CN106626969A - 一种防止弹性车轮橡胶圈蠕动的方法及弹性车轮 - Google Patents
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Abstract
一种防止弹性车轮橡胶圈蠕动的方法及弹性车轮，采用“V”形结构布置的橡胶圈，在“V”形结构布置的橡胶圈与轮箍、轮心和压环接触的接触面上设置突块，并在与橡胶圈突块相对应接触的轮箍、轮心和压环接触面上设置沟槽，使得橡胶圈组合安装到轮箍、轮心上，并由压环压紧后，形成一个带有突块的曲面接触面，以此增大橡胶圈与轮箍、轮心和压环的接触面积，同时改变橡胶圈与轮箍、轮心和压环的摩擦结构，增大橡胶圈与轮箍、轮心和压环的摩擦面与摩擦受力方向，防止橡胶圈在与轮箍、轮心和压环接触的接触面出现蠕动。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道交通车辆中车轮部件的安装结构及其安装方法，尤其是一种防止弹性车轮橡胶圈蠕动的方法及弹性车轮，属于轨道交通技术领域。
背景技术
火车车轮与钢轨接触，承受车辆的全部载荷，因此要求车轮具有高强度、高硬度、良好的耐磨性等技术要求。整体辗钢轮的强度和硬度的提供满足了火车车轮刚性方面的要求，但车轮的弹性下降，导致车轮的振动问题日益突出。为了同时满足刚性和弹性的要求，发明了弹性车轮。当前的弹性车轮主要分为三类：压缩型弹性车轮、剪切型弹性车轮和压剪复合型弹性车轮，其中压剪复合型弹性车轮通常采用V型布置，不仅能广泛利用车轮侧面的空间，而且压应力和剪应力的合理分配可以随橡胶环的倾角大小而改变，即轴向刚度和径向刚度能达到期望的最佳匹配。但仍有以下缺点：结虽说采用V型布置，增大了橡胶圈的接触面积，但仍难以满足重载的需求，对轴重要求比较严格，较大轴重时受到橡胶强度等条件的限制以及橡胶原件易老化导致橡胶圈出现蠕动，减低使用寿命构复杂，制造以及维修成本高，运行安全性差；；连接轮箍和弹性垫之间的定位槽尖角应力集中、螺栓孔边的应力集中，因此需要改进。
1.专利申请号CN201310401676.7，名称为“轨道车辆弹性车轮”的发明专利公开了一种便于拆卸、安装的轨道车辆弹性车轮。该轨道车辆弹性车轮包括轮箍、接地导线，所述轮箍内设置轮心，所述轮箍与轮心之间通过弹性阻尼材料环隔开，所述轮心包括内心环与外心环，所述内心环的外圆锥面上沿周向方向设置有环形卡槽，所述环形卡槽内设置有锁紧环，所述环形卡槽位于外心环的外侧并且锁紧环的内侧上部与外心环的外侧下部紧贴，所述锁紧环由多个锁紧环片段构成，相邻的两个锁紧环片段通过可拆卸结构相连。在安装或拆卸锁紧环时，不需要施加环的张开力即可将锁紧环从环形卡槽内取出或将其安装在环形卡槽内，整个弹性车轮的拆卸和安装非常方便快捷，适合在列车零部件领域推广应用。
2.专利申请号CN200710090411.4，名称为“弹性车轮,其安装方法及安装到所述车轮的弹性连接设备”的发明专利公开了一种弹性车轮、特别是用于城市轨道车辆的弹性车轮，所述车轮包括轮毂、轮胎和夹在轮毂和轮胎之间的弹性连接件，所述弹性连接件包括两个由弹性材料制成的环形块体，这两个环形块体安装在与轮胎固定地附连的中央环形端板和与该轮毂固定地附连的两个侧向环形端板之间，其特征在于，这两个块体结合到该中央端板上并且由所述两个侧向端板上的锁定装置保持在合适位置。
以上专利虽然都涉及到弹性车轮及其安装，但仍存在重载时摩擦力不足，容易出现橡胶接触面蠕动的现象，导致使用寿命不长或拆装困难等问题，因此需要改进。
发明内容
