Wesentlich verbesserte Leistungsmerkmale können durch die Verwendung von Polymerkäen für Rollenlager in Eisenbahn-Achslageranwendungen erreicht werden. Der SKF Universal Polymerkä UPC für Kegelrollenlager, Klasse F hat die bedingte Freigabe der amerikanischen Eisenbahnaufsichtsbehörde zum Nachrüsten bestehender Lagereinheiten erhalten

Der nordamerikanischeEisenbahnmarkt ist sehr stark auf den Gütertransport fokussiert. Die Topographie und Umweltbedingungen variieren drastisch und dies hat enorme Auswirkungen auf den Verschleiß und die Abnutzung der Güterwagenausrüstung. Dieser Eisenbahnmarkt unterliegt der Qualitätskontrolle durch die amerikanische Eisenbahnaufsichtsbehörde Association of American Railroads (AAR). Ausrüstung und Schienensysteme werden zur Vorbeugung von Zwischenfällen zukunftsgerichtet in Stand gehalten. Die technischen Parameter werden von der AAR geregelt.

Zu den Haupttätigkeiten zählt die Lagerinstandhaltung. Zur Erzielung des erforderlichen hohen Leistungsstandards wurden sog. Sicherheitsaustauschprogramme entwickelt. Die Spezifikationen für akzeptable Lagerzustandsparameter basieren auf dem AAR Manual of Recommended Standards and Practices, Abschnitt H – Teil II.

Während der frühen 1980er Jahre begann man in der nordamerikanischen Eisenbahnindustrie in großem Umfang mit dem Überholen und Austausch von Kegelrollenlagereinheiten (TBU). Allerdings werden viele dieser Aufgaben von AAR-Vertragsfirmen wie etwa der SKF Railways Nordamerika wahrgenommen. In diesem SKF Werk in Elizabethtown, Kentucky werden Lager von SKF sowie auch anderer Hersteller instandgesetzt, siehe Evolution 2/2002. Die Entwicklung eines Polymerkäs für eine TBU-Lagereinheit begann bei SKF 1982 mit Laboruntersuchungen im SKF-Forschungszentrum ERC (Engineering & Research Centre) in den Niederlanden.

Die ersten Eisenbahn-Praxiserfahrungen mit Polymerkäen in Zylinderrollenlagern begannen 1989 mit der Einführung in Güterwagen der Deutschen Bahn. Labor- und Feldversuche unterstützten die theoretischen Arbeiten zur Käoptimierung. Die Verwendung von Polymerkäen bringt dem Kunden eine längere Gebrauchsdauer und eine höhere Zuverlässigkeit. SKF beschloss, den Polymerkä als den Standardkä für Radsatzlager anzuwenden. Der Polymerkä wurde von allen bedeutenden Eisenbahnbetreibern und Erstausrüstern anerkannt.

Die ersten mit Polymerkäen ausgerüsteten TBU wurden 1990 geliefert. Betriebserfahrungen:

• Hochgeschwindigkeitszüge in Europa, China, Japan und Taiwan
• Verschiedene Reisezugwagen in Europa und China, sowie Nahverkehrszüge in aller Welt
• Güterwagen in Europa und China
• Güterwagen für hohe Radsatzlasten in Australien, Nord- und Südamerika
• Spezialgüterwagons mit sehr kleinem Raddurchmesser (Niederflurwagen, Huckepack-Wagen) für den europäischen Schienentransport von Lastkraftwagen über die Alpen.

