CN1297403A - 具有改进阻尼特性的铁路车辆车轮 - Google Patents

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Abstract

一种铁路车辆车轮(1),包括一轮毂(2)和一轮圈(3),该轮圈(3)设置有轮缘(6),该轮毂(2)和轮圈(3)借助于一盘(13)或多个辐条相互连接在一起,轮圈(3)包括一薄的粘弹性层(8)以用于消除源自于铁路车辆车轮(1)和铁路路轨(7)之间接触的振动,其特征在于,粘弹性层(8)的厚度的数量级小于轮圈(3)厚度的数量级。

Description

具有改进阻尼特性的铁路车辆车轮
本发明涉及一种铁路车辆车轮，其包括一个轮毂和一个带有轮缘的轮圈，轮毂和轮圈通过一个盘或辐条连接在一起。
在运行中，在路轨和铁道之间的接触形成了振动源，其将振动传递到轮轴。必然，这些振动就会施加到轴承并最终到机车和车辆的上部结构上。这样，就会使乘客感到不适，此外，也会加剧轮轴和车轮的钢材料的疲劳程度。
从美国专利US-A-5183306可知，已知的铁路车辆车轮包括一设置在轮毂和车轮轮圈之间的橡胶圈。在径向截面上，上述的橡胶圈为U形的形状，导致橡胶材料的径向剪切。橡胶圈具有与轮圈同样大的厚度。
这种已知的铁路车辆车轮的缺点是其相当大的径向弹性，以及具有分开的连接环和螺栓的负载结构。
本发明的目的是提供一种具有改善的阻尼特性、同时又保持其刚度的铁路车辆车轮。本发明的目的可以通过包括有用于消散源自于铁路路轨接触的振动的薄的粘弹性层的车轮来实现。
根据本发明的铁路车辆的车轮，通过应用粘弹性材料层来消散剪切下的能量。特别是，尽管层的厚度薄，但可以借此快速减弱振动能量。所述厚度的数量级小于轮圈的厚度的数量级。
根据本发明，粘弹性层在圆周方向(切向)的剪切下承载，其提供用于获得所需的阻尼特性的在橡胶层中的必需的相对位移。
优选的是，粘弹性层为环状的并且与轮圈同心。这样，所述层的设计简单直接，其车轮的制造相对简单和成本低。
为了优化阻尼，粘弹性层被设置在与在轮圈中产生最大剪应力的深度存在一距离的位置，所述剪应力是由于在路轨上的车轮的滚动下在轮圈和铁路路轨之间的接触而产生的。根据车轮的载荷(其限定了在不同深度的剪应力)和粘弹性材料的疲劳强度来选择上述位置。
所述深度的选择是在所述层的使用寿命和所需的消散的能量大小之间的折中。所述能量的消散和疲劳寿命是由粘弹性层所承受的剪应力控制的。于是，可以根据应用的领域，如在寿命和减振之间的折中，来调整阻尼。
特别是，粘弹性层到轮圈的滚动表面的距离小于在轮圈中产生最大剪应力的深度。
当轮圈具有一个带有轮缘的主圈体、以及一个同心的圈体，并且在主圈体和圈体之间加入一个粘弹性层时，就可以获得一个可靠的结构。
所述同心圈体在其远离轮缘的侧面借助于固定装置被固定住，以防止其从主圈体上脱离。当粘弹性层被破坏时，仍然保证铁路车辆轮圈的整体性，以提供所需的维护的安全。
固定装置为固定在主圈体上的固定环。所述固定环通过干涉配合安装在主圈体上。
也可以使用其它的固定装置，例如螺栓或粘接。
此外，至少应用两个粘弹性材料层，每个所述层被一同心圈体环绕。
粘弹性层厚度的数量级小于轮圈厚度的数量级。
此外，至少应用两个粘弹性材料层。
通过结合附图，下面将参考本发明的铁路车辆车轮的实施例，对本发明进行描述。
图1显示了本发明的铁路车辆车轮的径向横截视图；
图2显示了根据图1的车轮的部分的轴向视图。
如图1所示铁路车辆车轮1包括一个轮毂2和一个轮圈3，它们通过连接盘13相互连接。轮圈3具有一向内突起的边缘4，其与夹持圈5一起提供了在所述轮圈3和连接盘13之间所需的连接。
轮圈3带有一轮缘6，用于铁路车辆车轮相对于路轨7的导向。
根据本发明，轮圈3在与其滚动表面9的一定距离处具有一粘弹性材料的薄层8。
如实施例所示，在粘弹性层8上覆盖有钢圈10，该钢圈10的一个侧面靠在轮缘6的面对表面11上。
轮圈3的钢圈10和主圈体15通过固定环牢固地固定在一起。所述固定环14通过一干涉配合固定在主圈体15上，于是粘弹性层8以及钢圈10在所述固定环14和轮缘7之间被固定住。
在图2的轴向视图中，为了表示清楚，将固定环14略去，只显示了与部分路轨7一起的部分铁路车辆车轮。此外，给出了从在车轮厚度上的剪应力的分布示意表示12。在深度d1，剪应力最大，但是粘弹性层8位于距离d2处。
在位置d2，剪应力在一定程度上较低，并且借此由于剪应力的粘弹性层8的变形而导致的阻尼效应在一定程度上较低。在另一方面，由于粘弹性层8承受较低的剪切载荷，于是有利于较长的使用寿命。
因此，将粘弹性材料层8设置在深度d2处，是选择在最佳的阻尼和疲劳寿命之间的折中。

