Geneigte Schieberschubstange bei Heusinger Steuerungen

Hallo zusammen

Vor einigen Tagen hatte ich versucht, die Steuerung meiner 99 4011 im Maßstab 1:20 noch genauer einzustellen, aber das Problem war, dass diese rückwärts immer besser lief als vorwärts. So habe ich mich an Stephan _A, einen Spezialisten auf diesem Gebiet gewandt, der ja bekannterweise ein Simulationsprogramm für die Heusingersteuerung programmiert und erstellt hat.

Deswegen habe ich ihm eine Mail mit folgendem Inhalt geschickt:

Zitat

Hallo Stephan,
ich habe mal eine Frage auf die ich bislang keine Antwort in der Literatur gefunden habe. Dazu muss ich mal etwas ausholen.
Die "Standard" Heusinger Steuerung hat ja so weit ich das sehe den Schwingendrehpunkt immer auf Höhe des Anlenkpunktes der Schieberschubstange.
Bei meiner 99 4011 ist dies beim Vorbild schon nicht der Fall. Mir liegen auch keine Vorbildzeichnungen vor. Habe mir die Lok nach Fotos nachgezeichnet.
Der Anlenkpunkt liegt oberhalb des Schwingendrehpunktes, weshalb in Mittelstellung die Schieberschubstange leicht geneigt eingebaut ist.
Gut, habe ich mir gedacht, dann mach ich das so, dass der Voreilhebel auf jeden Fall um den Anlenkpunkt bezogen auf die Zylinderache symmetrisch schwingen muss.
Das passt auch nach Ausprobe.
Die Schwingenausschläge sind nach jeder Seite gleich (konstruktive Auslegung im CAD nach F.G.H.) Die Schwinge schwingt symmetrisch um die Achse Schwingenlager-Anlenkpunkt_Voreilhebel. Passt auch denn im vorderen und hinteren Totpunkt kann ich die Steuerung vor- und rückwärts auslegen und nix passiert am Anlenkpunkt.
Also sollte auch passen.
Nun kommt die Krux an der Sache. Man hat ja einen gewissen Fehler der durch die Neigung der Schieberschubstange entsteht, und ich meine das man diesen eigentlich vernachlässigen kann. Der Fehler ist gewiss klein. Aber: Trotz augenscheinlicher Korrektheit ist es so, dass die Lok rückwärts besser läuft als vorwärts. Ich kann mir das nur so erklären, dass die bei Rückwärtsfahrt nach oben ausgelegte Schieberschubstange in einem , wenn auch nur minimal, günstigeren Winkel zum Schieber steht.
Hast Du schon mal eine Steuerung gehabt, bei der die Anlenkung auch über dem Schwingendrehpunkt lag? Gibt es für die Neigung eine Kompensation oder Lösung? Ich habe mir jetzt eine Woche das Hirn zermartert, aber bin auf keine richtige Lösung gekommen.
Oder beziehe ich die Winkelausschläge der Schwinge trotz geneigter Schieberschubstange auf die Horizontale, weil der Schieber horizontal arbeitet? Aber dann würde das Durchkurbeln der Steuerung ohne Einfluss auf den Schieber in den Totpunkten des Zylinders nicht klappen.
Da die Antwort eigentlich, wenn dann nur ein näherer Kenner der Materie wissen könnte, habe ich mich zunächst an Dich gewandt.

Beste Grüße,

Marco

Alles anzeigen

Mit der Zustimmung von Stephan_A ist hier seine Antwort auf meine Frage gepostet, die sicher nicht nur mich interessiert, sondern auch jeden der sich mit der Heusingersteuerung beschäftigt:

Zitat

Hallo Marco,

sobald man von den bekannten Kochrezepten abweicht, kann man sich auch bei der "eigentlich" noch eher einfachen Heusingersteuerung beliebig das Hirn verknoten, welche Einflüsse wie groß sind und welche nicht.
Ohne Überprüfung fällt da eine Einschätzung immer schwer. Ich habe bei einer Hackworth-Steuerung letztens gerade jemandem gesagt, daß ganz offensichtlich sei, warum seine nicht läuft, und als ich meine Korrekturversion mal mit der vorhandenen verglichen habe, war klar, daß ich bei dem tatsächlichen minimalen Unterschied doch lieber noch keine Rechnung für die gelieferten Ergebnisse stellen sollte
Die vorhandene war zwar tatsächlich suboptimal, was die Auslegungsgrundsätze anging, aber die Unterschiede zum m.E. optimalen Weg waren so gering, daß sie an der Leistung wohl kaum ablesbar sein dürften.
(Weiter geht es dann voraussichtlich mit ein paar Diagrammpunkten, die der Kollege real ausmessen soll, auf der Basis hatte ich mal die Lok eines Feldbahnkollegen letztlich mindestens auf ihre ursprüngliche Leistung zurückversetzt, als sie schlapp gemacht hatte. - Woran die Verschlechterung gelegen hatte, konnte man nur raten [Gestänge ausgeleiert und/oder Grat am Flachschieber gebildet], aber die notwendige Änderung war klar an den realen Diagrammdaten abzulesen, und das Ergebnis hat dies bestätigt.)