本发明为解决当前弹性车轮结构和安装过程中存在的问题提出了一种能有效防止橡胶接触面蠕动，延长使用寿命长的弹性车轮的橡胶圈安装方法及结构。
本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种防止弹性车轮橡胶圈蠕动的方法，采用“V”形结构布置的橡胶圈，并在“V”形结构布置的橡胶圈与轮箍、轮心和压环接触的接触面上设置突块，在与橡胶圈突块相对应接触的轮箍、轮心和压环接触面上设置沟槽，使得橡胶圈组合安装到轮箍、轮心上，并由压环压紧后，形成一个带有突块的曲面接触面，以此增大橡胶圈与轮箍、轮心和压环的接触面积，同时改变橡胶圈与轮箍、轮心和压环的摩擦结构，增大橡胶圈与轮箍、轮心和压环的摩擦面与摩擦受力方向，防止橡胶圈在与轮箍、轮心和压环接触的接触面出现蠕动。
进一步地，橡胶圈与轮箍、轮心和压环接触的接触面上设置突块为环形凸条，与橡胶圈突块相对应接触的轮箍、轮心和压环接触面上的沟槽为环形沟槽。
一种弹性车轮，其中弹性车轮包括轮箍、轮心、压环和橡胶圈，橡胶圈安装在轮箍与轮心之间的空隙内，压环安装在车轮外侧且通过紧固件固定在轮心上；橡胶圈的截面设置成“V”形，在橡胶圈“V”型的两个斜边的两侧与轮箍、轮心及压环的接触面上设置有沟槽，增大橡胶圈与轮箍、轮心及压环间的接触面积，增大界面的摩擦力，延长了车轮的使用寿命，加大了列车行驶过程中的安全性。
进一步地，橡胶圈的“V”型底部设置有向外的凸起部分，凸起部分的两侧为向内的凹陷部分，而与之配合的轮心或压环设置成平滑的弧形，在橡胶圈与轮心以及橡胶圈与压环之间行成两个空隙部分，使橡胶圈在受到轮箍和轮心之间的挤压后可以舒展至凹陷的空隙内而不至于扭曲。
进一步地，橡胶圈、轮箍、轮心及压环上的沟槽均匀设置，使橡胶圈在压缩过程中沿沟槽方向发生形变，使橡胶圈整体的变形趋于均匀，延长了橡胶圈的使用寿命。
进一步地，橡胶圈与轮箍、轮心及压环每一个接触面上的沟槽数量为3-5条，保证橡胶圈的强度。
进一步地，每条沟槽的深度为1-2mm，宽度为3-5mm，方便加工的进行。
进一步地，沟槽的边缘通过圆角过渡，防止轮箍、轮心或压环划伤橡胶圈。
进一步地，橡胶圈的“V”型底部的凸起部分设置为半圆形、弧形或边缘为圆角的梯形。
进一步地，轮心上与压环接触的部位设置有与压环配合的台阶，当压环与轮心被紧固件固定之后台阶能承受部分来自压环的压力，减轻压环与轮心对橡胶圈的挤压，延长橡胶圈的使用时间。
进一步地，固定压环与轮心之间的紧固件通过橡胶圈“V”型的下端部分，通过紧固件将压环、橡胶圈和轮心固定为一体，保证轮箍与轮心之间的稳定。
进一步地，压环上有六个以上用于安装紧固件的螺孔，橡胶圈和轮心上的相应位置也设置有相同数量的螺孔。
进一步地，橡胶圈为一个完整的圈，其“V”型斜边与水平方向的夹角为30o-60 o，防止轮心与轮箍之间的滑落。
本发明的有益效果是：
1.本发明在橡胶圈与轮箍及轮心的接触面上设置有沟槽，增加橡胶的填充体积，减小由于橡胶在长时间使用过程中体积发生蠕变的影响；增加橡胶与金属件的接触面积，进一步增大界面的摩擦力，防止车轮运行过程中发生迟缓和蠕动现象，确保列车行驶过程中的安全性。
2.本发明橡胶圈、轮箍和轮心上的沟槽均匀设置，使橡胶在压缩过程中沿沟槽方向发生形变，使橡胶整体的变形趋于均匀，而不是像传统的橡胶安装结构，橡胶只能从两侧变形，因而延长了橡胶圈的使用寿命。
3.本发明橡胶圈与轮心以及橡胶圈与压环之间行成两个空隙部分，使橡胶圈在受到轮箍和轮心之间的挤压后可以舒展至凹陷的空隙内而不至于扭曲。
附图说明
