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Zahnradlok Wasseralfingen

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Henry (Henner)
Buntbahner
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Anmeldungsdatum: 20.11.2007
Beiträge: 1345
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 27.06.18 18:50    Titel: Re: Zahnradlok Wasseralfingen Antworten mit Zitat

Hans, Reinhold, Tobias,
ich werde natuerlich weiterberichten.
Volker,
Die Kuppelstangen stehen tatsaechlich in einem Winkel, da die Achse fuer das Treibzahnrad hoeher als die der Radachsen ist. Damit erreicht man zweierlei:
1. Die Spitzen des Treibzahnrads liegen oberhalb der Schienenoberkante, damit die Lok ueber Weichen fahren kann.
2. Teilkreisdurchmesser und Raddurchmesser sind exakt gleich.
Dadurch laeuft das Chassis auch so leicht.
Ich hoffe, ich kann den folgenden Scan zeigen, da die Quelle weit uber 100 Jahre alt ist:



Bei der Konstruktion des Zahnrads haben wir einen Normaleingriffswinkel (Pressure Angle) von nur 14° gewaehlt. Das ist ein guter Kompromiss zwischen LGB Zahnstange und Kaemmen mit dem Antriebsritzel. Wir hatten das ja vorher mit dem gelaserten Plexiglaszahnradpaar ausprobiert.
Regards

_________________
Henry (Henner)
Donkey Doktor EDH Lumber Company
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Z13
Buntbahner
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Anmeldungsdatum: 15.05.2012
Beiträge: 323
Wohnort: Stuttgart

BeitragVerfasst am: 27.06.18 23:00    Titel: Re: Zahnradlok Wasseralfingen Antworten mit Zitat

Hallo Henry,

ich lese eifrig mit, ich baue ja auch Zahnradloks.

Du schreibst vom exakt gleichen Teilkreisdurchmesser und Raddurchmesser und dass dadurch alles so leicht läuft.
Das stimmt aber nur wenn das Zahnrad auch die richtige Zähnezahl hat, das habe ich teuer lernen müssen. 400 Sfr für 10 falsche Zahnräder, welche zwar schön liefen und den richtigen Teilkreisdurchmesser hatten, aber zu viel Zähne hatten und daher immer die Treibräder nachzogen.
Wichtig ist, dass das Zahnrad auf der Zahnstange möglichst den gleichen Weg zurück legt wie das Treibrad auf der Schiene, sonst hast Du immer einen Rollwiderstand.
Wenn Dein Zahnrad 30 Zähne hat sollte das Treibrad einen Abrollumfang von 108 mm oder einer Durchmesser von 34,4 mm haben. Glaub’s mir. 'Winke'

Viele Grüße
Manfred

_________________
....Zahn um Zahn den Berg hinauf....
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Henry (Henner)
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Anmeldungsdatum: 20.11.2007
Beiträge: 1345
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 28.06.18 01:51    Titel: Re: Zahnradlok Wasseralfingen Antworten mit Zitat

Z13 hat folgendes geschrieben::
Hallo Henry,

ich lese eifrig mit, ich baue ja auch Zahnradloks.

Du schreibst vom exakt gleichen Teilkreisdurchmesser und Raddurchmesser und dass dadurch alles so leicht läuft.
Das stimmt aber nur wenn das Zahnrad auch die richtige Zähnezahl hat, das habe ich teuer lernen müssen. 400 Sfr für 10 falsche Zahnräder, welche zwar schön liefen und den richtigen Teilkreisdurchmesser hatten, aber zu viel Zähne hatten und daher immer die Treibräder nachzogen.
Wichtig ist, dass das Zahnrad auf der Zahnstange möglichst den gleichen Weg zurück legt wie das Treibrad auf der Schiene, sonst hast Du immer einen Rollwiderstand.
Wenn Dein Zahnrad 30 Zähne hat sollte das Treibrad einen Abrollumfang von 108 mm oder einer Durchmesser von 34,4 mm haben. Glaub’s mir. 'Winke'
Viele Grüße
Manfred

