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THEMA: Blindwellen und Kuppelstangen (war E71)

THEMA: Blindwellen und Kuppelstangen (war E71)
Startbeitrag
Friedhelm - 31.10.14 08:36
Hallo,
ich mache mal einen neuen Faden auf, weil das ja vom ursprünglichen Thema abweicht, aber aus meiner Sicht doch einige Fragen aufwirft. Denn ganz so einfach, wie ich das zuerst dachte und schrieb scheint es mir doch nicht zu sein.
Betrachtet man z.B. die E91 oder auch das schweizer Krokodil. Dort ist die Situation einfach. Eine Blindwelle treibt über eine Schubstande ein Antriebsrad an. Die übrigen Antriebsräder sind dann über eine Kuppelstange verbunden. Hier ist es genau so, wie ich geschrieben habe und wie Engelbert erläutert hat. Querkräfte können so nicht übertragen werden.
Bei der E71 sieht das ein wenig anders aus, wenn ich die Bilder der Lok im Netz richtig interpretiere. Eine Stange verbindet Antriebsrad 1 - Blindwelle - Antriebsrad 2. Es gibt nicht die Trennung zwischen Antriebsstange und Kuppelstange, eine Stange erfüllt beide Zwecke und die Blindwelle sitzt mittig, das ganze System ist also symmetrisch. Das hat schon etwas von der Reckstange und dem Turner.
Eine Kraftübertragung der horizontalen Komponente ist sicherlich in vollem Umfang gegeben. Inwieweit eine Kraft in vertikaler Richtung zur Drehung beiträgt oder nur die Lager belastet ist schon komplizierter zu beurteilen. Ich denke, da wird es eine Differenz geben, die ich aber in der Größe nicht abschätzen kann. Um das Beispiel von der Fahrrad-Pedale aufzugreifen: Man kann auch eine ganz unten stehende Pedale mit dem Fuß nach hinten drücken, nur benötigt man dafür deutlich mehr Kraft.
Also der springende Punkt scheint mir die völlige Symmetrie des Systems zu sein.
Viele Grüße
Friedhelm

Hier der Link zum Ursprungsthreat: http://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=807620

Hallo,

wie waren denn die Stangen im Verhältnis
"rechte Lokseite" <> "linke Lokseite" angeordnet?

Gruß
Roland

Hallo Friedhelm,
der Vergleich mit dem Fahrrad hinkt, dort sitzt das Knie weit außerhalb der Drehachse der Pedale, was mit dem Antrieb einer Dampflok vergleichbar wäre (eine mehr oder weniger gerade Bewegung muss in Rotation umgewandelt werden). Bei einer Lok mit Antrieb über eine Blindwelle ist das aber völlig Wurscht. Die Blindwelle rotiert bereits und nimmt dabei die Stange mit. Die Kraft wirkt dabei immer im Winkel von 90 ° auf den Zapfen ein. Das einzige, was je nach Situation ein bisschen entgegenwirkt ist die Gravitation, aber die hat da keine nennenswerten Auswirkungen.

Viele Grüße
Carsten von 1001-digital
Wenn ein Einzylinder Verbrennungsmotorkolben auf OT steht, kann man ihn trotzdem an der Kurbelwelle weiter drehen.
Die Blindwelle der E71 ist die Kurbelwelle.
Bei einer Dampflok mit nur einem Zylinder wäre anfahren auf OT nicht möglich, da die Kräfte hier eben vom Kolben und nicht von der Kurbelwelle kommen.
Beim Krokodil ist anfahren auf OT ebenfalls möglich, da die Blindwelle einen Versatz nach oben hat und dadurch OT der Blindwelle nicht mit OT der Kuppelstangen gleich ist.
Der Versatz von rechts nach links dient dem ruhigeren Lauf, wie die Erhöhung der Zylinderzahl an Verbrennern .

Jürgen H.




Hallo,

wie kann eine Blindwelle einen Totpunkt haben?

Wie Carsten schreibt, ändert sich durch die Drehung ständig die Kraftrichtung und ist so quasi immer verwendbar.
Egal ob wie bei der E71 alle Drehachsen in einer Linie liegen oder nicht.

