CZ2005277A3 - Zeleznicní kolo - Google Patents

Abstract

Mezi nábojem (1) a obrucí (2) zeleznicního kola je neotocne souose s diskem (3) ulozen pruzne plastický clen (4), tvorený alespon dvema souosými nosnými deskami (5) vzájemne pruzne spojenými alespon jedním tlumícím prvkem (6), pricemz alespon jedna nosná deska (5) je pevne spojena s nábojem (1) a jiná nosná deska (5) je pevne spojena s obrucí (2).

Description

Řešení se týká konstrukce železničního kola.

Dosavadní stav techniky

Dosavadní železniční kola obsahují přídavné pasivní tlumící členy, jež pohlcují mechanickou energii a zvyšují vlastní útlum kola a nebo se do konstrukce kola vkládají akustické clony, jež brání pronikání vzniklé akustické energie do okolí. Tím dochází k potlačení vibrací a/nebo vyzařovaného hluku železničního kola, buzeného zejména interakcí kola s kolejnicí třením kola o kolejnice při jízdě v obloucích, vyhybkách, bržděním či při odvalováním po nerovnostech.

Některá dosavadní celokovová, tj. monobloková, železniční kola jsou, pro zvýšení odolnosti proti mechanickému tepelnému namáhání mezi věncem a diskem, opatřena nerovinným prohnutým či vypouklým geometrickým tvarem desky kola. Vznikající hlučnost se někdy snižuje zabudovanou akustickou clonou.

Některá dosavadní železniční kola mají pasivní tlumící členy zabudovány přímo do konstrukce kola jako vibro-izolační vrstva.

Některá dosavadní železniční kola obsahují pasivní tlumící člen řešený tak, že mezi věncem a nábojem je mechanické zatížení přenášeno tlumícími vrstvami šroubově staženými deskami kola nebo věnec a desky kola jsou odděleny souvislou, nebo segmentově složenou, obvodovou vrstvou pryže. Takto vzniklé tlumení je frekvenčně širokopásmové. Některá dosavadní železniční kola obsahují pasivní tlumící členy ve formě diskrétních tlumičů, jež se uchycují na vnitřním poloměru věnce kola a působí zde jako rezonanční laděné tlumiče s cílem potlačit dominantní vlastní kmity kola.

Některá dosavadní železniční kola, pro potlačení vibrací kola, využívají suchého tření, které vzniká vzájemnými obvodovými pohyby tenké obruče a věnce kola, do kterého je obruč ze spodní strany věnce vsazena s předpětím. Tyto tlumiče působí zejména pro vyšší frekvenční pásmo vibrací jako rezonanční tlumič.

Nevýhodou dosavadních složených kola a kol s obvodovou vibro-izolační vrstvou je jejich krátká životnost a nebezpečí destrukce při používání. Proto se používají tyto typy kol zejména v městské a příměstské dopravě s nižšími dopravními rychlostmi.

Nevýhodou dosavadních celoocelových, tj. monoblokových, železničních kol, je jejich hlučnost. Nevýhodou jsou i vznikající vibrace nepříznivě působící na kolejové těleso i na vozidlo, na němž jsou umístěna.

Nevýhodou dosavadních železničních kol s rezonačními tlumiči je, že aplikací rezonančních tlumičů není výrobce schopen zajistit stejné vlastnosti jednotlivých kusů vyráběných železničních kol. I když rezonanční tlumiče jsou teoreticky odvozeny pro jednoduché mechanické systémy s několika stupni volnosti, kdy je možné přesné frekvenční naladění na potlačované vlastní frekvenci, tak dosavadní železniční kolo srezonačním tlumičem představuje složité rotující těleso se špatně definovanými okrajovými podmínkami, neboť vlastní frekvence jednotlivých kol se, díky výrobním odchylkám, opotřebení, nalisování, kontaktu kola s kolejnicí, natolik odlišují, že výrobce není schopen zajistit stejnou kvalitu vyráběných železničních kol. Navíc, díky rozštěpení některých vlastních frekvencí, vznikají běžící vlny po obvodě kola, což komplikuje ladění kola a výrazně snižuje účinnost zabudovaných resonančních tlumičů.

Existují železniční kola, kde deska kola obsahuje pryžové tlumiče, jejichž nevýhodou je však to, že pryž přenáší tíhu působící na hřídel a současně přenáší i kroutící moment kola. Taková kola někdy obsahují šrouby, aby kroutící moment nebyl přenášen jen pryží. Používají se i železniční kola, kde jedno kolo obsahuje vedle kovové desky kola s věncem i souose uloženou další konstrukci s pneumatikou, přičemž na širokou kolejnici doléhá vedle sebe jak pryž pneumatiky, tak kovový věnec kola. Takové řešení je výrobně drahé, zbytečně složité a nelze ho použít při vyšších rychlostech železničních vozidel. U tohoto typu železničního kola je zřejmá snaha výrobců odstranit nevýhodu všech dosavadních železničních kol, která spočívá v tom, že kroutící moment v kole a tíha vozidla působící na hřídel kola jsou, přenášeny jedním konstrukčním prvkem, jenž musí mít takové vlastnosti, aby oba druhy namáhání současně unesl.

