КОЛЕСНЫЙ ЦЕНТР КОЛЕСА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
WHEEL CENTRE OF RAIL VEHICLE

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается конструктивных элементов колеса ходовой части рельсового транспортного средства.
Известен литой колесный центр, состоящий из ступицы с отверстием и обода, соединенных спицами н-образного сечения, образованных двумя дисками одинаковой толщины, соединенными между собой перпендикулярно к ним и равномерно по окружности расположенными радиальными перегородками (ребрами) постоянного сечения, между которыми в дисках выполнены овальные окна, расширяющиеся к ободу колесного центра. Обод и ступица литого двухстенчатого (коробчатого) колесного центра плавно переходят в наружную и внутреннюю боковые стенки (диски) колеса [1].
Недостатком указанного литого колесного центра являются сложность получения равнотолщинности стенок дисков и перегородок, а также необходимость приварки специальных накладок при статической балансировке колесного центра ввиду отсутствия специальных мест для устранения дисбаланса путем снятия металла.
Известен также литой колесный центр, состоящий из ступицы с отверстием и обода, соединенных в радиальном направлении равномерно расположенными спицами переменного овального сечения, возрастающего к ступице [2].
Недостатком известного колесного центра является резкое изменение жесткости колеса в местах присоединения спиц к ободу, что вызывает повышенное динамическое воздействие на путь, а также риск возникновения трещин в спицах вблизи ступицы из-за больших внутренних напряжений, возникающих при остывании сосредоточенной массы металла в этих зонах. Кроме того, на колесном центре отсутствуют места для устранения дисбаланса путем снятия металла при проведении статической балансировки колесного центра.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности колесного центра и обеспечение возможности проведения его статической балансировки за счет снятия части металла со специально предназначенных мест самого колесного центра.
Технический результат достигается тем, что в колесном центре колеса рельсового транспортного средства, содержащем ступицу с отверстием и обод, соединенные в радиальном направлении равномерно расположенными спицами переменного овального сечения, возрастающего к ступице, каждые две смежные спицы плавно соединены между собой и с участком обода между ними общим ребром толщиной 0,1…0,2 ширины обода, симметрично расположенным относительно торцов обода, причем минимальная высота ребра, находящаяся в средней зоне между спицами, не менее чем в два раза больше его толщины, а максимальная высота ребра, находящаяся в зоне его соединения со спицей, не превышает половины длины спицы для повышения прочности и одновременно для снятия металла при статической балансировке колеса со средней части ребра. Кроме того, ступица со стороны торца, обращенного внутрь колесной пары, выполнена с увеличенным на 10-20% диаметром и снабжена на этом торце в зоне, приближенной к отверстию, канавкой глубиной до 1/10 ширины ступицы.
На фиг.1 представлен общий вид колесного центра; на фиг.2 - разрез А-А с фиг.1.
Колесный центр (фиг.1 и 2) содержит ступицу 1 (шириной с) с внутренним отверстием 2 и обод 3 (шириной b), соединенные в радиальном направлении равномерно расположенными спицами 4 переменного овального сечения, возрастающего к ступице 1.
Каждые две смежные спицы 4 плавно соединены между собой и с участком обода 3 между ними общим ребром 5 толщиной S, равной 0,1…0,2 ширины b обода 3. Ребро 5 симметрично расположено относительно боковых торцов обода 3, причем минимальная высота (h min) ребра 5, находящаяся в средней зоне длиной 4S, между спицами не менее чем в два раза больше его толщины S, а максимальная высота (h max) ребра 5, находящаяся в зоне его соединения со спицей 4, не превышает половины длины L спицы 4, т.е. 2S≤h≤L/2.
Ступица 1 со стороны торца, обращенного внутрь колесной пары, выполнена с увеличенным на 10…20% диаметром D и снабжена на этом торце канавкой 6 (глубиной а) до 1/10 ширины с ступицы 1 в зоне, приближенной к отверстию 2.
Колесный центр работает следующим образом.
Вертикальная нагрузка от массы рельсового транспортного средства и вращающий тяговый момент в первую очередь воздействуют на ступицу 1 через ось, установленную в отверстии 2 колесного центра колеса рельсового транспортного средства, а затем через спицы 4 передается на обод 3, который вместе с бандажом взаимодействует с рельсом (ось и бандаж на чертежах не показаны), создавая силу тяги транспортного средства.
При этом спицы 4 испытывают значительные напряжения растяжения - сжатия в местах сопряжения со ступицей 1 и с ободом 3. От длительного воздействия циклических нагрузок и вследствие остаточных деформаций после литья в этих местах могут возникать трещины и разрушения колесного центра. Соединение спиц 4 указанными выше ребрами 5 позволяет повысить массу металла и улучшить конфигурацию мест сопряжения, что положительно влияет на равномерное остывание металла в процессе литья и тем самым снижает величину остаточных напряжений и вероятность возникновения трещин на колесном центре при работе колеса.
При напрессовке колесного центра на ось колесной пары (на чертеже не показано) канавка 6 на торце ступицы 1, обращенном внутрь колесной пары, способствует снижению напряжения в ступице 1 в зоне, приближенной к отверстию 2.
Колесный центр балансируется статически следующим образом. Дисбаланс устраняется снятием металла со средней части ребра 5 (фиг.1), имеющей размеры: по высоте 2S, длине 4S и толщине S.
Благодаря усиленной за счет ребра 5 конструкции колесного центра повышается его прочность и появляется возможность статической балансировки колесного центра путем снятия металла в средней части ребра 5 без приварки каких-либо дополнительных накладок, что также повышает надежность и срок службы колесного центра.
Источники информации
1. В.Б.Медель. Подвижной состав электрических железных дорог. М., Транспорт, 1974, сс.102-103.
2. Механическая часть тягового подвижного состава / Под ред. И.В.Бирюкова, М., Транспорт, 1992.