Бандаж железнодорожного колеса

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Бандаж железнодорожного колеса содержит поверхность катания с гребнем, посадочную поверхность для насадки на обод колесного центра, упорный бурт на наружной его стороне для ограничения сползания бандажа внутрь колеи. Также бандаж снабжен с внутренней стороны выступом, расположенным на расстоянии ширины посадочной поверхности обода колесного центра от упорного бурта, высотой h, которая определяется определенным соотношением. В результате обеспечивается надежное соединение бандажа с ободом. 2 ил.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается конструктивных элементов колеса ходовой части транспортного средства.

Известен бандаж железнодорожного колеса, состоящий из поверхности катания с гребнем и посадочной поверхности для насадки на обод колесного центра, где на его наружной стороне для ограничения сползания бандажа внутрь колеи устанавливается упорный бурт, а с внутренней стороны на посадочной поверхности бандажа вытачивается канавка для установки в него бандажного кольца, препятствующего сползанию бандажа в наружную сторону колесной пары (Конструкция и динамика тепловозов. Изд. 2-е доп. под ред. Иванова В.Н. М. "Транспорт", 1974 г., 336 с.).

Недостатком известного конструктивного исполнения бандажа является сложность установки бандажного кольца в канавку и необходимость в последующей раскатке внутренней боковой кромки разогретого бандажа согласно ГОСТ 11018-87.

Известен бандаж железнодорожного колеса, принятый за прототип, состоящий из поверхности катания с гребнем и посадочной поверхности для насадки на обод колесного центра, где на его наружной стороне для ограничения сползания бандажа внутрь колеи устанавливается упорный бурт.

Прочность такого соединения обеспечивается только за счет сил трения между сопрягаемыми поверхностями, что значительно упрощает как конструкцию бандажа, так изготовление и насадку его на обод колесного центра. (Стандарт ГДР TGL 6081/01. Группа 134192, 1979 г. - Перевод ВНИТИ N 1722, с.3, фиг. В). Недостатком известной конструкции бандажа является то, что при колодочном торможении силы трения между колесным центром и бандажом уменьшаются за счет снижения натяга соединения. При неблагоприятных условиях колодочного торможения натяг может быть снят полностью, что способствует не только провороту бандажа относительно колесного центра, но и возможности сползания его с обода в наружную сторону колесной пары при приложении осевой силы.

Техническим результатом изобретения является конструктивное исполнение бандажа, обеспечивающее надежное соединение от его сползания с обода центра колеса в наружную сторону колесной пары в осевом направлении.

Указанный технический результат достигается тем, что бандаж железнодорожного колеса, содержащий поверхность катания с гребнем, посадочную поверхность для насадки на обод колесного центра, упорный бурт на наружной его стороне для ограничения сползания бандажа внутрь колеи, снабжен с внутренней стороны выступом, расположенным на расстоянии ширины посадочной поверхности обода колесного центра от упорного бурта, высотой h, определенной из соотношения: где y' - максимальная боковая сила, действующая на гребень колеса со стороны контррельса; k - коэффициент взаимного перекрытия боковых поверхностей выступа и обода, k = 1 - при натяге (n); 0 ≅ n ≅ n_max 0 < k < 1 - при зазоре; d_п - посадочный диаметр соединения обода колесного центра с бандажом; [σ]_см - допускаемые напряжения на смятие материала обода колесного центра; αʹ - коэффициент линейного расширения бандажной стали; Δt^min - минимальная регламентируемая температура нагрева бандажа при формировании колеса;
n_max - максимальный регламентированный натяг соединения бандажа с ободом.

На фиг. 1 представлен бандаж железнодорожного колеса, сопряженный с ободом колесного центра.

На фиг. 2 представлена схема бандажа при работе колеса.

Бандаж 1 (фиг. 1) содержит поверхность катания 2 с гребнем 3, посадочную поверхность 4 с посадочным диаметром d_п для насадки на обод 5 колесного центра, упорный бурт 6 на наружной стороне бандажа 1 для ограничения его сползания внутрь колеи и выступ 7 с внутренней стороны, расположенным на расстоянии ширины посадочной поверхности обода 5 колесного центра от упорного бурта 6, высотой h.

Выступ 7 предназначен для предотвращения сползания бандажа 1 с обода 5 колесного центра в осевом направлении в наружную сторону колесной пары в случае ослабления бандажа 1.

