EA042443B1

EA042443B1 - WHEEL FOR RAILWAY VEHICLE

Info

Publication number: EA042443B1
Application number: EA202193259
Authority: EA
Inventors: Таканори КАТО; Йосинари Ямамура; Синго Абе; Дзун Ногути; Ла Прида Кабальеро Рубен Де
Original assignee: Ниппон Стил Корпорейшн
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2023-02-15

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Изобретение относится к колесу, используемому в железнодорожном транспортном средстве.The invention relates to a wheel used in a railway vehicle.

Уровень техникиState of the art

Колесо железнодорожного транспортного средства включает в себя ступицу, обод и диск. Ось железнодорожного транспортного средства должна быть вставлена в ступицу. Обод формирует внешнюю периферийную часть колеса и включает в себя поверхность катания и реборду. Поверхность катания представляет собой поверхность, которая входит в контакт с верхней поверхностью рельса. Реборда выступает из поверхности катания наружу в радиальном направлении колеса. Диск соединяет обод и ступицу.A railway vehicle wheel includes a hub, a rim, and a disk. The axle of the railway vehicle must be inserted into the hub. The rim forms the outer peripheral part of the wheel and includes a tread surface and a flange. The tread surface is the surface that comes into contact with the top surface of the rail. The flange projects outward from the tread surface in the radial direction of the wheel. The disc connects the rim and hub.

Известны различные формы колес для железнодорожных транспортных средств. Например, патентный документ 1 раскрывает колесо, в котором диск, соединяющий обод и ступицу, является изогнутым. В патентном документе 1 диск имеет центральную линию по толщине, которая является криволинейной, если смотреть на колесо в его продольном сечении. Центральная линия по толщине имеет центр, который является точкой ее перегиба, и является симметричной относительно этого центра.Various wheel shapes for railway vehicles are known. For example, Patent Document 1 discloses a wheel in which the disc connecting the rim and the hub is curved. In Patent Document 1, the disc has a thickness center line that is curved when viewed from the wheel in its longitudinal section. The central line in thickness has a center, which is the point of its inflection, and is symmetrical with respect to this center.

Патентные документы 2 и 3 также раскрывают колеса, включающие изогнутый диск. В патентных документах 2 и 3 центральная линия по толщине диска имеет форму, которая является выпуклой на стороне, противоположной реборде, если смотреть на колесо в его продольном сечении. Другими словами, центральная линия по толщине представляет собой кривую, оба конца которой расположены ближе к реборде, чем центр центральной линии по толщине.Patent Documents 2 and 3 also disclose wheels including a curved disc. In Patent Documents 2 and 3, the center line across the thickness of the disc has a shape that is convex on the side opposite the flange when looking at the wheel in its longitudinal section. In other words, the thickness center line is a curve, both ends of which are closer to the flange than the center of the thickness center line.

Список цитируемых документовList of cited documents

Патентные документы.Patent Documents.

Патентный документ 1: опубликованная заявка на патенте Японии № 10-29401.Patent Document 1: Japanese Patent Publication No. 10-29401.

Патентный документ 2: Японский перевод международной заявки РСТ № 2009-545484.Patent Document 2: Japanese Translation of PCT International Application No. 2009-545484.

Патентный документ 3: Японский перевод международной заявки РСТ № 2015-500177.Patent Document 3: Japanese Translation of PCT International Application No. 2015-500177.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая проблема.Technical problem.

В качестве одного типа тормозного устройства для железнодорожного колеса известен колодочный тормоз. В колодочном тормозе тормозная колодка прижимается к поверхности катания колеса, чтобы затормозить железнодорожное транспортное средство. Во время торможения железнодорожного транспортного средства между поверхностью катания и тормозной колодкой образуется фрикционное тепло. В результате температура колеса, особенно температура обода колеса, который формирует внешнюю периферийную часть колеса, повышается, вызывая тепловую деформацию обода колеса. Когда происходит смещение обода колеса благодаря тепловой деформации, это влияет на устойчивость движения железнодорожного транспортного средства. В частности, смещение обода в осевом направлении колеса может вызвать вихляние или сход с рельсов железнодорожного транспортного средства. В дополнение к этому, тепловая деформация обода и образование теплового напряжения в диске во время торможения железнодорожного транспортного средства могут вызвать усталостное разрушение колеса. Следовательно, необходимо уменьшить смещение обода в осевом направлении колеса и уменьшить тепловое напряжение, возникающее в диске во время торможения железнодорожного транспортного средства с помощью колодочного тормоза. Однако с обычными колесами, как проиллюстрировано в патентных документах 1-3, трудно одновременно уменьшить как смещение обода, так и тепловое напряжение в диске, возникающее во время торможения.As one type of railway wheel braking device, a shoe brake is known. In a shoe brake, a brake shoe is pressed against the tread of a wheel to brake a railway vehicle. During braking of a railway vehicle, frictional heat is generated between the tread surface and the brake shoe. As a result, the temperature of the wheel, especially the temperature of the wheel rim, which forms the outer circumferential portion of the wheel, rises, causing thermal deformation of the wheel rim. When the wheel rim is displaced due to thermal deformation, the running stability of the railway vehicle is affected. In particular, displacement of the rim in the axial direction of the wheel can cause wobbling or derailment of the railway vehicle. In addition, thermal deformation of the rim and generation of thermal stress in the disc during deceleration of the railway vehicle may cause fatigue failure of the wheel. Therefore, it is necessary to reduce the displacement of the rim in the axial direction of the wheel and to reduce the thermal stress generated in the disc during braking of the railway vehicle with the shoe brake. However, with conventional wheels, as illustrated in Patent Documents 1 to 3, it is difficult to simultaneously reduce both the rim displacement and the thermal stress in the disc occurring during braking.

Задачей настоящего изобретения является предложить колесо для железнодорожного транспортного средства, которое может одновременно уменьшить смещение его обода в осевом направлении колеса и тепловое напряжение, возникающее в его диске, во время торможения железнодорожного транспортного средства с помощью колодочного тормоза.It is an object of the present invention to provide a wheel for a railway vehicle that can simultaneously reduce the displacement of its rim in the axial direction of the wheel and the thermal stress generated in its disc during braking of a railway vehicle with a shoe brake.

Решение проблемы.Solution to the problem.

