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Zahnradloks ruckeln bei Talfahrt. Lösung ohne Getriebeumbau?

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Schmiermaxe
Buntbahner


Anmeldungsdatum: 27.02.2004
Beiträge: 88
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 24.12.08 10:36    Titel: Re: Zahnradloks ruckeln bei Talfahrt. Lösung ohne Getriebeum Antworten mit Zitat

Moin,

zu diesem Thema wurde ja schon viel gesagt. Man gestatte mir zu diesem Thema ebenfalls meinen „Senf“ beizutragen.
Das Dilemma mit dem Ruckeln ist in der Technik wohl bekannt. In "Neu-Deutsch" als stick-slip bekannt, beruht dieser Effekt auf der Eigentümlichkeit der Geschwindigkeitsabhängigkeit des Reibkoeffizienten. Konstrukteure kennen diesen Sachverhalt aus dem s.g. Stribeck-Diagramm: bei kleiner Relativgeschwindigkeit zwischen den Gleitpartnern ist der Reibwert relativ hoch, fällt dann bei steigender Relativgeschwindigkeit bis zu seinem Minimum, um dann wieder sacht anzusteigen. Da das Getriebe mit der Lok ein klassisches Feder-Masse-System (in erster Näherung, da es durch den „Anhang“ ein Mehrmassensystem ist) darstellt, führt das zu dem beschriebenen Effekt.
Die zwangsläufig in einem Getriebe vorhandenen Umkehrspiele inklusive sämtlicher Elastizitäten verstärken diesen Effekt zusätzlich und führen dann zu dem reklamierten Effekt der nicht gerade vorbildgetreuen Talfahrt der Lok.
Die Frage ist nun: was kann man zur Minderung tun.
Akzeptiert man das willensunabhängige Wirken der Naturgesetze ergeben sich einiger mehr oder weniger wirksame als auch umsetzbare Maßnahmen zur Verbesserung.
Ein Ansatzpunkt wäre das Getriebe. Da es sich aber auch um ein Feder-Masse-System (in erster Näherung) mit Umkehrspielen handelt, ergeben sich weitere Ansatzpunkte: Beeinflussung der Feder, der Masse und des Spiels.
Nimmt man sich das Getriebe vor, dann wären da einige Dinge möglich.
1. Beeinflussung des Reibkoeffizienten
Das geht nur bis zu einem gewissen Punkt, da wir im Schneckentrieb der bewußten Stelle immer (bezogen auf „unsere“ Loks) im Mischreibungsgebiet bleiben werden und nie den Bereich der Hydrodynamik erreichen werden. Diese Grenze muß man einfach als gesetzt akzeptieren. D.h. mit Schmiermitteln kann man nur bis zu einem gewissen Punkt Linderung erreichen. Geeignet wären Schmiermittel, deren Schmierstoffilm bei hoher Pressung nicht kollabiert - also Schmiermittel mit EP-Zusätzen (wie z.B. MoS, Graphit).
An der Materialpaarung ließe sich auch noch etwas drehen – also Abstimmung der Werkstoffe von Schnecke und Schneckenrad auf eine Paarung mit geringer Reibung. Die Paarung Ms mit PA ist schon nicht schlecht. Dumm ist nur, daß die Festigkeit des PA dem übertragbaren Moment gewisse Grenzen setzt. Man darf nicht vergessen, daß bei den LGB-Getrieben keine Schneckenräder zum Einsatz kommen, sondern der Einfachheit halber (wegen der Fertigung im Spritzgußwerkzeug ohne Hinterschnitte) statt des Schneckenrades einfach schrägverzahnte Stirnräder verwendet werden. Das hat in der Praxis einen Vorteil und einen Nachteil. Vorteilig ist die nicht erforderliche axiale Einstellung der Schneckenradwelle und nachteilig ist das geringere übertragbare Moment.
2. Abschaffung der Selbsthemmung
Wie schon richtig erkannt, bringt die Abkehr von der eingängigen Schnecke eine wesentliche Verbesserung. Ob 2- oder 3-gängig hängt vom erreichbaren Steigungswinkel (der wiederum eine Funktion des Schneckendurchmessers ist) ab. Überschläglich kann man sagen, daß ein Steigungswinkel von größer 5,7° erreicht werden sollte. Ändert man die Schnecke, muß entsprechend das „Schneckenrad“ angepaßt werden – also Steigungswinkel der Schnecke ausrechnen und Rad mit entsprechendem Schrägungswinkel einsetzen.
3. Einsatz einer Schwungmasse
Eine weitere Möglichkeit wäre der Einsatz einer Schwungmasse. Da wäre die Frage zu beantworten, wie groß das Schwungrad sein sollte und wo die Schwungmasse anzubringen ist. Das Schwungrad kann gar nicht groß genug sein. Als Grundsatz gilt, immer den größtmöglichen Durchmesser verwenden (der Durchmesser geht quadratisch, die Breite nur linear ein) Wenn man eine Schwungmasse (zur Verbesserung) einsetzen will, dann gehört die zwingend auf die Motorwelle. Geht das nicht, muß sie separat gelagert, dafür aber torsionssteif an die Motorwelle gekoppelt werden. Läßt sich das nicht machen, kann man die Sache mit der Schwungmasse „vergessen“.
4. Beseitigung der Umkehrspiele im Getriebe
Dieser Weg ist nach der Abschaffung der Selbsthemmung der effektivste. Hier wäre die axiale Festlegung der Motorwelle der erste Schritt, Wenn man sich die LGB-Getriebeblöcke ansieht, wird man feststellen, daß das teilweise schon in Angriff genommen ist. Die Anschläge müßten so modifiziert werden, daß die Motorwelle nahezu ohne Axialspiel gelagert wird. Will man noch mehr machen, kommt das faktisch einem Neubaugetriebe gleich. Denn es müßten:
alle Gleitlagerungen durch Wälzlagerungen ersetzt,
alle Achsabstände der Räder oder die Stirnräder durch Profilverschiebung auf minimales Flankenspiel eingestellt werden.
Als relativ „unblutige“ Maßnahme könnte man durch externe Maßnahmen ein Flankenwechsel im Getriebe vermeiden. Der Weg wurde schon als gangbar beschrieben: Einsatz von Bremswagen. Damit das Verfahren möglichst effektiv wird, müßte das Ende des Zuges so gebremst werden, daß alle Kupplungen nur noch auf Zug beansprucht werden (die Lok als wieder „am Haken hängt“).
5. Verbesserung der Getriebesteife
Dieser Punkt korrespondiert stark mit dem vorhergehenden. Zusätzlich müßte man:
sauber gefertigte Zahnräder (mit vollständig tragenden Flanken) verwenden und alle Zahnräder auf festere Werkstoffe umstellen (vorzugsweise Metall).
6. Einsatz der Elektronik
Bevor man versucht an diese Stellschraube zu drehen, sollte man daran denken, daß man nur regeln kann, wenn es etwas zu regeln gibt. Keine Regelung kann grundsätzliche Defizite beseitigen. Um es deutlich zu sagen: ohne Beseitigung der Umkehrspiele im Lokgetriebe und Erhöhung der Getriebesteife wird eine elektronische Regelung zu keiner signifikanten Besserung führen. Mit anderen Worten: eine solide Mechanik ist durch nichts zu ersetzen.