• · · · · ·

Podstata vynálezu

Vpředu uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny železničním kolem podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že mezi náboj a obruč je neotočně souose s diskem uložen pružně plastický člen, tvořený alespoň dvěma souosými nosnými deskami vzájemně pružně spojenými alespoň jedním tlumícím prvkem, přičemž alespoň jedna nosná deska je pevně spojena s nábojem a jiná nosná deska je pevně spojena s obručí. Disk může být ve tvaru vypouklého vrchlíku. Náboj a obruč mohou s diskem tvořit jeden celokovový prvek, uložený na hřídeli.

Jedna nosná deska může býti tvořena přímo obručí a druhá nosná deska je pak pevně spojena s nábojem, přičemž obruč a druhá nosná deska jsou vzájemně pružně spojeny tlumícím prvkem, nebo je jedna nosná deska tvořena přímo nábojem a druhá nosná deska je pak pevně spojena s obručí, přičemž náboj a druhá nosná deska jsou vzájemně pružně spojeny tlumícím prvkem.

Pružně plastický člen a/nebo nosné desky mohou býti kruhového tvaru a/nebo mohou být tvořeny kruhovými výsečemi. Tlumící prvky lze utvořit z visko elasticko plastických materiálů buď z kompaktních a/nebo fyzicky oddělených kusů materiálu.

Výhodou takto řešeného železničního kola je podstatné omezení vzniku nežádoucí mechanické energie, vznikající vibracemi kola při jízdě, oproti dosavadním železničním kolům.

Výhodou je i pohlcování nežádoucí mechanické energie, vzniklé vibracemi kola při jízdě.

Je výhodou takto řešeného železničního kola, že nežádoucí mechanickou energii vzniklou vibracemi kola při jízdě, není nutno složitě či jednoduše clonit, či jinak ji složitými výrobními postupy a konstrukcemi eliminovat.

Železniční kolo podle vynálezu je výrobně podstatně jednodušší než dosavadní železniční kola a vykazuje příznivější parametry v oblasti nežádoucích účinků železničních kol při jízdě.

Železniční kolo podle vynálezu se podstatně liší i od těch dosavadních železničních kol, které bývají opatřeny prvky, pouze na pohled podobnými pružně plastickému členu jenž je součástí vynálezu, které ale u dosavadních železničních kol plní jen funkci akustické clony.

Výhodou vynálezu železničního kola je i možnost vnést montáží statické předpětí do pružně plastického členu, přičemž pozdější ztráta takového předpětí může signalizovat jednoduše identifikovatelný konec životnosti železničního kola. Pružně plastický člen, kterýje součástí vynálezu, lze zabudovat do některých stávajících, zejména monoblokových, kol.

Vynález železničního kola má příznivější vibro-akustické vlastnosti než železniční kola v současnosti známá, zejména vynalezené železniční kolo je výrobně jednoduší, proto levnější, mnohem spolehlivější tedy bezpečnější, má delší životnost, je lépe demontovatelné a lépe opravitelné, přičemž jeho údržba a oprava je jednoduchá výměnou či opravou nosných desek, či tlumících prvků. Možnost dělit nosné desky a tlumící prvky na segmenty je velikou montážní výhodou.

Je výhodou železničního kola podle vynálezu, že pružně plastický člen lze vyrobit odděleně od disku a zamontovat ho vtlačením mezi obruč a náboj se ziskem předpětí v pružně plastickém členu.

Je výhodou, že výrobce železničního kola podle vynálezu může volbou nestejné tloušťky materiálu disku ve tvaru vypuklého vrchlíku a/nebo volbou počtu nosných desek a počtu tlumicích členů, jednoduše dosahovat parametrů železničního kola, které z různých důvodů potřebuje, či považuje za optimální.

Železniční kolo podle vynálezu je zcela novým železničním kolem a má současně výhody gumoodpružených kol i kol monoblokových.

• « • ·

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže objasněn pomocí obrázků na výkresech , kde na obrázku 1 je železniční kolo uložené na hřídeli znázorněné v schématickém řezu, kde celá osa hřídele je v rovině řezu. Pružně plastický člen je v dolní části obrázku zobrazen bez rozlišení své struktury a v horní části obrázku je tentýž pružně plastický člen zobrazen s rozlišením na nosné desky a tlumící prvek.

Na obrázku 2 je železniční kolo z obrázku 1, kde pružně plastický člen sestává ze stři nosných desek s dvěma tlumícími prvky. Pružně plastický člen je v dolní části obrázku zobrazen v řezu bez rozlišení své struktury a v horní části obrázku je tentýž pružně plastický člen zobrazen s rozlišením na nosné desky a tlumící prvky.

Na obrázku 3 je železniční kolo znázorněné v řezu, kde je jedna nosná deska tvořena obručí podle nároku 4. Rovina řezu je v ose hřídele.

Na obrázku 4 je schématický řez železničním kolem provedený v rovině kolmé na osu hřídele, kde pružně plastický člen sestává ze čtyř stejných segmentů, přičemž na obrázku 5 je nakreslen principiální podhled na jeden takový segment.

