ПРОФИЛЬ КОЛЕСА ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, ТАКОЕ КОЛЕСО И РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С ТАКИМ КОЛЕСОМ
WHEELS PROFILE FOR RAILWAY VEHICLES, SUCH WHEEL AND RAILWAY VEHICLE WITH SUCH WHEEL

Изобретение касается профиля колеса для рельсового транспортного средства, колеса с таким профилем и рельсового транспортного средства с таким колесом.
Уровень техники
Выбор контакта колесо/рельс имеет существенное влияние на характеристики движения рельсовых транспортных средств. При этом должны оптимизироваться такие параметры, как устойчивость и комфорт движения при высоких скоростях, ходовые характеристики при движении по кривой и шумообразование. Другим существенным параметром является износ колеса рельсового транспортного средства, который может быть значительно повышен вследствие неблагоприятной конфигурации этого контакта колесо/рельс. Этот износ может уменьшаться при низком контактном напряжении. Вследствие этого контактного напряжения в задействованных, касающихся друг друга элементах устанавливается характерное распределение напряжений, причем максимум напряжения, как правило, находится внутри задействованного элемента. При этом может возникать форма износа, которая характеризуется выкрашиванием (англ. «spalling») мелких частей поверхностной структуры. Этот феномен наступает при низких температурах вследствие возникающего при этом охрупчивания металла бандажа колеса.
Профили колеса по уровню техники не могут одновременно выполнять вышеназванные требования в России. Например, комбинация используемого в России профиля рельса R65 с используемым в Европе, адаптированным для России профилем колеса P8, хотя и дает удовлетворительные ходовые характеристики при высоких скоростях, но не дает приемлемых характеристик износа. Профиль колеса ВНИИЖТ-РМ70 российского института железнодорожного транспорта ВНИИЖТ, напротив, обеспечивает в этой комбинации хорошие характеристики износа, однако приводит к так называемым «slow body motions», т.е. поперечным колебаниям кузова вагона, которые сильно ухудшают комфорт движения, прежде всего при высоких скоростях.
Изложение изобретения
Поэтому в основе изобретения лежит задача указать профиль колеса, который позволяет устранить вышеназванные недостатки уровня техники. В частности, в комбинации с используемым в России профилем рельса Р65 он обладает как хорошими ходовыми характеристиками при высоких скоростях, так и хорошими характеристиками износа. Предлагаемый изобретением профиль колеса выбран для найденного посредством измерений среднеизношенного профиля рельса Р65 и в этой комбинации проявляет предпочтительные свойства в особой мере.
Задача решается с помощью профиля колеса с признаками п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Согласно основной идее изобретения описывается профиль колеса, обладающий достаточно высокой эквивалентной конусностью, который одновременно имеет низкое контактное напряжение в месте контакта с рельсом.
В соответствии с изобретением профиль колеса в каждом месте соприкосновения с профилем рельса имеет по существу постоянное отношение кривизны профиля колеса к кривизне профиля рельса. При этом кривизна определена как изменение направления на длине пробега достаточно короткого участка кривой и как у профиля рельса, так и у профиля колеса принята в плоскости, перпендикулярной направлению движения.
Предлагаемый изобретением профиль колеса предпочтительным образом подходит для колес высокоскоростных транспортных средств с максимальными скоростями более 200 км/ч.
Изготовление профиля колеса осуществляется целесообразным образом посредством станков для обточки колесных пар и может осуществляться уже при первичном оснащении рельсового транспортного средства или соответственно существующее колесо рельсового транспортного средства может снабжаться предлагаемым изобретением профилем колеса, если не превышены пределы износа.
Таблица 1
H1m
-49,500
11,049
G1m
-54,353
18,030
F1m
-60,569
10,846
Fm
-24,745
19,139
P5m
-15,270
46,421
P4m
0,679
116,902
Em
18,591
215,474
P3m
13,629
179,524
P2m
20,961
264,572
P1m
21,273
269,170
C1m
28,502
-31,577
H2
-70,000
-10,942
H1
-60,926
28,070
S
-54,353
30,030
G1
-46,501
27,104
F1
-40,365
18,199
G
-36,840
14,009
F
-29,729
4,992
P5
-24,954
3,623
P4
-20,087
2,631
E
-10,990
1,177
P3
-1,834
0,151
D0
0,000
0,000
P2
2,970
-0,219
P1
7,779
-0,503
C2
30,000
-1,614
C1
32,299
-1,818
B
59,000
-5,225
A
65,000
-11,225
Y
Z
Значения в миллиметрах
В таблице 1 представлены координаты y-z предлагаемого изобретением профиля колеса в списочной форме. Наименования соответствующих точек поверхности профиля колеса соответствуют профилю колеса, наглядно изображенному на фиг. 1. Началом координат является точка D0 поверхности профиля колеса. Ось Y распространяется в сторону положительных значений в направлении сбега профиля колеса (с наружной стороны рельсового транспортного средства), в сторону отрицательных значений в направлении гребня бандажа. Ось Z распространяется в сторону положительных значений в направлении больших диаметров колеса рельсового транспортного средства.
Краткое описание чертежей
В качестве примера показано:
фиг. 1: предлагаемый изобретением профиль колеса.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 в качестве примера схематично показан предлагаемый изобретением профиль колеса. Описанный в таблице 1 в списковой форме профиль колеса показан на изображении в сечении с указанием размеров. Описаны позиции точек поверхности профиля колеса, приведенных в таблице 1, а также положение и ориентация системы координат.