УПРУГОЕ КОЛЕСО (варианты)
ELASTIC WHEEL (VERSIONS)

Изобретения относятся к конструкции экипажа рельсового транспорта.
Технический результат группы изобретений: повышение надежности и ресурса эксплуатации подвижного состава рельсового транспорта и пути, снижение уровня шума.
Техническая сущность группы изобретений изложена в описании примеров 1-5, п. 1-6 формулы и чертежах на фиг. 1-20: на фиг. 1 изображено упругое колесо с зеркальными концентрическими выступами и впадинами неровностей (ВВН) диска бандажа (ДБ); на фиг. 2 - сечение В-В на фиг. 1 с концентрическими ВВН и упругими элементами; на фиг. 3 - колесо с радиальными осесимметричными ВВН; на фиг. 4 - колесо с зеркальными ВВН; на фиг. 5 - ДБ с радиальными ВВН; на фиг. 6 - сечение А-А на фиг. 3 и 5 с осесимметричным ДБ одинаковой толщины и ответными фланцем ступицы и съемным нажимным фланцем ступицы одинаковой толщины; на фиг. 7 - колесо с зеркальными концентрическими ВВН диска бандажа; на фиг. 8 - с комбинированными радиальными и концентрическими ВВН; на фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 5 с концентрическими ВВН и упругими элементами; на фиг. 7 - ДБ с концентрическими ВВН; на фиг. 8 - с комбинированными радиальными и концентрическими ВВН; на фиг. 9 - упругое колесо упрощенной конструкции с ВВН между фланцем ступицы и ДБ и плоскими или конусными съемным нажимным фланцем ступицы, упругим элементом и обращенной в наружную сторону гранью ДБ; на фиг. 10 - плоский или конусный упругий элемент на фиг. 9 из упругой пластины с консольными вырезами (KB) в виде лепестков и разрез Р-Р с отогнутыми из плоскости пластины в обе стороны KB; на фиг. 11 - развертка выступа/впадины упругого элемента из упругой пластины с KB в виде лепестков; на фиг. 12 - крепление деталей колеса расположенными по окружности винтами с упругой тарельчатой шайбой - разрез Е-Е на фиг. 13; на фиг. 13 - вид углубления под тарельчатую шайбу и разрез К-К на фиг. 12; на фиг. 14 - трехслойное колесо с конусными винтами; на фиг. 15 - разрез Г-Г на фиг. 14; на фиг. 16 - крепежный диск из упругой пластины со спицами и KB; на фиг. 17 - колесо с бандажным диском, двумя фланцами и крепежным диском; на фиг. 18 - упругое сэндвич-колесо с пятью слоями - сечение М-М на фиг. 20; на фиг. 19 - сечение Ы-Ы на фиг. 20; на фиг. 20 - сечение Т-Т сэндвич-колеса на фиг. 18 и 19 с зеркальными, зеркально-осесимметричными и осесимметричными слоями.
По первому изобретению известно упругое колесо, содержащее обод с кольцевым выступом на внутренней поверхности, ступицу с кольцевым выступом на наружной поверхности, нажимное кольцо, закрепленное на ступице, дискретно расположенные упругие элементы в виде резиновых дисков, размещенные между кольцевыми выступами обода и ступицы и нажимным кольцом. Описание изобретения к а.с. №448972 А1 В60В 9/10, авторы Епифанов В.П. и Жолобов В.А.
Недостатками этого колеса являются ненадежность из-за малой площади работающих на сдвиг резиновых элементов и недостаточный ресурс эксплуатации
Наиболее близким решением является упругое колесо, содержащее бандаж с диском, ступицу с фланцем, прижимной фланец, резиновые элементы между диском и фланцами по всем коническим поверхностям и крепежные элементы. Патент на полезную модель №63292, В60В 9/10, авторы Петровы.
Недостатками этого колеса являются ненадежность из-за малой площади работающих на сдвиг резиновых элементов, недостаточный ресурс эксплуатации и недостаточное снижение уровня шума.
Технический результат: повышение надежности и ресурса эксплуатации подвижного состава рельсового транспорта и пути, снижение уровня шума.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в упругом колесе, содержащем бандаж с диском, ступицу с фланцем, съемный прижимной фланец ступицы, упругие элементы между диском бандажа и фланцами ступицы и крепежные элементы, обращенные к съемному фланцу ступицы и к фланцу ступицы грани диска бандажа снабжены неровностями в виде выступов и впадин между ними прямоугольного или трапецеидального поперечного сечения, углового профиля с закругленными вершинами, в виде призм, цилиндров, усеченных пирамид или конусов или шарообразных, обращенная к диску бандажа грань фланца ступицы снабжена аналогичными неровностями в виде выступов, каждый из которых помещен в смежной впадине диска бандажа, и впадин между ними, в каждой из которых помещен смежный выступ диска бандажа, с зазором между указанными неровностями, в каждом из которых помещен упругий элемент в виде съемной резиновой или резинокордной прокладки, в виде упругопластического синтетического материала, в виде навулканизированной на неровностях смежных граней резины или в виде повторяющей очертания неровностей смежных граней диска бандажа и фланцев ступицы шайбы из упругой пластины, например стальной или синтетической, с консольными отогнутыми из плоскости шайбы вырезами с возможностью взаимодействия с указанными неровностями диска бандажа и фланца ступицы, обращенная к диску бандажа грань съемного фланца ступицы снабжена аналогичными неровностями в виде выступов, каждый из которых помещен в смежной впадине диска бандажа, и впадин между ними, в каждой из которых помещен смежный выступ диска бандажа, с зазором между указанными неровностями, в котором помещен аналогичный упругий элемент из резины, упругопластического синтетического материала или шайбы из упругой пластины с возможностью взаимодействия с указанными неровностями диска бандажа и съемного фланца ступицы или указанные неровности аналогично выполнены по меньшей мере на обращенной к фланцу ступицы грани диска бандажа и на обращенной к диску бандажа грани фланца ступицы.
