CZ291296B6

CZ291296B6 - Lehké kotoučové kolo s kotoučem oboustranně přecházejícím velkými oblouky do náboje a věnce

Info

Publication number: CZ291296B6
Application number: CZ19983775A
Authority: CZ
Inventors: Franz Murawa; Jürgen Dr. Ing. Schneider
Original assignee: Bochumer Verein Verkehrstechnik Gmbh
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 2003-01-15
Also published as: DE19620902C2; EP0898515B1; EP0898515A1; CZ377598A3; WO1997044204A1; ES2146998T3; ATE191685T1; DE19620902A1

Abstract

Kotou (2) je mezi oblastmi oblouk (9, 10) na stran v nce (3) a oblastmi oblouk (6, 7) na stran n boje (1) symetrick² v i st°edn radi ln rovin (5), sv raj c s radi ln rovinou kola ·hel o velikosti v rozsahu 0.degree. a 15.degree., p°i em pom r tlou ky (d) kotou e (2) v oblasti v nce (3) k tlou ce (c) kotou e (2) v oblasti n boje (1) je v rozsahu 1 : 1,5 a 2,5, a nejmen tlou ka (e) kotou e (2) le ve vzd lenosti (a) od oblasti oblouk (6, 7), kter in 3/4 a 5/6 ze vzd lenosti (b) mezi oblast oblouk (6, 7) na stran n boje (1) a oblast oblouk (9, 10) na stran v nce (3), kter² m na nejm n jedn ze sv²ch stran p°ivr cen²ch k n boji (1) vytvo°eno pr b n zes len (31) s upevn n²mi pohlcova i (11) kmit , kter jsou od p°ilehl oblasti oblouk (9, 10) odd leny pr b nou dr kou (31b).\

Description

Lehké kotoučové kolo s kotoučem oboustranně přecházejícím velkými oblouky do náboje a věnce

Oblast techniky

U běžných kotoučových kol pro kolejová vozidla dochází v důsledku střídavých sil působících v oblasti kontaktu kola s kolejnicí k vybuzení četných rezonančních frekvencí. Přitom kmitá věnec kola v radiálním směru, zatímco kotouč kola kmitá současně jako membrána v axiálním směru. Tato membránová kmitání se projevují jako u reproduktoru obzvláště výrazně v intenzitě vyzařování zvuku. Toto vyzařování zvuku je velké zejména v oblasti vysokých rychlostí okolo 200 km/hod.

Dosavadní stav techniky

Ke zmenšení zvukového vyzařování kotoučového kola je známo umístit na spodní stranu věnce kola pohlcovač, zejména rezonanční pohlcovač. Za tím účelem probíhá ve spodní straně drážka, v níž jsou pomocí šroubů s T hlavou zakotveny umístěné rezonanční pohlcovače. V praxi se ukázalo, že zmenšení pevnosti spojené s umístěním drážky ve spodní straně věnce kola je nevýhodné co se týče životnosti kola (Hólzl. Georg: Das leise Rad. In: Die Deutsche Bahn 1993, č. 3, strana 229 - 232). Na základě toho je v praxi věnec kola na spodní straně, kde se nachází drážka pro umístění pohlcovače, zesílený. Zpravidla je toto zesílení provedeno jednostranně z důvodu, aby se příliš nezvýšila váha kola ani vynaložené náklady. Ukázalo se však, že z toho plynoucí asymetrie věnce kola negativně ovlivňuje chování kola co se týče kmitání. Obzvláště dochází k vybuzení axiálních membránových kmitání.

Ke stavu techniky přísluší také starší německá patentová přihláška (DE 44 44 077 Al), podle níž kotoučové kolejové kolo má za účelem zabránění vzniku místních napěťových vrcholů kotouč, spojující náboj kola a věnec kola, přičemž tloušťka tohoto kotouče se od náboje k věnci zmenšuje a jeho vnější strany jako radiálně probíhající tvořící křivky tangenciálně přecházejí kruhovými oblouky do sousedních vnějších stran kotouče a věnce. Prostředek k redukci zvuku není u tohoto kola uveden.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je navrhnout zlepšené, minimálně hlučné lehké kotoučové kolo.

