Kapitel
Preuß. Nebenbahnlok T3
Wie schon so oft stellt sich die Frage auf welcher
Basis soll dieses Modell aufgebaut werden. Es gibt
einige gute Baupläne von der T3, insbesondere der
Baugröße 5 Zoll, also Spurweite 127 mm. Im
einschlägigen Fachhandel wird auch so manches gute
Teil angeboten. Aber nach langem Studium dieser
vorhandenen Möglichkeiten haben mein Freund und
ich den Entschluss gefaßt, eine ganz neue Maschine
nach dem Original zu entwerfen und konstruieren.
Grundsätzlich waren alle gebauten Maschinen gleich
- ja, aber nur von Weitem! Nun, die T3 ist
hundertfach im Original gebaut worden und jede war
in irgendeiner Position verschieden. Denn der
technische Fortschritt war auch damals
unverkennbar. Darum sei auch dem Modellbauer
erlaubt beim Entwurf seiner Maschine grunsätzlich
dem Original zu folgen aber auch eigene
Vorstellungen einzubringen. Auch bei meinem
Vorhaben waren viele Originalfotos und auch alte
Archiv-Zeichnungen eine wesentliche
Hilfe
)
beim
Entwurf der Maschine. Nicht alle
Originalausführungen lassen sich ohne Probleme
herunterrechnen und da muß versucht werden dem
Original so nahe wie möglich zu kommen. So habe
ich z.B die Zylinder nicht als gegossenen Rohling
entworfen sondern aus div. Einzelteilen
zusammengestellt und teilweise hart verlötet.
Gleiches gilt auch für die Räder. Diese wurden aus
dem Vollen mit Wasserstrahl ausgeschnitten. Ferner
wurden auch alle Rahmenteile, sowie das gesamte
Triebwerk auf diese Weise angefertigt und lagen
somit als Rohlinge vor. Als Besonderheit sei
darauf verwiesen, daß das gesamte Fahr- und
Triebwerk sowie die Räder aus Edelstahl
gefertigt sind. Es wurden auch einige Teile
vereinfacht. So sind z.B. die Achslagerführungen
am Rahmen nicht gegossen und mit
Verstärkungsrippen versehen, sondern aus dem
Vollen geschnitten. Auch das hat es im Original
gegeben. Also irgendwie passt es also doch
wieder.
Die Neukonstruktion, die vielen Projektentwürfe, letztlich die Erstellung aller Zeichnungen hat etwas mehr als ein Jahr an Zeit und Aufwand gekostet. Ohne Computer hätte alles viel länger gedauert.
Die Realisierung
Bei den Konstruktionsarbeiten wurde vorrangig
zunächst das Fahrwerk zu Papier gebracht. Da ich
mich, wie oben beschrieben, auch der heute
möglichen Herstellungstechniken, wie das Schneiden
von Blechen mit Laser- und
Wasserstrahl, bedienen wollte, habe ich alle
Bauteile die hierfür in Frage kamen, in ein
spezielles DXF-Format gebracht. Dieses
Zeichnungsformat kann von den Schneidemaschinen
gelesen werden und das Material wird dann
mit einer unglaublichen Genauigkeit
ausgeschnitten.
)
Bearbeitungszuschläge können vorher in den
Zeichnungen eingegeben werden. Materialien bis
etwa 2,5 mm werden mit Laser geschnitten. Denn bei
dünnen Materialien ist die strukturverändernde
Hitzeentwicklung beim Schneiden nicht weiter
schädlich (Verzug etc). Dickere Materialien bis
etwa 40 mm Stärke werden mit Wasserstrahl, unter
Hinzufügung von Abrasiv-Sand, mit mehr als 3000
bar Wasserstrahdruck, geschnitten. Die
Schnittflächen sind so sauber, daß eine
Nachbearbeitung nicht unbedingt erforderlich ist.
Allerdings, je dicker das Material um so mehr wird
die Schnittfläche ganz leicht konisch. Deshalb auf
bei kritischen Schnittflächen ein
Bearbeitungszuschlag, wie z.B. Lagertaschen im
Rahmen etc..
Es war allerdings auch ein Problem eine Firma zu finden die diese Technik für mich ausführte. Ich habe etwa 10 Firmen, unter Zusendung aller erforderlicher Zeichnungsunterlagen, angeschrieben und um ein Angebot gebeten. Nicht eines dieser Unternehmen hat geantwortet obwohl sich alle ohne Ausnahme im Internet als die Besten und Kompetentesten dargestellt haben. Schade!
