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Dampf & Diesel - Projekt Garrax in 1:3,6


steli72 - 06.06.14 14:43
Titel: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo,
nach ersten Erfahrungen mit einem B-Kuppler von Maxitrak habe ich mich zu einem Totalumbau der Maschine entschlossen. Im Gegensatz zu hochdetaillierten Meisterwerken des Faches wie die HG 4/4 von Hans oder die Shay von Gerd soll es bei meiner Lok eher um ein robustes Funktionsmodell gehen.
Ziel ist es, das Antriebskonzept zu testen und meine handwerklichen Fähigkeiten auszubauen. Daher hat die Lok auch kein konkretes Vorbild, sondern ist lediglich in seinen Maßen an die englischen 18“-Feldbahnen angelehnt. Bei 127 mm Spurweite ergibt sich ein Maßstab von 1:3,6.
Vielleicht ergibt sich ja gerade für jüngere Mitstreiter mit weniger Erfahrung ein Ideen- und Gedankenaustausch.

Aus den Betriebserfahrungen mit der Maxitrak-Lok sollte der Entwurf folgende Forderungen erfüllen:
• Erhöhte Zugkraft bei Nutzung des Körpergewichtes als Reibungsgewicht
• Herabsetzung der Geschwindigkeit
• Gute Zugänglichkeit zu Rost und Aschkasten
• Zerlegung der Lok in Baugruppen beim Transport
• Nutzung von Kessel und Zylinder der Maxitrak

Als Fan von Gelenklokomotiven fand ich die Anregung für den Umbau hier:
http://www.beyergarrattlocos.co.uk/Proposals.html

Beyer Peacock plante für die Rimutaka-Rampe in Neuseeland den Bau einer Garrat/Climax-Lok, um die alten Fell-Maschinen abzulösen. Dieses Konzept setzte ich auf meine Verhältnisse um. Heraus kam dieser Entwurf:

Entwurfsskizze (steli72)


Es handelt sich um eine Kombination von Garratt- und Climax-Lok (= Garrax). Der Hauptrahmen trägt dabei Kessel, Führerstand und die 2 Zylinder, die eine ebenfalls im Hauptrahmen gelagerte Blindwelle antreiben. Über Kegelräder und Gelenkwellen wird das Drehmoment auf die 4 Radsätze der Drehgestelle übertragen, wobei im Drehgestell noch eine Getriebestufe 1: 1,5 vorgesehen ist.
Aufgrund des geringen Achsstandes und der Kegelradgetriebe an den Radsätzen sehe ich keine Federung vor.
Nach der Konstruktion der Einzelteile ging es an die Bestellung der Halbzeuge und Getriebeteile. Ich begann mit den Drehgestellen. Die Rahmen werden geschweißt und bestehen aus Flachstahl 80 x 6 mm. Die Radsätze stammen von Knupfer, die Getriebeteile von Mädler.

Fahrwerksteile (steli72)



Stellprobe Drehgestell (steli72)

giovanni - 06.06.14 18:47
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Steffen,

ich werde den Bau natürlich höchst interessiert verfolgen. Jede Baugrösse erfordert handwerkl. Geschick und Können. Der Anfang scheint mir gelungen und sauber ausgeführt. Wer weiss, vielleicht lerne ich auch noch das eine oder andere. Ich wünsche jedenfalls nur Erfolg.

Hans
volkerS - 07.06.14 11:00
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo Steffen,
ein sehr interesantes Projekt. Wie schnell soll den die Lok später fahren?
Verwendest du Tagentialkegelräder für das Getriebe Blindwelle-Antriebswelle und wie planst du den Längenausgleich zwischen Antriebswelle und Drehgestellen? Hat das gezeigte Kardangelenk einen Längenausgleich?
Die Auflagepunkte deiner Brücke erscheinen mir kritisch. Direkt über oder sogar hinter der inneren Achse? Bei der erforderlichen Luft des Drehzapfens kommt es leicht zu einer Entlastung der ersten Achse. Abhängig von der Position des Drehzapfens ist die Lastverteilung der Brücke auf das Drehgestell. Nach deiner Zeichnung liegt die Brückenlast zu fast 100% auf der inneren Achse. Der Drehpunkt sollte etwa bei 1/3 zu 2/3 zwischen den Achsen des Drehgestells liegen. Dann verteilt sich die Achslast 1 : 2 auf die Achsen.
Werde dein Projekt mit Spannung weiterverfolgen.
Volker
steli72 - 07.06.14 22:32
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo Volker, hallo Hans,

dankeschön. Die Geschwindigkeit soll zwischen der eines Direktantriebes und der der bekannten amerikanischen Getriebeloks Shay / Climax / Heisler liegen, eben etwas untersetzt, aber noch so hoch, dass es nicht zu langsam wird. Ich werde mit den Ritzeln der Stirnradpaarung im Drehgestell ggf. experimentieren. Der Längenausgleich liegt in der Gelenkwelle.