Viel Erfolg
wünscht Schmiermaxe
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StefanM
Buntbahner
Buntbahner


Anmeldungsdatum: 15.12.2008
Beiträge: 162
Wohnort: Köln

BeitragVerfasst am: 23.12.08 19:25    Titel: Re: Zahnradloks ruckeln bei Talfahrt. Lösung ohne Getriebeum Antworten mit Zitat

Hallo,

1) klar, Schwungmasse war 'ne blöde Idee, Bremse ist besser.

2) Ich habe mir das Getriebe von Ottmar angesehen (erstes Bild) und habe die Abdeckplatte der Brüniglok mal abgeschraubt, aber auch nach Anheben des Radsatzes kann ich die Motorschnecke noch nicht sehen. Da muß ich wohl doch etwas mehr schrauben, aber heute habe ich leider keine Zeit mehr, kann daher auch keine Schoema mehr öffnen, um mir eine LGB-Schnecke anzusehen.

Ich glaube mich aber erinnern zu können, dass die LGB Schnecke etwas dicker daherkommt, wahrscheinlich ist es eben eine eingängige und Ottmars ist zweigängig.

Würde mich interessieren, wo ich eine zweigängige bekommen kann (ich suche mal im Netz) und wie ich die alte von der Motorwelle bekomme ohne den Motor zu demolieren und wie ich die neue auf die Motorwelle bekomme.

Aber jetzt muß ich los, es weihnachtet halt sehr...

Frohes Fest!

Gruß
bootzilla



081223_Bild_zweig_ngige_schnecke (bootzilla)



Br_nig_getriebe_1_kl (bootzilla)



br_nig_getriebe_2_kl (bootzilla)
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Manhart
Buntbahner


Anmeldungsdatum: 06.07.2004
Beiträge: 29
Wohnort: Winterberg

BeitragVerfasst am: 23.12.08 18:10    Titel: Re: Zahnradloks ruckeln bei Talfahrt. Lösung ohne Getriebeum Antworten mit Zitat

Hallo bootzilla,

die Aufnahme zeigt den flacheren Teil des Zahnstangenabschnittes. Mein Streckenabschnitt geht bis ca. 18%.

