CN107000159A - 用于强化滚压有轨车辆的车轮踏面的滚压单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工有轨车辆的轮组的车轮踏面的滚压单元，其中滚压单元具有至少一个强化滚压轮，通过强化滚压轮待加工的车轮踏面在轮组制造之后在新状态下或者在再成型后的时间点上，为了提高车轮踏面的寿命进行强化滚压。该目的这样实现，即，提出一种与之相关的滚压单元，通过该滚压单元，车轮踏面能通过使用强化滚压轮在进给方法中滚压。该目的这样实现，即，滚压单元具有基体(1)，在基体上垂直于底面设置支架(2)，在支架上支承容纳部(5)，容纳部在一侧上通过螺纹在支架(2)中固定并且角接触球轴承(4)设置在容纳部上，强化滚压轮(3)支承在角接触球轴承上，强化滚压轮具有至少两个不同的滚压半径(R1；R2)。

Description

用于强化滚压有轨车辆的车轮踏面的滚压单元

技术领域

本发明涉及一种用于加工有轨车辆的轮组的车轮踏面的滚压单元，其中滚压单元具有至少一个强化滚压轮，通过强化滚压轮待加工的车轮踏面在轮组制造之后在新状态下或者在再成型后的时间点上，为了提高车轮踏面的寿命进行强化滚压。

背景技术

有轨车辆通常设有轮组，通过轮组在车辆和轨道路基之间确保持续的接触并且因此确保了各个有轨车辆的安全的支承和引导。轮组通过这种滚动接触直接地负载并且与控制的车辆移动相关。车轮踏面的几何形状与轨道共同作用来确定车辆的移动。有轨车辆的维护中，轮组因此具有特别的意义。对于可靠性和质量的高的要求需要定期控制和评估实时的部件状态和可使用的磨损存量。

轮-轨道系统在车辆运行中由于持久的滑动和滚动移动而受到不同的摩擦作用。车轮踏面轮廓的由此导致的变形除了成为对于乘客和环境的声音上干扰源外还造成了对于轮组和周围的部件，例如轮轴和车架的材料失效的危险。这个问题应该通过车轮踏面轮廓的所谓的再成型来尽可能避免。

在设计车轮踏面的轮廓中力求安全的、乘坐舒适和磨损少的方案。因此，实现为考虑到车轮和轨道之间的自然磨损的轮廓。理想状态中，轮廓应该在有轨车辆运行中不改变或者微微改变。

由于轮子和轨道上的材料损伤而产生的磨损主要与接触区域中摩擦做功和材料配合相关。原则上，在此区分踏面磨损和轮缘磨损。通过这两个摩擦轮廓的合并产生了可能的待再成型的磨损轮廓。

可以用轮组加工机进行这种再成型，轮组加工机已知有不同的变体，例如地下或者地上的实施方式以及在平台上或者高架上的构造方式。通过轮组加工机，通过使用切削方法，优选通过转动加工车轮踏面，因而这些机器也可称为轮组转动机。

从这种认识出发，即，通过将压力残余应力施加到旋转对称的主体的表面中可以改善磨损性能，已经建议，轮组的选择的区段直接在车轮制造后在新的状态下或者在成功的再成型之后进行额外的强化滚压加工。因此，可以通过强化滚压实现车轮踏面的寿命的进一步提高。

表面的强化滚压是部件边缘层的机械微创的变形。在此，合适的滚压体在压紧力下以限定的方式引导经过制得部件的表面。直接的部件接触区域塑性地变形并且邻接的接触区域弹性变形。根据各个特定的接触关系，只平整表面，其中整平小的缺口或者材料在塑性变形的体积中硬化。