Техническая сущность первого изобретения изложена в описании примера 1, п. 1 формулы и на чертежах - фиг. 1-11.
Пример 1, фиг. 1-11.
Упругое колесо содержит ступицу 1 со стационарным фланцем 2 и съемный бандаж 3 с диском 4 с наружной относительно колесной пары стороны фланца 2, перекрывающий в радиальном направлении фланец 2 ступицы. С наружной стороны от диска 4 бандажа расположен съемный закрепленный на ступице 1, например винтами, прижимной фланец 5 ступицы 1, перекрывающий в радиальном направлении диск 4. Между диском 4 бандажа 3 и фланцем 2 ступицы 1 и между диском 4 и прижимным фланцем 5 расположены упругие элементы. Ступица 1 с фланцем 2, диск 4 бандажа 3 и прижимной фланец 5 скреплены крепежными элементами в виде расположенных по окружности резьбовых соединений через соосные отверстия.
Обращенные к нажимному фланцу 5 и к фланцу 2 ступицы 1 грани диска 4 бандажа 3 снабжены неровностями в виде выступов 6 и впадин между ними прямоугольного или трапецеидального поперечного сечения, углового профиля с закругленными вершинами, в виде призм, цилиндров, усеченных пирамид или конусов или шарообразных. Обращенная к диску 4 бандажа 3 грань прижимного фланца 5 снабжена аналогичными неровностями в виде выступов 7, каждый из которых помещен в смежной впадине диска 4 бандажа 3, и впадин между ними, в каждой из которых помещен смежный выступ 6 диска 4 бандажа 3, с зазором между указанными неровностями, в котором помещен упругий элемент с возможностью взаимодействия с указанными неровностями диска 4 бандажа 3 и прижимного фланца 5. Обращенная к диску 4 бандажа 3 грань фланца 2 ступицы 1 снабжена аналогичными неровностями в виде выступов 8, каждый из которых помещен в смежной впадине диска 4 бандажа 3, и впадин между ними, в каждой из которых помещен смежный выступ 6 диска 4 бандажа 3, с зазором между указанными неровностями, в котором помещен упругий элемент с возможностью взаимодействия с указанными неровностями диска 4 бандажа 3 и фланца 2 ступицы 1.
Выполненные прямоугольного или трапецеидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами выступы 6 и впадины неровностей диска 4 бандажа 3 и смежные выступы 7, 8 и впадины между ними неровностей прижимного фланца 5 и фланца 2 ступицы 1 расположены радиально ориентированно, концентрически относительно оси колеса или комбинированно радиально и концентрически.
Для фиксации от кругового перемещения диска 4 в концентрических впадинах между выступами 6, 7 и 8 выполнен ряд радиальных перегородок, а в концентрических выступах 6, 7 и 8 выполнен ряд радиальных углублений, в каждое из которых помещена смежная перегородка с зазором между ними. Перегородки и углубления выполнены прямоугольного или трапецеидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами. Между каждой из перегородок и смежным углублением выполнен зазор, в котором помещен упругий элемент.
Расположенные концентрически выступы 6, 7, 8 и впадины неровностей с каждой стороны диска 4 расположены преимущественно симметрично относительно радиальной плоскости симметрии диска 4 (фиг. 1, 15).
Альтернативно радиально ориентированные выступы 6, 7, 8 и впадины неровностей с каждой стороны диска 4 бандажа 3 расположены осесимметрично относительно радиальной оси между каждыми из выступов и впадин с расположением смежно вдоль оси колеса с каждым из выступов с одной стороны диска впадины с другой стороны диска (фиг. 3, 5, 6). Диск 4 бандажа 3 выполнен преимущественно одинаковой толщины.
Упругие элементы 9 в зазорах между неровностями выполнены в виде съемных резиновых или резинокордных прокладок, в виде упругопластического синтетического материала или в виде навулканизированной резины на диск 4 бандажа 3 с двух сторон или на обращенной к фланцу 2 ступицы 1 грани диска 4 бандажа 3 и на обращенной к диску 4 бандажа 3 грани прижимного фланца 5.
Для увеличения ресурса эксплуатации альтернативно вышеуказанным упругий элемент в каждом из зазоров между неровностями выполнен в виде повторяющей очертания неровностей диска 4, фланца 2 и диска 5 шайбы 10 из упругой стальной или синтетической пластины с консольными отогнутыми из плоскости шайбы 10 в одну или обе стороны вырезами 11 в виде лепестков.
Прижимной фланец 5 прикреплен винтами к ступице 1. По окружности смежно с бандажом 3 прижимной фланец 5 и диск 4 бандажа 3 скреплены с фланцем 2 крепежными элементами в виде расположенных по окружности резьбовых соединений через соосные отверстия. Диаметр соосного отверстия в диске 4 выполнен большим диаметра стержня резьбового соединения для возможности упругого перемещения бандажа 3 с диском 4 относительно фланцев 2 и 5.
Альтернативно для облегченной нагрузки выполнено облегченное колесо.
Облегченное упругое колесо содержит ступицу 1 со стационарным фланцем 2 и съемный бандаж 3 с диском 4 с наружной относительно колесной пары стороны фланца 2. С наружной стороны от диска 4 бандажа расположен съемный закрепленный на ступице 1, например винтами, прижимной фланец 5 ступицы 1.
Обращенная к фланцу 2 ступицы 1 грань диска 4 бандажа 3 снабжена неровностями в виде выступов 6 и впадин между ними прямоугольного или трапецеидального поперечного сечения, углового профиля с закругленными вершинами, в виде призм, цилиндров, усеченных пирамид или конусов или шарообразных.
Обращенная к диску 4 бандажа 3 грань фланца 2 ступицы 1 снабжена аналогичными неровностями в виде выступов 8, каждый из которых помещен в смежной впадине диска 4 бандажа 3, и впадин между ними, в каждой из которых помещен смежный выступ 6 диска 4 бандажа 3, с зазором между указанными неровностями, в котором помещен упругий элемент с возможностью взаимодействия с указанными неровностями диска 4 бандажа 3 и фланца 2 ступицы 1.