K vyřešení tohoto úkolu bylo navrženo lehké kotoučové kolo s kotoučem oboustranně přecházejícím velkými oblouky do náboje a věnce, jehož podstata spočívá podle vynálezu v tom, že kotouč je mezi oblastmi oblouků na straně věnce a oblastmi oblouků na straně náboje symetrický vůči střední radiální rovině, svírající s radiální rovinou kola úhel o velikosti v rozsahu 0° až 15°, přičemž poměr tloušťky kotouče v oblasti věnce k tloušťce kotouče v oblasti náboje je v rozsahu 1:1,5 až 2,5, anejmenší tloušťka kotouče leží ve vzdálenosti od oblasti oblouků, která činí 3/4 až 5/6 ze vzdálenosti mezi oblastí oblouků na straně náboje a oblastí oblouků na straně věnce, který má na nejméně jedné ze svých stran přivrácených k náboji vytvořeno průběžné zesílení s upevněnými pohlcovači kmitů, které jsou od přilehlé oblasti oblouků odděleny průběžnou drážkou.

Zvláštní tvarové uspořádání kotouče kola v kombinaci s pohlcovači kmitání připojenými na oddělené zesílení věnce kola slouží ktomu, že jednak je dalekosáhle potlačeno axiální membránové kmitání kotouče kola a jednak je utlumeno radiální kmitání věnce kola prostřednictvím pohlcovačů kmitání, naladěných na frekvence věnce kola. Především nepůsobí

-1 CZ 291296 B6 zesílení obzvláště při jednostranném uspořádání na věnci kola negativně proti rozpojení, takže počet vidů kmitů dávajících popud k emisi zvuku ve srovnání s běžnými lehkými kotoučovými koly je redukován. Výsledek je ten, že lehkým kotoučovým kolem podle vynálezu je dosaženo při rychlostech 200 km/hod, snížené hladiny zvuku o 6 db (A).

Symetrické uspořádání kotouče s velkými přechodovými oblouky, které je odpovědné za potlačení membránového kmitání, by se mělo nacházet co možná blízko okolí náboje. Také v okolí věnce kola, kde symetrické uspořádání v důsledku okolku věnce a zesílení nelze plně realizovat, by se mělo v podstatě vyskytovat. Je obzvláště výhodné, když zesílení s pohlcovači 10 kmitů je uspořádáno na straně protilehlé okolku věnce, neboť tímto způsobem lze dosáhnout jisté kompenzace asymetrie.

Ačkoliv je pro symetrické uspořádání nejvýhodnější, když je zesílení s pohlcovači kmitů uspořádáno na straně protilehlé k okolku věnce, může být výjimečně při obzvláště silném 15 vybuzení radiálního kmitání okolku věnce příznivější, když je použito co možná hodně pohlcovačů kmitů. V tomto případě mohou být uspořádány na obou stranách kotouče. Také při tomto uspořádání může být vliv zesílení apohlcovače kmitů na chování kotouče co se týče kmitání prostřednictvím zmíněného přerušujícího zářezu zmenšen.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže vysvětlen s pomocí výkresů, které znázorňují příklady provedení. Na výkresech značí:

obr. 1 - lehké kotoučové kolo s pohlcovači uspořádanými na vnější straně v polovičním radiálním příčném řezu;

obr. 2 - lehké kotoučové kolo podle obr. 1, a sice zvětšený detail oblasti věnce kola v příčném 30 řezu;

obr. 3 - lehké kotoučové kolo s pohlcovači uspořádanými na vnitřní straně v polovičním radiálním příčném řezu;

obr. 4 - lehké kotoučové kolo s oboustranně uspořádanými pohlcovači v polovičním radiálním příčném řezu;

obr. 5 - lehké kotoučové kolo v modifikaci k obrázku 1, a sice zvětšený detail oblasti věnce kola částečně v příčném řezu;

obr. 6 - lehké kotoučové kolo v modifikaci k obrázku 5, a sice zvětšený detail oblasti věnce kola částečně v příčném řezu, obr. Ί - lehké kotoučové kolo v modifikaci k obrázku 5 a 6, a sice zvětšený detail oblasti věnce 45 kola částečně v příčném řezu.