Letztlich hat mir mein Neffe in Österreich geholfen und hat die Sachen für mich in bester Qualität fertigen lassen.
Wie gesagt, wurde der größte Teil der Maschine aus Edelstahl gefertigt. Für die Schneidarbeiten mit Laser bzw. Wasser war das kein Problem. Die spanabhebende Bearbeitung dieses Material erfordert allerdings Werkzeuge in allerbester Qualität. Gewindeschneiden, z. B. in den Rahmenwangen oder den Kuppelstangen, erweist sich spätesten bei Gewinden unter M4, als fast unlösbares Problem. Als Alternative bieten sich Durchgangslöcher an. Vorsichtshalber habe ich dies schon bei der Konstruktion des Modells berücksichtigt. Es hat sich auch gezeigt, dass bei der Bearbeitung ein sehr guter HSS-Stahl manchmal bessere Ergebnisse liefert als dies bei Einsatz von Hart-Metall-Stählen der Fall ist.
Die erste Bauergebnisse
Triebwerk und Radsätze
Nachdem nun alle Rohbauteile zum Fahrwerk und
Maschinenrahmen vorlagen, habe ich zunächst
damit
)
begonnen das Kuppelgestänge
anzufertigen. Dazu gehörten die Kuppel- und
Treibstangen. Dank der vorbildlichen und sauberen
Schneidarbeiten konnte direkt mit der Bearbeitung
der Lagerstellen,
)
Bronzebuchsen und Lagersteine der
Stangen begonnen werden. Die Bronzebuchsen für die
vorderen und hinteren Kuppelrad-Kurbelzapfen
wurden vor dem mittelfesten Einpressen in die
Kuppelstangen, mit einer Weichlotpaste bestrichen.
Nach genauer Positionierung der Buchsen erfolgte
durch Erhitzung eine saubere Verlötung mit der
Stange. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß ein
späteres eventuelles Wechseln der Lagerbuchse bei
Verschleiß, ohne Probleme möglich
ist.
Nach Fertigstellung des Kuppelgestänges wurden
dann die Radsätze in Angriff genommen. Dank der
neuen größeren Drehbank konnte ich jetzt die
Radrohlinge gemäß Zeichnung fertig gedreht.
)
Wert wurde auf genauen Rundlauf und
Passgenauigkeit des Aussendurchmessers gelegt,
)
denn hier werden später die separat
erstellten Radbandagen aufgeschrumpft.
Diesbezüglich habe ich eine besondere
Spannvorrichtung erstellt. Diese Vorrichtung
gestattete eine Aufnahme des Rades in der
Achsbohrung zwecks drehen des äußeren Umfanges.
Die Befestigung der Radnaben auf dieser
Vorrichtung sowie auch auf der Achse erfolgt nach
dem umgekehrten Verfahren einer Spannzange.
Diesbezüglich ist der Sitz der Radachse vierfach
geschlitzt und intern mit einem Konus versehen. In
diesen Konus wird eine entsprechend bearbeite
konische Innensechskantschraube eingedreht und
festgezogen. Die Spreizwirkung ist gewaltig und
das Rad sitzt bombenfest. Diese Art der
Radbefestigung ist keineswegs neu und schon
von Modellbauern angewand worden.
)
Es ging nun darum die genaue
Kurbelzapfenzentrale festzulegen.
)
Diese Arbeiten erledigte ich auf der
Fräsmaschine und das setzt voraus, daß die
Senkrechte der Fräsachse unbedingt genau zum
Spanntisch liegen mußte. Für die Aufnahme des
Rades kam wieder meine Drehvorichtung zum Zuge.
Die Positionsbohrung des Kurbelzapfens war bereits
vorhanden (mit Wasserstrahl nach Zeichnung
geschnitten. Genauigkeit Mitte-Mitte +- 0,02 mm).
Nach Ermittlung der genauen Koordinate, brachte
ich beim ersten Rad die Zapfenbohrung ein (Bohren
und Reiben). Ohne die Maschine weiter zu
verstellen, verfuhr ich bei den restlichen Rädern
in gleicher Weise. Die Kurbelzapfen sind
ebenfalls wie die Achsen befestigt, wobei
zusätzlich die Kurbel-Zapfen der Treibräder vor
dem Festziehen noch mit LOCTITE
Wellensicherung bestrichen wurden. Das
Aufschrumpfen der Radbandagen erfolgte zu einem
späteren Zeitpunkt.
