CZ377598A3

CZ377598A3 - Lehké kotoučové kolo se symetrickým kotoučem oboustranně přecházejícím velkými oblouky do náboje a věnce

Info

Publication number: CZ377598A3
Application number: CZ983775A
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: 1999-12-15
Also published as: WO1997044204A1; DE19620902A1; EP0898515B1; CZ291296B6; ES2146998T3; EP0898515A1; DE19620902C2; ATE191685T1

Description

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

4444

444 444

4 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.

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

Podstata vynálezu

Řešení tohoto úkolu spočívá u lehkého kotoučového kola s kotoučem oboustranně přecházejícím velkými oblouky do náboje a věnce v následujících význacích:

1. Kotouč je vzhledem k radiální až lehce skloněné střední rovině až do okolí oblouků symetrický.

2. Poměr tlouštěk kotouče v okolí věnce a v okolí náboje obnáší 1 : 1,5 až 2,5.

3. Nejmenší tloušťka kotouče leží ve vzdálenosti, která činí 3/4 až 5/6 ze vzdálenosti okolí oblouků od okolí oblouků blízkých náboji.

9999

9991 • 9 9

9 999 » · · ·

I · · · · ♦ 99 9 straně průběžné které isou od

4. Věnec kola vykazuje na nejméně spodní zesílení s upevněnými pohlcovači kmitů, sousední oblasti oblouků odděleny průběžnou drážkou.

Zvláštní tvarové uspořádání kotouče kola v kombinaci s pohlcovači kmitání připojenými na oddělené zesílení věnce kola slouží k tomu, že jednak je dalekosáhle potlačeno axiální membránové kmitání kotouče kola a jednak je utlumeno radiální kmitání věnce kola prostřednictvím pohicovačů kmitání, naladěných na frekvence věnce kola. Především nepůsobí 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 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 vybuzení radiálního kmitání okolku věnce příznivější, když je použito co možná hodně pohicovačů kmitů. V tomto

···· • · · • · · •·· 99 9

9

99 případě mohou být uspořádány na obou stranách kotouče. Také při tomto uspořádání může být vliv zesílení a pohlcovače kmitů na chování kotouče co se týče kmitání prostřednictvím zmíněného přerušujícího zářezu zmenšen.

Další výhodná provedení zejména co se týče dimenzování zesílení jsou uvedeny v nárocích 6 až 12.

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 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,

9999

9 9

9 999

0000 • 0 • >

• 0

0 00 000

0 0

obr. 7 - lehké kotoučové kolo v modifikaci k obrázku a 6, a sice zvětšený detail oblasti věnce 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. Čerchovanou 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 neznázorněné hřídele.

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 <3/ které leží ve vzdálenosti a, která činí 3/4 až 5/6 ze vzdálenosti b oblouků 6, 7_ od protilehlých oblouků _9, 10 na věnci. Poměr tloušťky d kotouče 2 v okolí pat oblouků 9, 10 k tloušťce v okolí oblouků 6, 7_ leží mezi : 1,5 až 2,5. Tloušťka e nejtenčího místa 8_ leží mezi 1/5 až 2/5 tloušťky v okolí oblouků 6, 2- Tyto míry se vztahují k patám oblouků 6, 7_, 9, 10.

Věnec 3 kola podle obrázku 1 vykazuje na straně protilehlé okolku 3a věnce směrem k náboji zesílení 31. Na

···· • · * ·

« · ·· 99 tomto zesílení 31 jsou rozmístěny a upevněny o sobě známé pohlcovače kmitů 11, které se skládají o sobě známým způsobem z různých volně kmitajících jazýčků a z mezi ně vkládaného tlumicího materiálu. Tyto pohlcovače kmitů 11 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 věnce. Zesílení 31 je od kotouče _2 odděleno zářezem 31b. V zesílení 31 je uspořádána drážka 31a, v níž jsou pomocí šroubů s T hlavou upevněny pohlcovače kmitů 11.