Колесо согласно настоящему изобретению предназначено для использования в железнодорожном транспортном средстве. Колесо включает в себя ступицу, обод и диск. Ступица формирует внутреннюю периферийную часть колеса. Ось железнодорожного транспортного средства должна быть вставлена в ступицу. Обод формирует внешнюю периферийную часть колеса. Обод включает в себя поверхность катания и реборду. Поверхность катания предназначена для контакта с верхней поверхностью рельса, по которому едет железнодорожное транспортное средство. Реборда выступает от поверхности катания наружу в радиальном направлении колеса. Диск имеет кольцевую форму и соединяет обод и ступицу. Если смотреть на колесо в его продольном сечении, диск имеет линейную центральную линию по толщине, которая наклонена таким образом, что центральная линия по толщине приближается к стороне реборды при ее продолжении наружу в радиальном направлении. Если смотреть на колесо в его продольном сечении, внешний конец центральной линии по толщине расположен между ребордой и центром поверхности катания в осевом направлении колеса. Внешний конец является тем концом из обоих концов центральной линии по толщине, который расположен дальше наружу в радиальном направлении.The wheel according to the present invention is intended for use in a railway vehicle. The wheel includes a hub, a rim and a disk. The hub forms the inner peripheral part of the wheel. The axle of the railway vehicle must be inserted into the hub. The rim forms the outer peripheral part of the wheel. The rim includes a tread surface and a flange. The tread surface is intended to be in contact with the upper surface of the rail on which the railway vehicle travels. The flange protrudes from the tread surface outward in the radial direction of the wheel. The disk has an annular shape and connects the rim and hub. Viewed from the wheel in its longitudinal section, the disc has a linear thickness center line that is inclined such that the thickness center line approaches the side of the flange as it extends outward in the radial direction. Looking at the wheel in its longitudinal section, the outer end of the center line in thickness is located between the flange and the center of the tread surface in the axial direction of the wheel. The outer end is that end of both ends of the thickness center line which is further outward in the radial direction.

Преимущества изобретения.advantages of the invention.

С помощью колеса для железнодорожного транспортного средства по настоящему изобретению можно одновременно уменьшить смещение его обода в осевом направлении колеса и тепловое напряже- 1 042443 ние, возникающее в его диске, во время торможения железнодорожного транспортного средства с помощью колодочного тормоза.With the wheel for a railway vehicle of the present invention, it is possible to simultaneously reduce the displacement of its rim in the axial direction of the wheel and the thermal stress generated in its disk during braking of the railway vehicle with a shoe brake.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 представляет собой продольный разрез колеса для железнодорожного транспортного средства в соответствии с одним вариантом осуществления.Fig. 1 is a longitudinal section through a wheel for a railway vehicle according to one embodiment.

Фиг. 2 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую деформацию, происходящую в колесе во время торможения с помощью колодочного тормоза, в преувеличенном виде.Fig. 2 is a diagram illustrating the deformation occurring in a wheel during braking with a shoe brake in an exaggerated manner.

Фиг. 3 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую формы колес аналитических моделей примеров.Fig. 3 is a diagram illustrating the wheel shapes of the analysis models of the examples.

Фиг. 4 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую формы колес аналитических моделей сравнительных примеров.Fig. 4 is a diagram illustrating the wheel shapes of the analysis models of comparative examples.

Описание вариантов осуществления изобретенияDescription of embodiments of the invention

Колесо в соответствии с одним вариантом осуществления используется в железнодорожном транспортном средстве. Колесо включает в себя ступицу, обод и диск. Ступица формирует внутреннюю периферийную часть колеса. Ось железнодорожного транспортного средства должна быть вставлена в ступицу. Обод формирует внешнюю периферийную часть колеса. Обод включает в себя поверхность катания и реборду. Поверхность катания предназначена для контакта с верхней поверхностью рельса, по которому едет железнодорожное транспортное средство. Реборда выступает от поверхности катания наружу в радиальном направлении колеса. Диск имеет кольцевую форму и соединяет обод и ступицу. Если смотреть на колесо в его продольном сечении, диск имеет линейную центральную линию по толщине, которая наклонена таким образом, что центральная линия по толщине приближается к стороне реборды при ее продолжении наружу в радиальном направлении. Если смотреть на колесо в его продольном сечении, внешний конец центральной линии по толщине расположен между ребордой и центром поверхности катания в осевом направлении колеса. Внешний конец является тем концом из обоих концов центральной линии по толщине, который расположен дальше наружу в радиальном направлении (первая конфигурация).A wheel according to one embodiment is used in a railway vehicle. The wheel includes a hub, a rim and a disc. The hub forms the inner peripheral part of the wheel. The axle of the railway vehicle must be inserted into the hub. The rim forms the outer peripheral part of the wheel. The rim includes a tread surface and a flange. The tread surface is intended to be in contact with the upper surface of the rail on which the railway vehicle travels. The flange protrudes from the tread surface outward in the radial direction of the wheel. The disk has an annular shape and connects the rim and hub. Viewed from the wheel in its longitudinal section, the disc has a linear thickness center line that is inclined such that the thickness center line approaches the side of the flange as it extends outward in the radial direction. Looking at the wheel in its longitudinal section, the outer end of the center line in thickness is located between the flange and the center of the tread surface in the axial direction of the wheel. The outer end is that end of both ends of the thickness center line which is further outward in the radial direction (first configuration).