Обращенная к прижимному фланцу 5 грань диска 4 бандажа 3 и смежная ответная грань прижимного фланца 5 выполнены преимущественно нормально к оси колеса или конусными без неровностей. Между фланцем 5 и диском 4 расположена резиновая, резинокордная, синтетическая или из упругой пластины с вырезами 11 упругая прокладка 10 с возможностью взаимодействия с фланцем 5 и диском 4.
При монтаже сначала создают колесную пару, напрессовывая в горячем состоянии ступицы 1 с фланцами 2 на ось колесной пары на требуемую колею. С наружной стороны фланца 2 поочередно монтируют съемный бандаж 3 с диском 4 и упругие элементы. С наружной стороны диска 4 монтируют винтами прижимной фланец 5 к ступице 1. По окружности смежно с бандажом 3 прижимной фланец 5 и диск 4 бандажа 3 скрепляют с фланцем 2 крепежными элементами в виде расположенных по окружности резьбовых соединений через соосные отверстия.
При эксплуатации вертикальная нагрузка от оси колесной пары через параллельные оси колеса грани выступов 7, 8 и впадин неровностей фланца 2 ступицы 1 и прижимного фланца 5 и упругие элементы между ними упруго передается на параллельные оси колеса грани неровностей диска 4 бандажа 3 и через бандаж 3 на рельс. Боковая нагрузка от оси колесной пары через нормальные оси колеса грани выступов 7, 8 и впадин неровностей ступицы 1 и диска 5 и упругие элементы между ними упруго передается на диск 4 и через реборду бандажа 3 на рельс, улучшая взаимодействие и уменьшая износ реборды и боковой грани головки рельса. В связи с многократным уменьшением подресоренной массы упругие элементы колеса гасят колебания от мелких неровностей поверхности катания колеса и рельса. Другие колебания гасят рессоры вагонной тележки. Упругое взаимодействие колеса и рельса снижает негативное воздействие поездной нагрузки на путь, подвижной состав и снижает уровень шума в окружающей среде и пассажирском вагоне.
Демонтируют фланец 5 и бандаж 3 с диском 4 в обратном порядке.
Снабжение обращенных к съемному фланцу ступицы и к фланцу ступицы грани диска бандажа неровностями в виде выступов и впадин между ними прямоугольного или трапецеидального поперечного сечения, углового профиля с закругленными вершинами, в виде призм, цилиндров, усеченных пирамид или конусов или шарообразных, снабжение обращенной к диску бандажа грани фланца ступицы аналогичными неровностями в виде выступов, каждый из которых помещен в смежной впадине диска бандажа, и впадин между ними, в каждой из которых помещен смежный выступ диска бандажа, с зазором между указанными неровностями, в каждом из которых помещен упругий элемент в виде съемной резиновой или резинокордной прокладки, в виде упругопластического синтетического материала, в виде навулканизированной на неровностях смежных граней резины или в виде повторяющей очертания неровностей смежных граней диска бандажа и фланцев ступицы шайбы из упругой пластины, например стальной или синтетической, с консольными отогнутыми из плоскости шайбы вырезами с возможностью взаимодействия с указанными неровностями диска бандажа и фланца ступицы, снабжение обращенной к диску бандажа грани съемного фланца ступицы аналогичными неровностями в виде выступов, каждый из которых помещен в смежной впадине диска бандажа, и впадин между ними, в каждой из которых помещен смежный выступ диска бандажа, с зазором между указанными неровностями, помещение в каждом из указанных зазоров аналогичного упругого элемента из резины, упругопластического синтетического материала или шайбы из упругой пластины с возможностью взаимодействия с указанными неровностями диска бандажа и съемного фланца ступицы или выполнение указанных аналогичных неровностей по меньшей мере на обращенной к фланцу ступицы грани диска бандажа и на обращенной к диску бандажа грани фланца ступицы обеспечивает повышение надежности и ресурса эксплуатации подвижного состава рельсового транспорта и пути, снижение уровня шума.
По второму изобретению наиболее близким решением является упругое колесо, содержащее бандаж с диском, ступицу с фланцем, прижимной фланец, резиновые элементы между диском и фланцами по всем коническим поверхностям и крепежные элементы в виде расположенных по окружности резьбовых соединений. Патент на полезную модель №63292, В60В 9/10, авторы Петровы.
Недостатками этого колеса являются сложность монтажа-демонтажа изнутри колесной пары расположенных по окружности болтовых соединений, ненадежность фиксации от отвинчивания при вибрации.
Технический результат: повышение надежности и упрощение конструкции.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в упругом колесе, содержащем бандаж с диском, ступицу с фланцем, съемный прижимной фланец ступицы, упругие элементы между диском бандажа и фланцами ступицы и расположенные по окружности крепежные резьбовые элементы соединения диска и фланцев через соосные отверстия, расположенные по окружности крепежные резьбовые соединения выполнены в виде винтов, каждый из которых завинчен во фланце ступицы и съемном фланце ступицы и пропущен через соосное отверстие в диске бандажа или пропущен через соосные отверстия в съемном фланце ступицы и диске бандажа и завинчен во фланце ступицы, снабжен утопленной в съемном фланце ступицы головкой с неровностями на внутренней торцовой грани в виде радиально ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси винта синусоидального поперечного сечения или углового профиля закругленными вершинами и/или с неровностями на боковой конической или цилиндрической окружной грани головки в виде выступов и впадин между ними синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами, а под головкой винта расположена упругая, преимущественно тарельчатая, шайба, например резиновая, с ответными неровностями на обращенной к головке торцовой грани и/или на боковой окружной грани или упругая шайба выполнена преимущественно тарельчатой из упругой пластины, например стальной или синтетической, с консольными отогнутыми из плоскости пластины вырезами с возможностью взаимодействия с неровностями головки винта или расположенные по окружности крепежные резьбовые соединения выполнены в виде винтов, каждый из которых на одном концевом участке выполнен с цилиндрической резьбой и завинчен во фланце ступицы, а другой концевой участок выполнен конусным с увеличением поперечного сечения в наружную сторону и расположен в ответном конусном отверстии в съемном фланце ступицы с возможностью взаимодействия конусного участка винта с конусным отверстием съемного фланца ступицы, конусный участок винта снабжен неровностями в виде продольно ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси винта синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами, конусное отверстие винта снабжено ответными впадинами и выступами или неровности конусного участка винта и конусного отверстия выполнены в виде нанесенного измельченного материала, например металлического или синтетического.
