CN113335330A - 一种防爆场所用公铁两用车铁路导向轮 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种防爆场所用公铁两用车铁路导向轮，包含轮毂、轮芯“两个”零件，以及浇注在轮芯外周的“一层”铝青铜金属，简称“两件加一层”式铁路导向轮。“两件”之间采用过渡配合联接，“一层”称为“轮缘层”，轮缘层包覆了铁路导向轮与铁轨顶面滚动摩擦、与铁轨侧面滑动摩擦的全部接触面。在公铁两用车处于铁路运行状态时，本发明所涉及的铁路导向轮能杜绝与铁轨摩擦产生火花及发热的问题，消除“点火源”，从而确保铁路导向轮的防爆性能，满足防爆要求。

Description

一种防爆场所用公铁两用车铁路导向轮

技术领域

本发明属于工业车辆技术领域，涉及一种防爆场所用公铁两用车的铁路导向轮。

背景技术

公铁两用车是在牵引车的基础上增加铁路行驶功能而来的一种车辆，它既可以在公路上行驶，也可以在铁路上行驶，主要用于中小型铁路货运、工矿企业、仓库等场所的调车作业及车辆的运行牵引。它集铁路运输的长运距、大运量、低成本和灵活机动、“门到门”的运输优势于一身，同时又兼具公路牵引车的调头灵活、转弯半径小等优势。在美国、欧洲和澳洲等十多个工业发达国家获得了极大的发展和广泛的应用^[1]。

现在，牵引车的防爆技术已经很成熟，防爆牵引车已被大量应用于易燃易爆气体、液体和各种粉尘及纤维环境，如果能解决公铁两用车在铁路行走状态时的防爆技术问题，则结合已有的防爆牵引车技术，防爆公铁两用车即可应运而生。防爆公铁两用车可应用于军用仓库、大型掩体等作业场所，能解决大型物体（如航空航天器）在狭窄空间内的转运、装配等问题。

与牵引车相比，公铁两用车增加了铁路行驶功能，在车辆的机械结构上增加了铁路导向桥，通常包含铁路导向前桥及铁路导向后桥，两桥组合后，实现公铁两用车在铁路运行时的导向功能。防爆公铁两用车需要解决铁路导向轮与铁轨摩擦时产生摩擦火花及电位差的问题，其核心是防止 “点火源”的产生。

公铁两用车在公路、铁路两种路况下的车辆行驶模式分述如下：

1、 公路行驶：公铁两用车与牵引车的运行状态一样，由转向桥实现转向，驱动桥实现驱动功能。此时，铁路导向桥被提起离地一定高度并锁住；

2、 铁路行驶：将转向桥提起离地一定高度并锁住，将铁路导向桥放下、落入两铁轨间，铁路导向轮的轮缘层分别与铁轨顶面滚动摩擦、与铁轨侧面滑动摩擦，铁路导向轮的轮肩起导向作用，驱动轮与轨面接触。此种状态下，公铁两用车由铁路导向前轮及铁路导向后轮组合实现导向，车辆仍由驱动桥实现驱动功能；

目前，通用的铁路导向轮用铸钢等金属类材质制造，该种类型的铁路导向轮在铁轨上运行时，易产生摩擦发热及摩擦火花，形成“点火源”，无法满足防爆要求。

参考文献：

[1]季晓丹.公铁两用车的发展历程和趋势[A].《铁道机车与动车》2095-5901(2015)03-0001-05。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种防爆场所用公铁两用车铁路导向轮，解决了现有技术中存在的问题。

本发明所采用的技术方案是：

铁路导向轮采用“两件加一层”式的结构。“两件”是指包含轮毂、轮芯两个零件；“一层”是指铁路导向轮的“轮缘层”。轮缘层不是一个独立的零件，而是采用在轮芯外周浇注铝合金（或铜合金）而形成的一层金属。

具体如下：

1、轮毂：见图2，材质为球墨铸铁（QT450-10），轮毂的外圆与轮芯装配，内孔用于安装轴承及油封等，以支承车轴。

2、轮芯：见图3，材质为铸钢（ZG270-500），轮芯的内孔与轮毂装配，外周用于浇注轮缘层。

3、轮缘层：见图4，材质为铝青铜（ZCuAl10Fe3Mn2），在轮芯外周进行完机械加工后，以轮芯为内模，再另制外模，以常用铸造方法浇注形成轮缘层。

4、铁路导向轮: 见图1，将轮芯与轮毂装配，组成铁路导向轮。

本发明的有益效果是：

解决了铁路导向轮与铁轨之间产生摩擦火花、“电”火花的问题，控制了“点火源”的产生，使公铁两用车在铁路行走状态时的防爆技术问题得以解决。因防爆公铁两用车在公路行驶状态时与防爆牵引车相同，而防爆牵引车的生产技术已经成熟并已得到大量应用，因此，本发明能够实现公铁两用车在公路、铁路两种路况下的全面防爆功能。本技术还可应用于其他防爆车辆的车轮组件上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是铁路导向轮。