Когда тормозная колодка колодочного тормоза прижимается к поверхности катания колеса, производя фрикционное тепло, обод подвергается тепловой деформации так, что он смещается в осевом направлении колеса. В осевом направлении колеса, когда направление к стороне, на которой располагается реборда, упоминается как направление реборды, а противоположное направление упоминается как противоположное реборде направление, обод обычно имеет тенденцию смещаться в направлении реборды. В отличие от этого, в колесе первой конфигурации центральная линия по толщине диска является линейной и наклонена так, что центральная линия по толщине приближается к стороне реборды при ее продолжении наружу в радиальном направлении колеса, если смотреть на колесо в его продольном сечении. Когда обод должен смещаться в направлении реборды, диск, имеющий такую центральную линию по толщине, сопротивляется смещению обода, так что смещение может быть предотвращено. Следовательно, можно уменьшить смещение обода в осевом направлении во время торможения железнодорожного транспортного средства с помощью колодочного тормоза. В дополнение к этому, поскольку центральная линия по толщине не имеет точки перегиба, концентрация напряжений в диске маловероятна. Следовательно, можно уменьшить тепловое напряжение, возникающее в диске во время торможения железнодорожного транспортного средства с помощью колодочного тормоза.When the brake shoe of a shoe brake is pressed against the tread surface of the wheel, producing frictional heat, the rim is thermally deformed so that it is displaced in the axial direction of the wheel. In the axial direction of the wheel, when the direction toward the side on which the flange is located is referred to as the flange direction, and the opposite direction is referred to as the opposite flange direction, the rim generally tends to move in the direction of the flange. In contrast, in the wheel of the first configuration, the thickness center line of the disk is linear and inclined so that the thickness center line approaches the side of the flange as it extends outward in the radial direction of the wheel when viewed from the wheel in its longitudinal section. When the rim is to be displaced in the direction of the flange, the disc having such a thickness center line resists the displacement of the rim, so that the displacement can be prevented. Therefore, it is possible to reduce the displacement of the rim in the axial direction during braking of the railway vehicle with the shoe brake. In addition, since the thickness centerline does not have an inflection point, stress concentration in the disc is unlikely. Therefore, it is possible to reduce the thermal stress generated in the disc during braking of the railway vehicle by the shoe brake.

В первой конфигурации смещение обода в осевом направлении уменьшается, так что обод сопротивляется качанию относительно диска. Следовательно, можно уменьшить напряжение, возникающее в корневой части обода в диске. В дополнение к этому, за счет расположения внешнего конца центральной линии по толщине между ребордой и центром поверхности катания можно уменьшить тепловое напряжение, возникающее в диске во время торможения железнодорожного транспортного средства.In the first configuration, the axial displacement of the rim is reduced so that the rim resists rocking relative to the disk. Therefore, it is possible to reduce the stress generated at the root portion of the rim in the disc. In addition, by positioning the outer end of the center line in thickness between the flange and the center of the tread surface, it is possible to reduce the thermal stress generated in the disc during braking of the railway vehicle.

Расстояние в осевом направлении от боковой поверхности обода колеса со стороны реборды до внешнего конца центральной линии по толщине предпочтительно составляет 0,3 или более от длины обода в осевом направлении (вторая конфигурация).The distance in the axial direction from the side surface of the wheel rim on the flange side to the outer end of the center line in thickness is preferably 0.3 or more of the length of the rim in the axial direction (second configuration).

Угол, который образует центральная линия по толщине с осевым направлением со стороны реборды, предпочтительно составляет 87° или меньше (третья конфигурация).The angle that the thickness center line makes with the flange-side axial direction is preferably 87° or less (third configuration).

Диск предпочтительно имеет толщину, которая уменьшается при его продолжении наружу в радиальном направлении до точки внутри от внешнего конца центральной линии по толщине, и имеет минимальную толщину в этой точке (четвертая конфигурация).The disc preferably has a thickness that decreases as it extends outward in the radial direction to a point inboard from the outer end of the thickness centerline, and has a minimum thickness at that point (fourth configuration).

Вариант осуществления настоящего изобретения будет описан ниже со ссылкой на чертежи. На чертежах одинаковые или эквивалентные компоненты обозначаются одними и теми же ссылочными позициями, и их описание поэтому не повторяется.An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent components are designated by the same reference numerals and their description is therefore not repeated.

Фиг. 1 представляет собой продольное сечение колеса 100 в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Продольное сечение относится к сечению колеса 100 плоскостью, включающей центральную ось X колеса 100. Продольное сечение колеса 100 является симметричным вокруг центральной оси X, и таким образом фиг. 1 иллюстрирует колесо 100 только с одной стороны от центральной оси X. В настоящем варианте осуществления направление, в котором продолжается центральная ось X из колесаFig. 1 is a longitudinal section of a wheel 100 according to the present embodiment. The longitudinal section refers to the section of the wheel 100 by a plane including the central axis X of the wheel 100. The longitudinal section of the wheel 100 is symmetrical about the central axis X, and thus FIG. 1 illustrates the wheel 100 on only one side of the center axis X. In the present embodiment, the direction in which the center axis X extends from the wheel

- 2 042443- 2 042443

100, будет упоминаться как осевое направление, а направление радиуса колеса 100 будет упоминаться просто как радиальное направление.100 will be referred to as the axial direction, and the radius direction of the wheel 100 will simply be referred to as the radial direction.

Показанное на фиг. 1 колесо 100 используется в железнодорожном транспортном средстве. КолесоShown in FIG. 1 wheel 100 is used in a railway vehicle. Wheel

100 включает в себя ступицу 10, обод 20 и диск 30.100 includes hub 10, rim 20 and disc 30.

Ступица 10 формирует внутреннюю периферийную часть колеса 100. Ступица 10 имеет по существу цилиндрическую форму, осевой линией которой является центральная ось X. Ось железнодорожного транспортного средства (не показана) вставляется в ступицу 10.The hub 10 forms the inner circumferential portion of the wheel 100. The hub 10 has a substantially cylindrical shape, the centerline of which is the central axis X. The axle of the railway vehicle (not shown) is inserted into the hub 10.

Обод 20 формирует внешнюю периферийную часть колеса 100. Обод 20 располагается снаружи ступицы 10 в радиальном направлении. В дополнение к этому, обод 20 располагается так, чтобы он находился снаружи от ступицы 10 в направлении ширины рельса. Другими словами, центр С₂₀ ширины обода, иллюстрируемый штрихпунктирной линией с двумя точками на фиг. 1, расположен снаружи от центра Сю ширины ступицы, проиллюстрированного аналогичной штрихпунктирной линией с двумя точками в направлении ширины рельса.The rim 20 forms the outer circumferential portion of the wheel 100. The rim 20 is positioned outside the hub 10 in the radial direction. In addition, the rim 20 is positioned to be outside the hub 10 in the width direction of the rail. In other words, the rim width center C ₂₀ illustrated by the two-dot dash line in FIG. 1 is located outside the hub width center Xu, illustrated by a similar double-dot dash line in the rail width direction.