Lg
Nico
Hallo zusammen,

die mittleren Lager der Kupelstangen also an der Blindwelle sind in vertikaler Richtung verschieblich
es wird also nur die Kraft in längsrichtung der Stangen übertragen.
somit können die Achsenb/Räder einfedern und die Lage der Blindwelle bleibt im Rahmen fix.

mke
Hallo,

die können doch aber nach oben und unten nicht soviel Spiel haben, dass garkeine Kraft mehr übertragen wird? So lang können doch die Federwege nicht sein.

Lg
Nico
Hallo,

Ihr habt Probleme.

Erfreut euch doch einfach an der schönen Lokomotive.

Wir haben auch preußische Stangen-Elloks hergestellt, da hat uns diese Frage gar nicht gestellt.

Die Kräfte dürften Vernachlässigbar sein in dieser Größe.

VG
Kurt Hegermann
http://www.kh-modellbahnbau.de

Die von KH-MODELLBAHNBAU zu diesem Beitrag angefügten Bilder können nur von registrierten Usern gesehen werden - Login

Hallo Fragensteller,

die Kraft wird immer in Längsrichtung der Stangen übertragen
auf Biegung würden die Stangen doch abknicken.
übrigens im Schweizer Krokodil mit den Blindwellen vorn war das auch so, heißt sogar Schlitzdreickstange...

mke

Edit: wir reden hier vom Vorbild und nicht dem Modell...
Hallo,

Friedhelm (#0) hat natürlich wieder Recht, durch eine 3-Punkt Befestigung ist die Stange in der Wagerechten fixiert. Trotzdem ist das Ganze ziemlich ungünstig, da die Stange auf Biegung (Bruchgefahr) statt auf Zug und Druck belastet wird. Deswegen ist auch hier der 90 Grad Versatz zwischen links und rechts nötig.
Da allerdings die Treibachsen gefedert sind, die Blindwelle aber nicht, ist die Stange in der Regel geteilt, um die Federung ausgleichen zu können, und das gibt dann wieder eine 2x2-Punkt Befestigung.
Bei 2-Punkt Befestigung funktioniert das grundsätzlich nicht. Habe ich schon 2 mal unbeabsichtigt probiert (einmal 1 Zapfen vergessen - losgefahren - Stange gegenüber gebrochen, und einmal Zapfen nicht richtig fest - verloren - Treibstange gegenüber verbogen).
Es ist nicht die Blindwelle die den Totpunkt hat sondern die Stange, genauer gesagt die Übertragung der Kraft von Blindwelle auf Stange und von Stange auf Rad. Ein Drehmoment wird in eine lineare Kraft umgewandelt und dann wieder zurück. Physikalisch ist das Drehmoment das Vektorprodukt aus Kraft und Abstand Nabe-Zapfen. Wer sich noch dunkel an Schulzeiten erinnert, weiß noch das dabei 0 rauskommt wenn beide Vektoren gleichgerichtet sind.

Ein evtl. hilfreicher Link zum Thema:
http://www.lokifahrer.ch/Lukmanier/Mechanischer-Antrieb.htm#3-1

und noch einer:

http://www.drehscheibe-online.de/foren/read.php?3,4834844,4835259

Gruß Engelbert

PS: Entschuldigung an die E71 digitalisierer für das Threadnapping...
Hallo,

ich danke für die hier geäußerten Ausführungen...
Zitat

PS: Entschuldigung an die E71 digitalisierer für das Threadnapping...


...und finde das jetzt gar nicht so verwerflich, denn schließlich war der Ausgangspunkt ja die Frage nach dem Kurbelversatz bei dem Modell und daher die Diskussion um genau diesen nur halb-OT :-D

Grüße,
RF
Schöne Diskussion.

Engelbert, heißt das, dass die Stange gar keine durchgängige Stange war/ist, sondern de-facto zwei Stangen mit gegeneinander verschieblicher Verbindung an der Blindwelle? Wenn ausschließlich zwei Punkte fest verbunden sind "Rad-Zapfen - Blindwellen-Zapfen", dann sehe ich das ganze natürlich ein und es wird natürlich nur Kraft in Längsrichtung der Stange übertragen.
Wobei auch dann ein Anfahren möglich wäre, wenn etwas Spiel drin wäre. Sobald nämlich die Blindwelle weiter dreht und mit Spiel an den Zapfen die Stange etwas aus der Waagerechten geht, wird wieder etwas in Drehrichtung gezogen.