Техническая сущность второго изобретения изложена в описании примеров 2 и 3, п. 2 формулы и на чертежах - фиг. 12-15.
Пример 2. Фиг. 12, 13.
Упругое колесо содержит ступицу 1 со стационарным фланцем 2 и съемный бандаж 3 с диском 4, перекрывающим в радиальном направлении фланец 2 с наружной относительно колесной пары стороны. С наружной стороны от диска 4 бандажа расположен съемный прикрепленный к ступице 1, например винтами, прижимной фланец 5 ступицы 1, перекрывающий в радиальном направлении диск 4. В каждом из зазоров между диском 4 бандажа 3 и фланцем 2 ступицы 1 и между диском 4 и прижимным фланцем 5 расположен упругий элемент 9. Прижимной фланец 5, диск 4 бандажа 3 и фланец 2 ступицы 1 соединены крепежными элементами в виде расположенных по окружности резьбовых соединений через соосные отверстия.
Крепежные элементы соединения диска 4 бандажа 3 и съемного прижимного фланца 5 ступицы с фланцем 2 ступицы 1 выполнены в виде ряда винтов 12, каждый из которых завинчен во фланце ступицы и съемном фланце ступицы и пропущен через соосное отверстие 13 в диске бандажа. Диаметр отверстия 13 больше диаметра стержня винта 12 для возможности перемещения диска 4 с бандажом 3 относительно фланцев 2 и 5 от нагрузки.
Альтернативно крепежные элементы выполнены в виде ряда винтов 12, каждый из которых пропущен через соосное отверстие в съемном фланце 5 ступицы 1, соосное отверстие 13 в диске 4 и завинчен во фланце 2 ступицы.
Головка 14 винта 12 выполнена конической или цилиндрической с шестигранным пазом под ключ и утоплена в углублении 15 съемного фланца 5 ступицы 1. На внутренней торцовой грани головка 14 снабжена неровностями в виде радиально ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси винта синусоидального поперечного сечения или углового профиля преимущественно с закругленными вершинами. Дополнительно или альтернативно головка 14 на боковой окружной грани снабжена неровностями в виде выступов и впадин между ними синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами. Наружная грань головки 14 расположена преимущественно на уровне наружной грани фланца 5.
В углублении 15 под головкой винта расположена упругая, например резиновая, тарельчатая шайба 16 с направленным в наружную сторону кольцевым выступом 17 с ответными неровностям головки 14 радиальными неровностями 18 и неровностями 19 на внутренней, преимущественно конической, грани 20 выступа 17 с возможностью взаимодействия с неровностями головки 14. Для увеличения ресурса альтернативно упругая шайба выполнена преимущественно тарельчатой из упругой пластины, например стальной или синтетической, с консольными отогнутыми из плоскости пластины в одну или обе стороны вырезами в виде лепестков с возможностью взаимодействия с неровностями головки винта.
Для фиксации фланца 16 и выступа 17 относительно диска 4 на обращенной к диску 4 грани фланца 16 и на наружной боковой грани выступа 17 выполнены радиальные выступы 21 и 22, а в углублении 15 выполнены ответные впадины 23 и 24 (фиг. 12, 13).
При монтаже с наружной стороны фланца 2 со ступицей 1 монтируют диск 4 с бандажом 3, съемный прижимной фланец 5 и упругие элементы между ними. При этом прижимной фланец 5 прикрепляют винтами к ступице 1. В углубление 15 фланца 5 монтируют упругую тарельчатую шайбу 16. Через соосные отверстия винт 14 завинчивают во фланцы 5 и 2, пропуская через просторное отверстие 13 в диске 4, или пропускают через соосные отверстие во фланце 5 и просторное отверстие 13 и завинчивают во фланце 2. В конце завинчивания преодолевают сопротивление взаимодействия неровностей головки 14 винта 12 и шайбы 16, которое при динамической нагрузке предотвращает отвинчивание винта. Возможность завинчивания/отвинчивания винтов 12 с наружной стороны колеса упрощает работу при монтаже/демонтаже и контроль при эксплуатации.
Пример 3. Фиг. 14, 15.
Упругое колесо содержит ступицу 1 со стационарным фланцем 2 и съемный бандаж 3 с диском 4 с наружной относительно колесной пары стороны. С наружной стороны от диска 4 бандажа расположен съемный прижимной фланец 5 ступицы 1. Между диском 4 бандажа 3 и фланцем 2 ступицы 1 и между диском 4 и прижимным фланцем 5 расположены упругие элементы. Прижимной фланец 5, диск 4 бандажа 3 и фланец 2 ступицы 1 соединены крепежными элементами в виде расположенных по окружности резьбовых соединений через соосные отверстия.
Расположенные по окружности крепежные элементы соединения диска 4 бандажа 3 и съемного прижимного фланца 5 ступицы с фланцем 2 ступицы 1 выполнены в виде ряда винтов 25. Винт 25 на одном концевом участке 26 выполнен с цилиндрической резьбой и завинчен в анкерной детали, а именно фланце 2 ступицы 1. Другой концевой участок 27 выполнен конусным с увеличением поперечного сечения в наружную от среднего участка 28 сторону и расположен в ответном конусном отверстии 29 в наружной прикрепляемой детали, а именно в съемном фланце 5 ступицы 1 с возможностью взаимодействия конусного участка 27 с отверстием 29 фланца 5.