Claims (12)

1．一种铁路车辆车轮(1)，包括一轮毂(2)和一轮圈(3)，该轮圈(3)设置有轮缘(6)，该轮毂(2)和轮圈(3)借助于一盘(13)或多个辐条相互连接在一起，其特征在于，轮圈(3)包括一薄的粘弹性层(8)以用于消除源自于铁路车辆车轮(1)和铁路路轨(7)之间接触的振动。
2．根据权利要求1所述的铁路车辆车轮，其特征在于，粘弹性层(8)是环形的并与轮圈(3)同心。
3．根据权利要求1或2所述的铁路车辆车轮，其特征在于，粘弹性层(8)设置在与在轮圈中产生最大剪应力的深度存在一距离的位置，所述剪应力是由于在路轨(7)上的车轮(1)的滚动下在轮圈(3)和铁路路轨(7)之间的接触而产生的。
4．根据权利要求3所述的铁路车辆车轮，其特征在于，粘弹性层(8)到轮圈的滚动表面(9)的距离小于在轮圈中产生最大剪应力的深度。
5．根据权利要求3或4所述的铁路车辆车轮，其特征在于，根据车轮的载荷来选择粘弹性层(8)到轮圈的滚动表面(9)的距离。
6．根据权利要求3、4或5所述的铁路车辆车轮，其特征在于，根据粘弹性材料的疲劳强度来选择粘弹性层(8)到轮圈的滚动表面(9)的距离。
7．根据前面任一权利要求所述的铁路车辆车轮，其特征在于，所述轮圈(3)包括带有轮缘(6)的主圈体(15)，以及一同心圈体(10)，所述粘弹性层设置在主圈体(15)和同心圈体(10)之间。
8．根据权利要求7所述的铁路车辆车轮，其特征在于，同心圈体(10)在其远离轮缘(6)的侧面借助于固定装置(14)被固定住，以防止从主圈体(15)上脱离。
9．根据权利要求8所述的铁路车辆车轮，其特征在于，所述固定装置为固定在主圈体(15)上的固定环(14)。
10．根据权利要求9所述的铁路车辆车轮，其特征在于，固定环(14)通过干涉配合安装在主圈体(15)上。
11．根据前面任一权利要求所述的铁路车辆车轮，其特征在于，应用至少两个粘弹性材料层，每个所述层被一同心圈体环绕。
12．根据前面任一权利要求所述的铁路车辆车轮，其特征在于，粘弹性层(8)厚度的数量级小于轮圈(3)厚度的数量级。
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