Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Verhalten der Haftreibungszahl in vorgespannten Verbindungen bei schlagartiger Beanspruchung im Schienenfahrzeugbau

Im Hinblick auf Umweltschutz und Ressourcenschonung bietet der Schienenfahrzeugverkehr aufgrund seines geringen Anteils CO2-Emissionen erhebliche Vorteile gegenüber dem Straßenverkehr. Um dabei dem internationalen Wettbewerb entgegen treten zu können, müssen flexible Montagemöglichkeiten und Instandhaltung von Anbauelementen gewährleistet werden. Dafür eignen sich vor allem Schraubenverbindungen, die eine schnelle Montage und Demontage ermöglichen. Bei der Auslegung dieser Schraubverbindungen besteht die Forderung, dass es zu keiner Relativbewegung zwischen den beiden verspannten Teilen kommen darf. Um dieses zu gewährleisten wird die reibschlüssige Tragwirkung durch Haftreibungskoeffizient nachgewiesen. Dieser ist bisher lediglich abhängig von den Oberflächen der Fügepartner. Die Beanspruchungsgeschwindigkeit bleibt unberücksichtigt und die Haftreibungszahl wird als konstant angenommen. Während des Betriebes von Schienenfahrzeugen können allerdings hohe Beanspruchungsgeschwindigkeiten auftreten, welche als maßgebende Einwirkungen (Designdriver) im Nachweis zu berücksichtigen sind. Da es bisher keine Erkenntnisse über die Geschwindigkeitsabhängigkeit des Haftreibungswertes existieren, sollen diese mit Hilfe des Forschungsvorhabens ermittelt werden. Dazu werden Hochgeschwindigkeitszugversuche an gleitfest vorgespannten Schraubverbindungen durchgeführt. Die ermittelten Ergebnisse werden mit den Haftreibungswerten aus dem quasistatischen Gleitlastversuch verglichen. Vor allem Schraubenhersteller, Ingenieurs- und Berechnungsdienstleiter profitieren aus den Erkenntnissen des geplanten Forschungsvorhabens. Da die meisten KMU aufgrund fehlender Anlagentechnik nicht über die Möglichkeiten verfügen teure, experimentelle Nachweise zu erbringen, müssen sich diese bei der Auslegung ihrer Schraubverbindungen auf die bestehen-den Werte für die Haftreibungszahl aus Normen und Richtlinien verlassen.