Дополнительно для увеличения сцепления конусный участок 27 винта 25 на конусной поверхности снабжен неровностями в виде ряда продольно ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси винта 25 синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами. Конусное отверстие 29 снабжено ответными впадинами и выступами. Альтернативно боковые поверхности участка 27 и отверстия 29 снабжены неровностями в виде нанесенного измельченного материала, например металлического или синтетического.
Фланец 2 ступицы 1 снабжен направленным в сторону диска 4 бандажа 3 соосным с осью отверстия 30 с резьбой для участка 26 винта 25 цилиндрическим или конусным выступом 31. Съемный прижимной фланец 5 снабжен аналогичным выступом 32, направленным к выступу 31. Между торцами выступов 31 и 32 выполнен зазор 33. Между боковыми окружными гранями выступов 31 и 32 и диском 4 выполнен кольцевой зазор 34 для возможности радиального перемещения под нагрузкой диска 4 относительно фланцев 2 и 5 ступицы 1. Выступы 31 и 32 выполнены для уменьшения свободной длины среднего участка 28 между фланцами 2 и 5.
Винт 25 выполнен без головки с учетом выполнения функции головки конусным участком 27 с максимальной площадью торцовой грани 35. На грани 35 выполнен паз, преимущественно шестигранный, под ключ. Грань 35 расположена в одной плоскости с наружной гранью фланца 5.
Создают колесную пару и монтируют бандаж 3 с диском 4, фланец 5 и упругие элементы между ними. По окружности смежно с бандажом 3 прижимной фланец 5 и диск 4 бандажа 3 скрепляют с фланцем 2 винтами 25 с предварительным неполным натяжением. Нажатием вдоль оси колеса на фланец 5 сжимают упругие элементы 9, приводя элементы 9 в упругосжатое состояние. Довинчивают винты 25 до отказа. Снимают внешнее нажатие с фланца 5. Сжатые упругие элементы 9 через фланец 5 обеспечивают продольное усилие винтов 25. Возникающее нормальное усилие на конусных поверхностях участка 26 винта 25 и конусного отверстия 29, на порядок превышающее продольное усилие винта, предотвращает отвинчивание винта при динамической нагрузке. Неровности на конусных поверхностях обеспечивают дополнительную фиксацию винтов 25.
При демонтаже нажимают на фланец 5 и отвинчивают винты 25.
Выполнение расположенных по окружности крепежных резьбовых соединений в виде винтов, каждый из которых завинчен во фланце ступицы и съемном фланце ступицы и пропущен через соосное отверстие в диске бандажа или пропущен через соосные отверстия в съемном фланце ступицы и диске бандажа и завинчен во фланце ступицы, снабжен утопленной в съемном фланце ступицы головкой с неровностями на внутренней торцовой грани в виде радиально ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси винта синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами и/или с неровностями на конической или цилиндрической боковой окружной грани головки в виде выступов и впадин между ними синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинам, расположение под головкой винта упругой, преимущественно тарельчатой, шайбы, например резиновой, с ответными неровностям головки неровностями или выполнение упругой шайбы преимущественно тарельчатой из упругой пластины, например стальной или синтетической, с консольными отогнутыми из плоскости пластины вырезами с возможностью взаимодействия с неровностями головки винта, выполнение расположенных по окружности крепежных резьбовых соединений в виде винтов, каждый из которых на одном концевом участке выполнен с цилиндрической резьбой и завинчен во фланце ступицы, а другой концевой участок выполнен конусным с увеличением поперечного сечения в наружную сторону, расположение конусного концевого участка в ответном конусном отверстии в съемном фланце ступицы с возможностью взаимодействия конусного участка винта с конусным отверстием съемного фланца ступицы, снабжение конусного участка винта неровностями в виде продольно ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси винта синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами, снабжение конусного отверстия винта ответными впадинами и выступами или неровности конусного участка винта и конусного отверстия выполнены в виде нанесенного измельченного материала, например металлического или синтетического обеспечивает повышение надежности и упрощение конструкции.
По третьему изобретению наиболее близким решением является упругое колесо, содержащее бандаж с диском, ступицу с фланцем, прижимной фланец, резиновые элементы между диском и фланцами по всем коническим поверхностям и расположенные по окружности крепежные резьбовые элементы соединения диска и фланцев через соосные отверстия. Патент на полезную модель №63292, В60В 9/10, авторы Петровы.
Недостатком этого колеса является ненадежность фиксации от отвинчивания при вибрации расположенных по окружности крепежных элементов.
Технический результат: повышение надежности крепежных элементов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в упругом колесе, содержащем ступицу с фланцем, бандаж с диском, съемный прижимной фланец ступицы, упругие элементы между диском бандажа и фланцами ступицы и расположенные по окружности крепежные резьбовые элементы соединения диска и фланцев через соосные отверстия, с наружной стороны съемного фланца на ступицу колеса навинчен крепежный диск в виде пластины с ободом, рядом спиц и рядом расположенных между спицами по окружности радиальных консольных вырезов, свободный конец каждого из которых расположен смежно с ободом, отогнут из плоскости диска к съемному фланцу ступицы и на обращенной к съемному фланцу грани снабжен неровностями в виде радиально ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси колеса синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами, а на смежной наружной грани съемного фланца по окружности выполнены ответные неровности с возможностью взаимодействия неровностей консольных вырезов крепежного диска с окружными неровностями съемного прижимного фланца и возможностью взаимодействия обода крепежного диска с наружной гранью съемного прижимного фланца.
Техническая сущность третьего изобретения изложена в описании примера 4, п. 3 формулы и на чертежах - фиг. 16, 17.
Пример 4. Фиг. 16, 17.
Упругое колесо содержит ступицу 1 с фланцем 2, бандаж 3 с диском 4, съемный закрепленный на ступице 1 прижимной фланец 5 ступицы 1, упругие элементы между диском 4 бандажа 3 и фланцами 2 и 5 ступицы 1. По окружности колеса расположены крепежные резьбовые элементы соединения диска и фланцев через соосные отверстия в виде винтов 12 с цилиндрической утопленной во фланце 5 головкой с шестигранным пазом под ключ или винтов 25 с наружным концевым конусным участком.