Příklady provedení vynálezu

Lehká kotoučová kola znázorněná v měřítku na obrázcích 1 až 3 jsou co do uspořádání shodná až na umístění pohlcovače. Jsou z jednoho kusu a obsahují náboj 1, kotouč 2 a věnec 3. Cerchovanou čarou je v okolí věnce 3 znázorněno, že po opotřebení může být kolo znovu profilováno. V okolí náboje 1 je uspořádáno uzavíratelné vrtání 4, jímž může být přiváděn tlakový prostředek k ulehčení sejmutí kola z neznázoměné hřídele.

-2CZ 291296 B6

Kotouč 2 je vytvořen symetricky vzhledem k radiální střední rovině 5. Tato může mít sklon až 15°. Kotouč 2 přechází do náboje 1 velkými oblouky 6, 7. Také v okolí těchto oblouků 6, 7 je konstrukce symetrická. V okolí těchto oblouků 6, 7 má kotouč 2 také největší tloušťku. Tato tloušťka se zmenšuje kontinuálně v radiálním směru směrem ven až k nejtenčímu místu 8, které leží ve vzdálenosti a od oblasti oblouků 6, 7, která činí 3/4 až 5/6 ze vzdálenosti b mezi oblastí oblouků 6, 7 na straně náboje 1 a oblastí oblouků 9, 10 na straně věnce 3. Poměr tloušťky d kotouče 2 v oblasti věnce 3 k tloušťce c kotouče 2 v oblasti náboje 1 leží mezi 1:1,5 až 2,5. Tloušťka e nejtenčího místa 8 leží mezi 1/5 až 2/5 tloušťky v okolí oblouků 6, 7. Tyto míry se vztahují k patám oblouků 6, 7, 9,10.

Věnec 3 kola podle obrázku 1 vykazuje na straně protilehlé okolku 3a věnce 3 směrem k náboji 1 zesílení 31. Na tomto zesílení 31 jsou rozmístěny a upevněny o sobě známé pohlcovače 11 kmitů, které se skládají o sobě známým způsobem z různých volně kmitajících jazýčků a z mezi ně vkládaného tlumicího materiálu. Tyto pohlcovače 11 kmitů jsou naladěny na radiální kmitovou frekvenci věnce 3 kola. Jak názorně ukazuje zejména obrázek 2, je zesílení 31 uspořádáno na radiální vnitřní straně věnce 3 kola ohraničené zde čárkovanou čarou. Čárkovaná čára probíhá symetricky k vnitřní straně věnce 3 kola na straně okolku 3a věnce 3. Zesílení 31 je od kotouče 2 odděleno drážkou 31b. V zesílení 31 je uspořádána drážka 31a, v níž jsou pomocí šroubů 1 la s T hlavou upevněny pohlcovače 11 kmitů.

Dimenzování zesílení 31 je v příkladu provedení následující:

Zesílení 31 má šířku f o velikosti v rozmezí 1/4 až 1/3 šířky g věnce 3. Má radiální výšku h rovnající se nejméně 3/10 a nejvýše 5/10 šířky g věnce 3. Drážka 31b má hloubku t nejméně o velikosti v rozmezí 1/2 až maximálně 1 výšky h zesílení 31. Poloměr zakřivení R drážky 31b má velikost v rozmezí 1/10 až 1/25 šířky g věnce 3 kola. Bok 31b* drážky 31b svírá s radiální rovinou kola úhel g> o velikosti v rozmezí od 0° do 30°. Trajektorie oblouku 10 zasahuje do drážky 31b nejméně do hloubky tl rovnající se 1/2 hloubky t drážky 31b.