Die Lage der Drehpunkte für den Brückerahmen ist ja eigentlich so zu wählen, dass der Gewichtsanteil des Brückenrahmens ausgeglichen wird von den Aufbauten und den Eigenmassen des Drehgestelles, wobei bei den echten Garratts ja auch noch die Zylinder als Gegengewicht zum Brückenrahmen wirken.
Aber: Der Lokführer soll bei mir auf dem hinteren Drehgestell sitzen, damit ist das Körpergewicht maßgebend. Bei dieser Sitzposition wird sehr wahrscheinlich die 4. Achse diejenige mit der höchsten Achslast sein. Beim vorderen Drehgestell soll das Gewicht des Wassertanks plus Inhalt einen Ausgleich herstellen. Somit erscheint mir lediglich wichtig, den Drehzapfen ausreichend weit zwischen den beiden Radsätzen zu positionieren. Ein Musterbeispiel des Achslastausgleiches wird dieses Fahrzeug ohnehin nicht...
Dass ähnliche Konstruktionen jedoch ganz gut funktionieren, habe ich bei verschiedenen B'-B'-Garratts auf 7 1/4-Zoll gesehen.
Daher glaube ich: Versuch macht kluch!
Henry (Henner) - 07.06.14 23:17
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Steffen,
eine hoechst interessante Konstruktion. Das Vorbild ist eigentlich eine Mischung aus 3 Loktypen: Garrat fuer den Grundaufbau, Climax fuer die Zylinderanordnung/Uebergang auf die mittlere Welle und Heisler mit einer Achse angetrieben ueber Kegelraeder, die andere ueber Stangen.
Wie willst Du die Uebertragung Kurbelwelle/mittlere Welle loesen, da die beiden sich ja nicht ohne weiteres kreuzen koennen? Hypoidverzahnung?
Regards
steli72 - 09.06.14 19:16
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo Henry,

im Drehgestell befinden sich 2 Längswellen. Die erste dient als Drehmomenteneingang von der Gelenkwelle her und liegt über den Achsmitten der Radsätze. Die zweite kuppelt beiden Achsen eines Drehgestelles über Kegelräder. Zwischen beiden Wellen befindet sich eine Stirnradpaarung. Somit kann ich normale Standardkegelräder nutzen, und es entfallen die Kuppelstangen, die Heisler verwendet hat. Hier ein Bild vom aktuellen Stand:

DSC_0021_1_ (steli72)


Im Bereich der Blindwelle habe ich ebenfalls normale Kegelräder vorgesehen, d.h. die Längswelle im Brückenrahmen wird nicht durchgehend sein.
Im Übrigen ist es nicht einfach, bei einer Schweißkonstruktion eine vierfach gelagerte Welle zum klemmfreien Lauf zu bewegen. Die Verzugserscheinungen habe ich doch unterschätzt. Andererseits reizte mich die zu erwartende Gewichtsersparnis. Beim Bau des Brückenrahmens werde ich wohl nochmals darüber nachdenken.
volkerS - 09.06.14 19:58
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo Steffen,
wie willst du das Kegelrad auf der Achswelle montieren? Eine Radscheibe abziehen? Wenn ja, dann wirst du etwa 5t Presskraft benötigen. (Ein Modellbaukollege aus GB hat vor Jahren an einem Radsatz von Knupfer eine Radscheibe zwecks Montage einer Bremsscheibe abgezógen und dafür obig genannte Kraft benötigt, Knupfer schrumpft die Radscheiben warm auf.) Eine Alternative ist das Längsteilen des Kegelrades und verschrauben.
Volker
steli72 - 10.06.14 09:36
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo Volker,

die Radscheiben und Radsatzwellen haben Kegelsitze, sodass ich die Radscheiben immer wieder demontieren kann, was für dieses Projekt wegen der Zahnräder wichtig ist. Den festen Sitz erreiche ich durch eine Mutter, die auf das Wellenende geschraubt wird und so die Pressung der Radscheibe auf der Welle herstellt - eine intelligente Lösung von Knupfer ohne Kleben, Aufschrumpfen etc. , die mir sehr sinnvoll erscheint. Der Praxistest kommt allerdings erst noch:

Radsätze (steli72)

Ralph - 10.06.14 09:53
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo Steffen

Wenn ich das richtig sehe hast du blank gezogenen Flachstahl verwendet der eh nicht für Schweißverbindungen optimal ist .
Vielleicht solltest du dir die nächsten Teile aus Stahl-Blech lasern lassen mit Nut und Zapfen und weniger lange Schweißnähte setzen .
90 grad Kehlnähte ziehen immer wie Sau .

Gruß Ralph

aus dem R.AW Nörvenich
steli72 - 10.06.14 10:46
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo Ralph,

mit dem Flachstahl liegst Du richtig. Dein Vorschlag erscheint mir sinnvoll, hast Du mit der Variante Erfahrungen? Ansonsten wäre ich wieder in Richtung klassische Schraubverbindung tendiert...
Florian - 10.06.14 22:03
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
steli72 hat folgendes geschrieben::
Ansonsten wäre ich wieder in Richtung klassische Schraubverbindung tendiert...


Sowas wurde doch früher genietet! Cool

Gruss Florian
steli72 - 14.06.14 21:02
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo,

trotz sehr knapper Hobby-Zeit habe ich gestern die ersten Zahnräder im Drehgestell montieren können.

Nach den guten Erfahrungen bei der Akku-Lok befestige ich die Zahnräder hier in der gleichen Weise: Die Bohrungen der Zahnräder drehe ich gerade so groß aus, dass sie sich leicht auf die Welle schieben lassen. Anschließend bohre ich ein M5-Gewinde für eine Madenschraube, die das Zahnrad auf der Welle festklemmt. Zusätzlich kommt bei der endgültigen Montage noch Loctite zum Einsatz. Die Welle fräse ich an den Klemmstellen etwas ab, damit dort eine Planfläche entsteht. Das ist zwar nicht das klassische Nut-Feder-Prinzip, aber recht einfach herzustellen.

Montage_Zahnrad_1 (steli72)


Montage_Zahnrad_2 (steli72)


Auf den Bildern ist auch zu sehen, wie die Radscheiben per Kegelsitz auf der Welle befestigt sind. Nach dem Ausrichten der Kegelräder war beim Durchdrehen per Hand kein Hakeln spürbar. So hoffe ich, dass sich dieses Erfolgserlebnis im Betrieb später wiederholen lässt.
steli72 - 19.01.15 12:54
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Es geht weiter...

Hallo,

nach umzugsbedingter Zwangspause ist die Werkstatt endlich wieder arbeitsfähig.

Nachdem die Drehgestelle ja schon ein halbes Jahr herumstehen, konnte ich am Wochenende die Arbeiten am Brückenrahmen beginnen. Die Platten entstanden aus Flachstahl 80x6 mm. Sie werden über Winkelstücke zusammengeschraubt, nachdem sich an den Drehgestellen doch erheblicher Wärmeverzug durch das Schweißen eingestellt hatte.
Die einzelnen Platten habe ich zugesägt, auf Maß gefräst und gebohrt, wobei deckungsgleiche Platten immer zusammen bearbeitet wurden. Als nächster Schritt stehen nun das Bohren der Winkelstücke und die Montage an.

Einzeteile für den Brückenrahmen (steli72)



Fräsen der Querbleche (steli72)



Wangen des Brückenrahmens (steli72)

steli72 - 27.02.15 11:09
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo liebe Leser,

die Arbeiten an den Rahmenteilen sind nun soweit fortgeschritten, dass ich eine erste Stellprobe des ganzen Fahrgestelles auf der zukünftigen Anlage vornehmen konnte. Das Ganze macht schon einen gewaltigen Eindruck...

Rahmenmontage (steli72)


Stellprobe Rahmen (steli72)


Mit dem aufgesetzten Kessel werden die Dimensionen noch etwas klarer. Der Dampferzeuger ist noch der alte Maxitrak-Kessel und harrt noch der Aufarbeitung. Wenn irgendwann einmal Geld übrig ist, möchte ich ihn gegen eine größere Ausführung mit mehr Reserve tauschen, der Platz dafür ist ja da...