Gruss

Matthias

http://www.beathis.ch
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ottmar
Buntbahner
Buntbahner


Anmeldungsdatum: 04.03.2003
Beiträge: 1872
Wohnort: Schwelm

BeitragVerfasst am: 23.12.08 18:10    Titel: Re: Zahnradloks ruckeln bei Talfahrt. Lösung ohne Getriebeum Antworten mit Zitat

..also nicht das Mißverständnisse aufkommen: Der Zahnriemen dient nur als Sicherheits-Rutschkupplung, um bei ungewollten Prellbock-Fahrten den Antrieb nicht zu beschädigen und einer höheren Untersetzung (1:36). Die Vmax liegt etwa bei der Hälfte einer LGB Lok. Einzig und allein für ruckelfreie Fahrten ist die zweigängige Schnecke verantwortlich. Prinzipbedingt ruckelt jede LGB-Zahnradlok! Vielleicht hilft ein Blick auf meine meterspurige Brüniglok letzte Ängste zu vertreiben:

http://www.buntbahn.de/modellbau/viewtopic.php?t=5767&postdays=0&postorder=asc&highlight=hgm&start=0

oder

die BOB HGe

http://www.buntbahn.de/modellbau/viewtopic.php?t=4919&postdays=0&postorder=asc&highlight=hge&start=20

(etwas nach unten scrollen)

Also vielleicht kann mal ein Blick ins Getriebe nicht schaden... Zumal der Antrieb der LGB Loks recht leicht zu ändern ist

Gruß Ottmar


Zuletzt bearbeitet von ottmar am 23.12.08 18:13, insgesamt ein Mal bearbeitet
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Roland Imhof
Buntbahner


Anmeldungsdatum: 02.10.2003
Beiträge: 69
Wohnort: Büttenhardt SH Schweiz

BeitragVerfasst am: 23.12.08 17:10    Titel: Re: Zahnradloks ruckeln bei Talfahrt. Lösung ohne Getriebeum Antworten mit Zitat

Hallo bootzilla,

denke daran, die Schwungmasse im angehängten Wagen, wenn sie mal dreht, treibt den Wagen an und schiebt die Lok. Das ist dann eher kontraproduktiv.

Also entweder Wagen oder Lok bremsen oder Schwungmasse an Lokmotor, um diese zu "beschleunigen".

@Matthias: Einfacher gehts nicht. Die Idee mit den Stromschleifern ist ja noch einfacher.

Gruss

Roland
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StefanM
Buntbahner
Buntbahner


Anmeldungsdatum: 15.12.2008
Beiträge: 162
Wohnort: Köln

BeitragVerfasst am: 23.12.08 15:22    Titel: Re: Zahnradloks ruckeln bei Talfahrt. Lösung ohne Getriebeum Antworten mit Zitat

Hallo Matthias,

Danke für den Tipp mit den "schwergängigen" Waggons, ich werde es auch erst einmal mit einfachen Mitteln versuchen, die Lok zum Ziehen zu zwingen. Auf Deinem Foto sieht die Strecke allerdings auch nicht besonders steil aus. Wie hoch ist denn ungefähr das maximales Gefälle?
Da ich meine Zahnradstrecke vor ca. 1 Jahr abgebaut habe, werde ich mir eine schiefe Ebene zum Testen anlegen und Euch dann berichten.

Grüße
bootzilla
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StefanM
Buntbahner
Buntbahner


Anmeldungsdatum: 15.12.2008
Beiträge: 162
Wohnort: Köln

BeitragVerfasst am: 23.12.08 15:00    Titel: Re: Zahnradloks ruckeln bei Talfahrt. Lösung ohne Getriebeum Antworten mit Zitat

Hallo Ottmar,

sieht ja schon toll aus auf dem Bild "He 2/2 Getriebe nah", aber einen neuen Rahmen bauen mit Blindwelle und Zahnriemen etc. traue ich mir nicht zu, besonders nicht für die Zahnraddampflok, könnte auch Platzprobleme geben.
Habe ich es richtig verstanden, daß die LGB-Schnecken bereits zweigängig sind und das Ruckeln durch die Abfederung durch den Zahnriemen beseitigt wird? Die Abbildung bei Deinem Eigenbaugetriebe und auch bei http://www.1zu160.net/test/glasmachers.php. sieht ja eigentlich wie eine LGB-Schnecke aus.

