ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ КОЛЕСО

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к железнодорожным транспортным средствам, а именно к конструкции колес вагонов и подвижных составов.
Известно колесо цельнокатаное, описанное в ГОСТе 9036-88.
Известное колесо цельнокатаное для грузовых и пассажирских вагонов содержит обод со стандартным профилем катания из радиусного гребня, конической поверхности и фаски.
Недостатком конструкции колеса цельнокатаного является его недолговечность и ненадежность, из-за повышенного износа гребня, вследствие наличия сил трения между гребнем колеса и головкой рельса. При эксплуатации подвижного состава железнодорожного транспорта в результате соприкосновения колес с рельсами происходит износ колеса по поверхности катания. Расстояние по краям гребней двух колес колесной пары, параллельное оси этой колесной пары, уменьшается и на повороте колесная пара может сойти с рельсов. Наибольший износ гребней наблюдается при работе подвижного состава на большом количестве участков с небольшими радиусами кривизны. При максимальном износе гребня и при минимальном износе конической поверхности и фаски, восстановительный ремонт гребня производится механической обработкой всего профиля катания до получения чертежного размера гребня, что приводит к уменьшению диаметра колеса, а значит к сокращению срока службы.
Известно колесо цельнокатаное, описанное во «Временной инструкции по восстановлению наплавкой гребней цельнокатаных вагонных колес» ТИ 5-02-93/6, опубликованной в 1993 г. Известное колесо цельнокатаное для грузовых и пассажирских вагонов содержит обод со стандартным профилем катания из радиусного гребня, конической поверхности и фаски. В инструкции описано, что восстановительный ремонт изношенного гребня производится наплавкой проволоки под слоем флюса на изношенную поверхность и последующей механической обработки.
Недостатком такой наплавленной конструкции колеса цельнокатаного является его недолговечность из-за досрочного ремонта колесной пары по причине более низкой твердости наплавленного металла по сравнению с твердостью материала колеса. Кроме того, ремонт гребня наплавкой проволоки под слоем флюса это сложный, трудоемкий и дорогостоящий технологический процесс, требующий специального оборудования для
наплавки, обработки, контроля, дефектоскопии с большими материальными энергетическими и людскими затратами.
Известно «Железнодорожное колесо», опубликованное в авторском свидетельстве СССР №965806, oп. 15.10.82 г. Известное колесо состоит из колесного центра с бандажом, в котором выполнен кольцевой паз, на вертикальных поверхностях которого сделаны полусферические концентрические выточки, совпадающие с соответствующими цилиндрическими отверстиями, выполненными в бандаже. В пазу размещены два полукольца, также снабженные полу сферическими концентрическими источниками. В отверстия вставлены заглушки. Между концентрическими выточками и концентрическими источниками расположены тела качения.
Недостатком конструкции «Железнодорожного колеса» является его ненадежность, недолговечность и уменьшение срока службы, из-за износа колеса не только по поверхности катания при эксплуатации подвижного состава железнодорожного транспорта в результате соприкосновения колес с рельсами, но и износ тел качения и их посадочных поверхностей, в результате чего полукольца могут выпасть на полном ходу железнодорожного состава. Кроме того, расстояние по краям гребней двух колес колесной пары, параллельное оси этой колесной пары, уменьшается в результате износа колеса по поверхности катания и по поверхности соприкосновения плоских сторон полуколец в пазу бандажа. Все вышеперечисленное приведет к тому, что, на повороте колесная пара может сойти с рельсов.
Процесс сборки, разборки с телами качения и восстановительным ремонтом кольцевых пазов на бандаже это сложный, трудоемкий и дорогостоящий технологический процесс, требующий специального оборудования для обработки сразу нескольких деталей, контроля, дефектоскопии с большими материальными и людскими затратами.
Известно «Железнодорожное колесо», опубликованное в патенте России №2208523, on. 20.07.03 г. Известное колесо состоит из колесного центра, обода (бандажа) со стандартным профилем катания с гребнем. В канале, образованном наружной и внутренней канавками радиусного профиля соответственно на ободе и в гребне, установлены шарики, заведенные в канал через отверстия. Выход шариков из канала перекрыт вкладышем и стопорньм кольцом.
Недостатком конструкции «Железнодорожного колеса» является сложность, трудоемкость и дороговизна изготовления, так как гребень выполнен как наружное кольцо подшипника. Процесс производства, сборки, разборки конструкции, как подшипника с телами качения и восстановительный ремонт канала на ободе это сложный, трудоемкий и
дорогостоящий технологический процесс, требующий специального оборудования для обработки сразу нескольких деталей, контроля, дефектоскопии с большими материальными и людскими затратами.