Обод 20 включает в себя поверхность 21 катания и реборду 22. Поверхность 21 катания обращена наружу в радиальном направлении. Поверхность 21 катания предназначена для контакта с верхней поверхностью рельса, по которому едет железнодорожное транспортное средство. Диаметр поверхности 21 катания постепенно увеличивается в направлении к реборде 22. Форма поверхности 21 катания не ограничивается какой-либо конкретной формой. Например, поверхность 21 катания может быть конической или дугообразной.The rim 20 includes a tread 21 and a flange 22. The tread 21 faces outward in the radial direction. The tread surface 21 is intended to be in contact with the top surface of a rail on which a railway vehicle travels. The diameter of the tread 21 gradually increases towards the flange 22. The shape of the tread 21 is not limited to any particular shape. For example, the tread 21 may be conical or arcuate.

Реборда 22 предусматривается на одном конце обода 20 в осевом направлении. В осевом направлении колеса 100 направление к стороне, на которой располагается реборда 22, будет упоминаться как направление реборды, а противоположное направление будет упоминаться как противоположное реборде направление. Реборда 22 выступает из поверхности 21 катания наружу в радиальном направлении. Когда железнодорожное транспортное средство движется по правому и левому рельсам, реборда 22 находится с внутренней стороны рельсов. Реборда 22 включает в себя боковые поверхности 221 и 222. Когда колесо 100 рассматривается в его продольном сечении, каждая из боковых поверхностей 221 и 222 имеет криволинейную форму, включающую один или более типов дуг.A flange 22 is provided at one end of the rim 20 in the axial direction. In the axial direction of the wheel 100, the direction towards the side on which the flange 22 is located will be referred to as the flange direction, and the opposite direction will be referred to as the opposite flange direction. The flange 22 protrudes from the tread 21 outward in the radial direction. When the railway vehicle is running on the right and left rails, the flange 22 is on the inside of the rails. The flange 22 includes side surfaces 221 and 222. When the wheel 100 is viewed in its longitudinal section, each of the side surfaces 221 and 222 has a curved shape, including one or more types of arcs.

Боковая поверхность 221 располагается на стороне, находящейся ближе к поверхности 21 катания в осевом направлении. Боковая поверхность 221 соединяется с поверхностью 21 катания посредством галтели 23. Если смотреть на колесо 100 в его продольном сечении, галтель 23 имеет криволинейную форму, включающую один или более типов дуг, и плавно соединяет боковую поверхность 221 с поверхностью 21 катания. Кривизна поверхности обода 20 изменяется на границе 24 между галтелью 23 и поверхностью 21 катания. Часть поверхности 21 катания, смежная с границей 24, имеет кривизну, абсолютная величина которой значительно меньше, чем абсолютные величины кривизны боковой поверхности 221 реборды 22 и галтели 23.The side surface 221 is located on the side closer to the tread surface 21 in the axial direction. The side surface 221 is connected to the tread surface 21 by a fillet 23. Seen from the wheel 100 in its longitudinal section, the fillet 23 has a curved shape, including one or more types of arcs, and smoothly connects the side surface 221 to the tread surface 21. The curvature of the surface of the rim 20 changes at the boundary 24 between the fillet 23 and the tread surface 21. The part of the tread surface 21 adjacent to the border 24 has a curvature, the absolute value of which is much less than the absolute values of the curvature of the side surface 221 of the flange 22 and the fillet 23.

Боковая поверхность 222 располагается на стороне, противоположной боковой поверхности 221 в осевом направлении. Боковая поверхность 222 соединяется с боковой поверхностью 25, которая является одной из обеих боковых поверхностей 25 и 26 обода 20 колеса.The side surface 222 is located on the side opposite the side surface 221 in the axial direction. The side surface 222 is connected to the side surface 25, which is one of both side surfaces 25 and 26 of the wheel rim 20.

Диск 30 имеет кольцевую форму. Диск 30 соединяет ступицу 10 и обод 20. Диск 30 имеет толщину, которая в целом меньше по толщине ступицы 10 и обода 20. По толщине ступицы 10 и обода 20 относятся к длинам ступицы 10 и обода 20 в осевом направлении, соответственно. Толщина диска 30 является длиной диска 30 в осевом направлении. Толщина диска 30 является большой со стороны ступицы 10 и маленькой со стороны обода 20.Disc 30 has an annular shape. Disc 30 connects hub 10 and rim 20. Disc 30 has a thickness that is generally less than that of hub 10 and rim 20. The thickness of hub 10 and rim 20 refer to the axial lengths of hub 10 and rim 20, respectively. The thickness of disc 30 is the length of disc 30 in the axial direction. The thickness of the disc 30 is large on the hub side 10 and small on the rim side 20.

Диск 30 включает в себя боковые поверхности 31 и 32. Боковая поверхность 31 является поверхностью, расположенной со стороны реборды 22 в осевом направлении. Боковая поверхность 32 располагается на стороне, противоположной боковой поверхности 31 в осевом направлении. Если смотреть на колесо 100 в его продольном сечении, боковые поверхности 31 и 32 соединяются с ободом 20 посредством дуг 41 и 42, соответственно. Боковые поверхности 31 и 32 соединяются со ступицей 10 посредством дуг 43 и 44, соответственно.The disk 30 includes side surfaces 31 and 32. The side surface 31 is the surface located on the side of the flange 22 in the axial direction. The side surface 32 is located on the side opposite the side surface 31 in the axial direction. Looking at the wheel 100 in its longitudinal section, the side surfaces 31 and 32 are connected to the rim 20 by arcs 41 and 42, respectively. Side surfaces 31 and 32 are connected to the hub 10 through arcs 43 and 44, respectively.