图1为本发明橡胶圈与轮箍、轮心及压环的接触示意图；
图2为本发明弹性车轮整体示意图；
其中：1.轮箍，2.轮心，3.橡胶圈，4.压环，5.沟槽，6.凸起部分，7.凹陷部分，8.紧固件，9.台阶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例一
如图1-图2所示，一种3弹性车轮的结构，其中弹性车轮包括轮箍1、轮心2、压环4和橡胶圈3，橡胶圈3安装在轮箍1与轮心2之间的空隙内，压环4安装在车轮外侧且通过紧固件8固定在轮心2上；橡胶圈3的截面设置成“V”形，在橡胶圈3“V”型的两个斜边的两侧与轮箍1、轮心2及压环4的接触面上设置有沟槽5，增大橡胶圈3与轮箍1、轮心2及压环4间的接触面积，增大界面的摩擦力，延长了车轮的使用寿命，加大了列车行驶过程中的安全性。
进一步地，橡胶圈3的“V”型底部设置有向外的凸起部分6，凸起部分6的两侧为向内的凹陷部分7，而与之配合的轮心2或压环4设置成平滑的弧形，在橡胶圈3与轮心2以及橡胶圈3与压环4之间行成两个空隙部分，使橡胶圈3在受到轮箍1和轮心2之间的挤压后可以舒展至凹陷的空隙内而不至于扭曲。
进一步地，橡胶圈3、轮箍1、轮心2及压环4上的沟槽5均匀设置，使橡胶圈3在压缩过程中沿沟槽5方向发生形变，使橡胶圈3整体的变形趋于均匀，延长了橡胶圈3的使用寿命。
进一步地，橡胶圈3与轮箍1、轮心2及压环4每一个接触面上的沟槽5数量为5条，保证橡胶圈3的强度。
进一步地，每条沟槽5的深度为1mm，宽度为3mm，方便加工的进行。
进一步地，沟槽5的边缘通过圆角过渡，防止轮箍1、轮心2或压环4划伤橡胶圈3。
进一步地，橡胶圈3的“V”型底部的凸起部分6设置为半圆形。
进一步地，轮心2上与压环4接触的部位设置有与压环4配合的台阶9，当压环4与轮心2被紧固件8固定之后台阶9能承受部分来自压环4的压力，减轻压环4与轮心2对橡胶圈3的挤压，延长橡胶圈3的使用时间。
进一步地，固定压环4与轮心2之间的紧固件8通过橡胶圈3“V”型的下端部分，通过紧固件8将压环4、橡胶圈3和轮心2固定为一体，保证轮箍1与轮心2之间的稳定。
进一步地，压环4上有十个用于安装紧固件8的螺孔，橡胶圈3和轮心2上的相应位置也设置有相同数量的螺孔。
进一步地，橡胶圈3为一个完整的圈，其“V”型斜边与水平方向的夹角为30o，防止轮心2与轮箍1之间的滑落。
实施例二
本实施例与实施例一原理相同，只是细节处有所区别。一种3弹性车轮的结构，其中弹性车轮包括轮箍1、轮心2、压环4和橡胶圈3，橡胶圈3安装在轮箍1与轮心2之间的空隙内，压环4安装在车轮外侧且通过紧固件8固定在轮心2上；橡胶圈3的截面设置成“V”形，在橡胶圈3“V”型的两个斜边的两侧与轮箍1、轮心2及压环4的接触面上设置有沟槽5，增大橡胶圈3与轮箍1、轮心2及压环4间的接触面积，增大界面的摩擦力，延长了车轮的使用寿命，加大了列车行驶过程中的安全性。
进一步地，橡胶圈3的“V”型底部设置有向外的凸起部分6，凸起部分6的两侧为向内的凹陷部分7，而与之配合的轮心2或压环4设置成平滑的弧形，在橡胶圈3与轮心2以及橡胶圈3与压环4之间行成两个空隙部分，使橡胶圈3在受到轮箍1和轮心2之间的挤压后可以舒展至凹陷的空隙内而不至于扭曲。
进一步地，橡胶圈3、轮箍1、轮心2及压环4上的沟槽5均匀设置，使橡胶圈3在压缩过程中沿沟槽5方向发生形变，使橡胶圈3整体的变形趋于均匀，延长了橡胶圈3的使用寿命。
进一步地，橡胶圈3与轮箍1、轮心2及压环4每一个接触面上的沟槽5数量为4条，保证橡胶圈3的强度。