)
Für die Achsen habe ich einen hochwertigen Chrom-Stahl verwendet. Es handelte sich um alte Königswellen von Außenbordmotoren. Die sind zwar nicht ganz rostfrei, dafür aber in der Qualität gut und zum Null-Tarif.
Es kam mir schon mal der Gedanke die Achslager
über Kugellager zu realisieren. Doch davon bin ich
schnell wieder abgekommen. So habe ich mich
entschlossen die guten alten Bronzelager zu
verwenden und zwar als Halbschalen ausgeführt. Das
heißt, jeder Achslagerstelle hat nur oberhalb,
also da wo die Last ist, eine Halb-Lagerschale aus
Bronze. Die eigentlichen Achslagergehäuse habe ich
zweiteilig aus Aluminium gefertigt
(Kostengründe!), wobei dann jedes dieser
Achlagergehäuse über 8 angeschraubte
Bronze-Schleißplatten verfügt. So wird eine
saubere Führung der Lagerblöcke im Maschinenrahmen
erreicht. Die Fertigung der Bronze-Halbschalen war
nicht ganz einfach. Zunächst habe ich ein
passendes Bronze-Rundmaterial auf der
Fräsmaschine
)
genau mittig durchgesägt. Die halben
Stücke wurden anschließend mit stark
silberhaltigen Weichlot wieder zusammen gelötet.
Jetzt konnte ich daraus drei komplette
Lagerbuchsen fertigdrehen. Durch vorsichtiges
Anwärmen wurde die Lötstelle gelöst und ich hatte
meine sechs Lagerschalenhälften. Die Lagerschalen
werden durch einen Hohlzapfen gegen Verdrehen
gesichert, wobei der Hohlzapfen gleichzeitig eine
Ölzufuhr zur Lagerstelle
gestattet.
Jetzt endlich konnte ich die Radsätze mal zusammenbauen, das ließ sich auch gut an. Die Radbandagen werden später noch aufgeschrumpft.
Der Maschinenrahmen
Basis der Maschine ist der
)
Maschinenrahmen. Wollte man ihn genau
maßstäblich erstellen, wäre beim Modell die
Blechstärke ca. 1,5 mm. Spätestens hier sträubten
sich bei mir die Nackenhaare. Eine gesunde
Alternative war dann eine Blechstärke von 4 mm und
für die Querverbindungen sind 2 mm ausreichend.
Genau genommen hat die Original T3 insgesamt vier
Querverbinder, jeweils einer vorne und hinten und
zwei weitere im vorderen und hinteren Drittel. Da
bei meiner
)
Maschine im vorderen Bereich, also
unterhalb Mitte Kessels noch ein Wasserkasten
eingebaut werden soll, den hatte die Originale T3
ja auch, und im vorderen Bereich, vor der ersten
Kuppelradachse, eine
Zwillings-Achs-Speisewasserpumpe angeordnet wird,
störte da ein Querverbinder. Somit wurde die
Konstruktion etwas verändert. Ein stabiles
Bodenblech sorgt diesbezüglich noch für eine
zusätzliche Stabilität. Um die Führung der
Achslagergehäuse zu optimieren sind die
Lagertaschen des Maschinenrahmens zusätzlich durch
sogenannte Achslagerführungen verstärkt. Auch
diese Führungen sowie alle anderen Teile der
Rahmenkonstruktion sind
wasserstrahlgeschnitten. Eine Vielzahl der
Verbindungsbohrungen wurden mitgestrahlt. Die
Rahmenteile werden
)
miteinander verschraubt bzw. vernietet.
Die Achslagerführungen sind mit den Rahmenwangen
innenseitig über hochfeste M3 A4
Torx-Senkschrauben verschraubt. Jetzt konnten die
Lagertaschen, bedingt durch die vorgesehenen
Materialzugaben, maßgenau gefräst werden. Das
Ergebnis kann sich dann auch sehen
lassen.
Kritisch wird es beim ersten Aufsetzen der
Kuppelstangen und zwar über
)
alle drei Achsen. Spätestens jetzt
zeigt sich wie genau man gearbeitet hat. Ich hatte
Glück, die Stangen paßten, allerdings lief es
nicht ganz sauber rund. Da waren noch
Stellen, an denen sich der Rundlauf etwas zwängte.
Dank der Klemmverbindung, Radnabe - Achse, konnte
sehr schnell eine Nachjustierung der Radstellungen
erreicht werden, die einen nunmehr einwandfreien
Rundlauf zur Folge hatte.