Бандаж 1 колеса соприкасается при своей работе (движении) с рельсом 8 и контррельсом 9 (фиг. 2).

Высота h выступа 7 выбирается из условия регламентированного натяга соединения бандажа 1 с ободом 5, нагрева бандажа 1 при формировании колесной пары, величины посадочного диаметра d_п, уровня действующих на гребень 3 бандажа 1 боковых сил y' со стороны контррельса 9, механических свойств материала обода 5 и бандажа 1. Она должна быть не меньше минимальной высоты h_min и не больше максимальной высоты h_max, то есть в пределах h_min ≅ h ≅ h_max.

Минимальная высота h_min выступа 7 должна обеспечивать надежность соединения бандажа 1 с ободом 5 в случае ослабления бандажа или полной потере натяга, например, при длительном торможении.

Максимально возможная высота h_max выступа 7 определяется максимальным натягом в соединении и минимальной температурой нагрева бандажа 1 при его насадке на обод 5 (обычно составляет 250...320^oC), которая позволяет увеличить его посадочный диаметр d_п на определенную величину.

Таким образом, высота h выступа 7, которая должна обеспечивать надежность соединения обода 5 с бандажом 1 и их формирование, должна находиться в диапазоне h_min ≅ h ≅ h_max или

где y' - максимальная боковая сила, действующая на гребень 3 колеса со стороны контррельса 9;
k - коэффициент взаимного перекрытия боковых поверхностей выступа 7 и обода 5,
k = 1 - при натяге (n); 0 ≅ n ≅ n_max
0 < k < 1 - при зазоре;
d_п - посадочный диаметр соединения обода 5 колесного центра с бандажом 1;
[σ]_см - допускаемые напряжения на смятие материала обода 5 колесного центра;
αʹ - коэффициент линейного расширения бандажной стали;
Δt^min - минимальная регламентируемая температура нагрева бандажа 1 при формировании колеса;
n_max - максимальный регламентированный натяг соединения бандажа 1 с ободом 5.

Бандаж работает следующим образом (фиг. 2).

После формирования колеса бандаж 1 удерживается на ободе 5 за счет натяга и самим бандажом - упорным буртом 6 и выступом 7.

При установке колеса на транспортное средство и движении этого транспортного средства по рельсам 8 на гребень 3 колеса действует боковая сила y' со стороны контррельса 9.

В случае ослабления посадки бандажа 1 на ободе 5 или полном снятии натяга, например вследствие его перегрева при колодочном торможении, бандаж 1 удерживается от сползания с обода 5 в осевом направлении в наружную сторону колесной пары от действия боковой силы y' за счет выступа 7 высотой h, выбранного в диапазоне от h_min до h_max по вышеуказанной формуле.

Применение на железнодорожном транспорте предлагаемого бандажа обеспечивает надежность соединения бандажа с ободом и предотвращает их взаимное сползание, а также упрощает конструкцию, технологию изготовления и формирования колесной пары при одновременном сокращении длительности и снижении трудоемкости технологического процесса за счет исключения затрат времени и труда на проточку канавки в бандаже, установку и закатку бандажного кольца.

Формула изобретения

Бандаж железнодорожного колеса, содержащий поверхность катания с гребнем, посадочную поверхность для насадки на обод колесного центра, упорный бурт на наружной его стороне для ограничения сползания бандажа внутрь колеи, отличающийся тем, что он снабжен с внутренней стороны выступом, расположенным на расстоянии ширины посадочной поверхности обода колесного центра от упорного бурта, высотой h, определяемой из соотношения.

где y' - максимальная боковая сила, действующая на гребень колеса со стороны контррельса;
k - коэффициент взаимного перекрытия боковых поверхностей выступа и обода, k = 1 - при натяге (n); 0 ≅ n ≅ n_max; 0 < k < 1 - при зазоре;
d_n - посадочный диаметр соединения обода колесного центра с бандажом;
[σ]_см - допускаемые напряжения на смятие материала обода колесного центра;
αʹ - коэффициент линейного расширения бандажной стали;
Δt^min - минимальная регламентируемая температура нагрева бандажа при формировании колеса;
n_max - максимальный регламентированный натяг соединения бандажа с ободом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:
Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава Министерства путей сообщения Российской Федерации

(73) Патентообладатель:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава"

Договор № РД0041905 зарегистрирован 10.10.2008

Извещение опубликовано: 20.11.2008        БИ: 32/2008

---