EA034345B1 - Железнодорожное колесо - Google Patents
Железнодорожное колесо Download PDFInfo
- Publication number
- EA034345B1 EA034345B1 EA201892826A EA201892826A EA034345B1 EA 034345 B1 EA034345 B1 EA 034345B1 EA 201892826 A EA201892826 A EA 201892826A EA 201892826 A EA201892826 A EA 201892826A EA 034345 B1 EA034345 B1 EA 034345B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- disk
- hub
- wheel
- rim
- thickness
- Prior art date
Links
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B17/00—Wheels characterised by rail-engaging elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и, в частности, к конструкции стального железнодорожного колеса с криволинейным диском, полученного механической обработкой, ковкой, штамповкой или литьем. Железнодорожное колесо состоит из ступицы (1) с осевым отверстием (1.1), обода (2), расположенного концентрично осевому отверстию (1.1) ступицы, и криволинейного диска (3), расположенного радиально от ступицы (1) к ободу (2) и сопряжённого внутренней и наружной поверхностями со ступицей (1) и с ободом (2) галтелями (4, 5, 6, 7). Диск (3) выполнен с увеличением толщины от наименьшего значения толщины S cp. на своём среднем участке до наибольших значений толщины S ст. и S об. в местах сопряжения диска (3) со ступицей (1) и ободом (2), расположенных в наиболее напряжённых зонах на расстояниях R ст. и R об. относительно оси O-O колеса. Средний участок диска (3) выполнен с постоянной толщиной S ср. и с расположением его внутренней и наружной границ на расстояниях R ср.в. и R ср.н. относительно оси O-O колеса. Достигается повышение прочности железнодорожного колеса, увеличение изгибной жёсткости колеса в части диска при сохранении упругости колеса.
Description
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и, в частности, к конструкции стального железнодорожного колеса с криволинейным диском, полученного механической обработкой, ковкой, штамповкой или литьем.
Известно железнодорожное колесо, содержащее ступицу с осевым отверстием, обод, концентричный с осевым отверстием ступицы, и криволинейный диск, расположенный радиально от ступицы к ободу и выполненный с постоянной толщиной, диск сопряжён внутренней и наружной поверхностями со ступицей и с ободом галтелями, которые образованы с постепенно изменяющимся радиусом кривизны и в предпочтительной форме реализации являются параболическими кривыми (см. US 3038755, опубл. 12.06.1962).
Известно также железнодорожное колесо, содержащее ступицу с осевым отверстием, обод, концентричный с осевым отверстием ступицы, и криволинейный диск, расположенный радиально от ступицы к ободу и выполненный, в основном, с одинаковой толщиной, составляющей между ступицей и ободом от 1,59 от 2,86 см, диск сопряжён внутренней и наружной поверхностями со ступицей и с ободом галтелями, которые образованы радиусными кривыми разной величины (см. US 5333926 А, опубл. 02.08.1994; RU 2116204 С1, опубл. 27.07.1998). Данное техническое решение принято за наиболее близкий аналог.
Техническая проблема, которая не решается при использовании известных железнодорожных колёс, заключается в возникновении и накоплении остаточных напряжений и деформаций, которые могут приводить к усталостным трещинам, в зонах перехода диска в ступицу с одной стороны и в обод с другой стороны по причине наличия в этих зонах изменений радиуса кривизны. В конструкциях железнодорожных колёс по патентам-аналогам указанные изменения радиусов кривизны минимизированы за счёт криволинейной формы поперечного сечения диска и выполнения плавных переходных зон, в частности, в виде параболической кривой. Вместе с тем, при изготовлении диска в основном одинаковой толщины не удаётся избежать точек перехода прямых участков диска в криволинейные участки галтелей, где вследствие воздействия механических и термических нагрузок возникают повышенные остаточные напряжения.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение прочности железнодорожного колеса, увеличение изгибной жёсткости колеса в части диска при сохранении упругости колеса.
