsachse in Höhe der Schienenoberkanten und parallel zu den Schienen verläuft. Die anderen Teile des Lenkers sind aus der vergrösserten Darstellung in Fig. 2 zu ersehen. Die Lenkerstange ist mit Hilfe von Schraubenmuttern 14 und 14' an der Stirnseite eines Schlosses 13 eingespannt, dessen andere Stirnseite über ein Kugelgelenk gegen den Pfosten 11 gepresst wird. Das Schloss kann längs des Pfostens in der Höhe verstellt und mit Hilfe bekannter, nicht dargestellter Mittel am Pfosten befestigt werden.
Zwischen den Muttern 14 und 14' und den Stirnseiten des Schlosses sind Federn 16 und 16' zur Erzeugung einer Vorspannung vorgesehen. Ein dem Schloss 13 entsprechendes, nicht dargestelltes Schloss befindet sich am anderen Ende der Lenkerstange.
Die Lenker sind den bei normalem Betrieb zu erwartenden Kräften entsprechend bemessen. Zur Sicherung gegen extreme Kräfte, wie sie beispielsweise beim Überfahren der Brücke mit einer Lok auftreten, sind an der Bergseite und an der Talseite der Brücke Stossfänger 8 vorgesehen, die bei Bewegungen der Brücke in Längsrichtung gegen im Ablaufberg eingelassene Fundamente anschlagen. Bei extremen Kräften sprechen die Federn 16, 16' an und gestalten ein Ausweichen der Brücke, das durch die Stossfänger abgefangen wird.
In Fig. 3 befindet sich ein Waggon 17 etwas unterhalb der Mitte der Wägebrücke 2, dessen gedachte Ersatzmasse 17' die gedachte Ersatzmasse der Brücke und der Schienen im Punkt A berührt. Das Gewicht G des Waggons kann in eine Normalkomponente GN = G cos a und eine Längskraft GL = G sin a zerlegt werden. Im Punkt A greift in der Schienenoberkante liegend die Haftkraft Harn, deren Reaktionskraft mit H' bezeichnet ist. H wirkt auf das Rad, H' auf die Brücke. Das im Schwerpunkt S angreifende Eigengewicht GE der Brücke hat eine Normalkomponente GEN = GE cos a und eine Längskraftkomponente GEL = GE sin a.
Wesentlich für die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Waage ist die Anordnung der schräg gestellten Lasthebel, die derart gewählt ist, dass die Schneidenebene der Lasthebel parallel oder annähernd parallel zur geneigten Waagenbrücke verläuft. Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, können hierbei die den Lasthebeln nachgeschalteten Winkelhebel gleich lang sein, so dass die Koppelungszugstange gleichfalls schräg liegt. Es ist aber ebenso möglich, die Zugstange horizontal anzuordnen. Die an einen Umkehrhebel anschliessenden Glieder der Hebelkette können horizontal verlaufende Schneidenebenen haben.
Auf die Brücke und damit auf die Lasthebel wirken folgende Kräfte:
1. Die aus dem Eigengewicht der Brücke herrührende konstante Kraft GEN, die als Taralast ausgeglichen wird.
2. Die aus dem Gewicht der Waggons herrührende Normalkomponente GN. Diese wird bei genauer Parallelität von Brücke und Schneidenebene ohne nochmalige Zerlegung von den Lasthebeln aufgenommen. Da die Beziehung zwischen GN und G linear ist, kann die Waage so justiert werden, dass das effektive Gewicht G der Waggons angezeigt wird.
Die in Schienenrichtung wirksamen Kräfte H' und GEL werden vom Lenker 12 aufgenommen. Dabei ändert sich H' mit den Laufeigenschaften eines jeden Waggons, während GEL konstant ist. Bei Anordnung der Lenker in der Wirkungslinie der Kraft H' bleibt wegen des Abstandes zwischen GEL und der Lenkerebene ein konstantes Moment unausgeglichen, das die Verteilung der Reaktionskräfte in den einzelnen Auflagern beeinflusst. Die Summe der Reaktionskräfte behält jedoch die konstante Grösse G cos a und GEN.
Zur Aufnahme der Haftkraft genügt an sich ein zwischen den Schienen des Geleises an der Bergseite angebrachter Lenker, wie er in Fig. 1 dargestellt ist.
Um zu verhindern, dass quer zur Fahrtrichtung wirkende Kräfte die Brücke seitlich aus ihrer Lage bewegen, sind seitliche Lenkerführungen vorgesehen, deren Aufbau dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Lenker entsprechen kann. Zur Ausschaltung von Wärmeverspannungen werden die Lenker zweckmässig nur an einer Seite der Brücke angebracht.