С наружной стороны съемного фланца 5 на ступицу 1 колеса навинчен ступицей 36 крепежный диск 37 в виде пластины с ободом 38 с возможностью взаимодействия обода 38 со смежной наружной гранью фланца 5 и наружной гранью головок винтов. Диск 37 снабжен рядом спиц 39 и рядом расположенных по окружности между спицами 39 радиальных консольных вырезов 40, образующих обод 38 и спицы 39. Свободный конец каждого выреза 40 расположен смежно с ободом 38, отогнут из плоскости к съемному фланцу 5 ступицы 1 и на обращенной к съемному фланцу 5 грани снабжен неровностями в виде радиально ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси колеса синусоидального поперечного сечения или углового профиля преимущественно с закругленными вершинами. На смежной наружной грани съемного фланца 5 по окружности выполнены ответные неровности 41 с возможностью взаимодействия с неровностями крепежного диска 37. Для дополнительной фиксации и визуального контроля диск 37 привинчен к фланцу 5 двумя или тремя винтами, зафиксированными от отвинчивания при вибрации известным способом.
После монтажа диска 4, фланца 5, упругих элементов между диском 4 и фланцами 2 и 5 и винтов по окружности колеса с наружной стороны съемного фланца 5 на ступицу 1 колеса навинчивают ступицей 36 крепежный диск 37. В конце навинчивания преодолевают сопротивление взаимодействия неровностей 41, которое при динамической нагрузке предотвращает отвинчивание диска 37. Прикрепляют диск 37 к фланцу 5 фиксаторно-контрольными винтами, по которым при эксплуатации доступно определяют заданное положение диска 37. Взаимодействие обода 38 с головками расположенных по окружности винтов предотвращает отвинчивание указанных винтов.
Навинчивание с наружной стороны съемного фланца на ступицу колеса крепежного диска в виде пластины с ободом, рядом спиц и рядом расположенных между спицами по окружности радиальных консольных вырезов, свободный конец каждого из которых расположен смежно с ободом, отогнут из плоскости к съемному фланцу ступицы, выполнение на обращенной к съемному фланцу грани выреза неровностей в виде радиально ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси колеса синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами, выполнение на смежной наружной грани съемного фланца по окружности ответных неровностей с возможностью взаимодействия неровностей консольных вырезов крепежного диска с окружными неровностями съемного прижимного фланца и возможностью взаимодействия обода крепежного диска с наружной гранью съемного прижимного фланца обеспечивает повышение надежности крепежных элементов колеса.
По четвертому изобретению наиболее близким решением является упругое колесо, содержащее бандаж с диском, ступицу с фланцем, прижимной фланец, резиновые элементы между диском и фланцами по всем коническим поверхностям и крепежные элементы в виде расположенных по окружности резьбовых соединений. Патент на полезную модель №63292, В60В 9/10, авторы Петровы.
Недостатками этого колеса являются ненадежность из-за малой площади работающих на сдвиг резиновых элементов, недостаточный ресурс эксплуатации подвижного состава рельсового транспорта и пути и недостаточное снижение уровня шума.
Технический результат: повышение надежности и ресурса эксплуатации подвижного состава рельсового транспорта и пути, снижение уровня шума.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в упругом колесе, содержащем ступицу с фланцем, бандаж с диском, съемный прижимной фланец ступицы, упругие элементы между диском бандажа и фланцами ступицы и крепежные элементы в виде расположенных по окружности резьбовых соединений, с наружной стороны съемного прижимного фланца ступицы выполнен дополнительный съемный диск бандажа или ряд дополнительных съемных дисков бандажа, а с наружной стороны дополнительного съемного диска бандажа выполнен дополнительный съемный фланец ступицы или ряд дополнительных съемных расположенных между дополнительными съемными дисками бандажа фланцев ступицы, при этом смежные грани фланцев ступицы и дисков бандажа снабжены неровностями в виде выступов и впадин между ними прямоугольного или трапецеидального поперечного сечения, углового профиля с закругленными вершинами, в виде призм, цилиндров, усеченных пирамид или конусов или шарообразных с помещением каждого из выступов фланца или диска во впадине между выступами смежных дисков или фланцев с зазором между указанными неровностями смежных фланцев и дисков, в каждом из которых помещен упругий элемент в виде съемной резиновой или резинокордной прокладки, в виде упругопластического синтетического материала, в виде навулканизированной на неровностях смежных граней резины или в виде повторяющей очертания неровностей смежных граней диска/дисков бандажа и фланцев ступицы шайбы из упругой пластины, например стальной или синтетической, с консольными отогнутыми из плоскости шайбы вырезами с возможностью взаимодействия с указанными неровностями смежных дисков и фланцев, диск бандажа, съемный прижимной фланец ступицы колеса, дополнительные диск/диски бандажа и фланец/фланцы ступицы прикреплены к фланцу ступицы колеса расположенными по окружности винтами, каждый из которых через соосные отверстия завинчен в съемные фланцы ступицы и во фланец ступицы колеса и пропущен через соосные отверстия большего диаметра стержня винта в дисках бандажа или пропущен через соосные отверстия съемных фланцев ступицы и соосные отверстия большего диаметра стержня винта в дисках бандажа и завинчен во фланец ступицы колеса, а головка каждого указанного винта утоплена в углублении наружной из соединяемых деталей, а именно дополнительном фланце или расположенные по окружности крепежные резьбовые соединения выполнены в виде винтов, каждый из которых на одном концевом участке выполнен с цилиндрической резьбой и завинчен во фланце ступицы, а на другом концевом участке выполнен конусным с увеличением поперечного сечения в наружную сторону с расположением в ответном конусном отверстии в наружном дополнительном съемном фланце ступицы с возможностью взаимодействия конусного участка винта с указанным конусным отверстием, конусный участок винта снабжен неровностями в виде продольно ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси винта синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами, конусное отверстие наружного дополнительного съемного фланца ступицы снабжено ответными впадинами и выступами или неровности конусного участка винта и конусного отверстия выполнены в виде нанесенного измельченного материала, например металлического или синтетического, с наружной стороны наружной детали, а именно наружного дополнительного съемного фланца ступицы, на ступицу колеса навинчен крепежный диск в виде пластины с рядом радиальных консольных образующих спицы и обод крепежного диска вырезов с возможностью взаимодействия обода со смежной наружной гранью наружного фланца и наружной гранью головки каждого из винтов или с наружной гранью конусного участка каждого из винтов, при этом свободный конец каждого консольного выреза расположен смежно с ободом, отогнут из плоскости к смежному дополнительному фланцу ступицы и на обращенной к фланцу грани снабжен неровностями в виде радиально ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси колеса синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами, а на смежной грани дополнительного съемного фланца по окружности выполнены ответные неровности с возможностью взаимодействия с неровностями каждого из консольных вырезов крепежного диска.