Stellprobe mit Kessel (steli72)

steli72 - 02.03.15 14:06
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Wieder ein Stück weiter...
Am vergangenen Wochenende konnte ich den kompletten Antriebsstrang von der Blindwelle bis zum Drehgestell montieren. Die schwarzen Gummiteile auf der Gelenkwelle dienen später, mit Fett gefüllt, dem Schutz der Gelenke. Alle Rahmenteile sind fertig und stehen nun vor der Farbgebung.

Der komplette Anriebsstrang (steli72)


Am Kessel waren diverse Anpassungsarbeiten für die Umstellung auf metrisches Gewinde notwendig, die neuen Armaturen ließen sich schon probehalber montieren.

Hat jemand eine Idee, wie man einen Kessel ohne Waschluken auf Kesselstein untersuchen kann? Wenn ich durch die verschiedenen Gewindeöffnungen spechte, sieht es ja ganz gut aus, der Ausschnitt ist nur sehr klein...
Ich würde den Kessel vorbeugend mit einer Essig-Lösung füllen und über Nacht stehen lassen. Das funktioniert bei der Reinigung von hartgelöteten Teilen auch sehr gut.

Neue Armaturen am Kesselstock (steli72)

giovanni - 02.03.15 15:31
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Steffen,

das macht mir sicher Eindruck. Super, gefällt mir wie du vorgehst. Die Kesselkontrolle ist möglich mit einem Endoskop. Es scheint mir auch ein gewisses Risiko etwas unbeaufsichtigt in Säure zu lassen.

gi
volkerS - 02.03.15 16:51
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo Steffen,
gerade die großen Bohrungen (Kesselstock und Sicherheitsventil) sollten einen Blick in den Kessel erlauben. Essigsäure kann einen Cu-Kessel wohl kaum über Nacht schädigen. Allerdings solltest du anschließend gründlich spülen.
Nur 1 Sicherheitsventil? Da kannst du auf einigen Anlagen mit Fahrverbot belegt werden. (2 unabhängige Sicherheitsventile, die in der Lage sind, bei maximal arbeitendem Hilfsbläser, den Kesseldruck sicher auf den Nenndruck zu begrenzen.)
Volker
steli72 - 03.03.15 08:57
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo,

Giovanni und Volker, danke für die Rückinfo.
Ja, bei dem Kessel hat Maxitrak nur ein Ventil vorgesehen. Ein Prüfzeugnis gibt es auch. Wäre also noch zu klären, welche rechtlich verbindliche Vorgabe zu beachten ist. Vom Ventilquerschnitt her ist das Ventil jedenfalls in der Lage, den Druck auch bei voll arbeitendem Bläser zu begrenzen.

Nachtrag: Eben habe ich die Kesselprüfungs-Vorschriften der British Model Engineering Liason Group gefunden (http://www.forum.echtdampf.net/wbb3/index.php?page=Thread&threadID=666). Dort gibt es keine explizite Forderung nach 2 Sicherheitsventilen, jedoch die nach ausreichendem Querschnitt. Haben wir solche Art Regelwerk auch für Deutschland? Ansonsten sind die aufgeführten Regeln allgemein gute Hinweise für die Handhabung von Modelldampfkessel.
Andreas WB - 03.03.15 11:59
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo , ich frage mal nach ,
wo kann das passieren ---
Nur 1 Sicherheitsventil? Da kannst du auf einigen Anlagen mit Fahrverbot belegt werden. (2 unabhängige Sicherheitsventile, die in der Lage sind, bei maximal arbeitendem Hilfsbläser, den Kesseldruck sicher auf den Nenndruck zu begrenzen.)

Ich meine zu Wissen das das nirgends so steht das 2 vorhanden sein müssen .
""jedes muss für sich allein die gesamte erzeugte Dampf menge abblasen können ""

Zitat aus einem anderem Forum --- Dafür gibt es Vorschriften . 2 parallele Sicherheitsventile Ventile sind ok . Aber jedes muss für sich allein die gesamte erzeugte Dampf menge abblasen können . Das zweite Venti ist nur redundant vorhanden ! ( redundant => absichtlich mehrfach in gleicher oder sehr ähnlicher Ausführung vorhanden , so dass der Ausfall eines der mehrfach vorhandenen „Dinge“ nicht ins Gewicht fällt und verschmerzt werden kann) .


