CN213106281U - 一种高速列车车轮轮缘用修形器 - Google Patents
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Abstract
一种高速列车车轮轮缘用修形器，涉及高速列车的车轮维护技术领域，包括修形块、瓦背托和直线驱动器，修形块为奥贝球铁块，在曲面上布置平台珩磨网纹。本实用新型克服了现有技术中车轮轮缘与钢轨不耐磨的弊端，通过修形块与车轮轮缘的接触，改善车轮轮缘表面状况、防止打滑空转以及修正车轮轮缘复圆，通过改善车轮轮缘与钢轨的磨耗状况，能够保证轨道车辆能够更加安全地运行，解决了动车组车轮轮缘与钢轨匹配性差、抗磨擦性能低、污染严重、保质期短暂等缺陷，降低车轮轮缘与钢轨的磨损和振动噪音，提高了动车组车轮轮缘与钢轨的耐磨性，同时降低摩擦系数，节约能源、降低成本，可延长使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及高速列车的车轮维护技术领域。
背景技术
高速列车以较高的速度行驶在地势起伏、坡道、弯道交错的路轨上，而且不同地区天气变化多样，北方寒冷风沙大、南方潮湿雨水多，在如此复杂的环境下，高速列车组走行部分——车轮与钢轨完全暴露在大自然中，沙尘、冰雪 、泥浆、油污均会沾在车轮与钢轨之间，且充当磨料。可见，高速列车在运行中，车轮的轮缘会发生磨耗而发生变形，会直接影响轮轨接触关系，显著影响运行的平稳性、舒适度，甚至会影响行驶的安全性。如发生因车轮轮缘与钢轨的过度摩损以及断裂而甚至引起的翻车事故，将会成为影响铁路提速重载的主要因素之一。
以上现象的隐患是由于车轮轮缘与钢轨的磨擦副主要承受冲击负荷，其失效形式主要是摩损以及断裂。并且，目前的车轮所用钢材与钢材匹配性较差、抗磨擦性能低、污染严重、保质期短暂等缺陷。
为了减少或消除隐患，现有采用清扫器对车轮的轮缘进行清扫，以去除清车轮的轮缘表面的粘粘砂粒等杂物，改善轮轨粘着性。现有此类清扫装置设有研磨块、瓦背托和直线驱动器，研磨块固定在瓦背托上，瓦背托则通过瓦背托座等部件与气缸等直线驱动器形成连接，以研磨块作为与车轮的轮缘表面接触用清扫部件，如专利文献2019108893958所示，为了提高清扫效果和效率，研磨块外表面通常为与车轮轮缘表面适配的曲面。
由于现行的清扫装置中研磨块大多由复合耐磨材料制成，自身的刚性强度并不高，在实施清扫的过程中，当其表面与车轮的轮缘接触时，研磨块表面的修形性差，至使清扫为主而不能修形，难以达到设计要求和良好效果，其本身的使用寿命低，需要经常更换，提高了清扫成本。并且，这种清扫并不能对车轮轮缘经运行产生的微量变形而失圆进行修正。因此，就目前的清扫装置无法完全达到保障高速列车平稳、高速、安性运行。
总之，目前的高速列车车轮所用钢材与钢轨匹配性较差、抗磨擦性能低，还存在污染严重、服用期短暂等缺陷。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型目的在于提出一种高速列车车轮轮缘用修形器，以延长车轮与钢轨的使用寿命、节约原材料。
本实用新型包括修形块、瓦背托和直线驱动器，所述修形块的前端面为与车轮轮缘表面适配的曲面，所述修形块的后端固定在瓦背托的前端，瓦背托的后端与直线驱动器连接；所述修形块为奥贝球铁块，在奥贝球铁块前端的曲面布置平台珩磨网纹。
由于本实用新型在奥贝球铁块前端的曲面布置平台珩磨网纹，平台珩磨网纹形成良好的储油空间，减小了润滑油的散失，提高储油能力，并且具有排渣功能，其表面耐磨性大大提高，同时大大缩短了初期修形时的适应性。因此，本实用新型可以适用于车轮轮缘刚刚出现损伤、失圆及低粘着等现象时，在不拆卸列车车轮的情况下，通过修形块与车轮轮缘的接触，改善车轮轮缘表面状况、防止打滑空转以及修正车轮轮缘复圆，通过改善车轮轮缘与钢轨的磨耗状况，能够保证轨道车辆能够更加安全地运行。