Ich hatte auch mal Kontakt mit jemandem, der sich wirklich sehr tiefgreifend in die Heusingersteuerung hineingedacht hatte, aber das nie geometrisch überprüfte, und ich kann nur sagen, Respekt vor seinem Denkvermögen, aber seine Gedanken hätten ihm bei einem realen Gestänge, wenn überhaupt, zu minimalen kosmetischen Optimierungen verholfen. Es reicht vollkommen aus, die bekannten Rezepte einzuhalten (man kann noch ein klein wenig darüber hinaus optimieren, aber das wird man an der letztlichen Leistung zumindest nicht "auffallend" spüren), und für vom Rezept abweichende Konstellationen kommt man bei konkreten Anwendungen um eine Überprüfung nun mal nicht herum.

So, nun zur Lösung der Frage:
Mein Programm hat für mich selbst (oder für seine Entwicklung) ja den Vorteil, daß ich damit unmittelbar die Ergebnisse unterschiedlicher Konstruktionsregeln vergleichen kann, soweit ich in den Quelltext eingreife oder entsprechende Variationsmöglichkeiten über Parameter vorsehe (solange ich nicht jedes Maß von Hand optimiere, was bei anderen Programmen zwangsläufig nötig wäre). Letzteres nutze ich mal kurz, um Dir die Ergebnis-Qualität im Vergleich zu zeigen.

Also:

Eine Standard-Auslegung, direkt mit vorgegebenen Werten des Quickstart-Formulars, also die Einstiegswerte, bevor man überhaupt eine Zahl eintippt:

Quelle: Stephan_A http://www.constructor.valvegear.de

Die gleiche Auslegung, nur mit Änderung des Parameters, der die Neigung der Schieberschubstange (ich hoffe, ich habe Dich damit richtig verstanden) zeigt:

Quelle: Stepahn_A http://www.constructor.valvegear.de

Wie man sieht, macht auch eine beachtliche Neigung auch ohne daran anschließende weitere Optimierung nicht allzu viel an der Qualität des Schieberdiagramms aus. Den Voreilhebel habe ich in meinen Konstruktionsregeln überhaupt nicht an die Neigung der Schieberschubstange gekoppelt, und wie man sieht, war das auch nicht so arg schlimm. Vielleicht kann man den einen oder anderen dabei vernachlässigten Effekt noch ein wenig kompensieren. Bei der beachtlichen Neigung im Beispiel sollten aber Deine Bedenken für die eigene Lok erstmal ausgeräumt sein, oder?

Alles anzeigen

So nun waren die Bedenken wirklich ausgeräumt. Wie man an den Schieberdiagrammen, die Stephan dankenswerterweise mit beiden Fällen erzeugt hat, sehen kann, ist der Einfluss nicht groß.Mit meiner Steuerung war somit alles OK, und der letzte Zweifel war ausgeschlossen.

Und klar war im Nachhinein auch das es so sein musste, denn:

1.Prüfung:

Ich habe die Triebstange ausgebaut, die Steuerung auf 0 gestellt und etwas Druck auf die Schieber gegeben. Drückt man nun den Kreuzkopf aus der Mittellage wird er sogleich wieder zurück in die Mittelstellung zurück gedrückt. Klar, mit einer bestimmten Hysterese, aber man kann das gut ausmessen. Passt im Grunde bei meiner Lok. Mir fiel nur auf, dass bei geöffneter Entwässerung beide Hähne abgeblasen haben und die Mittelstellung etwas schwammig war.

2.Prüfung.

Zylinder in die Endlagen fahren und Steuerung durchkurbeln. Das Horn darf sich nicht bewegen. Macht meine Steuerung tadellos.

Dann nochmal ins CAD geschaut und den Artikel von FGH durchgelesen. Da stand dann auch schwarz auf weiß das in den Zylinderendlagen bei ausgelenktem Voreilhebel kein Dampf in die Zylinder strömen darf. Nun war mir klar, was da los war.
Ich hatte die Einströmüberdeckung zu knapp bemessen, was daher rührte, dass ich Voreilung und Hub von der Schwinge falsch überlagert hatte. Da habe ich dann gleich die richtigen Maße kurz im CAD ermittelt und neue Schieber gefertigt und eingebaut.
Kurze Prüfung, und dann lief das Triebwerk seidenweich an. Ich habe die Überdeckung noch ein paar 1/10tel größer gehalten um Toleranzen auszugleichen.

Vor- und Rückwärtsfahrt macht nun auch keine Probleme mehr.
Die Feineinstellung der Schieber mache ich dann wenn die Lok unter Dampf steht.

Ich danke Stephan_A ( http://www.constructor.valvegear.de )
recht herzlich für sein Engagement in Sachen Dampf und die nette Beantwortung meiner Frage und die Erstellung so anschaulicher Beispiele. Vielen Dank.

Beste Grüße,

Marco