ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ КОЛЕСО С БОКОВЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ ТОРМОЖЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
RAILWAY WHEEL WITH SIDE BRAKING SURFACE (VERSIONS)

Изобретение относится к железнодорожным транспортным средствам и касается устройств колес с тормозными дисками.
Известно железнодорожное колесо, состоящее из ступицы, гребневого обода и диска между ободом и ступицей, на боковых плоскостях которого устроены поверхности торможения, ограниченные от обода и ступицы круговыми торцами, отделенными соответствующими кольцевыми проточками /1/.
Недостатками известного железнодорожного колеса являются: повышенный нагрев диска от воздействия на него тормозных накладок при торможениях транспортного средства из-за отсутствия вентилируемости диска, приводящий к ухудшению фрикционных свойств тормозных накладок и повышенному их износу, повышенный нагрев элементов колеса, в частности, ступицы, снижающий прочность посадки колеса на оси колесной пары, создающий возможность проворота колеса на оси.
Известно колесо с тормозным диском для железнодорожного подвижного состава с малогабаритными колесами, принятое за прототип, содержащее торцевые поверхности трения для дискового тормоза, разъединенные от обода и ступицы колеса одним или несколькими круговыми пазами для изоляции обода и ступицы колеса от нагрева и термических напряжений, и радиальные пазы на поверхностях трения /2/.
Недостатками известного колеса с тормозным диском являются: отсутствие внутреннего охлаждения тормозного диска при торможениях железнодорожного подвижного состава, что приводит к повышенному нагреву элементов колеса и дискового тормоза, снижающему фрикционные свойства тормозных накладок и повышающему их износ.
Кроме того, повышенный нагрев тормозного диска при торможениях сопровождается увеличенным отводом тепла от диска в ступицу колеса, что снижает прочность посадки колеса на оси колесной пары, создавая условия проворота колеса на оси.
Другим недостатком являются радиальные пазы на торцевых поверхностях трения для дискового тормоза, являющиеся концентраторами механических и термических напряжений, способствующих образованию трещин, снижающих надежность работы тормозного диска при торможениях железнодорожного подвижного состава.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы железнодорожного колеса с боковыми поверхностями торможения при торможениях железнодорожного транспортного средства, снижение нагрева элементов колеса и тормоза, сохранение прочности посадки колеса на оси колесной пары, исключение условий образования термических и механических трещин в диске между ободом и ступицей, содержащем на боковых плоскостях поверхности торможения, стабилизация фрикционных свойств тормозных накладок и повышение их износостойкости.
Указанный технический результат достигается тем, что в железнодорожном колесе (вариант 1), состоящем из обода, ступицы и диска между ободом и ступицей, содержащего на боковых плоскостях поверхности торможения, отделенные от ступицы и от обода кольцевыми проточками, в диске выполнены сквозные каналы, соединяющие кольцевые проточки ступицы с кольцевыми проточками обода, расположенными на противоположных сторонах железнодорожного колеса.
Указанный технический результат достигается также и тем, что в железнодорожном колесе (вариант 2), состоящем из обода, ступицы и диска между ободом и ступицей, содержащего на боковых плоскостях поверхности торможения, отделенные от ступицы и от обода кольцевыми проточками, в диске выполнены сквозные каналы, соединяющие кольцевые проточки ступицы с кольцевыми проточками обода, расположенными на каждой стороне железнодорожного колеса.
Указанный технический результат достигается также и тем, что в железнодорожном колесе (вариант 3), состоящем из обода, ступицы и диска между ободом и ступицей, содержащего на боковых плоскостях поверхности торможения, отделенные от ступицы и от обода кольцевыми проточками, в диске выполнены сквозные каналы, каждый из которых состоит из двух непараллельных каналов, соединенных между собой, соединяющие кольцевые проточки ступицы с кольцевыми проточками обода, расположенными на каждой стороне железнодорожного колеса.
Сущность изобретения представлена на следующих чертежах:
- на фиг. 1 - общий вид железнодорожного колеса со сквозными каналами в диске между ободом и ступицей, соединяющими кольцевые проточки ступицы и обода, расположенные на противоположных сторонах железнодорожного колеса по первому варианту;
- на фиг. 2 - общий вид железнодорожного колеса со сквозными каналами в диске между ободом и ступицей, соединяющими кольцевые проточки ступицы и обода, расположенные на каждой стороне железнодорожного колеса по второму варианту;
- на фиг. 3 - общий вид железнодорожного колеса со сквозными каналами в диске между ободом и ступицей, каждый из которых состоит из двух непараллельных каналов, соединенных между собой, соединяющими кольцевые проточки ступицы и обода, расположенные на каждой стороне железнодорожного колеса по третьему варианту.