在应用用于轮组的强化滚压过程中，因此由于车轮踏面的冷作硬化实现了平整或者表面粗糙度的降低、边缘层的硬化和将压力残余应力施加到边缘区域中。通过变形，在工件边缘层中存在的损害性的固有应力从切削的预加工中消除。在弹性和塑性变形的共同作用下，强度方面有利的固有应力状态重新施压。在外部的边缘层中，在强化滚压之后存在压力残余应力，其能够导致车轮踏面的磨损的降低或者有轨车辆车轮的使用寿命的提高。由此，大大地限制了可能的撕裂的产生及其发展。这种通过强化滚压仅进行机械的表面处理是非常有效、环境友好和资源节约的方法。

DE808197中描述了一种用于强化滚压铁轨轮组上的转向节的滚轮。这种强化滚压轮的工作面由圆柱形的基体组成。在强化滚压过程中，强化滚压轮的轴倾斜于转向节的轴延伸并且在待加工的表面上产生长的延伸的水滴形的压痕。因此，在压痕的区域中通过强化滚压施加固有应力到转向节的表面中，由此避免了新的裂缝产生或者应该将已经产生的裂缝变为静态。结果，通过强化滚压实现了轮组的寿命的提高。

DE843822中已知另一种用于强化滚压圆柱形轴的解决方案。该装置具有一个或多个强化滚压轮。在此，每个强化滚压轮都安装在可转动的支架中，其转动轴垂直于强化滚压轮的进给移动延伸并且近乎垂直于轮组轴延伸。

通过根据DE1278274的用于强化滚压车轮组的轮廓上的磨损面的装置，可以调节强化滚压轮之间不同的相对位置、其进给方向和轮组转动轴。

尽管上面所述以及进一步参考现有技术已经已知多种用于强化滚压轮组轴的选择的区段的变体，还存在研发的需求。这特别是在这个方面，即，在进给方法中滚压车轮踏面，进给方法在部件几何形状和进给部件方面存在对于强化滚压轮的非常特殊的要求，用迄今已知的设计方案不能够或者只能有限地满足该要求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种滚压单元，通过该滚压单元，车轮踏面能通过使用强化滚压轮在进给方法中滚压。

该目的这样实现，即，滚压单元具有基体，在基体上垂直于底面设置支架，在支架上支承容纳部，容纳部在一侧上通过螺纹在支架中固定并且角接触球轴承设置在容纳部上，强化滚压轮支承在角接触球轴承上，强化滚压轮具有至少两个不同的滚压半径。

修改的实施方案在于，滚压单元具有基体，在基体上支承第一支架和第二支架，第一支架和第二支架垂直于基体的底面延伸并且互相平行地延伸，其中在支架上支承容纳螺栓，该容纳螺栓在两侧上并且通过至少一个螺纹固定在支架上并且轴向-径向轴承设置在容纳螺栓上，强化滚压轮支承在轴向-径向轴承上，强化滚压轮具有两个相同或者不同的滚压半径。

附图说明

其他有利的设计方案分别是从属权利要求的方案，在下面的实施例中详细阐述其技术特征。附图中示出了：

图1以立体图示出了滚压单元的第一实施方式；

图2示出了根据图1的滚压单元的截面图；

图3示出了具有不同的半径的强化滚压轮的细节；

图4以立体图示出了滚压单元的第二实施例；

图5示出了根据图4的滚压单元的截面图；

图6示出了沿着车轮踏面和轮缘半径的滚压过程。

具体实施方式

图1和图2中示出的滚压单元由基体1组成，在基体上在此垂直地设置支架2。基体1和支架2功能上用作保持装置，强化滚压轮3支承在保持装置上。

圆柱形的强化滚压轮3具有至少两个不同的滚压半径R1和R2，特别在图3中可以看到。替换性地，也可以设置其他滚压半径R3…Rn。在此，滚压半径R1…Rn共同构成了液滴状的滚压面，以便于在强化滚压过程中能够在车轮踏面上产生优化的表面压力。滚压半径适应于待滚压的车轮踏面几何形状。这样，在所示的两部分的实施方式中，在前面区域中的滚压半径R1为1mm到12mm之间并且在后面区域中的滚压半径R2为1mm到500mm之间。强化滚压轮3可以由硬化的钢或者硬金属组成并且具有20mm到200mm之间的滚轮直径。

