Rollenprüfstand Teil 1
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Es gibt verschiedene, käufliche und günstige Einrichtungen, um darauf eine Lokomotive stationär laufen lassen zu können, aber ohne Möglichkeiten Leistungs-Parameter ermitteln zu können. Ich persönlich kenne bis heute nur eine einzige, echte Testanlage, diejenige meines Modellbaukollegen Werner J.;… genial konstruiert, flexibel einsetzbar und keine Wünsche offen lassend.
Für meinen eigenen Prüfstand habe ich mich von den folgenden Überlegungen leiten lassen:
Die Rollenanzahl und –Abstände sind auf meine Lokomotive zugeschnitten und somit nicht verstell- oder erweiterbar.
Der Rollen-Bock mit Wirbelstrombremse, als separates Modul ausgeführt, wird im Montage-Schwenkrahmen, sowie auch im Prüfstand eingebaut verwendet.
An Stelle von selbstzentrierenden Doppelrollen dienen lediglich Einzelrollen mit Punktauflagen für die Triebräder und auf dem späteren Prüfstand liegen auch die Laufachsen präzise auf derselben Höhe.
Auf dem Prüfstand werden die Gewichtverteilung über alle Achsen der Lok (ohne Tender), sowie deren Quer-Symmetrie geprüft, gewogen und eingestellt, die Drehzahl resp. Geschwindigkeit und schlussendlich die effektive Zugkraft in Gramm am Haken gemessen, unter Berücksichtigung der Eigenverluste des Systems.
Die Sache mit dem „Wirbelstrom“:
Eigentlich verführte mich das Beobachten der Eigendynamik bei der Fortbewegung von Modell-Dampflokomotiven, vor allem im Gefälle dazu, über mögliche Gegenmassnahmen zu sinnieren und landete schlussendlich bei der berührungslosen und somit verschleissfreien Wirbelstrombremse, welche die Wirbelstromverluste von in Magnetfeldern bewegten Metall-Rotoren zur Bremsung benutzt. Je höher die Drehzahl des Rotors (Alu- oder Kupferscheibe), umso grösser wird die Bremswirkung. Die Wirkung erfolgt nicht linear, sondern ähnlich einer ℮-Funktion, wobei eine Abbremsung bis zum Stillstand nicht möglich ist. Eine Erwärmung des als ohmschen Verbraucher wirkenden Rotors wird in diesem kleinen Leistungsbereich nicht auftreten. Auf den ersten Blick also die patente Lösung in einer Lokomotive, um ein Überschreiten einer maximalen Höchstgeschwindigkeit zu verunmöglichen, oder in einem Prüfstand integriert, Leistungsmessungen durchführen zu können.
Diese Erkenntnis soll im Moment genügen, denn so ganz einfach sind die Dimensionierung und das notwendige, einstellbare Regelwerk auch wieder nicht. Leider gestatteten mir die verbliebenen Freiräume in meinem Lok-Chassis den nachträglichen Einbau einer derartigen Bremseinrichtung nicht. Leider, leider….!
Der eigentliche Prüfstand befindet sich erst Bau und wird darum zu einem späteren Zeitpunkt als „Teil 2“ in einem weiteren Beitrag beschrieben.
Der Rollen-Bock in der Einsatzvariante Montagegestell.
Das abgebildete Montagegestell gestattet die Aufnahme des Lok-Chassis, das in seiner Längsachse beliebig gedreht und fixiert werden kann. Der hier darunter geschobene Rollen-Bock hebt dabei die Triebräder in ihre korrekte Horizontal-Position, was ein Achsdruck von 1kg ergibt, analog aus dem Betriebsgewicht der freistehenden Lokomotive. Mit dieser Test-Kombination können die Funktion der Achs- und Oelpumpen und Steuerung im gesamten Füllgradbereich (12-80%), unter variabler Last, untersucht werden und dies bequem über einen längeren Zeitraum.
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Der Rollen-Bock
Die Profil-Elemente des Gerätes bestehen aus Aluminium, wie die Rollen auch, anstatt aus Stahl. Eine rein fertigungstechnische Bequemlichkeit von mir!!! Gut erkennbar sind die mit Zwischen-Zahnräder praktisch spielfrei verbundenen Hauptachsen, der Kupfer-Rotor, sowie der mittels einer Gewindespindel radial verschiebbare Schlitten und der darauf aufgeschraubte Spalt-Support mit seinen integrierten, sich gegenüberliegenden, starken Scheiben-Supermagneten.
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Ansicht von oben.
Die 2.5mm Schultern der 40mm Ø Alu-Rollen haben das Profil eines Fine scale Schienenkopfes. Sämtliche Stahl-Achsen sind sehr präzise in Bronze-Büchsen gelagert. Die Verwendung von Kugellagern rechtfertigte sich, aus meiner Sicht, in keinster Weise.
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…und hier mit voll eingefahrenen Magneten.
Der nächste Schritt war ein Herbeigesehnter,… der erste Versuchsbetrieb mit Dampf. Die Dampfmaschine speiste ich aus dem geliehenen, stationären Stuart-Dampfkessel meines Modelbaukollegen Hugo O.
Meine latent vorhandenen Bedenken im Hinterkopf bewahrheiteten sich auch sogleich,… Alu hat nun einmal einen bescheidenen Reibungskoeffizient und „schmiert“, auch bei einer gänzlich fettfreien Oberfläche. In meiner längst vergangenen 71/4 und 5“-Zeit wurde auf einigen Anlagen radkranzschonendes Alu-Geleise verbaut, ein totaler Reinfall! Also, …meine bestens funktionierende Wirbelstrombremse war nicht in der Lage, die Dampfmaschine spürbar zu belasten.
Statt neue Rollen aus Stahl anzufertigen, wählte ich die schnellere Problemlösung, das „Aufrüsten“ der Alu-Rollen mit O-Ringen aus „FKM NT“ und einer Schnurdicke von 1.5mm. Für das Einstechen des Schnur-Bettes in die Alu-Rollen fertigte ich einen präzisen Formstahl. Die aufgezogenen O-Ringe liegen absolut rutschfest in ihren Fugen und Druckstellen durch die Triebräder sind nicht aufgetreten. Ein erfolgreicher Kompromiss!
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