Техническая сущность четвертого изобретения изложена в описании примера 5, п. 4-6 формулы и на чертежах - фиг. 18-20.
Пример 5, фиг. 18-20.
Для обеспечения надежности с увеличением нагрузки на ось колесной пары выполнено многослойное упругое сэндвич-колесо, например с пятью смежными дисками, перекрывающими в радиальном направлении смежные диски. Возможно выполнение колеса с необходимо большим количеством дополнительных съемных дисков бандажа и фланцев ступицы и упругих элементов между ними.
Упругое колесо содержит ступицу 1 с фланцем 2 и съемный бандаж 3 с диском 4 с наружной относительно колесной пары стороны фланца 2, перекрывающий в радиальном направлении фланец 2 ступицы. С наружной стороны от диска 4 бандажа расположен съемный прижимной фланец 5 ступицы 1, перекрывающий в радиальном направлении диск 4.
С наружной стороны съемного прижимного фланца 5 ступицы 1 выполнен дополнительный съемный диск 42 бандажа или ряд съемных дополнительных дисков бандажа. С наружной стороны дополнительного съемного диска 42 выполнен дополнительный съемный фланец 43 ступицы 1 или ряд съемных расположенных между дополнительными съемными дисками бандажа дополнительных съемных фланцев ступицы.
Диск 4 бандажа 3, съемный прижимной фланец 5 ступицы 1, дополнительный диск 42, дополнительный фланец 43 и при наличии другие дополнительные диски бандажа и фланцы ступицы прикреплены к фланцу 2 ступицы 1 расположенными по окружности винтами 12. Каждый из винтов 12 через соосные отверстия завинчен во фланец 2 ступицы 1, съемные фланцы 5 и 43 ступицы 1 и при наличии в дополнительные фланцы ступицы 1 и пропущен через соосные отверстия большего диаметра стержня винта в дисках 4 и 42 бандажа 3 и при наличии в дополнительных дисках бандажа. Альтернативно винт 12 пропущен через соосные отверстия съемных фланцев ступицы и соосные отверстия большего диаметра стержня винта в дисках бандажа и завинчен во фланец ступицы колеса каждый из винтов 12 или через один винт смежно с завинченными во все фланцы ступицы.
Головка винта 12 утоплена в углублении наружной из соединяемых деталей, а именно фланца 43 или другого дополнительного фланца.
Расположенные по окружности крепежные резьбовые соединения альтернативно выполнены в виде винтов, каждый из которых на одном концевом участке выполнен с цилиндрической резьбой и завинчен во фланце 2 ступицы. Другой концевой участок выполнен конусным с увеличением поперечного сечения в наружную сторону и расположен в ответном соосном конусном отверстии в наружном дополнительном съемном фланце ступицы с возможностью взаимодействия конусного участка винта с конусным отверстием дополнительного съемного фланца ступицы.
Конусный участок винта на конусной поверхности снабжен неровностями в виде ряда продольно ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси винта синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами, конусное отверстие винта снабжено ответными впадинами и выступами или неровности конусного участка винта и конусного отверстия выполнены в виде нанесенного измельченного материала, например металлического или синтетического.
Смежные грани всех фланцев ступицы и дисков бандажа снабжены неровностями в виде выступов и впадин между ними прямоугольного или трапецеидального поперечного сечения, углового профиля с закругленными вершинами, в виде призм, цилиндров, усеченных пирамид или конусов или шарообразных с помещением каждого из выступов фланца или диска во впадине между выступами смежных дисков и фланцев с зазором между указанными неровностями смежных фланцев и дисков, в каждом из которых помещен упругий элемент. Упругий элемент 9 в каждом из зазоров между неровностями выполнен в виде съемной резиновой или резинокордной прокладки, в виде упругопластического синтетического материала или в виде навулканизированной на взаимодействующих гранях резины. Альтернативно каждый из упругих элементов выполнен в виде повторяющей очертания неровностей смежных граней дисков бандажа и фланцев ступицы шайбы из упругой, например стальной или синтетической, пластины с консольными отогнутыми из плоскости шайбы в одну или обе стороны вырезами в виде лепестков с возможностью взаимодействия с указанными неровностями смежных дисков или фланцев.
При выполнении колеса из трех фланцев ступицы и двух дисков бандажа средний съемный фланец 5 ступицы 1 выполнен с зеркальными относительно своей радиальной плоскости симметрии, преимущественно радиальными, выступами 44 и впадинами неровностей. Расположенные зеркально симметрично относительно радиальной плоскости симметрии фланца 5 смежный с фланцем 2 ступицы 1 колеса диск 4 бандажа 3 и съемный диск 31 бандажа выполнены с осесимметричными смежными выступами 6 и впадинами неровностей. Фланец 43 ступицы 1 снабжен выступами 45 и впадинами между ними зеркальными относительно радиальной плоскости симметрии фланца 5 выступам 8 и впадинам между ними фланца 2.