Для достижения технического результата в железнодорожном колесе, состоящем из ступицы с осевым отверстием, обода, расположенного концентрично осевому отверстию ступицы, и криволинейного диска, расположенного радиально от ступицы к ободу и сопряжённого внутренней и наружной поверхностями со ступицей и с ободом галтелями, предлагается выполнять диск с увеличением толщины от наименьшего значения толщины S ср. на среднем участке диска до наибольших значений толщины S ст. и S об. в местах сопряжения диска со ступицей и ободом, расположенных в наиболее напряжённых зонах на расстояниях R ст. и R об. относительно оси колеса, при этом средний участок диска выполнен с постоянной толщиной S ср. и с расположением его внутренней и наружной границ на расстояниях R ср.в. и R cp.n. относительно оси колеса.
В конкретных формах реализации железнодорожное колесо имеет диаметр D круга катания колеса, равный 957±7 мм.
В конкретных формах реализации железнодорожного колеса средний участок диска выполнен толщиной S cp. в пределах от 18 до 26 мм.
В конкретных формах реализации железнодорожного колеса внутренняя граница среднего участка диска расположена на расстоянии R ср.в. от оси колеса, составляющем 270 мм, наружная граница - на расстоянии R cp.n. от оси колеса, составляющем 316 мм.
В конкретных формах реализации железнодорожного колеса в месте сопряжения диска со ступицей, расположенном на расстоянии R ст., составляющем 190 мм, диск выполнен с наибольшим значением толщины S ст., составляющем от 26 до 46 мм.
В конкретных формах реализации железнодорожного колеса в месте сопряжения диска с ободом, расположенном на расстоянии R об., составляющем 360 мм, диск выполнен с наибольшим значением толщины S об., составляющем от 26 до 46 мм.
Изобретение поясняется графическими материалами, где представлено на фиг. 1 - железнодорожное колесо с предлагаемой конструкцией криволинейного диска переменной толщины, радиальное сечение, проходящее через ось вращения колеса;
на фиг. 2 - схема закрепления железнодорожного колеса и приложения нагрузки при определении предела усталости и выносливости диска, граничные условия;
на фиг. 3 - диаграмма распределения напряжений в железнодорожном колесе на фиг. 1 переменной толщины от 22 до 45 мм при граничных условиях на фиг. 2, радиальное сечение, проходящее через ось вращения колеса;
на фиг. 4 - то же самое, вид колеса справа;
на фиг. 5 - то же самое, вид колеса слева;
на фиг. 6 - диаграмма распределения напряжений в железнодорожном колесе с конструкцией диска постоянной толщины 22 мм при граничных условиях на фиг. 2, поперечное сечение колеса;
- 1 034345 на фиг. 7 - то же самое, вид колеса справа;
на фиг. 8 - то же самое, вид колеса слева;
на фиг. 9 - диаграмма распределения напряжений в деформированном состоянии железнодорожного колеса на фиг. 1 переменной толщины от 22 до 45 мм при граничных условиях на фиг. 2, радиальное сечение, проходящее через ось вращения колеса;
на фиг. 10 - диаграмма распределения напряжений в деформированном состоянии железнодорожного колеса с конструкцией диска постоянной толщины 22 мм при граничных условиях на фиг. 2, радиальное сечение, проходящее через ось вращения колеса.
Железнодорожное колесо (фиг. 1) имеет номинальный диаметр D круга катания колеса, равный 957 мм, и состоит из ступицы 1 с осевым отверстием 1.1 и осью О-О, обода 2, расположенного концентрично осевому отверстию 1.1 ступицы 1, и диска 3 криволинейного радиального поперечного сечения переменной толщины S, расположенного радиально от ступицы 1 к ободу 2. Диск 3 плавно сопряжён со ступицей 1 и ободом 2 внутренней 3.1 и наружной 3.2 поверхностями посредством внутренних галтелей 4, 5 и наружных галтелей 6, 7, описанных каждая по отдельности радиусами разной величины.
