Колесо железнодорожное цельнокатанное для колесной пары (его варианты)

 

1. Колесо железнодорожное цель- ..нокатаное для колесной пары, содержащее обод, ступицу, сопряженные с расположенным между ними диском с криволинейными образзпощими, выполненными из нескольких частей, отличающееся тем, что, с целью повышения зксплуатационных и технологических характеристик, часть криволинейных образующих, сопрягающаяся с ободом, описана радиусной кривой с радиусом R

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

В ЛЮ

РЕСПУБЛИК

g g В 60 В 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО Д.:ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3464611/27-11 (22) 05.07.82 (46) 15.05.84. Бюл. N - 18 (72) В.П.Есаулов, А.Т.Есаулов, А.А.Апимов, А.С.Парсенюк, А.И,Козловский, Ф.К.Клименко, M.È.Ñòàðoñå-. лецкий, В.В.Мямлин, Л.С.Калашникова, Л.П.Гребенюк, С.А.Апейник, Л.М.Школьник, В.Я,Френкель, И.Г.Узлов и И.С.Валетов (71) Днепропетровский ордена Трудо-. вого Красного Знамени металлургический институт (53) 629.4.027.4 (088.8 ) (56) I. Колесо цельнокатаное по

ГОСТ 9036-76. (54) КОЛЕСО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ ЦЕЛЬНОКАТАНОЕ ДЛЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ (ЕГО

ВАРИАНТЫ), (57) I. Колесо железнодорожное цель.,нокатаное для колесной пары, содержащее обод, ступицу, сопряженные с расположенным между ними диском с криволинейными образующими, выполненными из нескольких частей, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных и технологических характеристик, часть криволинейных образующих, сопрягающаяся с ободом, описана радиус ной кривой с радиусом R = (0,040,06)D продолжена вертикальным прямолинейным участком длиной

=(0,002-0,005 )D, с которым сопряжена радиусная кривая с радиусом (0,1-0,15 ) D, обращенная во внешнюю сторону колеса, сопряженная с обращенной во внутреннюю сторону радиусной кривой с радиусом 3 =(О,095 — 0,125 D, про.,Я0„„1092053 А должена прямолинейным участком длиной 1-2 = (0,084-0,125)7) под о углом 60-70 к ступице в точке, сме1 щенной от середины диска во внешнюю сторону на величину 0 025 1. (Н <

40,035 1. и сопряжена со ступицей радиусной кривой с радиусом

=(0,04-0,06 ) В, а образующиеся при сечении диска осевыми цилиндрическими поверхностями площади равно— велики, где Н вЂ” величина смещения диска относительно средней части ступицы, 3 — диаметр поверхности катания; 1„ -длина ступицы.

2. Колесо железнодорожное цельнокатаное для колесной пары, содержащее обод, ступицу, сопряженные с расположенным между ними диском с криволинейными образующими, выполненными из нескольких частей, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це. †. лью повьппения эксплуатационных и технологических характеристик> часть криволинейных образующих, сопрягающаяся с ободом, описана радиусной кривой с радиусом Р„ =(0,04-0,06 )Э, продолжена вертикальным прямолинейным участком длиной .„ = (0,0020 005 )В, с которым сопряжена обращенная во внутреннюю сторону колеса радиусная кривая с радиусом 2 (О ° 1-0,15 )Э, которая сопряжена с радиусной кривой с радиусом I2 (0,15-0,2 )D обращенной во внешнюю сторону, продолжена прямолинейным участком длиной 1-2 2= (0,0,95

0,105 )Э под углом 65-75 к ступице в точке, смещенной от середины диска во внутреннюю сторону на величину

0 13 1ст Н 01 5 т и сопряжена со ступицей радиусной кри1092053 вой с радиусом g< = (0,04-0,06) D а образующиеся при сечении диска осевыми цилиндрическими поверхностями площади равновелики, где Н

Изобретение относится к транспортному машиностроению р частности к колесам железнодорожных транспортных средств.

Известно колесо железнодорожное 5 цельнокатанное для колесной пары, содержащее обод, ступицу, сопряженные с расположенным между диском с криволинейными образующими, выполненными 1

10 из нескольких частей "1 J .