В настоящем варианте осуществления один из конца 411 дуги 41 со стороны диска 30 и конца 421 дуги 42 со стороны диска 30, которые являются более внутренними, чем другие, в радиальном направлении, определяется как внешний периферийный конец диска 30 колеса. В дополнение к этому, один из конца 431 дуги 43 со стороны диска 30 и конца 441 дуги 44 со стороны диска 30, которые являются более внешними, чем другие, в радиальном направлении, определяется как внутренний периферийный конец диска 30. Внешний периферийный конец диска 30 колеса может рассматриваться как корень обода 20 для диска 30. Внутренний периферийный конец диска 30 может рассматриваться как корень ступицы 10 для диска 30 колеса. В настоящем варианте осуществления конец 421 дуги 42 и конец 441 дуги 44 являются внешним периферийным концом и внутренним периферийным концом диска 30, соответственно.In the present embodiment, one of the disc 30-side end 411 of the arc 41 and the disc 30-side end 421 of the arc 42, which are more inner than the others in the radial direction, is defined as the outer peripheral end of the wheel disc 30. In addition, one of the disc 30-side end 431 of the arc 43 and the disc 30-side end 441 of the arc 44, which are more outer than the others in the radial direction, is defined as the inner peripheral end of the disc 30. The outer peripheral end of the disc 30 of the wheel may be considered as the root of the rim 20 for the disk 30. The inner peripheral end of the disk 30 may be considered as the root of the hub 10 for the disk 30 of the wheel. In the present embodiment, the end 421 of the arc 42 and the end 441 of the arc 44 are the outer peripheral end and the inner peripheral end of the disc 30, respectively.

Толщина диска 30 уменьшается в радиальном направлении наружу до точки внутрь от внешнего периферийного конца 421, и является минимальной в этой точке. Другими словами, диск 30 колеса имеет минимальную толщину в некоторой части, располагающейся от внешнего периферийного конца 421 внутрь в радиальном направлении и в непосредственной близости от внешнего периферийного концаThe thickness of disc 30 decreases radially outward to a point inward from the outer peripheral end 421, and is at its minimum at that point. In other words, the wheel disk 30 has a minimum thickness in some part located from the outer peripheral end 421 inward in the radial direction and in close proximity to the outer peripheral end.

- 3 042443- 3 042443

421. Положение, в котором толщина диска 30 колеса является минимальной, по существу совпадает с положением, в котором изгибающее напряжение, создаваемое в диске 30 изгибающей нагрузкой, получаемой колесом 100 от рельса при прохождении железнодорожным транспортным средством криволинейного участка пути, минимизируется. Например, толщина диска 30 может минимизироваться в положении, отстоящем на 5-30 мм внутрь от внешнего периферийного конца 421 в радиальном направлении.421. The position at which the thickness of the wheel disc 30 is at a minimum substantially coincides with the position at which the bending stress generated in the disc 30 by the bending load received by the wheel 100 from the rail when the railway vehicle passes the curved track section is minimized. For example, the thickness of disc 30 may be minimized at a position 5 to 30 mm inboard from the outer peripheral end 421 in the radial direction.

Диск 30 имеет центральную линию по толщине А. Центральная линия по толщине А является линией, которая проходит посередине между боковыми поверхностями 31 и 32 от ступицы 10 до обода 20. Когда колесо 100 рассматривается в его продольном сечении, центральная линия по толщине А имеет линейную форму. Линейная форма в настоящем документе включает в себя не только идеальную прямую линию, но также и очень плавную дугу, имеющую радиус кривизны, например, 1000 мм или больше, или даже многоугольную ломаную линию. Другими словами, центральная линия по толщине А является любой линией, которая может быть признана по существу прямой линией, когда колесо 100 рассматривается в его продольном сечении. Поскольку центральная линия по толщине А имеет линейную форму, когда колесо 100 рассматривается в его продольном сечении, диск 30 имеет по существу форму плоского диска и не изгибается в осевом направлении.The disc 30 has a thickness A center line. The thickness A center line is a line that runs midway between the side surfaces 31 and 32 from the hub 10 to the rim 20. When the wheel 100 is viewed in its longitudinal section, the thickness A center line has a linear shape. . The linear shape herein includes not only a perfect straight line, but also a very smooth arc having a radius of curvature of, for example, 1000 mm or more, or even a polygonal broken line. In other words, the thickness center line A is any line that can be recognized as a substantially straight line when the wheel 100 is viewed in its longitudinal section. Because the thickness center line A is linear, when the wheel 100 is viewed in its longitudinal section, the disc 30 is substantially flat in shape and does not flex in the axial direction.

Когда колесо 100 рассматривается в его продольном сечении, центральная линия по толщине А наклонена относительно радиального направления таким образом, что центральная линия по толщине А приближается к стороне реборды 22 в радиальном направлении наружу. Из обоих концов Aa и Ab центральной линии по толщине А конец Aa, который расположен наружу в радиальном направлении, будет упоминаться как внешний конец центральной линии по толщине А, а конец Ab, который расположен внутрь в радиальном направлении, будет упоминаться как внутренний конец центральной линии по толщине А. Внешний конец Aa центральной линии по толщине А является точкой, в которой центральная линия по толщине А соединяется с прямой линией, которая проходит в осевом направлении через внешний периферийный конец 421 диска 30. Внутренний конец Ab центральной линии по толщине А является точкой, в которой центральная линия по толщине А соединяется с прямой линией, которая проходит в осевом направлении через внутренний периферийный конец 441 диска 30.When the wheel 100 is viewed in its longitudinal section, the thickness center line A is inclined with respect to the radial direction such that the thickness center line A approaches the side of the flange 22 in the radial outward direction. Of both ends Aa and Ab of the thickness A center line, the end Aa which is located outward in the radial direction will be referred to as the outer end of the center line in thickness A, and the end Ab which is located in the radial direction will be referred to as the inner end of the center line. thickness A. The outer end Aa of the center line in thickness A is the point where the center line in thickness A connects with a straight line that extends axially through the outer peripheral end 421 of the disk 30. The inner end Ab of the center line in thickness A is the point , in which the center line in thickness A is connected to a straight line that passes in the axial direction through the inner peripheral end 441 of the disc 30.

В осевом направлении внешний конец Аа центральной линии по толщине А располагается внутри диапазона R между ребордой 22 и центром 211 поверхности 21 катания. Другими словами, внешний конец Аа относительно боковой поверхности 221 реборды 22 располагается в направлении, противоположном реборде. В дополнение к этому, внешний конец Аа относительно центра 211 поверхности 21 катания располагается в направлении реборды. Центр 211 поверхности 21 катания относится к среднему положению в осевом направлении между границей 24 между поверхностью 21 катания и галтелью 23 и боковой поверхностью 26 обода 20 колеса.In the axial direction, the outer end Aa of the thickness center line A is located within the range R between the flange 22 and the center 211 of the tread surface 21 . In other words, the outer end Aa relative to the side surface 221 of the flange 22 is located in the opposite direction of the flange. In addition, the outer end Aa relative to the center 211 of the tread 21 is located in the direction of the rib. The center 211 of the tread 21 refers to the middle position in the axial direction between the boundary 24 between the tread 21 and the fillet 23 and the side surface 26 of the wheel rim 20.