为了确保强化滚压轮3的符合功能的转动，必需设置轴承。该轴承优选用滚压轴承实现，因为滚压轴承由于不同的形状在其应用方面适应力非常强。滚压轴承能够负载，其承受高的转数并且只要其例如设有终身润滑和密封唇也部分地免于维修。在建议的使用情况下，优选将双列的角接触球轴承4用作滚压轴承。这种角接触球轴承4允许在结构空间和负载能力方面的良好的配合。为了进一步提高使用的角接触球轴承4的寿命并且最小化维护花费，一个实施方式建议使用终身润滑和两侧上都设置的密封唇。替换性地可以是其他变体，例如深沟球轴承、滚柱轴承或者组合的轴向-径向轴承。

在支架2上支承的容纳部5应该将负载在强化滚压过程中从强化滚压轮3通过角接触球轴承4引导到保持装置中。取决于角接触球轴承4的这种构造方式，该容纳部5成型为圆柱形的。容纳部5在一侧上通过螺纹固定在保持装置的支架2上。为了特别精确的固定，在容纳部5上设计环形的凸缘，该凸缘有效用作螺纹止挡部并且同时通过紧固销6保证了容纳部5与保持装置的支架2不能转动。轴承装置除了紧固销6外还具有其他部件，例如紧固环或者螺母，然而这些部件没有附图标记。

由支架2和基体1组成的保持装置功能上看构成了强化滚压轮3和加工机之间的连接单元。保持装置可以代替用于转动加工的转动切割头使用或者在转动切割头附近适应性地与加工机连接。在此，加工机的转动切割头进给-方法使得车轮踏面轮廓与滚压单元的强化滚压轮3一起移动。因此，可以经过踏面直到轮缘顶部强化滚压车轮轮廓，从而该结构非常好地适用于与之相关的加工。

然而，只要应该滚压整个车轮轮廓，也即踏面直到内部的轮缘面时，该滚压单元必须在加工第一区域之后在机器中转动180°。所以提出另一设计方案，其中滚压几何形状具有这样合适的外缘，即，由此整个车轮轮廓—踏面，轮缘半径和轮缘面—能在仅一个步骤中加工。

在图4和图5中可以看到相应地修改的滚压单元的基本结构。

该滚压单元同样由基体1组成，在基体上设置与之垂直的第一支架2。此外，设置第二支架7，第二支架同样支承在基体1上并且平行于第一支架2延伸。基体1以及两个支架2和7功能上用作保持装置，强化滚压轮3支承在保持装置上。

圆柱形的强化滚压轮3的滚压半径R1和R2可以是相同的，然而其也可以不同。该滚压半径R1和R2适应于待滚压的车轮踏面几何形状并且在此为3mm到30mm之间。强化滚压轮3也可以由硬化的钢或者也可由硬金属组成并且具有20mm到200mm之间的滚轮直径。

为了强化滚压轮3的符合功能的转动，在这个变体中优选使用组合的轴向-径向轴承8-9。替换性地，可以是其他变体，例如深沟球轴承、滚柱轴承或者滑动轴承。

在支架2和7上支承的容纳螺栓5应该将负载在强化滚压过程中从强化滚压轮3通过轴向-径向轴承8-9引导到保持装置中。取决于轴承的这种构造方式，该容纳部成型为圆柱形的。在此，容纳螺栓5在两侧上通过螺纹固定在保持装置中。设置两个凸缘，以便于容纳轴向-径向轴承8-9的轴向部件并且将轴向力引导到保持装置中。

由基体1和支架2和7组成的保持装置功能上看构成了强化滚压轮3和加工机之间的连接单元。该保持装置应当替换用于转动加工的转动切割头或者在转动切割头附近适应性地与用于车轮踏面的加工机连接。