图2是轮毂。

图3是轮芯。

图4是轮缘层。

图5是铁路导向轮的实际应用示例

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一部分

本部分对照附图，说明发明的形状、构造特征，对技术特征给予详细说明：

1、图2是轮毂，铸造毛坯后，按图尺寸精加工到位，其中内孔安装轴承，用于支承铁路导向轮轴。

2、图3是轮芯，铸造毛坯后，其机械加工分两个步骤进行，首先进行粗加工，具体加工内容为：

①轮芯的外周部位。

②与外周部位相连的小孔、长槽，

小孔、长槽的作用是在浇注轮缘层时，便于液态金属的流动，并在浇注时排尽空气，确保不产生砂眼、气孔、夹渣等铸造缺陷。

3、图4是轮缘层，是在轮芯粗加工完成的前提下，以轮芯为内模，再另制外模，以常用铸造方法浇注铝青铜ZCuAl10Fe3Mn2形成的。图中黑色区域表示的是轮芯的小孔、长槽部位，被液态的铝青铜填充，融合后形成轮缘层。

4、将浇注了轮缘层的轮芯进行机械精加工。

5、将轮毂与轮芯装配，采用过渡配合，二者组装后形成铁路导向轮。

第二部分

本部分说明技术方案是如何解决技术问题的：

1、铁路导向轮采用“两件加一层”式的结构。

2、轮毂采用球墨铸铁QT450-10，属于铁素体球墨铸铁，韧性较高。

3、轮芯采用铸钢ZG270-500，有一定的韧性及塑性，强度和硬度较高，切削性良好，便于轮缘层铝青铜的浇注。

4、轮毂与轮芯之间采用过渡配合联接，便于装配且能承受一定的载荷。

5、轮缘层采用ZCuAl10Fe3Mn2，是以铝为主要合金元素的铜基合金，是含有铁、锰元素的铝青铜，属于高强度耐热青铜，与铸钢ZG270-500有良好的结合性能。

6、轮缘层包覆了铁路导向轮与铁轨顶面滚动摩擦、与铁轨侧面滑动摩擦的全部接触面。

基于以上几点，公铁两用车在铁路运行时，铁路导向轮与铁轨间的摩擦副材质为铝青铜—钢铁，根据公开资料可知，火花是因为碳钢里的碳因研磨成粉尘状，且受摩擦热后燃烧的现象，由于铜的良好导热性能及不含碳的特质，使铁路导向轮与铁轨摩擦或撞击时，产生的热量被吸收及传导，另一方面由于铜本身相对较软，摩擦或撞击时有很好的退让性，不易产生微小金属颗粒，所以不会产生火花。同时，铜—铁摩擦，没有电位差产生，所以也不会有“电”火花。因此，公铁两用车处于运行状态时，铁路导向轮与铁轨之间不会有“点火源”出现。

第三部分

本发明的发明点：铁路导向轮采用“两件加一层”式的结构，钢质内芯，铝青铜外缘。

第四部分

下面以本发明的铁路导向轮在某公铁两用车上的实际应用为例，说明铁路导向轮的应用场景、功能。

见图5，铁路导向轮通过件5轴承Ⅰ、件6轴承Ⅱ安装在铁路导向桥的件7车轴上，公铁两用车处于铁路运行状态时，铁路导向轮的轮缘层与铁轨顶面滚动摩擦、与铁轨侧面滑动摩擦，轮缘层与铁轨间没有摩擦火花及电火花产生，从而杜绝了“点火源”的出现，起防爆作用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种防爆场所用公铁两用车的铁路导向轮，它包含轮毂、轮芯两个零件，以及浇注在轮芯外周的一层铝青铜，简称 “两件加一层”式铁路导向轮。

2.如权利要求1所述的铁路导向轮，其特征在于所述的轮毂、轮芯“两件”之间采用过渡配合联接，轮缘层包覆了铁路导向轮与铁轨顶面滚动摩擦、与铁轨侧面滑动摩擦的全部接触面。

3.如权利要求1所述的铁路导向轮，其特征在于所述的轮毂采用球墨铸铁QT450-10材质。

4.如权利要求1所述的铁路导向轮，其特征在于所述的轮芯采用铸钢ZG270-500材质。

5.如权利要求1所述的铁路导向轮，其特征在于所述的轮缘层采用铝青铜ZCuAl10Fe3Mn2材质。

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