Недостатками колеса являются повышенная вертикальная и осевая жесткость цлоскоконического диска, высокие технологические .остаточные напряжения в переходных зочах от диска к

15 ободу и ступице, высокие эксплуатационные знакопеременные напряжения и в переходных зонах от диска к ободу.и ступице, смещение ступицы с оси на 3-6 мм в период длительных служеб— 20 ных и экстренных торможений, а также. от торможений на затяжных спусках, нетехнологичность при штамповке и гибке диска на прессах и особенно на .

25 гибочном стане, Цель изобретения — повышение эксплуатационных и технологических характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в колесе железнодорожном цельно-. З0 катанном для колесной пары, по первому варианту, содержащем обод, ступицу, сопряженные с расположенными между ними диском с криволинейными образующими, выполненными из 35 нескольких частей, часть криволиней ных образующих, сопрягающаяся с ободом, описана радиусной кривой с радиусом Я„ (0,04-0,06 ) D продолжена вертикальньпч прямолинейным участ- :40 ком длиной 1„„ (0,002-0,005) 3 с которым сопряжена радиусная кривая с радиусом Й2= (0,1-0,15)2, обращенная во внешнюю сторону колеса, сопряженная с обращенной во 45 внутреннюю сторону радиусной кривой с радиусом Rg (0,095-0s125)3 и. величина смещения диска относительно средней части ступицы; 9 — диаметр поверхности катания; 1 — длина ступицы. продолжена прямолинейным участком длиной L2 (0,085-0,125 ))) под, углом 60-70 к ступице в точке, смещенной от ее середины диска во внешнюю сторону на величину 0,025l, (H (0 035 L cr и сопряжена со ступицей радиусной кривой с радиусом — (0,04-0,06))), а образующиеся при сечении диска осевыми цилиндрическими секущими плоскостями площади равновелики, где H — величина смещения диска относительно средней части ступицы; Р— диаметр поверхности катания, L — длина ступицы.

По второму варианту поставленная цель достигается тем, что в колесе содержа1цем обод, ступицу, сопряженные с расположенным между ними диском с криволинейными образующими, выполненными из нескольких частей, часть криволинейных образующих, сопрягающаяся с ободом, описана радиусной кривой с радиусом R„ = (0,04—

0,06)2 и продолжена вертикальным прямолинейным участком длиной (0,002-0,005)2, с которым сопряжена обращенная во внутреннюю сторону, колеса радиусная кривая с радиусом=

Р.>(0,1-0,15) сопряженная с радиусной кривой с радиусом Й = (0,15-0,2)1), обращенной во внешнюю сторону и продолжена прямолинейным участком длиной (0,095- 0,105)Э под углом

65-75 к оси ступицы в точке, смещенной от ее середины относительно диска во внутреннюю сторону на вели-. чину 0,13 1 cr 4 Н (Оэ 151 ст сопряжена со ступицей радиусной.кривой с радиусом Р (0,04-0,06)Э а образующиеся при сечении диска

I осевыми цилиндрическими и секущими плоскостями площади равновелики, где Н вЂ” величина смещения диска относительно средней части ступицы, 2 — диаметр поверхности катания, L — длина ступицы.

1092053

1, диска

При сечении диска осевыми секущи- 15 ми поверхностями образуются равновеликие площади 5„- =S>- =S, полу3 ченные таким образом, что любой ра-диус осевой секущей плоскости соче- тания с указанными толщинами образуют 50 равновеликие площади. Колесо по второму варианту отличается тем, что криволинейная образующаяся R обра3 зована радиусом R3 = (0,15-0,20) Э а длина участка равна Lz = (0,095- у

О, 105) Й, который наклонен к ступице на угол ь, =65-75, при этом О,! 3 4 ст < Н < 0,15 Lcr

На фиг.! изображено колесо железнодорожное цельнокатаное для колесной пары по первому варианту; на фиг.2 то же по второму варианту; на фиг.3 — сечение А-А на фиг.1 и 2; 5 на фиг.4 — сечение Б-Б на фиг.1 и 2, на фиг.5 — сечение В-В на фиг. 1 и 2.