• ·

Příklady provedení vynálezu

Na obrázku lje schématický řez železničním kolem s kovovým diskem 3 ve tvaru vypouklého vrchlíku, kde je tlumící prvek 6 vyroben z kompaktní pryžové vrstvy o tvaru mezikruží. K pryžové vrstvě jsou přilepeny z obou stran železné nosné desky 5 tak, že jedna strana pryžové vrstvy je přilepena k nosné desce 5 pevně, s předpětím vtlačené do obruče Z a opačná strana vrstvy pryže je přilepena k druhé nosné desce 5 pevně s předpětím vtlačené do náboje L Předpětí se realizuje v pryži. Kolo je neotočně uloženo na hřídeli 7. Funkce železničního kola spočívá vtom, že tíha vozidla se z náboje i na kolejnici přenáší zčásti prostřednictvím předpjaté pryže vlepené mezi železné nosné desky 5_a zčásti diskem 3, který přenáší kroutící moment. Pružně plastický člen 4, jenž sestává ze dvou kovových desek 5, mezi nimiž je vlepena pryž, plní funkci smykového tlumiče přenášejícího relativní pohyby mezi nábojem i a obručí 2. Tento pružně plastický člen 4 plní úlohu jednak širokopásmového pohlcovače vibrací ve všech směrech kmitání, jež se do kola dostávají z kolejnice přes obruč2 a zároveň plní i funkci nosné části kola a lze jím naladit radiální tuhost železničního kola. Pružně plastický člen 4 uzavírá vnitřní plochu kola a je díky vzduchové neprůzvučnosti i akustickou clonou. Disk 3, který přenáší kroutící moment, je s výhodou zvolen ve tvaru vypouklého vrchlíku z důvodu dominantního kmitání předmětu tohoto tvaru v radiálním směru pro optimální využití funkce pružně plastického členu 4 jako radiálního smykového tlumiče.

Na obrázku 2 je železniční kolo s diskem 3 ve tvaru vypouklého vrchlíku, kde je pružně plastický člen 4 tvořen dvěma tlumícími prvky 6 vyrobenými z kompaktních pryžových vrstev o tvaru mezikruží, adhezně připojených z obou stran k dotykovým plochám tří kovových nosných desek 5, přičemž střední nosná deska 5 je pevně spojena s nábojem i a dvě vnější nosné desky 5 jsou spojeny s obručí 2. Kolo je otočně uloženo na hřídeli 7. Předpětí se realizuje v pryži. Funkce železničního kola spočívá vtom, že tíha vozidla se na obruč 2 a na kolejnici přenáší z hřídele 7 prostřednictvím předpjaté pryže vlepené mezi železné nosné desky

5. Disk 3, přenáší kroutící moment.

Průmyslová využitelnost

Železniční kolo podle vynálezu je využitelné při výrobě kolejových vozidel.

Claims (1)

1.

Železniční kolo vyznačené tím, že mezi náboj (1) a obruč (2) je neotočně souose s diskem (3) uložen pružně plastický člen (4), tvořený alespoň dvěma souosými nosnými deskami (5) vzájemně pružně spojenými alespoň jedním tlumícím prvkem (6), přičemž alespoňjedna nosná deska (5) je pevně spojena s nábojem (1) a jiná nosná deska (5) je pevně spojena s obručí (2).

Železniční kolo podle nároku 1, vyznačené tím, že disk (3), je ve tvaru vypouklého vrchlíku.

Železniční kolo podle nároku 1, 2, vyznačené tím, že náboj (1) a obruč (2) tvoří s diskem (3) jeden celokovový prvek, uložený na hřídeli (7).

Železniční kolo podle nároku 1, 2, 3, vyznačené tím, že jedna nosná deska (5) je tvořena obručí (2) a druhá nosná deska (5) je pevně spojena s nábojem (1) přičemž obruč (2) a druhá nosná deska (5) jsou vzájemně pružně spojeny tlumícím prvkem (6).

Železniční kolo podle nároku 1, 2, 3, vyznačené tím, že jedna nosná deska (5) je tvořena nábojem (2) a druhá nosná deska (5) je pevně spojena s obručí (2), přičemž náboj (1) a druhá nosná deska (5) jsou vzájemně pružně spojeny tlumícím prvkem (6).

Železniční kolo podle nároku 1, 2, 3, 4 nebo 5, vyznačené tím, že pružně plastický člen (4) má kruhový tvar a/nebo je tvořen kruhovými výsečemi.

Železniční kolo podle nároku 1, 2, 3, vyznačené tím, že nosné desky (4) mají kruhový tvar, a/nebo jsou tvořeny kruhovými výsečemi.

Železniční kolo podle nároku 1, 2, 3, 4 nebo 5, 6, 7, vyznačené tím, že tlumící prvek (6) je utvořen z visko elasticko plastických materiálů.

Železniční kolo podle nároku 1, 2, 3, 4 nebo 5, 6, 7, 8, vyznačené tím, že tlumící prvek (6) je utvořen z kompaktních a/nebo fyzicky oddělených kusů materiálu.