FEM-Analyse der Vergleichsspannung im Querschnitt von Profilschienenführungen der Bauarten X und O bei mittiger Belastung

Laufzeit:	05/2010 – 06/2010
Finanzierung:	Industrie
Bearbeiter:	Dipl.-Ing. Sven Krihning

Zielstellung

Es sollten die maximalen Vergleichsspannungen eines Quer¬schnittes (senkrecht zur Verfahrrichtung) des Wälzkontaktes (exemplarisch eine Wälzkörperebene) von Profilschienen¬führungen der Bauarten X und O ermittelt und bewertet werden.

Lösungsweg

Die Vergleichsspannungen nach von Mises wurden mittels FEM berechnet (Bild 1). Ergänzend wurden diese Werte mit den Ergebnissen der analytischen Berechnung nach Hertz verglichen.

Bild 1: Belastetes Viertelmodell der Bauart O

Die Detailansicht zeigt, ob in den belasteten Laufrillen Kantenlauf zu erwarten ist (Bild 2).

Bild 2: Detailansicht der Laufrillen im PSF-Wagen

Ergebnisse

Für Modelle der Baugröße 25 der Bauarten X und O wurden die Vergleichsspannungen am Wälzkontakt bei unterschiedlichen Belastungen ermittelt.

Für die gewählten Modellannahmen, Randbedingungen und Modellparameter sowie für eine ideal mittige statische Belastung haben die FEM-Berechnungen gezeigt, dass bei Belastungen von 0 … 100 % C50B der Wälzkontakt der PSF die Last sicher in die Führungsschiene überträgt. Es gab keine Hinweise auf unzulässige Spannungen in den Wälzkontakten.

Bei der höchsten Belastung von 100 % C50B konnte außerdem nachgewiesen werden, dass an den Rändern der Laufrillen des Wagens und der Schiene kein Kantenlauf auftritt.
Die Modellberechnungsergebnisse zeigen damit, dass die für die Gültigkeit des allgemein anerkannten Lauf-Belastungs-Zusammenhanges vorauszusetzenden Bedingungen