Кроме того, сложно обработать обод колеса вместе с гребнем по стандартному профилю из-за того, что гребень имеет две степени движения, по этой же причине трудно выдержать размер стандартного профиля.
Увеличивается себестоимость конструкции из-за большого расхода материала на изготовление нового гребня.
Недостатком конструкции «Железнодорожного колеса» является также его ненадежность, из-за того, что на кривых участках пути нагрузка воздействует на гребень под углом к вертикальной оси размещения шариков, и гребень не катится, а едет по рельсу юзом.
Технической задачей заявленной полезной модели является устранение указанных недостатков, в частности снижение стоимости, повышение надежности и долговечности железнодорожного колеса подвижного состава.
Поставленная задача достигается тем, что в железнодорожном колесе, содержащем обод со стандартным профилем катания, по крайней мере, часть гребня которого выполнена в виде сменного кольца с двумя посадочными поверхностями, согласно полезной модели, другая часть гребня профиля катания выполнена за одно целое с ободом колеса, с двумя посадочными поверхностями, для контакта в неподвижном соединении, образующем единый гребень стандартного профиля катания, со сменной кольцевой частью гребня, выполненной из материала с твердостью не ниже твердости материала обода.
При этом кольцевая сменная часть гребня соединена с частью гребня, выполненной за одно целое с ободом колеса сваркой или клеем или коническими заклепками.
За счет того, что сменная кольцевая часть гребня изготавливается и после износа заменяется идентичной новой из материала с твердостью не ниже твердости материала обода, и нет необходимости восстанавливать профиль гребня путем съема больших объемов металла с поверхностей катания обода, повышается надежность и долговечность железнодорожного колеса в целом.
За счет того, что изготовление сменной кольцевой части гребня, обработка части гребня с двумя посадочными поверхностями это технологический процесс, не требующий большого количества металла, специального оборудования для обработки, контроля, дефектоскопии с большими материальными и людскими затратами, снижается стоимость изготовления железнодорожного колеса.
Заявляемое железнодорожное колесо обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем результата.
Заявляемое железнодорожное колесо может найти широкое применение в транспортном машиностроении, поэтому соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность предлагаемого железнодорожного колеса поясняется чертежами, где представлены:
на фиг.1 - сечение предлагаемого железнодорожного колеса для сварного соединения со сменной кольцевой частью гребня;
на фиг.2 - то же, для клеевого соединения со сменной кольцевой частью гребня;
на фиг.3 - то же, для заклепочного соединения со сменной кольцевой частью гребня.
Железнодорожное колесо содержит обод 1 со стандартным профилем катания с частью 2 гребня 3, выполненной за одно целое с ободом 1, сменную часть 4 гребня 3 в виде цельного кольца.
Часть 2 гребня 3 профиля катания выполнена с двумя посадочными поверхностями 5, 6. Поверхность 5 торцовая для контакта с торцовой поверхностью 7 сменной кольцевой части 4 гребня 3. На поверхность 6 внутренним диаметром напрессована сменная часть 4 гребня 3.
Сменная часть 4 гребня 3 может быть соединена с частью 2 гребня 3 сваркой или клеем или коническими заклепками 8.
Железнодорожное колесо собирается следующим образом. Сменная часть 4 гребня 3 после износа заменяется новой. Сменная часть 4 гребня 3 изготавливается из материала с твердостью не ниже твердости обода 1. Крепежное соединение части 2 гребня 3 профиля катания, выполненной за одно целое с ободом 1 колеса, со сменной частью 4 гребня 3 выбирается в зависимости от условий эксплуатации подвижного транспортного средства и может быть как сварочным, клеевым или заклепочным (заклепками 8). После сборки железнодорожное колесо подвергается механической обработке сборного гребня 3 до получения соответствующих размеров стандартного профиля катания.
Заявляемое железнодорожное колесо, по сравнению с прототипом, более надежно и долговечно, так как сменная кольцевая часть гребня изготавливается и после износа заменяется идентичной новой из материала с твердостью не ниже твердости материала обода, после износа быстро заменяется идентичной новой, и нет необходимости
восстанавливать профиль гребня путем съема больших объемов металла с поверхностей катания обода.
Заявляемое железнодорожное колесо, по сравнению с прототипом, имеет более низкую стоимость, так как изготовление сменной кольцевой части гребня, обработка части гребня с двумя посадочными поверхностями, не требует большого количества металла, специального оборудования для обработки, контроля, дефектоскопии с большими материальными и людскими затратами