Ich könnte mir aber vorstellen, einen geschlossenen, direkt hinter (vor) den Loks einzustellenden Güterwagen umzubauen; ich denke da an den Einbau eines in die Zahnstange eingreifenden Zahnrads, das eine Schwungmasse antreibt. Oder Rolands o.g. Idee mit der Feder, die das Zahnrad abbremst. Die Frage ist dann nur, ob die so erzeugte Trägheit über die LGB-Kupplung auch an die Lok weitergegeben werden kann, oder ob ich irgendwie "fester" kuppeln müsste, vielleicht mit einer Klauenkupplung.

Ich bin eben (noch) auf der Suche nach einer Lösung, die einen massiven Eingriff in die Loks vermeidet. Wahrscheinlich muß mein Leidensdruck, keine ruckelfrei bergab laufende Zahnradbahn(en) zu haben, erst noch größer werden, ehe ich an die Loks gehe Winke

Ausser der Brünigbahn Dampflok mit 2 passenden 3Achsern (2 x Personenwaggon, 1 x Gepäckwaggon) habe ich eine rote FO mit 2 roten, alten 4achsigen Personenwagen; der vorne laufende hat Licht mit dem Lichtwechsel auf nur eine leuchtende Lampe bei Talfahrt ("Steueragen"). Ausserdem noch einen letztens ersteigerten, nur digital fahrenden Zahnrad-Triebwagen, an den ich wegen der starken Auslenkung in Kurven keinen Waggon anhängen kann (2Achser). Damit Ihr auch etwas zum Gucken habt, hier ein paar Bildchen. Die super gealterte kleine Mack-Diesellok könnte einem von Euch eventuell bekannt sein... Grins.

Grüße
bootzilla
Mack_kl (bootzilla)

weathered Mack made bei a certain wellknown model-railroader

Steuerwagen_kl (bootzilla)

Zahnradbahn "Steuerwagen"

Zahnrad-TW_kl (bootzilla)

Fremdeigenbau Zahnradbahn Elektrotriebwagen

Zahnrad_Triebwagen_Unterseite_kl (bootzilla)
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Manhart
Buntbahner


Anmeldungsdatum: 06.07.2004
Beiträge: 29
Wohnort: Winterberg

BeitragVerfasst am: 23.12.08 13:44    Titel: Re: Zahnradloks ruckeln bei Talfahrt. Lösung ohne Getriebeum Antworten mit Zitat

Hallo,

ich kenne das Problem von meiner Zahnradstrecke. Bergseitig sind 2 RhB-Aussichtswagen an die Brüniglok angekuppelt. Diese beiden Aussichtswagen haben Stromabnehmer auf jeder Achse (Kohlen) und sorgen so für einen ziemlichen Rollwiderstand. Die Brünig-Lok muss den Zug also talwärts ziehen. So ruckelt die Lok überhaupt nicht. Fährt sie alleine talwärts, dann ruckelt sie.



Somit musst Du in Deinem Zug einfach genügend Rollwiderstand einbauen. Dann ist das Problem gelöst.

Gruss

Matthias

http://www.beathis.ch
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Roland Imhof
Buntbahner


Anmeldungsdatum: 02.10.2003
Beiträge: 69
Wohnort: Büttenhardt SH Schweiz

BeitragVerfasst am: 23.12.08 13:04    Titel: Re: Zahnradloks ruckeln bei Talfahrt. Lösung ohne Getriebeum Antworten mit Zitat

Hallo Ottmar,

dann hasst Du einfach die Schnecke am Motor ersetzt? Eingängige gegen eine zweigängige? Woher hattest Du denn eine zweigängige passende?

Gruss

Roland
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ottmar
Buntbahner
Buntbahner


Anmeldungsdatum: 04.03.2003
Beiträge: 1872
Wohnort: Schwelm

BeitragVerfasst am: 23.12.08 11:13    Titel: Re: Zahnradloks ruckeln bei Talfahrt. Lösung ohne Getriebeum Antworten mit Zitat

Hallo Zahnradfreunde,

vielleicht darf ich Euch auf den Thread von meiner Wengernalpbahn hinweisen:

http://www.buntbahn.de/modellbau/viewtopic.php?t=4263&postdays=0&postorder=asc&highlight=wengernalpbahn&start=0

Dort stand ich vor dem gleichen Problem. Ich denke ich konnte es befriedigend lösen bis zu 25% Steigung...

Gruß Ottmar

PS: Köln ist doch gar nicht soo weit weg... Winke
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