进一步地，每条沟槽5的深度为1.5mm，宽度为4mm，方便加工的进行。
进一步地，沟槽5的边缘通过圆角过渡，防止轮箍1、轮心2或压环4划伤橡胶圈3。
进一步地，橡胶圈3的“V”型底部的凸起部分6设置为弧形。
进一步地，轮心2上与压环4接触的部位设置有与压环4配合的台阶9，当压环4与轮心2被紧固件8固定之后台阶9能承受部分来自压环4的压力，减轻压环4与轮心2对橡胶圈3的挤压，延长橡胶圈3的使用时间。
进一步地，固定压环4与轮心2之间的紧固件8通过橡胶圈3“V”型的下端部分，通过紧固件8将压环4、橡胶圈3和轮心2固定为一体，保证轮箍1与轮心2之间的稳定。
进一步地，压环4上有十六个用于安装紧固件8的螺孔，橡胶圈3和轮心2上的相应位置也设置有相同数量的螺孔。
进一步地，橡胶圈3为一个完整的圈，其“V”型斜边与水平方向的夹角为45o，防止轮心2与轮箍1之间的滑落。
实施例三
本实施例与实施例一原理相同，只是细节处有所区别。一种3弹性车轮的结构，其中弹性车轮包括轮箍1、轮心2、压环4和橡胶圈3，橡胶圈3安装在轮箍1与轮心2之间的空隙内，压环4安装在车轮外侧且通过紧固件8固定在轮心2上；橡胶圈3的截面设置成“V”形，在橡胶圈3“V”型的两个斜边的两侧与轮箍1、轮心2及压环4的接触面上设置有沟槽5，增大橡胶圈3与轮箍1、轮心2及压环4间的接触面积，增大界面的摩擦力，延长了车轮的使用寿命，加大了列车行驶过程中的安全性。
进一步地，橡胶圈3的“V”型底部设置有向外的凸起部分6，凸起部分6的两侧为向内的凹陷部分7，而与之配合的轮心2或压环4设置成平滑的弧形，在橡胶圈3与轮心2以及橡胶圈3与压环4之间行成两个空隙部分，使橡胶圈3在受到轮箍1和轮心2之间的挤压后可以舒展至凹陷的空隙内而不至于扭曲。
进一步地，橡胶圈3、轮箍1、轮心2及压环4上的沟槽5均匀设置，使橡胶圈3在压缩过程中沿沟槽5方向发生形变，使橡胶圈3整体的变形趋于均匀，延长了橡胶圈3的使用寿命。
进一步地，橡胶圈3与轮箍1、轮心2及压环4每一个接触面上的沟槽5数量为3条，保证橡胶圈3的强度。
进一步地，每条沟槽5的深度为2mm，宽度为5mm，方便加工的进行。
进一步地，沟槽5的边缘通过圆角过渡，防止轮箍1、轮心2或压环4划伤橡胶圈3。
进一步地，橡胶圈3的“V”型底部的凸起部分6设置为圆角的梯形。
进一步地，轮心2上与压环4接触的部位设置有与压环4配合的台阶9，当压环4与轮心2被紧固件8固定之后台阶9能承受部分来自压环4的压力，减轻压环4与轮心2对橡胶圈3的挤压，延长橡胶圈3的使用时间。
进一步地，固定压环4与轮心2之间的紧固件8通过橡胶圈3“V”型的下端部分，通过紧固件8将压环4、橡胶圈3和轮心2固定为一体，保证轮箍1与轮心2之间的稳定。
进一步地，压环4上有二十个用于安装紧固件8的螺孔，橡胶圈3和轮心2上的相应位置也设置有相同数量的螺孔。
进一步地，橡胶圈3为一个完整的圈，其“V”型斜边与水平方向的夹角为60o，防止轮心2与轮箍1之间的滑落。
很显然，上述实施例只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
通过实施例的描述可以清楚看出本发明可以归结为涉及一种防止弹性车轮橡胶圈蠕动的方法，采用“V”形结构布置的橡胶圈，并在“V”形结构布置的橡胶圈与轮箍、轮心和压环接触的接触面上设置突块，并在与橡胶圈突块相对应接触的轮箍、轮心和压环接触面上设置沟槽，使得橡胶圈组合安装到轮箍、轮心上，并由压环压紧后，形成一个带有突块的曲面接触面，以此增大橡胶圈与轮箍、轮心和压环的接触面积，同时改变橡胶圈与轮箍、轮心和压环的摩擦结构，增大橡胶圈与轮箍、轮心和压环的摩擦面与摩擦受力方向，防止橡胶圈在与轮箍、轮心和压环接触的接触面出现蠕动。