In Deutschland sind heutealle neuen Bahnwagen, die ICE-Hochgeschwindigkeitszüge, Lokomotiven, Personen- und Triebwagen sowie Güterwagen serienmäßig mit Polymerkäen ausgerüstet. Auch andere wichtige europäische Bahngesellschaften machen sich dieses Lagerkonzept zu Nutze – mit hervorragenden Ergebnissen. Weitere Einzelheiten hierzu wurden in Evolution 4/1998 veröffentlicht. Die vier wichtigsten Vorteile für den Kunden sind:

• Polymer als Werkstoff ist elastisch und verursacht, im Gegensatz zu weichem Schmiedestahl, weder Pitting noch Ausbröckelungen und Reibkorrosion im Lager.
• Die Rollentaschenkonstruktion verursacht weniger Rollenschlupf und verbessert die Fettverteilung im Lager.
• Polymer hat einen niedrigeren Reibungskoeffizienten als Stahl. Das bedeutet geringere Reibung und niedrigere Lagertemperaturen, weniger Verschleiß und geringere Ermüdung von Komponenten und Schmierstoffen.
• Polymer ist ein selbstschmierender Stoff, in dem das Lager bei Schmierstoffausfall „weich landet“. So lassen sich Festfressen des Lagers, Heißläufer und Entgleisungen vermeiden.

Erhöhte Sicherheitund Leistung spielen ebenfalls eine bedeutende Rolle. Eine Frage, die gelegentlich von Bahngesellschaften gestellt wird, lautet: „Wie viel Zeit bleibt, um einen Heißläufer zu entdecken?“ Das hängt ganz wesentlich von der Art und der Konstruktion des Käs ab. Um dies auszuwerten, kann in einem Versuch die Zeit zwischen dem Ausfall der Schmierung und dem Versagen des Lagers gemessen werden. Ein Stahlblechkä kann kurzzeitig ohne Schmierung auskommen, dann steigt die Lagertemperatur stark an und schließlich wird der Heißlaufzustand erreicht, der zum Blockieren des Lagers führt.

Der Polymerkä kann unter denselben Bedingungen viel länger ohne jede Schmierung auskommen. Nach diesem Zeitraum steigt die Temperatur an, die Kästege schmelzen und umschließen die Wälzkörper. Diese „Umhüllung“ dient als zusätzlicher Notschmierstoff. Selbst unter dermaßen erschwerten Bedingungen (praktisch ohne Kä) läuft das Lager für mehrere Stunden – wie ein vollrolliges Lager – ohne Blockieren weiter. Kommen Heißläuferortungsanlagen zum Einsatz, dann bleibt bei Lagern mit Polymerkäen viel mehr Zeit zum Reagieren.

Die Grafik verdeutlichtdie im SKF Eisenbahnprüfzentrum durchgeführte Vergleichsuntersuchung zwischen einem Lager mit Stahlblechkä und einem solchen mit Polymerkä zur Untersuchung des Verhaltens bei Mangelschmierung. Beide Lager befanden sich auf einem Prüfstand, bei dem die Schmierölzufuhr nach einer anfänglichen Einlaufphase unterbrochen wurde.

Die Temperatur des Lagers mit Stahlblechkä stieg dramatisch an, und nach 70 km blockierte das Lager und fiel aus. Die Temperatur des Lagers mit Polymerkä stieg bis zu einem Beharrungswert an; das Lager setzte den Lauf erfolgreich über 500 km fort, danach wurde der Versuch beendet.

Der SKF Polymerkä wird als Standardkä für alle Arten der Anwendung von Eisenbahn-Radsatzrollenlagern verwendet, wie für Hochgeschwindigkeitszüge, Lokomotiven, Reisezugwagen, Güterwagen und Nahverkehrszüge.

Hergestellt aus einem speziellen Polymerwerkstoff, ersetzt der neue Universal Polymerkä UPC in einer Kegelrollenlagereinheit die konventionellen Stahlblechkäe. Die Bahnbetreiber und die Radsatzwerkstätten können jetzt die Vorteile, die sich nicht nur auf Sicherheitsaspekte beziehen, auch bei instandgesetzten Lagern nutzen. Dieser Kä hilft auch Gebrauchsdauer, Leistung und Zuverlässigkeit des Lagers zu optimieren. Die positiven Ergebnisse von Feldversuchen bei nordamerikanischen Eisenbahngesellschaften führten zur bedingten Zulassung durch die amerikanische Eisenbahnaufsichtsbehörde AAR. SKF wird die vorhandenen Lagereinheiten auch anderer Lagerhersteller mit dem SKF UPC nachrüsten.