从显微结构观察，球墨铸铁在滑动摩擦过程中会形成一层较厚的层状物，具有良好的润滑作用，它会在车轮轮缘与修形块的接触运行下，质量损失和摩擦系数均逐渐减小，趋于一个常量（饱和量）。产生这种现象的主要原因是由于石墨的润滑作用。另外奥氏体化铁素体的微结构具有应变硬化的趋势也会对这种现象产生一定的作用。可见，石墨球向受力方向移动，显示出了明显的塑性变形。以前的研究显示接触面下的塑性变形会导致材料中形成“舌状物”。显示出这些“裂纹”被变形的石墨球有规则地截断。显然石墨是从这些开口处到达样件表面并对接触面进行润滑的。奥贝球铁修形块耐磨性的提高是源于其表面产生明显的强化以及两种材料的摩擦面处会形成一定的润滑层。奥贝球铁材料的低磨耗量并使车轮轮缘材料减少了磨耗量。
本实用新型所述修形器的修形块釆用奥贝球铁制造，在与车轮轮缘接触表面加工出平台珩磨网纹。当车轮轮缘刚刚出现损伤、失圆及低粘着等现象时，在不拆卸列车车轮的情况下，通过修形块与车轮轮缘的接触，改善车轮轮缘表面状况、防止打滑空转以及修正车轮轮缘复圆，通过改善车轮轮缘与钢轨的磨耗状况，能够保证轨道车辆能够更加安全地运行。大大提高了动车组车轮轮缘与钢轨的的耐磨性，可延长寿命、节约原材料及能源。
进一步地，本实用新型所述平台珩磨网纹由相互交叉的网纹沟槽组成，每条网纹沟槽与车轮轮缘轴向之间的夹角为68～80°。该角度若小于68°，会导致润滑油散失的增加，降低储油能力；该角度若大于80°，会降低排渣功能。
另外，在所述奥贝球铁块前端的曲面上，于4mm范围内，深度≥4μm的网纹沟槽至少有8个且小于10个。
平台网纹就是在平整光洁的表面上均匀地拥有窄而深的沟槽，本实用新型网纹沟槽的设计窄而深，即能有利于提高储油能力，还利于将修形过程中带下的砂粒自沟槽中顺利排出，有利于在修形块整体保持足够的韧性和强度的同时，表面获得较高的、特定的使用性能，如耐磨、耐蚀和抗疲劳、抗氧化、润滑性等，提高修形块的耐摩擦磨损能力。实验表明，若在4mm范围内，深度≥4μm的网纹沟槽小于8个，则排渣能力不足，则不能体现平台珩磨网纹的耐磨、耐蚀和抗疲劳、抗氧化之优良效果；而在4mm范围内网纹沟槽≥4μm的沟槽于大于10个，将会增加表面粗糙度以及增加能源的消耗。
附图说明
图1为本实用新型在使用中的一种状态示意图。
图2为图1中修形块的俯向放大图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型主要由修形块1、瓦背托2和直线驱动器3组成，修形块1的前端面为与车轮4轮缘的表面适配的曲面，修形块1的后端固定在瓦背托2的前端，瓦背托2的后端与通过瓦背托座等部件和直线驱动器3连接。
如图2所示，修形块2为硬度HRC38-48的奥贝球铁块，在其前端的曲面布置平台珩磨网纹11。平台珩磨网纹11由相互交叉的网纹沟槽111组成，每条网纹沟槽111与车轮4的轴向之间的夹角为68～80°，图2为78°。
并且在4mm长度范围内，深度为4μm的网纹沟槽111为8个。
本实用新型通过在修形块1表面采用平台珩磨网纹11，克服了现有技术中动车轮轮缘与钢轨不耐磨的弊端，采用在不拆卸车轮的情况下，由于平台珩磨网纹11储油能力强，表面耐磨，大大缩短了初期修形时的适应性，实现修形块表面性能的改善，该技术能选择性地处理修形块表面，提高了车轮轮缘与钢轨的耐磨性，有利于在修形块整体保持足够的韧性和强度的同时，表面获得较高的、特定的使用性能，如耐磨、耐蚀和抗疲劳、抗氧化、润滑性等。解决了现有技术中目前的车轮所用钢材与钢材匹配性较差、抗磨擦性能低、污染严重、保质期短暂等缺陷。降低的高速列车组车轮轮缘与钢轨磨损和振动噪音，同时降低摩擦系数，节约能源、降低成本，还可延长使用寿命。
Claims (3)
1.一种高速列车车轮轮缘用修形器，包括修形块、瓦背托和直线驱动器，所述修形块的前端面为与车轮轮缘表面适配的曲面，所述修形块的后端固定在瓦背托的前端，瓦背托的后端与直线驱动器连接；其特征在于：所述修形块为奥贝球铁块，在奥贝球铁块前端的曲面布置平台珩磨网纹。
2.根据权利要求1所述的高速列车车轮轮缘用修形器，其特征在于：所述平台珩磨网纹由相互交叉的网纹沟槽组成，每条网纹沟槽与车轮轮缘轴向之间的夹角为68～80°。
3.根据权利要求1或2所述的高速列车车轮轮缘用修形器，其特征在于：在所述奥贝球铁块前端的曲面上，于4mm范围内，深度≥4μm的网纹沟槽至少有8个，且小于10个。
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