Hallo Manfred,
rate mal, wieviele Zaehne mein Zahnrad hat und welchen Durchmesser die Treibraeder: 30 Zaehne und 34,4mm! Mir ist nicht ganz klar, wie Du auf den richtigen Teilkreisdurchmesser, aber die falsche Zaehnezahl kommst, da beide ueber den Modul bestimmt sind D(Teilkreisdurchmesser)=M(Modul)*z(Zaehnezahl)?
- Der "Modul" ist durch die LGB-Zahnstange festgelegt.
- Zaehnezahl/Modul (damit Teilkreis bzw. Abrollumfang) und moegliche dazu passende Treibraddurchmesser stehen alle in einem festen Verhaeltnis zueinander. Gluecklicherweise haben bei meiner Lok alle Parameter bis auf kleine Abweichungen gepasst, sodass durch mehrfache Iteration alles fast masstaeblich ist und trotzdem absolut sauber laeuft. Durch unsere unkonventionelle Fraestechnik hat mein Zahnrad nur 3$ (Messingmaterial) gekostet Grins .
Nochwas: Laut Hefti (Zahnradbahnen der Welt) ist das Vorbild Deiner Lok von der Schafbergbahn eine reine Zahnradbahn, d.h. die Tragraeder laufen lose mit. Du solltest da keine Probleme mit der Synchronisierung haben.
Regards

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Henry (Henner)
Donkey Doktor EDH Lumber Company


Zuletzt bearbeitet von Henry (Henner) am 28.06.18 05:41, insgesamt ein Mal bearbeitet
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Henry (Henner)
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Anmeldungsdatum: 20.11.2007
Beiträge: 1345
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 28.06.18 05:27    Titel: Re: Zahnradlok Wasseralfingen Antworten mit Zitat

Ich sehe gerade, dass die Broschuere ueber die Wasseralfinger Zahnradbahn (inklusive Zeichnungen) als kostenloses E-book von Google heruntergeladen werden kann:

https://books.google.com/books?id=qY7CgBgrGyUC&pg=PA7&lpg=PA7&dq=zahnradlok+wasseralfingen&source=bl&ots=se_BWCouuk&sig=Lb_xaibBlYCAK-2Bmo8YqsxWi0I&hl=de&sa=X&ved=0ahUKEwiD77i6s_XbAhVMRa0KHQeLCs8Q6AEIRDAH#v=onepage&q=zahnradlok%20wasseralfingen&f=false

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Henry (Henner)
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Henry (Henner)
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Anmeldungsdatum: 20.11.2007
Beiträge: 1345
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 01.07.18 23:42    Titel: Re: Zahnradlok Wasseralfingen Antworten mit Zitat

Vielleicht sollte ich mal was dazu schreiben, warum ich gerade die Wasseralfinger Lok als Vorbild gewaehlt habe und wie meine Entwurfsueberlegungen waren:

Es gibt grundsaetzlich 2 Zahnradbahn-Kategorien, reine Zahnradbahnen und solche fuer gemischten Adhaesions/Zahnradbetrieb.

Reine Zahnradbahnen.
Diese muessen ueberall eine Zahnstange haben, da der Antrieb grundsaetzlich nur auf die Zahnstange wirkt. In diesem Fall koennen die Triebzahnraeder auf den gleichen Achsen sitzen wie die (losen) Tragraeder. Der unterschiedliche Abrolldurchmesser spielt hier keine Rolle, da sich Zahnrad und Tragrad (nicht angetrieben!) mit unterschiedlicher Drehzahl bewegen koennen.

Zahnradbahnen fuer Adhaesions- und Zahnradbetrieb.
Hier gibt es zwei Loesungen.
Verkuppelter Antrieb, d.h. eine Dampfmaschine/Motor eingebaut fuer beide Antriebssysteme.
Hierbei zitiere ich aus "Hefti":
"Maschinen mit direktem Antrieb:
Interessanterweise kann die einfachste Lösung,bei welcher das Triebzahnrad direkt auf der einen Adhäsionsachse aufgepresst wäre, nicht nachgewiesen werden. Vermutlich schied diese Anordnung deswegen aus, weil sich in diesem Fall die Teillinie der Zahnstange auf Schienenoberkante (SOK) hätte befinden müssen, und dabei das Antriebszahnrad die Schienen untergriffen hätte. Dies hätte bei den Weichen auf den Adhäsionsstrecken zu Spezialkonstruktionen geführt, welche nach Möglichkeit vermieden werden sollten."