Dimenzování zesílení 31 je v příkladu provedení následuj ící:

Zesílení 31 má šířku f, která činí 1/4 až 1/3 šířky g věnce 3. Má radiální výšku h nejméně 3/10 a nejvýše 5/10 šířky £ věnce 3. Zářez 31b má hloubku t nejméně 1/2 až maximálně 1 výšky h zesílení 31. Poloměr zakřivení základu zářezu 31b obnáší 1/10 až 1/25 šířky £ věnce 3 kola. Bok 31b* zářezu 31b svírá s radiální rovinou kola úhel φ od 0 do 30°. Přechodový oblouk 10 probíhá od kotouče 2 do zářezu 31b nejméně do hloubky t*, což obnáší 1/2 hloubky t zářezu 31b.

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

4444

444· • · • 444 ··

4

4«

444 • 4 444

44

4 4 ·

4 4 4

444 444

4 ·· ·· tento způsob upevnění pomocí vrstvy zřetelněj i.

lepidla znázorněn ještě

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

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

····

7y 3W · ·· ···· ♦· ·· • 99 9 9 9 9 * 999 9 9 9 9 • · 9 9 999 999

9 9 9 9

999 99 99

Claims

PATENTOVÉ

NÁROKY

1. Lehké kotoučové kolo přecházejícím velkými oblouky (6, věnce (3) s kotoučem oboustranně 7, 9, 10) do náboje (1) a

ŘyeDQtíYo/e/ &<£.

íotouč (
2) je vzhledem k radiální až lehce skloněné

střední rovině symetrický^ 2c, (5) až do okolí oblouků (6, 7, 9, 10) ^oměr tloušťky (d) kotouče (2) v okolí věnce k tloušťce (c) kotouče (2) v okolí náboje obnáší 1 : 1,5 až 2,5j Wejmenší tloušťka (e) kotouče (2) leží ve vzdálenosti (a), která činí 3/4 až 5/6 ze vzdálenosti (b) okolí oblouků (6, 7, 9, 10) od okolí oblouků blízkých náboji^

Ářěnec (3) kola vykazuje na nejméně spodní straně průběžné zesílení (31) s upevněnými pohlcovači kmitů (11), které jsou od sousední oblasti oblouků (9, 10) odděleny

průběžnou drážkou (31b). 2. Lehké kotoučové kolo podle^^ 1 vyznačuj í c í se tím, že kotouč (2) je symetrický až do okolí náboje (1) ·
3. Lehké kotoučové kolo podle ' 1 nebo 2 vyznačující se tím., že zesílení (31) s pohlcovači kmitů (11) je uspořádáno na straně protilehlé k okolku věnce (3a) .

•9 ···« • ·

I · ···

I · « ► * 4 ·· ··

I · · · » ♦ · 4 • · » ·· · • · »· 4«
4. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z 1 až 3 vyznačující se tím, že zesílení (31) má šířku (f), která obnáší 1/4 až 1/3 šířky (g) věnce (3) kola.

r p o hard ku.
5. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z^v 1 až 4 vyznačující se tím, že zesílení (31) má radiální výšku (h) obnášející nejméně 3/10 jeho šířky (g) .

( /) v
6. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z’. 1 až 5 vyznačující se tím, že zesílení (31) má radiální výšku (h) obnášející maximálně 5/10 jeho šířky (g).
7. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z' vyznačující se tím, že zářez zesílení (31) má hloubku (t) obnášející nejméně 1/2 až 1 výšky (h) zesílení (31).

hcívoiů až 6 (31b)
8. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z’ 1 až 7 vyznačující se tím, že poloměr zakřivení (r) základu zářezu (31b) obnáší 1/10 až 1/25 šířky (g) věnce (3) kola.
9. Lehké kotoučové kolo podle jednoho z 1 až 8 vyznačující se tím, že bok (31b*) zářezu (31b) protilehlý kotouči (2) svírá s radiální rovinou kola úhel φ od 0 do 30°.

f / o , hakofcu,
10. Lehké kotoučové kolo podle jednoho zv 1 až 9 vyznačující se tím, že přechodový oblouk (10) probíhá od kotouče (2) do zářezu (31b) nejméně do hloubky (t*), což obnáší 1/2 hloubky (t) zářezu (31b).