Железнодорожное колесо 1 по первому варианту (фиг. 1) состоит из обода 2, ступицы 3 и диска 4 между ободом 2 и ступицей 3, содержащего на боковых плоскостях поверхности торможения 5 и 6, отделенные от ступицы 3 и от обода 2 кольцевыми проточками 7, 8, 9, 10. В диске 4 выполнены сквозные каналы 11, соединяющие кольцевые проточки 9 и 10 ступицы 3 соответственно с кольцевыми проточками 8 и 7 обода 2, расположенными на противоположных сторонах железнодорожного колеса 1.
Во втором варианте железнодорожное колесо 1 (фиг. 2) состоит из обода 2, ступицы 3 и диска 4 между ободом 2 и ступицей 3, содержащего на боковых плоскостях поверхности торможения 5 и 6, отделенные от ступицы 3 и от обода 2 кольцевыми проточками 7, 8, 9, 10. В диске 4 выполнены сквозные каналы 11, соединяющие кольцевые проточки 9 и 10 ступицы 3 соответственно с кольцевыми проточками 7 и 8 обода 2, расположенными на каждой стороне железнодорожного колеса 1.
В третьем варианте железнодорожное колесо 1 (фиг. 3) состоит из обода 2, ступицы 3 и диска 4 между ободом 2 и ступицей 3, содержащего на боковых плоскостях поверхности торможения 5 и 6, отделенные от ступицы 3 и от обода 2 кольцевыми проточками 7, 8, 9, 10. В диске 4 выполнены сквозные каналы, каждый из которых состоит из двух непараллельных каналов 11 и 12, соединенных между собой, соединяющие кольцевые проточки 9 и 10 ступицы 3 соответственно с кольцевыми проточками 7 и 8 обода 2, расположенными на каждой стороне железнодорожного колеса 1.
Железнодорожное колесо 1 с диском 4 между ободом 2 и ступицей 3, содержащим на боковых плоскостях поверхности торможения 5 и 6, работает следующим образом.
При торможении железнодорожного транспортного средства фрикционные тормозные накладки (на чертеже не показаны) под действием силового механизма с заданным усилием прижимаются к боковым плоскостям поверхностей торможения 5 и 6 диска 4.
При трении фрикционных тормозных накладок по поверхностям торможения 5 и 6 диска 4 механическая работа трения преобразуется в тепло, распространяющееся во фрикционные тормозные накладки и в диск 4, который охлаждается потоком воздуха, возникающим в сквозных каналах 11 при вращении железнодорожного колеса 1 по первому и второму вариантам, или по третьему варианту в сквозных каналах, каждый из которых состоит из двух непараллельных каналов 11 и 12, соединенных между собой, что приводит к снижению как объемной, так и поверхностной температуры диска 4. Интенсивность охлаждения диска 4 и соответственно всех элементов железнодорожного колеса 1 прямо пропорциональна количеству и площади поперечного сечения сквозных каналов 11 по первому и второму варианту, или сквозных каналов, каждый из которых состоит из двух непараллельных каналов 11 и 12, соединенных между собой, по третьему варианту.
Таким образом, в предлагаемом железнодорожном колесе за счет снижения нагрева диска между ободом и ступицей, содержащего на боковых плоскостях поверхности торможения, повышается надежность работы железнодорожного колеса, стабилизируются фрикционные свойства тормозных накладок, повышается их износостойкость, обеспечивается прочность посадки железнодорожного колеса на оси колесной пары железнодорожного транспортного средства, исключаются условия образования термических и механических трещин в диске между ободом и ступицей.
Кроме того, наличие сквозных каналов в диске между ободом и ступицей железнодорожного колеса уменьшает радиальную жесткость железнодорожного колеса и снижает неподрессоренную массу железнодорожного транспортного средства, что улучшает его динамические качества, и, следовательно, повышает надежность и безопасность в эксплуатации.
Источники информации
1. GB, патент №2182108 B, МПК B61H 5/00, опубл. 08.11.1989.
2. DE, заявка №3742171 A1, МПК B60 17/00, B61H 5/00, опубл. 06.07.89.