Hier zur Verdeutlichung eine Zeichnung:



Wenn der Abrolldurchmesser (Teilkreis) des Zahnrads mit dem Treibraddurchmesser uebereinstimmt, kommt die Lok nicht mehr ueber Weichen (und passt auch nicht auf die LGB Zahnstange). Macht man den Teilkreis kleiner, rutschen die Treibraeder.
LGB macht es sich hier einfach und nimmt einen unterschiedlichen Abrolldurchmesser fuer Adhaesion/Zahnrad aus Kostengruenden in Kauf. Man handelt sich dabei aber rutschende Adhaesionsraeder und Zugkraftverluste ein.


Getrennter Antrieb.
Hier sind 2 Dampfmaschinen/Motore eingebaut, die Adhaesion und Zahnrad unabhaengig antreiben (z.B. die HG 4/4 von Hans, Baureihe 97 501). Auch hier koennen die Triebzahnraeder theoretisch auf den Achsen befestigt werden, muessen aber mit einer Geschwindigkeit unabhaengig von den Adhaesionsraedern laufen koennen. Es gab auch Loesungen mit einem Motor, wobei die unterschiedliche Geschwindigkeit von Zahnrad/Adhaesion durch ein Getriebe bewirkt wurde.

Ich wollte als Modell eine Lok, die gleichermassen gut auf normalen Schienen als auch Zahnstange laufen kann. Auch sollte sie nicht fuer extreme Steigungen (geneigter Kessel/Fuehrerhaus) ausgelegt sein, damit sie universell einsetzbar ist. Eine Untersetzung hilft bei einem Modell immer, die Geschwindigkeit zu zaehmen. Eine Lok mit doppeltem Triebwerk schied fuer mich aus, da sie mir zu kompliziert erschien. So kam ich auf die Wasseralfinger Lok, die all meine Forderungen in sich vereinigt.
- Verkuppeltes Triebwerk mit hoeherliegendem Zahnrad fuer leichten Lauf.
- Untersetzung 1:2
- nur ein Zylinderpaar notwendig.
- Vorbild hat 1m Spurweite fuer 1:22,5
- interessantes Aussehen...
Wie gesagt, das waren meine Kriterien fuer die Auswahl.

Noch eine Frage: Wo bekomme ich geschliffenes 2,5mm und 2mm rostfreies Stangenmaterial fuer meine Kolbenstangen/Ventilstangen. Hier in den USA gibt es das Material 303, das sich sehr gut zerspanen laesst. Leider bekomme ich es nicht im geschliffenen Zustand.

Regards

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BeitragVerfasst am: 02.07.18 23:18    Titel: Re: Zahnradlok Wasseralfingen Antworten mit Zitat

Hallo Henry,

Du hast recht, die Schafbergbahn ist eine reine Zahnradbahn, nur meine Anlage besteht halt nicht nur aus Zahnradstrecke und um auch dort kurze Strecken fahren zu können brauche ich fest mit der Achse verbundene Räder.
Die Wahl des Vorbildes war bedingt durch den langjährigen Urlaubsort und die Vorstellung des Regners Lumber Jack. Dessen Triebwerk war hervorragend geeignet die die Diesel gefeuerte
SLM Lok Z13 der Schafbergbahn nachzubauen. Als Antriebs-Zahnrad verwende ich in dieser Lok seit Jahren ein Modul 1 Kunststoffzahnrad was sich bis heute ohne Probleme bewährt hat.



Nach langem Überlegen und Diskutieren mit einem Dampfspezialisten wagte ich mich dann an den Modell-Nachbau der kohlengefeuerten Z - Lok der Schafbergbahn.
Ohne Computerhilfe zeichnete und berechnete ich die Goch-Steuerung und natürlich auch die übrigen Teile. Da mehrere Kollegen auch den Wunsch nach so einer Lok äußerten habe ich alle selbstgefertigten Urformen giessen lassen, da mir das am einfachsten vorkam. Nur die Rahmen - und Gehäuseteile ließ ich CNC fräsen oder Lasern. Die Kessel kamen von Reppingen.

Für diese Loks habe ich mir dann Zahnräder in der Schweiz bestellt, welche hinten und vorne nicht passten, obwohl die Radgrößen genau genannt wurde. 400 Sfr. für die Katz.

Auf Kunsstoffzahnräder wollte ich hier bei dieser Lok nicht zugreifen, ging auch nicht wegen dem Platz.
Aus diesem Dilemma hat mir Friedl aus Wien geholfen. Er hat mir passende Zahnräder geschnitzt, welche den richtigen Durchmesser und die richtige Zähnezahl hatten.