Modelldampfkessel: Planung Bau Prüfung Betrieb Taschenbuch – 4. Dezember 2014

http://www.amazon.de/dp/3738604111/ref=pe_386171_51767411_TE_M3T1_dp_1
steli72 - 26.03.15 09:51
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo,

nachdem die Rahmenteile lackiert wurden, konnte ich die Maschine gestern wieder auf die Füße stellen.

Wieder aufgeachst (steli72)


Bis die Teile zurück waren, kontrollierte ich den Kessel auf sichtbare Schäden und bereitete ihn für die Wasserdruckprobe vor. Der Hilfsbläser erhielt bei der Gelegenheit neue Düsen, da die alten, aus Schrauben hergestellten Düsen oft verstopften.

Hilfsbläser, neue Düsen (steli72)


Nun fehlt am Kessel nur noch das neue Speiseventil.
steli72 - 18.05.15 09:35
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo,

am vergangenen Sonnabend kam der erste Moment der Wahrheit. Nach der Montage diverser Leitungen, dem endgültigen Aufsetzen des Kessels und dem Anschluss der Handpumpe ging es an die Wasserdruckprobe, wobei ich den Druck stufenweise bis auf den 1,5fachen Betriebsdruck = 9,3 bar steigerte. Der Kessel selbst zeigte keinerlei Undichtheiten, einige Armaturenanschlüsse waren jedoch noch nachzuziehen. Auch war das Sicherheitsventil auf die regulären 6,2 bar einzustellen. Die Maschine lief seit über 2 Jahren erstmals wieder, wenn auch "nur" mit Luft.


Leitungs-Salat (steli72)



Leitungs-Salat-2 (steli72)



Wasserdruckprobe (steli72)

volkerS - 18.05.15 23:56
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo Steffen,
ist das wirklich eine Holzplatte auf der Kessel montiert ist? Verwirrt
Volker
steli72 - 19.05.15 08:47
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo Volker,

das ist in der Tat so. Ich stand vor dem Problem, dass die Brücke so schon recht schwer geworden ist. Bei den aktuellen Raumverhältnissen muss ich die Teile (2x Drehgestell und die Brücke) aber ohne weitere Hilfe heben können. Also kam eine Stahlplatte mit den nötigen Versteifungen vorerst nicht in Betracht. Die Multiplexplatte ist leichter, stabil und erhält noch eine Planken-Optik, wie man sie z.B. an amerikanischen Maschinen findet.
Maschinist - 28.05.15 09:42
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Mahlzeit!

Sehr interessantes Bauprojekt!

Ich würde jedoch auch raten die Holzplatte gegen ein 2-mm-Blech auszutauschen. Das Deckblech dient schließlich auch der Versteifung des Rahmens. Diagonale Versteifungen fehlen bislang gänzlich und die Holzplatte arbeitet zu viel.

Das Einstellen des Sicherheitsventils mit Wasserdruck oder Druckluft macht keinen Sinn, wenn es mit Dampf funktionieren soll. Der Einfluss der Temperatur ist nicht unerheblich, daher immer unter Dampf einstellen.

Gruß Sven
steli72 - 30.05.16 13:26
Titel: Re: Projekt Garrax in 1:3,6
Hallo,

nach fast einem Jahr mit anderen Prioritäten ging es nun ordentlich mit der "Holzeisenbahn" voran. Ich habe mich entschlossen, die Bodenplatte zunächst so zu belassen. Wenn alle Bohrungen und Ausschnitte feststehen, lasse ich mir eine Stahlplatte zuschneiden.
Die Warmprobe des Kessels und eine erste Probefahrt Mitte Mai verliefen erfolgreich. Allerdings sind die Steigungen auf der heimischen Strecke doch recht beträchtlich, was die recht knappen Leistungsreserven der Lok beansprucht und Nacharbeiten am Gleiskörper nach sich ziehen wird. Die Maschine lässt sich wie geplant sehr einfach und schnell in drei gut händelbare Teile demontieren.

Die Grundkonstruktion der Drehgestellaufbauten entstand aus Gewichtsgründen ebenfalls aus Holz, die noch beblecht wird. Im vorderen Drehgestell ist der Tank untergebracht, hinten unter dem Sitz ist Platz für Zusatzausrüstungen, die Kohle liegt im Führerhaus, Heizerseite. Seit letztem Wochenende steht sie nun in ihrer endgültigen Gestalt mit Führerhaus auf dem Gleis.

Hier der aktuelle Bauzustand.

Führerhausbau (steli72)



Führerhausbau2 (steli72)



Führerhausbau3 (steli72)



Führerhausbau4 (steli72)

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