CN207725145U - 一种快速机车车轮 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种快速机车车轮，包括轮毂(1)、辐板(2)和轮辋(3),其特征在于，所述轮辋(3)向辐板(2)过渡直线角度为14°‑12°，过渡圆弧尺寸为R12‑R30。通过本实用新型提供的快速机车车轮结构，可应用于HXD2型时速160km客运机车轮对，也可用于采用轮盘制动方式的其他客运机车轮对，相对于同类型车轮，在车轮质量相当情况下该车轮具有良好结构强度裕量。

Description

一种快速机车车轮

技术领域

本实用新型涉及客运机车技术领域，尤其涉及一种快速机车车轮。

背景技术

铁路机车是客货运列车牵引单元，是决定铁路运能与运效、保障国民经济大动脉安全高效运行的关键装备。我国铁路机车经历了由东风、韶山系列机车(牵引功率2000-5000kw)到大功率和谐型机车(牵引功率7200、9600kw)的跨越式发展，机车大型化为国民经济发展提供了有力保障。机车轮起传递牵引动力作用，是机车关键零部件之一。按结构分为整体车轮和组合车轮。组合车轮是由轮箍和中心部分过盈装配而成，轮箍上始终存在的拉压力状态促进疲劳裂纹扩展，在安全性上存在先天不足。整体车轮热处理后的压应力状态抑制疲劳裂纹扩展，在安全性上具有明显优势。随着客运提速、货运重载的发展，提高安全性水平首当其冲。本世纪初，我国机车开始使用整体车轮，使用量逐年增大，现新造机车均采用整体车轮。目前，整体机车轮用量已达90％以上，占铁路车轮总需求量近10％，市场价值却占到铁路车轮总市场价值30％左右，是高标准、高附加值产品。

从本世纪初，国内中国铁道科学研究院、马鞍山钢铁股份有限公司等多家单位合作，系统开展了铁路机车用车轮关键技术研究，先后开发出国产韶山、东风系列机车、和谐型大功率内燃机车、和谐型大功率电力机车用整体车轮。相比于上述几种机型，时速160公里客运机车车轮使用条件发生明显变化，一是由于启动加速度、制动减速度明显提高，车轮承受的机械载荷和热负荷明显提高，二是由于运行速度显著提高，在整个运营过程中车轮承受的动载荷明显提高，车轮发生损伤、失效的风险增大，需要研发具有更高强度和可靠性的车轮。

实用新型内容

为克服现有的缺陷，本实用新型提出一种快速机车车轮。

一种快速机车车轮，包括轮毂、辐板和轮辋,所述轮辋向辐板过渡直线角度为14°-12°，过渡圆弧尺寸为R12-R30。

其中，车轮采用直辐板结构，采用轮盘制动方式，车轮新轮直径为1250mm，磨耗限直径为1150mm，有效磨耗厚度为50mm。

其中，轮毂孔径为228mm，轮毂厚度为56mm，轮毂宽度为200mm。

其中，轮辋内径为1110mm，轮辋宽度为140mm，内侧毂辋距为0mm。

优选地，轮辋向辐板过渡直线角度为14°，过渡圆弧尺寸为R25。

通过本实用新型提供的快速机车车轮结构，可应用于HXD2型时速160km客运机车轮对，也可用于采用轮盘制动方式的其他客运机车轮对，相对于同类型车轮，在车轮质量相当情况下该车轮具有良好结构强度裕量。

附图说明

图1为车轮结构示意图。

图2为轮辋向辐板过渡直线角度和过渡圆弧尺寸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的一种快速机车车轮进行详细描述。

作为本实用新型的一种实施方式，图1和图2示出，一种快速机车车轮，包括轮毂1、辐板2和轮辋3,所述轮辋3向辐板2过渡直线角度为14°-12°，过渡圆弧尺寸为R12-R30。

车轮采用直辐板结构，采用轮盘制动方式，车轮新轮直径为1250mm，磨耗限直径为1150mm，有效磨耗厚度为50mm。

轮毂1孔径为228mm，轮毂1厚度为56mm，轮毂1宽度为200mm。

轮辋3内径为1110mm，轮辋3宽度为140mm，内侧毂辋距为0mm。

轮辋3向辐板2过渡直线角度为14°，过渡圆弧尺寸为R25。

本实用新型是在HXD2型时速160km客运机车原型车轮基础上，在不影响安装接口尺寸前提下，对轮辋向辐板过渡的区域进行优化设计后得到的。

由于辐板厚度、毂辋距、辐板孔尺寸及位置等涉及传动结构安装和制动盘安装，因此这些结构及尺寸不能改变，否则可能导致安装问题。轮毂孔径、轮毂宽度和轮毂厚度也不能随意更改，否则影响车轮与车轴的压装。初步开展的强度计算结果表明车轮辐板与轮毂过渡区域(不考虑传动销孔和制动盘安装孔)具有足够的安全裕量，而轮辋向辐板过渡区域的安全裕量则存在上升空间，本实用新型仅针对轮辋向辐板过渡区域开展优化设计。

共对原型方案、优化方案1和优化方案2等3个方案进行类比分析，原型方案、优化方案1和优化方案2中轮辋向辐板过渡直线角度分别为14°、14°、12°，过渡圆弧尺寸分别为R12、R25、R30和R12，优化方案1和优化方案2的区别之处为：优化方案1为R25圆弧直接与辐板构造直线以及14°斜线相切；优化方案2为R30圆弧与14°斜线相切，并与辐板构造直线向内偏移1mm的构造直线相切，R12圆弧过辐板在φ1030处的点与R30圆弧相切，R12圆弧与R30圆弧形成卸荷槽，各方案的疲劳强度安全系数见表1。

表1为各方案疲劳强度安全系数对比。

表1

由计算结果可知各方案的疲劳强度均满足标准要求，其中原型方案的疲劳强度安全裕量最小，两个优化方案在优化设计区域的安全裕量显著高于原型方案；其中优化方案1的疲劳强度高于优化方案2。各方案均满足制动盘的安装条件，轮辋向辐板过渡圆弧不会与制动盘发生几何干涉。若考虑疲劳强度安全裕量、辐板加工复杂性等因素，优化方案1性能最优，因此，本实用新型采用优化方案1。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本实用新型的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本实用新型在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本实用新型的精神和教导范围内。

Claims (5)

1.一种快速机车车轮，包括轮毂(1)、辐板(2)和轮辋(3),其特征在于，所述轮辋(3)向辐板(2)过渡直线角度为14°-12°，过渡圆弧尺寸为R12-R 30。

2.根据权利要求1所述的快速机车车轮，其特征在于，所述车轮采用直辐板结构，采用轮盘制动方式，车轮新轮直径为1250mm，磨耗限直径为1150mm，有效磨耗厚度为50mm。

3.根据权利要求2所述的快速机车车轮，其特征在于，所述轮毂(1)孔径为228mm，轮毂(1)厚度为56mm，轮毂(1)宽度为200mm。

4.根据权利要求1所述的快速机车车轮，其特征在于，所述轮辋(3)内径为1110mm，轮辋(3)宽度为140mm，内侧毂辋距为0mm。

5.根据权利要求1所述的快速机车车轮，其特征在于，所述轮辋(3)向辐板(2)过渡直线角度为14°，过渡圆弧尺寸为R25。