Поперечный профиль поверхности катания подрессоренного бандажа колеса колесной пары
Владельцы патента RU 2378127:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения (RU)
Изобретение относится к рельсовому транспорту, в частности может применяться для железнодорожного подвижного состава, мостовых подъемных кранов и монорельсовых дорог. Колесо колесной пары рельсового транспортного средства содержит упорный диск, ступицу, закрепленную посредством подшипников на оси и снабженную по периферии упругим элементом и подрессоренным бандажом с поверхностью катания. Поверхность катания подрессоренного бандажа в средней части выполнена в виде цилиндрической поверхности, а по обоим краям выполнена в виде двух пар конусных поверхностей, которые расположены зеркально относительно вертикальной оси симметрии поверхности катания. Технический результат - увеличение ресурса подрессоренного бандажа колеса колесной пары транспортного средства, повышение безопасности движения и комфортности. 2 ил.
Изобретение относится к рельсовому транспорту, в том числе может применяться для железнодорожного подвижного состава, мостовых подъемных кранов и монорельсовых дорог.
Известны колеса рельсовых транспортных средств, содержащие упругие элементы, гасящие вибрации, вызываемые перемещением по рельсовой колее, например, "Упругое колесо рельсового транспортного средства" по авторскому свидетельству СССР №1775319, МКИ 7 В60В 9/12; "Колесо рельсового транспортного средства" по авторскому свидетельству СССР №1685755, МКИ 7 В60В 9/12. За прототип на основании наибольшего совпадения принято "Колесо рельсового транспортного средства" по авторскому свидетельству РФ №2207250, МКИ 7 В60В 9/12, конструкция которого имеет подрессоренный бандаж, ступицу, упорный диск, упругий элемент и подшипники.
Недостатком этих решений является непостоянство поперечной конфигурации поверхности катания подрессоренного бандажа в процессе эксплуатации за счет неравномерного ее износа, в результате которого поперечное очертание поверхности катания приобретает корытообразную форму (прокат).
В процессе движения колеса с прокатом поверхности катания подрессоренного бандажа по поверхности рельса точка контакта бандажа и рельса скачкообразно переходит с одного края поверхности катания бандажа на другой. Такие скачкообразные перемещения точки контакта приводят к дополнительным проскальзываниям подрессоренного бандажа по рельсу, вертикальным и горизонтальным толчкам и повышенному износу конструкции подвижного состава и верхнего строения пути.
Цель предлагаемого изобретения состоит в повышении ресурса подрессоренного бандажа колес колесной пары, безопасности движения и комфортности внутри экипажа.
Суть предлагаемого изобретения состоит в повышении безопасности движения и ресурса подрессоренного бандажа за счет выполнения крайних участков поверхности катания бандажа в виде двух пар конусных поверхностей 1:3 и 6×45°. При этом средняя часть поверхности катания имеет цилиндрическую форму.
На фиг.1 представлена кинематическая схема конструкции колеса с подрессоренным бандажом, а на фиг.2 - профиль поверхности катания подрессоренного бандажа предлагаемого изобретения.
Конструкция колеса рельсового транспортного средства имеет несколько сочлененных между собой деталей. На ось колесной пары 1 жестко установлен упорный диск 2. Жесткая установка обеспечена посадкой с "натягом" и кольцевым уступом 3 на оси, играющим роль упора. Подрессоренный бандаж 4 выполнен тонкостенным из упругого материала, преимущественно стали. Бандаж 4 закреплен на ступице 5 посредством прослойки 6 из упругого эластичного материала, например резины. Постоянство положения подрессоренного бандажа 4 относительно ступицы 5 поддерживается профилированными посадочными поверхностями между ними. Ступица 5 установлена на подшипнике 8, установленном на оси 1 колесной пары, концы которой снабжены буксовыми подшипниками 7.
Предлагаемый поперечный профиль поверхности катания подрессоренного бандажа составлен из пяти поверхностей (см. фиг.2). Центральная часть (ЕЖ) поверхности катания гибкого бандажа имеет цилиндрическую форму. Значение длины образующей (ЕЖ) цилиндрической части равно сумме максимально возможных значений зазоров (2×ВВ′=40 мм) между боковыми поверхностями упорных дисков колес колесной пары и головками рельсов. По обоим краям поверхности катания подрессоренного бандажа поперечные очертания профиля представлены двумя парами конусных поверхностей (например: конусы 1:3 и 6×45°), которые расположены зеркально относительно вертикальной оси симметрии (О-О) поверхности катания.
Колесо работает следующим образом. Тонкостенный подрессоренный бандаж 4 упруго преодолевает стыки и неровности рельсовой колеи. Снижение ударных воздействий благотворно сказывается на долговечности пути и экипажа, кроме того, уменьшается уровень шума при движении. Упругие деформации бандажа компенсируются эластичной прослойкой 6. Сферические поверхности сопряжения бандажа и ступицы обеспечивают их взаимную самоустановку в статике и динамике. Жесткая установка упорного диска 2 на оси 1 колесной пары совместно со вторым упорным диском, выполненным симметрично, ограничивают смещение колесной пары относительно рельсов, с которыми он контактирует боковыми поверхностями. Подрессоренный бандаж 4 со ступицей 5 имеют возможность независимого вращения от упорного диска 2 благодаря подшипнику 7, что уменьшает сопротивление качению, особенно на кривых участках пути.
В начальной стадии износа средний участок поверхности катания подрессоренного бандажа имеет цилиндрическую форму и обеспечивает контакт бандажа со средним участком поверхности катания рельса. При образовании на среднем участке поверхности катания подрессоренного бандажа корытообразного износа ее края (точки Е′ и Ж′) выходят на конусные участки (1:3) поверхности катания бандажа. В результате относительная разность высот вершины (П′) корытообразной поверхности и ее краев (точки Е′ и Ж′) имеет меньшее значение по сравнению, если бы поверхность катания была полностью цилиндрической.
Кроме этого, при прохождении стрелочных переводов конусные части поверхности катания бандажа 1:3 обеспечивают безударное прохождение крестовин стрелочных переводов. Наличие конусов 6×45° (фасок) на краях поверхности катания предотвращает процесс образования наплывов металла по торцовым поверхностям бандажа.
Технический результат - увеличение ресурса подрессоренных бандажей колес колесных пар транспортного средства, повышение безопасности движения и комфортности внутри экипажа.
Повышение безопасности внутри экипажа обеспечивается многопрофильной конфигурацией поверхности катания бандажа, что приводит к снижению толчков от неравномерного износа и предотвращению образования наплывов на торцовых поверхностях подрессоренного бандажа. Комфортность внутри экипажа достигается уменьшением нагрузок, вызывающих акустические возмущения не только ударного характера, но и "скрежета", возникающего при корытообразном износе поверхности катания подрессоренного бандажа.
Колесо колесной пары рельсового транспортного средства, содержащее упорный диск, ступицу, закрепленную посредством подшипников на оси и снабженную по периферии упругим элементом и подрессоренным бандажом с поверхностью катания, отличающееся тем, что поверхность катания подрессоренного бандажа в средней части выполнена в виде цилиндрической поверхности, а по обоим краям выполнена в виде двух пар конусных поверхностей, которые расположены зеркально относительно вертикальной оси симметрии поверхности катания.