Диск 3 выполнен толщиной S ср на своём среднем участке, толщиной S ст в наиболее напряжённой зоне в месте сопряжения диска 3 со ступицей 1 и толщиной S об в наиболее напряжённой зоне в месте сопряжения диска 3 с ободом 2, при этом значение толщины S ср составляет от 18 до 26 мм, а значение толщины S ст и толщины S об - от 26 до 46 мм.
Средний участок диска 3 ограничен внутренней и наружной границами, расположенными, соответственно, на расстояниях R ср.в. и R ср.н. относительно оси O-O колеса, при этом значение расстояния R ср.в. составляет 270 мм, значение расстояния R ср.н. составляет 316 мм. Наиболее напряжённая зона железнодорожного колеса со стороны ступицы 1 находится в месте сопряжения диска 3 со ступицей 1 на расстоянии R ст., составляющем 190 мм. Наиболее напряжённая зона железнодорожного колеса со стороны обода 2 находится в месте сопряжения диска 3 с ободом 2 на расстоянии R об., составляющем 360 мм. Для исследования предела усталости и выносливости диска железнодорожное колесо закрепляют (фиг. 2) и осуществляют приложение нагрузки в соответствии с типовой методикой испытаний ТМ 3716-10 Колеса цельнокатаные. Определение предела усталости выносливости диска.
Сравнение распределения напряжений в железнодорожном колесе предлагаемой конструкции с переменной толщиной диска (фиг. 3, 4, 5) и в железнодорожном колесе с постоянной толщиной диска (фиг. 6, 7, 8) показывает, что при увеличении толщины диска 3 в зонах перехода диска в ступицу и диска в обод снижается концентрация напряжений в указанных зонах. Напряжения в железнодорожном колесе предлагаемой конструкции более равномерно распределяются радиально по поверхности диска, в следствии чего снижается остаточная деформация диска.
Кроме того, в сравнении с железнодорожным колесом с постоянной толщиной диска в деформированном состоянии (фиг. 10) в железнодорожном колесе предлагаемой конструкции увеличилась изгибная жёсткость колеса как в радиальном, так и в осевом направлении, выражаемая в уменьшении возможности диска и колеса в целом испытывать деформацию изгиба (фиг. 9).
За счёт того, что диск предлагаемого железнодорожного колеса выполнен с криволинейным радиальным сечением, проходящим через ось вращения колеса, и с увеличенной толщиной в зонах соединения диска со ступицей и ободом, достигается повышение прочности железнодорожного колеса, увеличение его изгибной жёсткости в радиальном и осевом направлениях при сохранении достаточной упругости железнодорожного колеса.
Claims (4)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Железнодорожное колесо, состоящее из ступицы с осевым отверстием, обода, расположенного концентрично осевому отверстию ступицы, и криволинейного диска, расположенного радиально от ступицы к ободу и сопряжённого со ступицей и с ободом галтелями, отличающееся тем, что диск выполнен с увеличением толщины от наименьшего значения толщины S ср. на среднем участке диска до наибольших значений толщины S ст. и S об. в местах сопряжения диска со ступицей и ободом, расположенных в наиболее напряжённых зонах на расстояниях R ст. и R об. относительно оси колеса, при этом средний участок диска выполнен с постоянной толщиной S ср. и с расположением внутренней и наружной границ среднего участка на расстояниях R ср.в. и R ср.н. относительно оси колеса, составляющих 270 и 316 мм.
- 2. Железнодорожное колесо по п.1, отличающееся тем, что средний участок диска выполнен толщиной S ср. от 18 до 26 мм.
- 3. Железнодорожное колесо по п.1, отличающееся тем, что в месте сопряжения диска со ступицей, расположенном на расстоянии R ст., составляющем 190 мм, диск выполнен с наибольшим значением толщины S ст., составляющим от 26 до 46 мм.