С наружной стороны съемного фланца 43 или дополнительного съемного фланца на ступицу 1 колеса навинчен ступицей 36 крепежный диск 37 в виде упругой пластины с ободом 38 с возможностью взаимодействия обода 38 со смежной наружной гранью наружного фланца 43 или дополнительного съемного фланца и наружной гранью головки каждого из винтов 12 или с наружной торцовой гранью конусного участка каждого из винтов 25. Диск 37 снабжен рядом спиц и рядом расположенных по окружности между спицами радиальных упругих консольных вырезов, образующих обод и спицы. Свободный конец каждого консольного выреза расположен смежно с ободом, отогнут из плоскости к съемному фланцу 43 ступицы 1 и на обращенной к съемному фланцу 43 грани снабжен неровностями в виде радиально ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси колеса синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами. На смежной наружной грани съемного фланца 43 или дополнительного съемного фланца по окружности выполнены ответные неровности с возможностью взаимодействия с неровностями крепежного диска.
При монтаже сначала создают колесную пару. С наружной стороны фланца 2 поочередно монтируют все съемные диски, фланцы и упругие элементы между ними. По окружности смежно с бандажом все съемные фланцы и диски скрепляют с фланцем 2 винтами 12 или 25. С наружной стороны фланца 43 или дополнительного съемного фланца на ступицу 1 навинчивают диск 37 до упора обода 38 во фланец 43 или дополнительный съемный фланец и неровностей консольных вырезов в неровности наружной детали.
При эксплуатации вертикальная нагрузка от оси колесной пары через боковые грани выступов и впадин неровностей всех фланцев ступицы 1, дисков бандажа и упругие элементы между ними упруго передается на бандаж 3 и через бандаж на рельс. Боковая нагрузка от оси колесной пары через торцовые грани выступов и впадин неровностей фланцев и дисков и упругие элементы между ними упруго передается на бандаж 3 и через реборду бандажа на рельс, улучшая взаимодействие и уменьшая износ реборды и боковой грани головки рельса. В связи с многократным уменьшением подресоренной массы упругие элементы колеса гасят колебания от мелких неровностей поверхности катания колеса и рельса, снижая негативное воздействие поездной нагрузки на путь, подвижной состав и снижая уровень шума.
Выполнение с наружной стороны съемного прижимного фланца ступицы дополнительного съемного диска бандажа или ряда дополнительных съемных дисков бандажа, выполнение с наружной стороны дополнительного съемного диска бандажа дополнительного съемного фланца ступицы или ряда дополнительных съемных расположенных между съемными дисками бандажа фланцев ступицы, снабжение смежных граней фланцев ступицы и дисков бандажа неровностями в виде выступов и впадин между ними прямоугольного или трапецеидального поперечного сечения, углового профиля с закругленными вершинами, в виде призм, цилиндров, усеченных пирамид или конусов или шарообразных с помещением каждого из выступов фланца или диска во впадине между выступами смежных дисков или фланцев с зазором между указанными неровностями смежных фланцев и дисков, помещение в каждом из зазоров упругого элемента в виде съемной резиновой или резинокордной прокладки, в виде упругопластического синтетического материала, в виде навулканизированной на неровностях смежных граней резины или в виде повторяющей очертания неровностей смежных граней диска бандажа и фланцев ступицы шайбы из упругой пластины, например стальной или синтетической, с консольными отогнутыми из плоскости шайбы вырезами с возможностью взаимодействия с указанными неровностями смежных дисков и фланцев, прикрепление диска бандажа, съемных прижимных фланцев ступицы колеса, дополнительных дисков и фланцев ступицы к фланцу ступицы колеса расположенными по окружности винтами, каждый из которых через соосные отверстия завинчен во фланец ступицы колеса и съемные фланцы ступицы и пропущен через соосные отверстия большего диаметра стержня винта в дисках бандажа или пропущен через соосные отверстия съемных фланцев ступицы и соосные отверстия большего диаметра стержня винта в дисках бандажа и завинчен во фланец ступицы колеса, а головка каждого указанного винта утоплена в углублении наружной из соединяемых деталей, а именно дополнительном фланце, выполнение расположенных по окружности крепежных резьбовых соединений альтернативно в виде винтов, каждый из которых на одном концевом участке выполнен с цилиндрической резьбой и завинчен во фланце ступицы, а на другом концевом участке выполнен конусным с увеличением поперечного сечения в наружную сторону и расположен в ответном конусном отверстии в наружном дополнительном съемном фланце ступицы с возможностью взаимодействия конусного участка винта с конусным отверстием дополнительного съемного фланца ступицы, снабжение конусного участка винта на конусной поверхности неровностями в виде ряда продольно ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси винта синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами, снабжение конусного отверстия винта ответными впадинами и выступами или выполнение неровностей конусного участка винта и конусного отверстия в виде нанесенного измельченного материала, например металлического или синтетического, снабжение колеса навинченным с наружной стороны наружной детали, а именно дополнительного съемного фланца ступицы, на ступицу колеса крепежным диском в виде пластины с рядом радиальных консольных образующих спицы и обод крепежного диска вырезов с возможностью взаимодействия обода со смежной наружной гранью наружного фланца или дополнительного съемного фланца и с наружной гранью головки каждого из винтов или с наружной гранью конусного участка каждого из винтов, расположение свободного конца каждого консольного выреза смежно с ободом с отгибом из плоскости к смежной наружной детали и снабжение на обращенной к наружной детали грани неровностями в виде радиально ориентированных выступов и впадин между ними пропорционального расстоянию от оси колеса синусоидального поперечного сечения или углового профиля с закругленными вершинами, выполнение на смежной грани наружной детали по окружности ответных неровностей с возможностью взаимодействия с неровностями каждого из консольных вырезов крепежного диска обеспечивает повышение надежности и ресурса эксплуатации подвижного состава рельсового транспорта и пути, снижение уровня шума.