Wenn aber eine starre Stange eine Dreipunkt-Verbindung eingeht "Rad-Zapfen - Blindwellen-Zapfen - Rad-Zapfen", dann gilt mein Beispiel eines Reck-Turners im Prinzip doch immer noch. Dass die Stange das ggf. nicht aushält, wenn die volle Motor-Kraft wirkt, ist natürlich ein anderer Punkt. Wobei das vertikale Spiel der Stange an der Blindwelle dann schon sehr groß sein muss, um jeglichen 90°-Kraftvektor an der Stange zu verhindern. Aber zu sagen, der Versatz ist nötig, weil keine Kraft in Drehrichtung wirken kann bei maximalem Auschlag nach links oder rechts, ist so gesehen falsch. Man will nicht, dass ein wesentlicher Kraftvektor 90° über die Stange auf die Räder wirkt, damit die Stange nicht bricht.

Aber wie auch schon bermerkt würde ich bei einem Modell mit nicht vorbildgerechtem Versatz nicht anfangen, die Räder an den Achsen zu drehen. Man siehts ja nie, und das die Fahreigenschaft eines Modells ernsthaft drunter leiden würde, glaub ich nicht.

Gruß
Lars
@KH

nein wir haben keine Probleme und wir freuen uns, ich zumindest, über das Modell.
Aber über einen Sachverhalt zu diskutiren dürfte doch erlaubt sein, oder?

LG

Nico
Hallo mke,

"die Kraft wird immer in Längsrichtung der Stangen übertragen"

Ist das wirklich so?

Wenn jetzt Kubelzapfen an Rädern und Blindwelle auf z.B. 3 Uhr stehen und die Lok nach rechts fahren soll. Dann ist die Kraftrichtung doch aber nach unten, oder? Die Stange schiebt also nicht, sondern wird von der Blindwelle nach unten gedrückt. Geht dann bis 6 Uhr nach links über und wechselt bis 9 wieder nach oben.

LG

Nico
Hallo,

Um ein paar Nachfragen zu beantworten:
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

heißt das, dass die Stange gar keine durchgängige Stange war/ist, sondern de-facto zwei Stangen mit gegeneinander verschieblicher Verbindung an der Blindwelle?


Entweder so oder das Lager muss Höhenspiel haben. Irgendwie muss ja ausgeglichen werden, dass die Räder abgefedert sind, die Blindwelle aber nicht.

Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

Wobei auch dann ein Anfahren möglich wäre, wenn etwas Spiel drin wäre. Sobald nämlich die Blindwelle weiter dreht und mit Spiel an den Zapfen die Stange etwas aus der Waagerechten geht, wird wieder etwas in Drehrichtung gezogen.


Da würden aber gewaltige Kräfte auf die Stange wirken. Das Drehmoment, das am Rad ankommt, ist Kraft * Abstand * Sinus des Winkels, und wenn letzterer klein genug ist bricht eher die Stange bevor die Lok losfährt.
In der "3 Uhr Stellung" kann bei 2-Punkt Befestigung keine Kraft übertragen werden. Deshalb muss das in dieser Stellung die andere Lokseite übernehmen, die deshalb eben um 90 Grad verdreht sein muss.

Gruß Engelbert

Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

"die Kraft wird immer in Längsrichtung der Stangen übertragen"
Ist das wirklich so?


Ja sicher. Längs ist die Stange ja wesentlich stabiler als quer und kann erheblich größere Kräfte übertragen. Leg einen Bleistift links und rechts auf, dann kannst du ihn ohne Mühe durchbrechen wenn du in der Mitte draufhaust. Wenn du den Stift senkrecht stellst und draufhaust hast du eher ein Loch in der Hand als dass der Stift kaputt ginge (bitte nicht ausprobieren
Moin,

Zitat - Antwort-Nr.: 7 | Name: KH-Modellbahnbau

Wir haben auch preußische Stangen-Elloks hergestellt, da hat uns diese Frage gar nicht gestellt.


die gezeigten Modelle basieren auf Industriefahrwerken, bei denen die Kraft über Zahnräder zwischen den Treibachsen übertragen wird. Bitte nicht Äpfel und Birnen vergleichen.