За счет расположения внешнего конца Аа центральной линии по толщине А между ребордой 22 и центром 211 поверхности 21 катания расстояние в осевом направлении между диском 30 и боковой поверхностью 25 обода 20 со стороны реборды 22 сохраняется. Предположим, что расстояние в осевом направлении от боковой поверхности 25 обода 20 до внешнего конца Аа центральной линии по толщине А обозначается положением Pw диска. Положение Pw диска определяется подходящим образом в соответствии со спецификациями колодочного тормоза, используемого для колеса 100 и т.п. Например, положение Pw диска [мм] предпочтительно составляет 0,3 или больше от ширины Wr [мм] обода 20 (Pw/Wr>0,3). Положение Pw диска [мм] предпочтительно составляет 0,6 или меньше от ширины Wr [мм] обода 20 (Pw/Wr<0,6). Ширина Wr обода 20 является длиной обода 20 в осевом направлении, и является максимальным расстоянием от боковой поверхности 25 со стороны реборды 22 до боковой поверхности 26 с противоположной стороны в осевом направлении.By positioning the outer end Aa of the thickness center line A between the flange 22 and the center 211 of the tread surface 21, the distance in the axial direction between the disk 30 and the side surface 25 of the rim 20 on the side of the flange 22 is maintained. Let us assume that the distance in the axial direction from the side surface 25 of the rim 20 to the outer end Aa of the thickness center line A is indicated by the disc position Pw. The disc position Pw is suitably determined according to the specifications of the shoe brake used for the wheel 100 or the like. For example, the disc position Pw [mm] is preferably 0.3 or more of the width Wr [mm] of the rim 20 (Pw/Wr>0.3). The disc position Pw [mm] is preferably 0.6 or less of the width Wr [mm] of the rim 20 (Pw/Wr<0.6). The width Wr of the rim 20 is the length of the rim 20 in the axial direction, and is the maximum distance from the side surface 25 on the side of the flange 22 to the side surface 26 on the opposite side in the axial direction.

Когда колесо 100 рассматривается в его продольном сечении, центральная линия по толщине А образует некоторый угол θ с осевым направлением со стороны реборды 22. В том случае, когда центральная линия по толщине А является очень плавной кривой, угол θ определяется как угол между касательной линией в центре центральной линии по толщине А (посередине между внешним концом Aa и внутренним концом Ab) и осевым направлением. В том случае, когда центральная линия по толщине А является многоугольной ломаной линией, угол θ определяется как угол между самым длинным сегментом среди всех сегментов центральной линии по толщине А и осевым направлением.When the wheel 100 is viewed in its longitudinal section, the thickness center line A forms an angle θ with the axial direction from the side of the flange 22. When the thickness center line A is a very smooth curve, the angle θ is defined as the angle between the tangent line at the center of the center line in thickness A (middle between the outer end Aa and the inner end Ab) and the axial direction. When the thickness A center line is a polygonal broken line, the angle θ is defined as the angle between the longest segment among all segments of the thickness A center line and the axial direction.

Угол θ составляет менее 90°. Угол θ предпочтительно составляет 87° или меньше, что, однако, зависит от спецификаций колодочного тормоза, используемого для колеса 100 и т.п. Угол θ предпочтительно составляет 75° или больше.The angle θ is less than 90°. The angle θ is preferably 87° or less, which, however, depends on the specifications of the shoe brake used for the wheel 100 or the like. The angle θ is preferably 75° or more.

Преимущества варианта осуществленияBenefits of the Embodiment

Фиг. 2 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую только сечение колеса 100, проиллюстрированного на фиг. 1, и показывающую в преувеличенном виде деформацию, возникающую в колесе 100 во время торможения колодочным тормозом. Как показано на фиг. 2, когда тормозная колодка колодочного тормоза прижимается к поверхности 21 катания колеса 100, обод 20 подвергается тепловой деформации из-за трения и имеет тенденцию смещаться в сторону реборды 22 в осевом направлении (в направлении реборды). Однако в колесе 100 в соответствии с настоящим вариантом осуществления можноFig. 2 is a diagram illustrating only a cross section of the wheel 100 illustrated in FIG. 1 and showing in exaggerated form the deformation that occurs in the wheel 100 during braking with a shoe brake. As shown in FIG. 2, when the brake shoe of the shoe brake is pressed against the tread surface 21 of the wheel 100, the rim 20 is thermally deformed due to friction and tends to move towards the flange 22 in the axial direction (in the direction of the flange). However, in the wheel 100 according to the present embodiment, it is possible

- 4 042443 уменьшить такое смещение обода 20 колеса. В колесе 100 центральная линия по толщине А диска 30 имеет линейную форму, когда колесо 100 рассматривается в его продольном сечении. В дополнение к этому, центральная линия по толщине А наклонена таким образом, что она приближается к стороне реборды 22 в радиальном направлении наружу. В результате, даже при том, что обод 20 должен смещаться в направлении реборды во время торможения железнодорожного транспортного средства колодочными тормозами, диск 30 сопротивляется смещению обода 20, так что смещение может быть предотвращено. Следовательно, возможно уменьшить смещение обода 20 в осевом направлении.- 4 042443 reduce this displacement of the wheel rim 20. In the wheel 100, the thickness center line A of the disc 30 has a linear shape when the wheel 100 is viewed in its longitudinal section. In addition, the thickness center line A is inclined so that it approaches the side of the flange 22 in the radial outward direction. As a result, even though the rim 20 must be displaced in the flange direction during the braking of the railway vehicle by the shoe brakes, the disk 30 resists the displacement of the rim 20, so that the displacement can be prevented. Therefore, it is possible to reduce the displacement of the rim 20 in the axial direction.