Die restliche Verschraubung des Rahmens war nur noch eine Formsache. Rahmen und Rahmenverbinder werden mit Alu-Winkel 15 x 15 x 3 verschraubt bzw. vernietet. Um das Erscheinungsbild zu verbessern wurden 2 mm Messing-Nietkopfschrauben für die Verbindung Rahmen - Aluwinkel, eingesetzt. Da diese Verbindungen praktisch nicht mehr gelöst werden, ist eine Sicherung dieser Schrauben und Muttern mit LOCTITE vorgesehen. Der eigentliche Rahmenverbinder wurde mit dem Aluwinkel über Kupfernieten vernietet.
Die Steuerung
Die preußische T3 wurde überwiegend mit einer ALLAN-TRICK Steuerung betrieben, Verschiedentlich wurde auch eine Heusinger-Steuerung eingesetzt.
)
Auch mein Modell ist mit der
erstgenannten
)
Steuerung ausgestattet. Offen gestanden - es
sieht toll aus wenn die Maschine in Aktion ist -
da ist die Vielzahl der sich bewegenden
Stangenelemente, eine wahre
Augenweide.
)
Auch die Steuerelemente lagen als Rohlinge vor
und wurden nach und nach fertig bearbeitet. Alle
Lagerstelle dieses Gestänges sind mit
Bronzebüchsen versehen,
)
die entweder eingepresst oder wie schon erwähnt
verlötet wurden. Die Schwinge ist eine gerade
Ausführung, dies erleichtert die Bearbeitung. Der
darin gleitende Kulissenstein ist ebenfalls aus
Bronze gefertigt und wird über einem Bolzen
mit der Schieberschubstange verbunden. Diese
wiederum ist am anderen Ende über ein Gabelgelenk
mit der eigentlichen Schieberstange
gekuppelt.
Die Befestigung des Exzenters auf
dem
)
Kurbelzapfen des Treibrades erfolgt
normalerweise über einen Vierkantsitz. Um aber
später eine Einstellmöglichkeit zu haben, wurde
von mir ein Stellring mit einer Führung entworfen,
auf die der Exzenter aufgesetzt
und
)
mit dem Stellring verschraubt wird. Der
Stellring selbst wir über vier M3,
hochfesten A4 Schrauben, mit dem Kurbelzapfen
verspannt. Auf dem Bild rechts ist es zu sehen wie
die Sache funktioniert. Die etwas lange
Stellschraube ist nicht die
Endausführung!
Die beiden Zylinder sind im vorderen
)
Bereich am Maschinenrahmen angeflanscht
und verschraubt. In der Regel sind die
Zylindergehäuse aus Grauguß gegossen. Das ist die
elegantere Lösung. Bei der Entwicklung des Modells
bin ich allerdings einen etwas anderen Weg
gegangen. Der gesamte Zylinder ist, wenn man so
will, aus einzelnen Komponente zusammen gesetzt,
teilweise hart verlötet und überwiegend
verschraubt. Das eigentliche Zylinderrohr wurde
aus Bronze gefertigt und hat einen
Kolbendurchmesser von 28 mm.
Aufgesetzt auf den beiden Rohrenden werden
jeweils ein Abschlussbund aus Messing. Dieser Bund
hat auch die entsprechenden Bohrungen für die
Zylinderdeckelbefestigung. Wie auf dem Bildern
ersichtlich, sind an den Abschlussbunden
Taschen angefräst, auf die eine Grundplatte für
den Schieberspiegel aufgesetzt ist. In dieser
Grundplatte sind wesentliche Dampfzufuhrkanäle
eingefräst. Das Zylinderrohr
)
verfügt an einer Stelle seines Umfanges
über eine gefräste Planfläche, die sich mit den
beiden Taschen der Abschlussbunde deckt.
Mittig dieser Taschen, sind die Einströmkanäle für
die Dampfzufuhr angeordnet. Wird jetzt die
Grundplatte für den Schieberspiegel aufgelegt
bildet sich ein geschlossenes Kanalsystem für die
Dampfzufuhr von den Steuerschlitzen her. Mit
Messing-Hilfsschrauben wird die Grundplatte mit
den beiden Abschlussbunden, bei eingesetztem
Zylinderrohr, verschraubt und die gesamte
Einheit bei ca. 750-800 ° hart verlötet. Wichtig
beim Löten ist
)
eine ausreichende Wärmequelle, sonst
gibt es Probleme beim sauberen Fliessen des
Silberlotes. Anschliessend habe ich den gelöteten
Zylinderkörper in kochende Zitronensäure gelegt
und somit vom Lötzunder gereinigt. Das
funktioniert hervorragend in einem feuerfesten
Glasbehälter bei Aufheizung in der Mikrowelle.