Gruß, Carsten
Hallo,

Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

Die Kräfte dürften Vernachlässigbar sein in dieser Größe.



Sie reichen auf jeden Fall um die Stangen zu verbiegen oder zu brechen.
Rein theoretisch sind sie bei perfekter Ausrichtung, egal ob 1:1 oder 1:160, unendlich groß.

Gruß Engelbert
Hallo Engelbert,

"In der "3 Uhr Stellung" kann bei 2-Punkt Befestigung keine Kraft übertragen werden."

Ohne es erklären zu können, würde ich dem zustimmen. Bei der E 71 sind es aber nicht 2 sondern 3 Punkte. Von daher bräuchte man keine versetzte Gegenseite.

Dein Beispiel mit dem Bleistift verstehe ich.
Klar dass die Treibstange mehr schieben oder ziehen kann als dass sie verbogen oder gebrochen wird.
Aber ich denke, dass der E71 Motor da nicht draufhaut, sondern eine gleichmäßige Kraft dort anlegt. Die Treibstange wird hierzu auch ausreichend dimensioniert sein. Und bevor die brechen würde ( wenn die Motorkraft dafür überhaupt reicht), drehen die Räder durch.

Lg
Nico  
Hallo,

Zitat - Antwort-Nr.: 15 | Name: Mö

die gezeigten Modelle basieren auf Industriefahrwerken, bei denen die Kraft über Zahnräder zwischen den Treibachsen übertragen wird. Bitte nicht Äpfel und Birnen vergleichen.



Eben nicht, es gab damals keine passenden Fahrwerke, Diese Fahrwerke wurden in unserer Werkstatt gefräst und mit Zahnrädern versehen, dass ist richtig. Die Blindwelle lief lose mit.

Man kann auch Treibstangen in der Mitte teilen, damit die langen Loks um die Ecke kommen.

VG
Kurt Hegermann
http://www.kh-modellbahnbau.de
Hallo,

Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

Die Treibstange wird hierzu auch ausreichend dimensioniert sein. Und bevor die brechen würde ( wenn die Motorkraft dafür überhaupt reicht), drehen die Räder durch.


Ich würde es jedenfalls nicht ausprobieren, die Lok nur mit einseitig montierter Stange zu betreiben. In jedem Fall reicht die Motorkraft grundsätzlich aus, eine Treibstange zu verbiegen, das habe ich selbst erlebt. Und die Stange würde sich verbiegen oder brechen, bevor die Räder überhaupt drehen.

Gruß Engelbert
@17
Hallo,
Wie schon in @14 und früher erwähnt, überträgt die Treib- oder Kuppelstange beim Vorbild nur Längskräfte. Die Stange darf nicht auf Biegung belastet werden und muss daher beim Vorbild geteilt sein, wenn von der fest gelagerten Blindwelle 2 gefederte Radsätze angetrieben werden.

Beim Modell muss das nicht sein, weil 1. die Radsätze meist nicht gefedert sind, 2. die vertikalen Bewegungen durch die Toleranzen Bolzen/Loch in der Stange aufgenommen werden, und 3. die Biegebeanspruchung und Durchbiegung nicht maßstäblich gerechnet werden können. Im Modell ist die Stange im Verhältnis zur Zugkraft viel steifer als beim Vorbild.

Grüße   Alfred
Hallo,

wer es genau wissen will, sollte sich das Buch "Die Ellok-Baureihen E 01 und E 71" beschaffen

https://shop.vgbahn.info/vgbahn/shop/die+ellok-...+71¹-_1298.html

Dort wird der Antrieb mittels Schlitzkuppelstangen für die E 71 ausführlich beschrieben (S. 27-29).

Ansonsten habe ich noch dies hier gefunden:

http://retro.seals.ch/cntmng?pid=sbz-002:1912:59:60::386

Viele Grüße von Thomas


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