Die erste der Lok’s für Kollegen ist ausgeliefert und fährt. Meine eigene erste Lok der Kleinserie ist seit Jahren, allerdings noch ohne Gehäuse und Lack, unterwegs.

Was ich / wir da über neue Zahnräder für LGB Zahnstangen gelernt haben kann man nicht mit Formeln belegen, da muss man etwas probieren und tüfteln oder mit den von dir angesprochenen Nachteilen leben.

Regner hat übrigens für die Achenseelok ein sehr gut abgestimmtes Zahnrad entworfen, wesentlich genauer als LGB.

Und nun wünsche ich Dir gutes Gelingen beim weiteren Bau der schönen Wasseralfinger Lok.

Es gibt übrigens noch ein Büchlein zur Bahn:

https://www.amazon.de/s/url=search-alias%3Daps&field-keywords=3927654299

Viele Grüße
Manfred

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Dampfpferd-alt
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Anmeldungsdatum: 27.08.2011
Beiträge: 103
Wohnort: 71549

BeitragVerfasst am: 03.07.18 08:48    Titel: Re: Zahnradlok Wasseralfingen Antworten mit Zitat

Hallo Zahnradlokbauer!
In der Beschreibung der Wasseralfinger Lok ist eine "Gochsche Steuerung" eingebaut.Kann mir jemand sagen wo es eine Übersicht von Lokomotivsteuerungen (Buch)gibt.Habe in Wikipedia nichts gefunden.
Henner scheint einen guten Riecher für aussergewöhnliche Lokomotiven zu haben.
Gruss
Norbert
Razz
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volkerS
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Anmeldungsdatum: 01.04.2012
Beiträge: 1046
Wohnort: Bermersheim

BeitragVerfasst am: 03.07.18 09:00    Titel: Re: Zahnradlok Wasseralfingen Antworten mit Zitat

Hallo Norbert,
für Steuerungen und ihre Dimensionierungen ist Valve Gear von Dockstadler das Programm. Da findest du noch mehr interessante und nahezu unbekannte Steuerungen. Ein Buch das "alle" Steuerungen zeigt kenne ich nicht.
Volker
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Z13
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Anmeldungsdatum: 15.05.2012
Beiträge: 323
Wohnort: Stuttgart

BeitragVerfasst am: 03.07.18 12:29    Titel: Re: Zahnradlok Wasseralfingen Antworten mit Zitat

Hallo Norbert,

hier gibts einen Überblick:
http://www.zeno.org/Roell-1912/A/Steuerungen?hl=gooch


https://www.themt.de/org-0015-49.html


Viele Grüße
Manfred

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Henry (Henner)
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Anmeldungsdatum: 20.11.2007
Beiträge: 1345
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 03.07.18 17:01    Titel: Re: Zahnradlok Wasseralfingen Antworten mit Zitat

Nur ganz kurz. Ich will auf keinen Fall Manfreds wunderschoene Lok oder sein Design kritisieren, ganz im Gegenteil. Ausserdem: Eine Gooch-Steuerung "von Hand" zu entwerfen, erfordert eine sehr genaue Kenntnis der Kinematik. Alle Achtung! Ich habe im Augenblick mit der Steuerung ein paar Probleme, da ich Schieberweg und Exzenter dimensioniert hatte, ehe ich die ganze Steuerung konzipiert hatte.
Manfreds Link zu dem zweiten Buechlein ueber die Wasseralfinger Zanradbahn kam mir bekannt vor, nach etwas Suchen fand ich es in meinem Buecherschrank Verwirrt . Es zeigt aber gegenueber dem Google E-Buch nichts Neues bezueglich technischer Daten/Zeichnungen.
Die Achenseebahnlok ist aehnlich wie die Wasseralfinger Lok ein "verkuppeltes" Design mit den hochliegenden Zahnraedern. Ich wollte aber eine Lok, die auf normalen Gleisen nicht so "schraeg" aussieht und ausserdem nicht nur mit (Personen-) Vorstellwagen einsetzbar ist, deshalb diese Wahl.
@Norbert
Ich dachte eigentlich, dass ich den Link zum Dockstader-Programm angegeben hatte, aber habe es offensichtlich vergessen. Hier also der Link:

https://www.jf2.com/bcwrr/Dockstader-Valve-Gear.html

Regards

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