Колесо состоит иэ обода

2, ступицы 3.

Обод 1 соединяется с диском 2 прямолинейным участком длиной (0,002-0,005)3, где 3 — диаметр поверхности катания колеса, равный стандартному 950 мм, сопрягаемый t5 радиусной кривой радиусом М1- (0,04-0,06 ) D, которая сопрягается с радиусной кривой радиусом Mz = (0,01

Ъ

0,15)D, радиусная кривая сопрягается с радиусной кривой радиу-20 .сом 9>(0,095-0,.125)9 и обращена во внешнюю сторону, которая соединяется с прямолинейным участком длиной

Ь = (0,085-0,125)1) и наклоненным под углом с = 60-70 для варианта к оси ступицы, при этом ступица колеса подсоединяется к диску со смещением от ее середины, во внешнюю сторону на величину 0,025 1„ Н < 0,035 Lcr где Н вЂ” величина смещения диска по 30 отношению к ступице; 1„ — длина ступицы (ступица по ГОСТ 9036-76 и равна 190 мм ) .

Указанный прямолинейный участок сопрягается со ступицей радиус- 35 ной кривой с радиусом R = (0,040,06) 3

Наружная и внутренняя поверхности диска описаны эквидистантными образующими, отстоящими на величину тол- 40 щин по ГОСТ 9036-76 для сечения А-А

Ь =17 мм; для сечения Б-Б, hz=24 мм и для сечения В-В, h > = 36 мм.

Колесо по первому варианту работает следующим образом.

При вращении колеса по рельсу. через обод 1 передается вертикальная нагрузка на диск 2 и ступицу 3, при этом иэ-за кинематических колебаний и, особенно при движении подвижного состава по кривым участкам пути, возникает боковая нагрузка, которая через гребень обода 1 передается на диск 2, вызывая в нем изгибающий момент,а. следовательно, дополнительно нагружает диск, вызывая в нем сложнонапряженное состояние, Нагрузка, приходящаяся на диск, далее распределяется по поверхности ступицы и передается на ось. Из-за этой нагрузки в зоне контакта ступицы и оси, соединенных с натягом, равным 0,25 мм, возникают дополнительные напряжения, вызываю. щие некоторое ослабление прессового соединения, и как следствие, появляется возможность сползания колеса с оси, которая может привести к аварийной ситуации.

Наряду с механическими нагрузками возникают и температурные напряжения при служебном и экстренном торможениях, а также при торможениях на затяжных спусках.

Тепло, возникающее вследствие длительного торможения, интенсивно нагревает обод 1, а затем передается на диск 2, вызывая в нем дополнительный изгибающий момент, способствующий сползанию ступицы к оси колеса, и температурные напряжения, ко" торые генерируют и без того сложное объемно-напряженное состояние диска колеса.

К указанному комплексу нагрузок добавляются технологические остаточные напряжения, вызывая особенно опасное напряженно-деформированное состояние переходных зон от диска к ободу и ступице, Подвеска по второму варианту работает аналогичным образом.

У предлагаемых колес радиальная жесткость ниже на 15-25Х, уменьшены технологические остаточные напряжения на 20-30Х снижены тангенциальные и радиальные напряжения в переходных зонах, на 15-25Х, уменьшены сдвигающие усилия колеса со ступицы при длительных служебных торможениях на

20-30Х снижены напряжения в дискау

1092053 колеса от действия боковых нагрузок на 15-30Х, более чем на 20-25Х выров иены контактные напряжения в месте соединения ступицы с осью, снижено напряженное состояние диска разгруз-Ь ка диска) от совместного действия вертикальных и боковых сил в периоп ,длительного торможения на 15-257, на-. личие криволинейных образующих в дисках предлагаемых колес способствует улучшению технологии производства колес при штамповке и гибке, Таким образом, существенно улучшаются эксплуатационные и технологические характеристики.

1092053

Фиа2

1092053

Составитель А.Никитин

Редактор Н.Воловик Техред Л.Коцюбняк

Корректор В.Гирняк

Заказ 3186/10 . Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4