CN102431381A - 一种轨道交通车轮 - Google Patents
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Abstract
一种轨道交通车轮，涉及轨道交通车轮技术领域。本发明包括轮毂、轮幅及轮辋，其特征在于轮辋中设有一个圆环型的空腔，该圆环型的空腔距轮辋横截面的外轮廓边缘为等距离，该圆环型的空腔在轮辋横截面上呈圆型孔。本发明在轮辋中弹性设计了圆环型的空腔，使轮辋在钢轨上滚动运行中轮轨之间作用下有了弹性退让因素和等应力的效果，轮轨接触面上的弹性变形椭圆形、在接触面上垂向力P、车轮滚动前进时产生的纵向力FX、机车、车辆通过曲线时产生的横向力FY、在垂向力作用下的轮轨接触面处产生接触压力PZ和剪切应力τ等获得相应的改善，可避免磨耗、疲劳裂纹、剥离、掉块、崩块、崩箍等现象的发生。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通车轮技术领域。
背景技术
在现有技术中，轨道交通车轮通常是由轮毂、轮幅及形成轮缘与轮轨接触面的轮辋组成。轮幅是由相连接的平面、锥面或曲线形的薄壳系统组成的薄壳。轮幅幅板的形状有：直幅板、s型幅板、波浪型幅板、盆型幅板。幅板的形状对车轮的结构强度和刚度有较大的影响，其径向刚度可使车轮有较大的弹性，可以改善制动热负荷下车轮的应力状态和降低轮轨动作用力。幅板的轴向刚度应尽量大，减少车轮的轴向变形，防止轮轨正常接触位置和轮缘角度，影响车辆运行性能和增加爬轨的可能性。
轮辋是形成轮缘的厚壁横截面环型体。车轮在钢轨上滚动运行时，轮轨之间发生着相互作用。轮轨接触面弹性变形的椭圆形，在接触面上有由轴重引起的垂向力P；车轮滚动前进时产生的纵向力FX；机车、车辆通过曲线时产生的横向力FY。在垂向力作用下的轮轨接触面处产生接触压力PZ和剪切应力τ，在接触面处的剪应力有两类：与接触面成45°方向的脉动循环剪切应力τ45；另一种是与接触方向平行的对称循环剪切应力τ0，最大剪切应力是接触疲劳裂纹起源和发展的主要原因。这种厚壁横截面环型体的轮辋的硬性设计使形成轮缘与轮轨接触面的轮辋受到更大的机械应力和热应力，在使用中通常会增加发生各种不同类型的失效，主要表现为磨耗、疲劳裂纹、剥离、掉块、崩块、崩箍等。
发明内容
本发明目的在于设计一种等应力、高铸造材质密度和质量的结构优化轨道交通车轮。
本发明包括轮毂、轮幅及轮辋，其特征在于轮辋中设有一个圆环型的空腔，该圆环型的空腔距轮辋横截面的外轮廓边缘为等距离，该圆环型的空腔在轮辋横截面上呈圆型孔。
本发在轮辋中弹性设计了圆环型的空腔，使轮辋在钢轨上滚动运行中轮轨之间作用下有了弹性退让因素和等应力的效果，轮轨接触面上的弹性变形椭圆形、在接触面上垂向力P、车轮滚动前进时产生的纵向力FX、机车、车辆通过曲线时产生的横向力FY、在垂向力作用下的轮轨接触面处产生接触压力PZ和剪切应力τ等获得相应的改善，可避免磨耗、疲劳裂纹、剥离、掉块、崩块、崩箍等现象的发生。
本发明所述圆型孔的直径为轮辋横截面在径向上长度的20～30％。
由于在现有技术中轮辋是形成轮缘的厚壁横截面环型体，其横截面尺寸达∮135-140mm，轮辋外径为∮840-915mm，整体铸造中轮辋的铸造流动性、铸造液冷却速度和补缩性能都很差，轮辋的铸造质量中最大的问题是晶体粗大、疏松、偏析、缩孔以及翻皮等低倍组织缺陷。铸件中存在上述低倍组织缺陷越多，其力学性能越会显著降低，尤其是铸件中晶粒的粗大会直接影响铸件力学性能的低下，造成在使用过程中会发生断裂或其他事故。本发明轨道交通车轮在其轮辋中设计有一个圆环型的空腔，加速了铸造中轮辋的铸造流动性、铸造液冷却速度和补缩性能，使铸件中晶粒细化，减少疏松、偏析、缩孔以及翻皮等低倍组织缺陷的形成，从而提高了车轮铸件、特别是轨道交通车轮轮辋的力学性能，可延长轨道交通车轮的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，轨道交通车轮1包括轮毂2、轮幅3 及形成轮缘5与轮轨接触面6的轮辋4。
轮辋4中设有一个圆环型的空腔4-1，该圆环型的空腔4-1距轮辋4 横截面的外轮廓边缘为等距离，该圆环型的空腔4-1在轮辋4横截面上呈圆型孔，圆型孔的直径为轮辋4 横截面在径向上长度L的20～30％，本例为26％。
Claims (2)
1.一种轨道交通车轮，包括轮毂、轮幅及轮辋，其特征在于所述轮辋中设计有一个圆环型的空腔，该圆环型的空腔距轮辋横截面的外轮廓边缘为等距离，该圆环型的空腔在轮辋横截面上呈圆型孔。
2.根据权利要求1所述轨道交通车轮，其特征在于所述圆型孔的直径为轮辋横截面在径向上长度的20～30％。
Priority Applications (1)
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| CN2011103378831A CN102431381A (zh) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | 一种轨道交通车轮 |
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Publications (1)
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| CN102431381A true CN102431381A (zh) | 2012-05-02 |
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| CN2011103378831A Pending CN102431381A (zh) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | 一种轨道交通车轮 |
Country Status (1)
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2011
- 2011-11-01 CN CN2011103378831A patent/CN102431381A/zh active Pending
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