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Elastische Schienenbefestigung
Dieser Beitrag enthält einige mit Legenden versehene Fotos einer elastischen Schienenbefestigung mit der sogenannten Epsilonspannklemme. Dem ist eine überschlägige Federungsrechnung angehängt.
Abb.1 Schienenbefestigung mit elastischen "Spannklemmen" auf einer Schwelle aus Holz
Abb.2 Bauteile für die Schienenbefestigung mit elastischer "Spannklemme" auf einer Schwelle aus Beton
Bei den Betonschwellen ist der Bausatz für die Befestigung einer Schiene auf einer Schwelle zweiteilig. Es fehlt die bei Holzschwellen übliche metallene Auflageplatte. Die Schienen liegen mit ihrer dünnen elastischen Unterlage direkt auf der Schwelle. Die gegenseitige Positionierung der beiden Baugruppen erfolgt über die Schwelle, in deren Nuten die jeweilige Nase der einzelnen metallenen Platte eingreift.Federungsrechnung (Verformungsrechnung)
Abb.3 Hälfte einer elastische Spannklemme:
Diese Spannklemme wird seit nun mehr als 50 Jahren erfolgreich und in immensen Stückzahlen benutzt. Ihre Eigenschaften stehen im Detail längst nicht mehr zur Debatte. Wem sie dennoch interessieren, kann sie einschlägigen Produktinformationen entnehmen. Das tue ich auch und finde, dass die Klemme mit 9 kN Kraft 12 mm zusammen gedrückt wird. (System W 14 von Vossloh)
Wegen ihres symmetrischen Aufbaus genügt es, dass die Berechnung für eine Hälfte der Klemme vorgenommen wird. In Abb.3 sind die sich verformenden Teile einer Klammerhälfte mit drei geraden, rot skizzierten Stücken (A, B und C) näherungsweise erfasst (mit Teil C bleibt zusätzlich eine Krümmung senkrecht zu Bildebene unbeachtet). Nahe am freien Ende von A wirkt von unten eine Kraft von 4,5 kN (9kN/2). C liegt etwa in seiner Mitte auf der Bodenplatte auf. Seine geringe Biegeverformung wird vernachlässigt, nur seine Torsion wird berücksichtigt. Unberücksicht bleiben auch die geringen Verformungen im mittleren, dem Ösenteil (Übergangsbereich schwarz skizziert) der Klemme. Der Teil B wird tortiert und gebogen, während Teil A nur gebogen wird.
Kritik:
Das Rechenergebnis ist zufriedenstellend. Meine Rechnung ergibt eine etwa 80% zu weiche Feder ((21,36-12)/12), was durch die Wegnahme der Übergangsbögen zwischen den Teilen A, B und C erklärbar ist.
Siegfried Wetzel, CH 3400 Burgdorf, Mai 2020, Juni 20