进一步地，橡胶圈与轮箍、轮心和压环接触的接触面上设置突块为环形凸条，与橡胶圈突块相对应接触的轮箍、轮心和压环接触面上的沟槽为环形沟槽。
本发明还具有以下有益效果：
1.本发明在橡胶圈与轮箍及轮心的接触面上设置有沟槽，增加橡胶的填充体积，减小由于橡胶在长时间使用过程中体积发生蠕变的影响；增加橡胶与金属件的接触面积，进一步增大界面的摩擦力，防止车轮运行过程中发生迟缓和蠕动现象，确保列车行驶过程中的安全性。
2.本发明橡胶圈、轮箍和轮心上的沟槽均匀设置，使橡胶在压缩过程中沿沟槽方向发生形变，使橡胶整体的变形趋于均匀，而不是像传统的橡胶安装结构，橡胶只能从两侧变形，因而延长了橡胶圈的使用寿命。
3.本发明橡胶圈与轮心以及橡胶圈与压环之间行成两个空隙部分，使橡胶圈在受到轮箍和轮心之间的挤压后可以舒展至凹陷的空隙内而不至于扭曲。
Claims (10)
1.一种防止弹性车轮橡胶圈蠕动的方法，采用“V”形结构布置的橡胶圈，其特征在于：在“V”形结构布置的橡胶圈与轮箍、轮心和压环接触的接触面上设置突块，并在与橡胶圈突块相对应接触的轮箍、轮心和压环接触面上设置沟槽，使得橡胶圈组合安装到轮箍、轮心上，并由压环压紧后，形成一个带有突块的曲面接触面，以此增大橡胶圈与轮箍、轮心和压环的接触面积，同时改变橡胶圈与轮箍、轮心和压环的摩擦结构，增大橡胶圈与轮箍、轮心和压环的摩擦面与摩擦受力方向，防止橡胶圈在与轮箍、轮心和压环接触的接触面出现蠕动。
2.如权利要求1所述的防止弹性车轮橡胶圈蠕动的方法，其特征在于：橡胶圈与轮箍、轮心和压环接触的接触面上设置突块为环形凸条，与橡胶圈突块相对应接触的轮箍、轮心和压环接触面上的沟槽为环形沟槽。
3.一种弹性车轮，其中弹性车轮包括轮箍、轮心、压环和橡胶圈，橡胶圈安装在轮箍与轮心之间的空隙内，压环安装在车轮外侧且通过紧固件固定在轮心上；橡胶圈的截面设置成“V”形，其特征在于：在橡胶圈“V”型的两个斜边的两侧与轮箍、轮心及压环的接触面上设置有沟槽。
4.如权利要求3所述的弹性车轮，其特征在于：所述橡胶圈的“V”型底部设置有向外的凸起部分，凸起部分的两侧为向内的凹陷部分，而与之配合的轮心或压环设置成平滑的弧形，在橡胶圈与轮心以及橡胶圈与压环之间行成两个空隙部分。
5.如权利要求3所述的弹性车轮的橡胶安装结构，其特征在于：所述橡胶圈、轮箍、轮心及压环上的沟槽均匀设置。
6.如权利要求5所述的弹性车轮的结构，其特征在于：所述橡胶圈与轮箍、轮心及压环每一个接触面上的沟槽数量为3-5条。
7.如权利要求6所述的弹性车轮的橡胶安装结构，其特征在于：所述每条沟槽的深度为1-2mm，宽度为3-5mm。
8.如权利要求7所述的弹性车轮的橡胶安装结构，其特征在于：所述沟槽的边缘通过圆角过渡。
9.如权利要求4所述的弹性车轮的橡胶安装结构，其特征在于：所述橡胶圈的“V”型底部的凸起部分设置为半圆形、弧形或边缘为圆角的梯形。
10.如权利要求3所述的弹性车轮的橡胶安装结构，其特征在于：所述轮心上与压环接触的部位设置有与压环配合的台阶；所述固定压环与轮心之间的紧固件穿过橡胶圈“V”型的下端部分，通过紧固件将压环、橡胶圈和轮心固定为一体；压环上有六个以上用于安装紧固件的螺孔，橡胶圈和轮心上的相应位置也设置有相同数量的螺孔。
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