В колесе 100 в соответствии с настоящим вариантом осуществления, поскольку центральная линия по толщине А является линейной, когда колесо 100 рассматривается в его продольном сечении, диск 30 колеса по существу не имеет точки перегиба. В результате образование концентрации напряжений в диске 30 во время торможения железнодорожного транспортного средства колодочным тормозом становится маловероятным. Следовательно, возможно уменьшить не только смещение обода 20 в осевом направлении, но также и тепловое напряжение в диске 30.In the wheel 100 according to the present embodiment, since the thickness center line A is linear when the wheel 100 is viewed in its longitudinal section, the wheel disc 30 has essentially no kink point. As a result, the formation of a stress concentration in the disk 30 during braking of the railway vehicle by the shoe brake becomes unlikely. Therefore, it is possible to reduce not only the displacement of the rim 20 in the axial direction, but also the thermal stress in the disc 30.

В настоящем варианте осуществления положение Pw диска предпочтительно составляет 0,3 или больше от ширины Wr обода 20. Следовательно, возможно дополнительно уменьшить смещение обода 20 в осевом направлении.In the present embodiment, the position Pw of the disk is preferably 0.3 or more of the width Wr of the rim 20. Therefore, it is possible to further reduce the displacement of the rim 20 in the axial direction.

В настоящем варианте осуществления угол θ, который образует центральная линия по толщине А с осевым направлением со стороны реборды 22, предпочтительно устанавливается равным 87° или меньше. Тем самым можно более надежно уменьшить смещение обода 20 колеса в осевом направлении и тепловое напряжение, возникающее в диске 30.In the present embodiment, the angle θ that forms the thickness center line A with the axial direction from the side of the rib 22 is preferably set to 87° or less. In this way, the axial displacement of the wheel rim 20 and the thermal stress generated in the disc 30 can be more reliably reduced.

В настоящем варианте осуществления толщина диска 30 уменьшается в радиальном направлении наружу до некоторой точки внутрь от внешнего конца Аа центральной линии по толщине А, и является минимальной в этой точке. Более конкретно, в диске 30 положение, в котором изгибающее напряжение, создаваемое изгибающей нагрузкой, получаемой от рельса, когда железнодорожное транспортное средство проходит криволинейный участок пути, по существу совпадает с положением с минимальной толщиной. С помощью этой конфигурации можно предотвратить усталостное разрушение диска 30, увеличивая срок службы колеса 100.In the present embodiment, the thickness of the disc 30 decreases in the radial outward direction to a certain point inward from the outer end Aa of the center line along the thickness A, and is at its minimum at that point. More specifically, in the disc 30, the position at which the bending stress generated by the bending load received from the rail when the railway vehicle traverses the curved section of the track substantially coincides with the minimum thickness position. With this configuration, fatigue failure of the disk 30 can be prevented, increasing the service life of the wheel 100.

Выше был описан один вариант осуществления настоящего изобретения, но настоящее изобретение не ограничивается вышеупомянутым вариантом осуществления, и могут быть сделаны различные модификации, не выходящие за рамки сущности и объема настоящего изобретения.One embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention.

ПримерExample

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на пример. Однако настоящее изобретение не должно рассматриваться как ограничиваемое примером, описанным ниже.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to an example. However, the present invention should not be construed as being limited to the example described below.

Для оценки эффектов, вызываемых колесом для железнодорожного транспортного средства в соответствии с настоящим изобретением, был проведен численный анализ методом конечных элементов (анализ FEM). При анализе методом конечных элементов была создана аналитическая модель, имеющая ту же форму, что и у колеса 100 согласно вышеописанному варианту осуществления (фиг. 1), и оценка проводилась на аналитической модели, в то время как угол центральной линии по толщине А (угол диска) θ [°] и положение Pw диска [мм] изменялись. В целях сравнения оценка проводилась на аналитических моделях, каждая из которых имела форму колеса, которая обычно используется в Европе или Северной Америке.In order to evaluate the effects caused by a wheel for a railway vehicle according to the present invention, a numerical finite element analysis (FEM analysis) was carried out. In finite element analysis, an analytical model having the same shape as that of the wheel 100 according to the above embodiment (FIG. 1) was created, and evaluation was performed on the analytical model, while the thickness center line angle A (disk angle ) θ [°] and position Pw of the disc [mm] were changed. For comparison purposes, the evaluation was carried out on analytical models, each of which had the shape of a wheel, which is commonly used in Europe or North America.

Фиг. 3 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую формы колеса (очертания 1/2 сечения) аналитических моделей примеров 1-4. Все формы колеса аналитических моделей примеров 1-4 являются такими, что их ступицы колеса помещаются ближе к центру пути (ближе к центру колесной пары), чем их ободы. Фиг. 4 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую формы колеса (очертания 1/2 сечения) аналитических моделей сравнительных примеров 1-5. Как показано на фиг. 3 и 4, в примерах 1-4 и сравнительных примерах 1-3 центральные линии по толщине А были линейными. Однако в примерах 1-4 углы θ были меньше чем 90°, а в сравнительных примерах 1-3 углы θ были равны 90° или больше. Как проиллюстрировано на фиг. 4, в сравнительном примере 4 и сравнительном примере 5 центральные линии по толщине А изгибаются в отличие от примеров 1-4 и сравнительных примеров 1-3. Аналитическая модель сравнительного примера 4 имеет форму колеса, которая обычно используется в Европе. Аналитическая модель сравнительного примера 5 имеет форму колеса, которая обычно используется в Северной Америке. Параметры формы каждой аналитической модели показаны в табл. 1.Fig. 3 is a diagram illustrating the wheel shapes (1/2 section outline) of the analytical models of Examples 1-4. All wheel shapes of the analytical models of Examples 1-4 are such that their wheel hubs are placed closer to the center of the track (closer to the center of the wheelset) than their rims. Fig. 4 is a diagram illustrating the wheel shapes (1/2 section outline) of the analysis models of Comparative Examples 1 to 5. As shown in FIG. 3 and 4, in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3, the center lines along thickness A were linear. However, in Examples 1 to 4, the θ angles were less than 90°, and in Comparative Examples 1 to 3, the θ angles were 90° or more. As illustrated in FIG. 4, in Comparative Example 4 and Comparative Example 5, the thickness center lines A are curved, unlike in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3. The analytical model of Comparative Example 4 has the shape of a wheel, which is commonly used in Europe. The analytical model of Comparative Example 5 is wheel-shaped, which is commonly used in North America. The shape parameters of each analytical model are shown in Table. 1.