- 4. Железнодорожное колесо по п.1, отличающееся тем, что в месте сопряжения диска с ободом, расположенном на расстоянии R об., составляющем 360 мм, диск выполнен с наибольшим значением толщины S об., составляющим от 26 до 46 мм.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017146742A RU2689642C1 (ru) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Железнодорожное колесо |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201892826A2 EA201892826A2 (ru) | 2019-07-31 |
EA201892826A3 EA201892826A3 (ru) | 2019-08-30 |
EA034345B1 true EA034345B1 (ru) | 2020-01-29 |
Family
ID=67037555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201892826A EA034345B1 (ru) | 2017-12-28 | 2018-12-27 | Железнодорожное колесо |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA034345B1 (ru) |
RU (1) | RU2689642C1 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722782C1 (ru) * | 2019-05-31 | 2020-06-03 | АО "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК) | Железнодорожное колесо |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2116204C1 (ru) * | 1993-03-23 | 1998-07-27 | Амстед Индастриз Инкорпорейтед | Железнодорожное колесо (варианты) |
WO2003064182A1 (en) * | 2002-01-28 | 2003-08-07 | Bonatrans A.S. | A disc for railway wheel |
RU2407653C1 (ru) * | 2009-09-28 | 2010-12-27 | Сергей Николаевич Киселев | Цельнокатаное железнодорожное колесо |
RU2486063C1 (ru) * | 2011-12-16 | 2013-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Выксунский Металлургический Завод" | Железнодорожное колесо |
-
2017
- 2017-12-28 RU RU2017146742A patent/RU2689642C1/ru active
-
2018
- 2018-12-27 EA EA201892826A patent/EA034345B1/ru unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2116204C1 (ru) * | 1993-03-23 | 1998-07-27 | Амстед Индастриз Инкорпорейтед | Железнодорожное колесо (варианты) |
WO2003064182A1 (en) * | 2002-01-28 | 2003-08-07 | Bonatrans A.S. | A disc for railway wheel |
RU2407653C1 (ru) * | 2009-09-28 | 2010-12-27 | Сергей Николаевич Киселев | Цельнокатаное железнодорожное колесо |
RU2486063C1 (ru) * | 2011-12-16 | 2013-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Выксунский Металлургический Завод" | Железнодорожное колесо |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201892826A3 (ru) | 2019-08-30 |
EA201892826A2 (ru) | 2019-07-31 |
RU2689642C1 (ru) | 2019-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6883413B2 (ja) | 非空気式タイヤ | |
JP6872895B2 (ja) | 放物線状ディスクを有する非空気式タイヤ | |
US9676231B2 (en) | Aircraft wheel rim with removable flange | |
US11712921B2 (en) | Fabricated vehicle wheel, wheel disc for use in such a fabricated vehicle wheel and method for producing such a wheel disc and fabricated vehicle wheel | |
JP2012040903A (ja) | 車両用軽合金ホイール | |
JP5793931B2 (ja) | 車両用ハブユニットの加工具及び車両用ハブユニット | |
JP6639476B2 (ja) | ディスクホイールのためのホイールディスク | |
JP6123916B2 (ja) | ブレーキディスク付き鉄道車輪 | |
RU187467U1 (ru) | Железнодорожное колесо | |
EA034345B1 (ru) | Железнодорожное колесо | |
RU2428319C1 (ru) | Железнодорожное колесо | |
RU2595139C2 (ru) | Колесный диск для рельсового транспортного средства | |
JPH10119503A (ja) | 耐割損性に優れた鉄道車両用車輪及びその製造方法 | |
US9050853B2 (en) | Wheel for automobile | |
CN104321547A (zh) | 具有锻造应力消除结构的中间臂式曲轴 | |
JP5364691B2 (ja) | 農用車輪 | |
US9677630B2 (en) | Motor vehicle brake disc chamber | |
JPWO2017159833A1 (ja) | 車両用ホイール | |
TW202037501A (zh) | 機動車輛的輪圈結構 | |
RU2285621C1 (ru) | Колесо транспортного средства | |
EP2848491A1 (en) | Blocking end cap for a rolling bearing and supporting device for a railway axle equipped therewith. | |
JP6657631B2 (ja) | 車両用軸受 | |
US8939845B2 (en) | Tube yoke for a driveshaft assembly | |
JP2012040947A (ja) | 車両用ホイール | |
JP5690128B2 (ja) | 自動車用ホイール |