图6示例性地示出了在六个位置a)到f)上的沿着整个轮廓的滚压过程。在此，强化滚压轮3的进给方向从右向左延伸。

描述的滚压单元在两个设计方案中适用于在平台上或者高架构造中的地下和地上的轮组转动机。同样地，通过滚压单元能够在所有常见的转动机中加工铁轨轮。此外，该滚压单元也可以用于在车轮制造的区域中通过垂直轮加工中心加工锻造的整个轮子。因此，根据本发明的滚压单元可以在不同类型的有轨车辆，从铁路领域中的高速列车到短途铁路并且用于较轻的车辆，例如有轨电车和地铁的车轮踏面的强化滚压过程中使用。

附图标记说明

1 保持装置的基体

2 保持装置的第一支架

3 强化滚压轮

4 两列的角接触球轴承

5 容纳部/容纳螺栓

6 紧固销

7 保持装置的第二支架

8-9 组合的轴向-径向轴承

R1 强化滚压轮上的半径

R2 强化滚压轮上的半径

Claims (10)

1.一种用于加工有轨车辆的轮组的车轮踏面的滚压单元，其中所述滚压单元具有至少一个强化滚压轮，通过所述强化滚压轮待加工的车轮踏面在轮组制造之后在新状态下或者在再成型后的时间点上，为了提高车轮踏面的寿命进行强化滚压加工，其特征在于，

所述滚压单元具有基体(1)，在所述基体上垂直于底面设置支架(2)，在所述支架上支承容纳部(5)，所述容纳部在一侧上通过螺纹在所述支架(2)中固定并且角接触球轴承(4)设置在所述容纳部上，强化滚压轮(3)支承在角接触球轴承上，所述强化滚压轮具有至少两个不同的滚压半径(R1；R2)。

2.根据权利要求1所述的滚压单元，其特征在于，在所述强化滚压轮(3)的前面区域中的滚压半径(R1)为1到12mm之间并且在所述强化滚压轮(3)的后面区域中的滚压半径(R2)为1到500mm之间。

3.根据权利要求1所述的滚压单元，其特征在于，所述角接触球轴承(4)设置为两列的并且具有终身润滑以及两侧上设置的密封唇。

4.根据权利要求1所述的滚压单元，其特征在于，所述容纳部(5)具有环形的凸缘，所述凸缘设计为螺纹止挡部并且与作为扭转制动器的紧固销(6)有效连接。

5.一种用于加工有轨车辆的轮组的车轮踏面的滚压单元，其中所述滚压单元具有至少一个强化滚压轮，通过所述强化滚压轮待加工的车轮踏面在轮组制造之后在新状态下或者在再成型后的时间点上，为了提高车轮踏面的寿命进行强化滚压加工，其特征在于，

所述滚压单元具有基体(1)，在所述基体上支承第一支架(2)和第二支架(7)，所述支架分别垂直于所述基体(1)的底面并且互相平行地延伸，其中在所述支架(2；7)上支承容纳螺栓(5)，所述容纳螺栓在两侧上并且通过至少一个螺纹在所述支架(2；7)中固定并且轴向-径向轴承(8-9)设置在容纳螺栓上，强化滚压轮(3)支承在所述轴向-径向轴承上，所述强化滚压轮具有两个相同的或者不同的滚压半径(R1；R2)。

6.根据权利要求5所述的滚压单元，其特征在于，所述滚压半径(R1；R2)为3mm到30mm之间。

7.根据权利要求5所述的滚压单元，其特征在于，所述容纳螺栓(5)具有两个环形的凸缘，所述凸缘设计用于容纳所述轴向-径向轴承(8-9)的轴向部件。

8.根据权利要求1或5所述的滚压单元，其特征在于，所述强化滚压轮(3)由硬化的钢或者硬金属组成。

9.根据权利要求1或5所述的滚压单元，其特征在于，所述强化滚压轮(3)具有20mm到200mm之间的滚轮直径。

10.根据权利要求1或5所述的滚压单元，其特征在于，轴承替换性地设计为深沟球轴承、滚柱轴承或者滑动轴承。