Meine Frau hat zwar geknurrt, aber ich habe das
als Erkältungerscheinung gewertet und
ignoriert.
Jetzt konnte ich mit dem weiteren Aufbau des
Zylinders fortfahren. Auf die Spiegelgrundlatte
wird die Spiegelplatte aufgelegt und verschraubt.
Zuvor sind beide Dichtflächen
eben geschmirgelt und anschließend noch auf
einer dicken Glasscheibe mit Nass-Schleifpulver
plan geschliffen worden.
)
Dennoch habe ich eine Dichtfolie
dazwischen gelegt. Zusätzlich Dichtmasse ist
unbedingt zu empfehlen.
Solange die Maschine noch nicht mit Dampf betrieben wird und sich im Teststadium befindet, setze ich Kolben aus Teflon ein, Das schont ein wenig die Zylinderbohrungen. Als nächstes wurden die Zylinderdeckel vorne und hinten aufgesetzt und verschraubt. Auch hier wurde wiedere eine Dichtfolie eingesetzt, wie übrigens auch bei allen anderen Trennfugen. Bestens hierfür hat sich Backfolie bewährt. Diese Folie ist ein dünnes, gebundenes Gewebe, hochtemperaturfest.
Bevor der Schieberkasten aufgeschraubt wird,
sollte man tunlichst den Arbeitsschieber auf dem
Schieberspiegel einschleifen. Die Schieberstange
wird in einer eingeschraubten
Schieberstangenstopfbuchse geführt und wird über
eine besondere Aufnahme lose mit dem Schieber
verbunden. Wenn ich sage lose, dann ist damit das
seitliche und horizontale Spiel gemeint,
Achsial darf das Spiel der Aufnahme nur 0,1 - 0,2
mm betragen,
)
sonst geht's in die Steuerung
ein.
Letztlich wird dann noch der Schieberkastendeckel aufgeschraubt. Die Dampfzuführung zum Zylinder erfolgt, bedingt durch die Schiebersteuerung, innen, seitlich in das Schiebergehäuse. Da die baulichen Platzverhälnisse an dieser Stelle sehr beengt sind, wurde ein 90° Winkelrohr mit Flanschanschluss für die Dampfzuleitung entwickelt. Dieses Winkelrohr ist in den Schieberkastenrahmen eingeschraubt. Aus der Spiegelgrundlatte heraus, seitlich, innen, wird die Auspuffleitung angeordnet. Diese führt durch die Rahmenwange und endet in eine modifizierte T-Verschraubung. Die Abdichtung hier erfolgt einfach über O-Ringe, die mit einer Einschraubtülle dicht gespannt werden.
An den vorderen Zylinderdeckel sind die obere und untere Gleitbahn für den Kreuzkopf angelenkt. Diese wiederum werden mit ihrer Gegenseite an den sogenannten Gleitbahnhalter verschraubt.
Das Bremssystem der T3 ist verhältnismäßig einfach
gehalten. Es is eine sogenannte
Fall-Gewichtsbremse eingebaut die in der Regel nur
zwei Endeinstellungen hat. Entweder die Bremse ist
angelegt und wenn der Bremshebel in die andere
Richtung bewegt wird, ist die Bremse
geöffnet.
)
Eigentlich dient diese Bremse nur der
Stillstandssicherung der
Maschine.
Da mir beim Original die Mechanik nun doch zu
einfach erschien, wollte ich erreichen, dass
zumindest gewährleistet ist, dass die Bremsbacken
sich an den betroffenen Rädern gleichmässig
anlegen und somit auch entsprechend
wirken.
)
Dies erreichte ich durch den Einbau eines Brems-Hebel-Ausgleichsystems. Die Bilder sollen die Verwirklichung dieses Systems verdeutlichen.
Auf nebenstehenden Bilder ist als Kernstück, die
Ausgleichstraverse des Bremsgestänges recht gut zu
erkennen. Weitere Bilder zeigen die Mechanik für
die Bremsen unterhalb des Führerhauses und die
Anordnung der Gewichtsbremse im
Führerhaus.
)
)
© 2001 by • Wilhelm Tölke