Příklad provedení podle obrázku 3 se liší od příkladu provedení na obrázku 1 především v tom, že pohlcovač 11 kmitů je uspořádán na straně okolku 3a věnce 3. U příkladu provedení podle obrázku 4 jsou pohlcovače 11 kmitů uspořádány na obou stranách kotouče 2 kola. Pohlcovače 11 kmitů zde nejsou připevněny prostřednictvím šroubů, ale pomocí lepení. Na obrázku 7 je tento způsob upevnění pomocí vrstvy lepidla znázorněn ještě zřetelněji.

U příkladu provedení na obrázku 5 je znázorněn přídržný kroužek 12 nasazený za tepla, na němž je přišroubován pohlcovač 13 kmitů šroubem 13b.

U příkladu provedení na obr. 6 je do drážky 14 zesílení rozepřen přídržný kroužek 15, zejména rozpěmý pojistný kroužek, na němž je upevněn pohlcovač 16 kmitů. Spojení může být provedeno lepením, tak jak je znázorněno, může však být také uskutečněno pomocí šroubů.

Claims

1. Lehké kotoučové kolo s kotoučem (2) oboustranně přecházejícím velkými oblouky (6, 7, 9, 10) do náboje (1) a věnce (3), vyznačující se tím, že kotouč (2) je mezi oblastmi oblouků (9, 10) na straně věnce (3) a oblastmi oblouků (6, 7) na straně náboje (1) symetrický vůči střední radiální rovině (5). svírající s radiální rovinou kola úhel o velikosti v rozsahu 0° až 15°, přičemž poměr tloušťky (d) kotouče (2) v oblasti věnce (3) k tloušťce (c) kotouče (2) v oblasti náboje (1) je v rozsahu 1:1,5 až 2,5, anejmenší tloušťka (e) kotouče (2) leží ve vzdálenosti (a) od oblasti oblouků (6, 7), která činí tři čtvrtiny až pět šestin ze vzdálenosti (b) mezi oblastí oblouků (6, 7) na straně náboje (1) a oblastí oblouků (9, 10) na straně věnce (3), který má na nejméně jedné ze svých stran přivrácených k náboji (1) vytvořeno průběžné zesílení (31) s upevněnými pohlcovači (11) kmitů, které jsou od přilehlé oblasti oblouků (9,10) odděleny průběžnou drážkou (31b).

2. Lehké kotoučové kolo podle nároku 1, vyznačující se tím, že kotouč (2) je symetrický i v oblasti oblouků (6, 7).

3. Lehké kotoučové kolo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zesílení (31) s pohlcovači (11) kmitů je uspořádáno na straně protilehlé k okolku (3a) věnce (3).

4. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zesílení (31) má šířku (f), o velikosti v rozmezí jedné čtvrtiny až jedné třetiny šířky (g) věnce (3) kola.

5. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že zesílení (31) má radiální výšku (h) rovnající se nejméně třem desetinám jeho šířky (g).

6. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že zesílení (31) má radiální výšku (h) rovnající se maximálně pěti desetinám jeho šířky (g).

7. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že drážka (31b) zesílení (31) má hloubku (t) nejméně o velikosti v rozmezí poloviny až celé výšky (h) zesílení (31).

8. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že poloměr zakřivení (R) drážky (31b) má velikost v rozmezí jedné desetiny až jedné pětadvacetiny šířky (g) věnce (3) kola.

9. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující setím, že bok (31b*) drážky (31b) protilehlý kotouči (2) svírá s radiální rovinou kola úhel (φ) o velikosti v rozmezí od 0° do 30°.

10. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že trajektorie oblouku (10) zasahuje do drážky (31b) nejméně do hloubky (t*) rovnající se polovině hloubky (t) drážky (31b).