ЦЕЛЬНОКАТАНОЕ КОЛЕСО РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкции колеса для колесной пары рельсового транспортного средства.
Известно цельнокатаное колесо железнодорожного транспортного средства со ступицей, смещенной в осевом направлении относительно обода, и диском, образующие боковых поверхностей которого сопряжены по параболическим кривым, изменяющим свой знак на противоположный и образующим с вертикальной плоскостью угол от 10° до 40° (SU, А.с. №658013, Кл. В60В 3/02, 1979 г.)
Недостатками известного колеса являются глубокая рельефность боковых поверхностей диска, не позволяющая иметь зоны крепления концентричных тормозных дисков, а также обеспечения симметричного нагружения в переходных зонах.
Известно колесо для колесной пары моторного вагона электропоезда, принятое за прототип, содержащее снабженный гребнем обод, диск, периферийной частью соединенный с ободом, а центральной частью - со ступицей, поверхности периферийной и центральной части диска образованы двумя парами неполных тороидальных оболочек с кривизной противоположных знаков, сопрягающихся между собой, причем центральная ось ступицы смещена относительно центральной оси обода, внутренняя поверхность периферийной части диска образована радиусом, равным 0,2-0,25 диаметра колеса, наружная поверхность периферийной части образована радиусом, равным 0,5-0,6 диаметра колеса, наружная поверхность центральной части диска образована радиусом, равным 0,6-0,7 диаметра колеса, а внутренняя поверхность - радиусом 0,2-0,3 диаметра колеса, кроме того периферийная часть диска сопряжена с ободом, причем радиусы сопряжения внутренней и внешней поверхностей периферийной части равны 0,05-0,06 диаметра колеса, радиусы сопряжения внутренней и внешней поверхностей центральной части диска со ступицей равны 0,04-0,05 диаметра колеса, а центральная ось ступицы смещена относительно центральной оси обода колеса в направлении от центра колесной пары на величину 0,015-0,025 диаметра колеса. (RU, патент на полезную модель №30666, Кл. В60В 3/06, 2003 г.).
Недостатками известного колеса являются: диск выполнен относительно большой кривизны, что исключает оборудование колеса тормозными дисками, а указанное смещение ступицы относительно обода колеса в направлении к центру колесной пары является очень значительным и может привести к увеличению растягивающих напряжений с внутренней стороны колеса и сжимающих напряжений с его внешней стороны в зонах сопряжении диска со ступицей.
Техническим результатом полезной модели является оптимизация геометрических параметров колеса, обеспечивающая прочность конструкции и тем самым высокую надежность колесной пары в широком диапазоне нагрузок и скоростей движения рельсового транспортного средства
Технический результат достигается тем, что в цельнокатаном колесе рельсового транспортного средства, содержащем снабженный гребнем обод, диск, периферийной частью соединенный с ободом, а центральной частью - со ступицей, причем периферийная и центральная части диска образованы усеченными тороидальными поверхностями, а центральная ось ступицы смещена относительно центральной оси обода, поверхности диска выполнены плоскими, причем внутренняя поверхность перпендикулярна оси вращения колеса, а внешняя по отношению к ней находится под углом 3°-5°, периферийная часть диска сопряжена с ободом радиусами сопряжения, равными 0,020-0,045 диаметра колеса, центральная часть диска сопряжена со ступицей радиусами сопряжения, равными 0,07-0,09 диаметра колеса, толщина диска у обода составляет 0,16-0,20 ширины обода, а у ступицы - 0,25-0,30 ширины обода, ширина ступицы составляет 1,25-1,75 ширины обода, а центральная ось ступицы смещена относительно центральной оси обода колеса в направлении от центра колесной пары на величину 0,07-0,12 ширины обода.
На фиг.1 представлена конструкция цельнокатаного колеса рельсового транспортного средства.
0
0
0
Цельнокатаное колесо содержит (фиг.1) снабженный гребнем обод 1, диск 2, периферийной частью 3 соединенный с ободом 1, а центральной частью 4 - со ступицей 5. Обод 1 имеет ширину h и начальный стандартизированный диаметр катания D (далее - диаметр колеса) в диаметральной плоскости посредине обода, т.е. на расстоянии h/2 от его торца. Поверхности диска 2 выполнены плоскими, причем внутренняя поверхность перпендикулярна оси вращения колеса, а внешняя по отношению к ней находится под углом α, равным 3°-5°.
1
2
3
4
Периферийная и центральная части 3 и 4 образованы усеченными тороидальными поверхностями, сопрягающимися с диском 2 в точках А и Б на диаметре D и в точках В и Г на диаметре D. С ободом 1 периферийная часть 3 в сечении имеет граничные точки Д, Е на диаметре D, а со ступицей 5 центральная часть 4 имеет граничные точки Ж, И на диаметре D.
1
2
0
3
4
0
Радиусы сопряжения R и R внутренней и внешней поверхностей периферийной части диска 2 с ободом 1 равны 0,020-0,045 диаметра колеса D. Радиусы сопряжения R и R внутренней и внешней поверхностей центральной части 4 диска 2 со ступицей 5 равны 0,07-0,09 диаметра колеса D.
1
0
2
0
3
0
Толщина диска 2 у обода 1 составляет h=0,16-0,20 от ширины h обода 1 колеса, а толщина диска 2 у ступицы 5 составляет h=0,25-0,30 от ширины h обода 1. Ширина ступицы 5 составляет h=(1,25-1,75) h.
3
4
0
Центральная ось 6 ступицы 5 находится на расстоянии h/2 от ее торца и смещена относительно центральной оси 7 обода 1 в направлении от центра колесной пары на величину h=0,07-0,12 ширины h обода 1.
При движении рельсового транспортного средства с высокой скоростью по всему сечению заявляемого колеса обеспечивается благоприятное распределение напряжений, и тем самым выполняются условия обеспечения коэффициентов запаса прочности выше нормативных требований, что позволяет иметь более высокие ресурс и надежность колеса в эксплуатации.