- 5 042443- 5 042443

Таблица 1Table 1

Угол диска θ Г°1 Disc angle θ Г°1 Положение Pw диска [мм] Disc position Pw [mm] Положение Pw диска/Ширина обода Wr Disk Position Pw/Rim Width Wr Пример 1 Example 1 85 85 36 36 0,26 0.26 Пример 2 Example 2 85 85 52 52 0,37 0.37 Пример 3 Example 3 85 85 66 66 0,47 0.47 Пример 4 Example 4 87 87 66 66 0,47 0.47 Сравнительный пример 1 Comparative Example 1 90 90 52 52 0,37 0.37 Сравнительный пример 2 Comparative Example 2 100 100 52 52 0,37 0.37 Сравнительный пример 3 Comparative Example 3 110 110 52 52 0,37 0.37 Сравнительный пример 4 Comparative Example 4 72 72 0,51 0.51 Сравнительный пример 5 Comparative Example 5 93 93 0,66 0.66

Анализ FEM проводился с помощью программного обеспечения общего назначения (ABAQUS Ver.6.12 производства компании Dassault Systemes SE). В ходе анализа для моделирования торможения железнодорожного транспортного средства колодочным тормозом поток тепла подавался к той области поверхности катания колеса, которая должна контактировать с тормозной колодкой колодочного тормоза. Продолжительность торможения была установлена на 1200 с, и внутренняя периферийная часть колеса была полностью ограничена. В дополнение к этому, чтобы оценить напряжение, возникающее в колесе, когда железнодорожное транспортное средство движется по рельсу (механическое напряжение), нагрузка была приложена к поверхности катания колеса в том положении, в котором поверхность катания должна контактировать с рельсом. При этом нагрузка была установлена равной 40 т для каждой колесной пары.FEM analysis was performed using general purpose software (ABAQUS Ver.6.12 manufactured by Dassault Systemes SE). During the analysis, to simulate the braking of a railway vehicle by a shoe brake, the heat flow was applied to that area of the wheel tread surface, which should be in contact with the brake shoe of the shoe brake. The braking duration was set to 1200 s, and the inner peripheral part of the wheel was completely limited. In addition, in order to evaluate the stress generated in the wheel when the railway vehicle runs on the rail (mechanical stress), a load was applied to the wheel tread at the position where the tread is to be in contact with the rail. In this case, the load was set equal to 40 tons for each wheel pair.

Результаты анализа FEM показаны в табл. 2. В табл. 2 смещение обода [мм] показывает максимальное смещение обода колеса в осевом направлении во время торможения, где смещение в направлении реборды показано как отрицательное, а смещение в противоположном реборде направлении показано как положительное. Смещение обода оценивалось в положении диаметра колеса 890 мм на боковой поверхности обода колеса со стороны реборды. Тепловое напряжение диска показывает максимальное напряжение в диске во время торможения. Механическое напряжение диска показывает максимальное значение амплитуды напряжения диска во время одного оборота колеса на рельсе (1/2 диапазона напряжения). Табл. 2 для каждого из примеров и сравнительных примеров показывает тепловое напряжение диска, выражаемое в форме его отношения к тепловому напряжению диска примера 1, а также механическое напряжение диска, выражаемое в форме его отношения к механическому напряжению диска примера 1.The results of the FEM analysis are shown in table. 2. In the table. 2 rim offset [mm] shows the maximum axial displacement of the wheel rim during braking, where the displacement in the flange direction is shown as negative and the displacement in the opposite flange direction is shown as positive. The rim displacement was evaluated at the position of the wheel diameter of 890 mm on the side surface of the wheel rim from the side of the flange. Disc thermal stress indicates the maximum stress in the disc during braking. The mechanical stress of the disk shows the maximum value of the amplitude of the disk stress during one revolution of the wheel on the rail (1/2 of the voltage range). Tab. 2 for each of the Examples and Comparative Examples shows the thermal stress of the disk expressed as its ratio to the thermal stress of the disk of Example 1, and the mechanical stress of the disk expressed as its ratio to the mechanical stress of the disk of Example 1.

Таблица 2table 2

Смещение обода колеса [мм] Wheel rim displacement [mm] Тепловое напряжение диска колеса [-1 Thermal stress of the wheel disk [-1 Механическое напряжение диска колеса Г-1 Mechanical stress of the wheel disk G-1 Пример 1 Example 1 -1,5 -1.5 1,00 1.00 1,00 1.00 Пример 2 Example 2 -0,7 -0.7 0,96 0.96 1,00 1.00 Пример 3 Example 3 -0,2 -0.2 0,86 0.86 0,91 0.91 Пример 4 Example 4 -0,4 -0.4 0,75 0.75 0,99 0.99 Сравнительный пример 1 Comparative Example 1 -2,0 -2.0 0,78 0.78 1,05 1.05 Сравнительный пример 2 Comparative Example 2 -3,8 -3.8 0,99 0.99 0,78 0.78 Сравнительный пример 3 Comparative Example 3 -3,8 -3.8 0,92 0.92 1,00 1.00 Сравнительный пример 4 Comparative Example 4 -0,2 -0.2 1,29 1.29 0,99 0.99 Сравнительный пример 5 Comparative Example 5 -2,4 -2.4 0,77 0.77 1,14 1.14

В сравнительном примере 5 центральная линия по толщине А имела по существу S-образную форму, а в диске корневая часть ступицы колеса была отделена от корневой части обода в осевом направлении (фиг. 4). При такой форме колеса можно спроектировать снижение теплового напряжения диска, но невозможно уменьшить смещение обода. Фактически, в сравнительном примере 5 смещение обода составляло -2,4 мм, и в результате обод значительно смещался в направлении реборды. В отличие от этого, в примерах 1-4, в которых центральные линии по толщине А были линейными, смещения обода составляли от -1,5 до -0,2 мм, то есть гораздо меньше по сравнению со сравнительным примером 5.In Comparative Example 5, the thickness A center line was substantially S-shaped, and in the disc, the wheel hub root was separated from the rim root in the axial direction (FIG. 4). With this wheel shape, it is possible to design to reduce the thermal stress of the disk, but it is not possible to reduce the rim displacement. In fact, in Comparative Example 5, the rim displacement was -2.4 mm, and as a result, the rim was significantly displaced in the flange direction. In contrast, in Examples 1 to 4, in which the thickness A center lines were linear, the rim offsets were -1.5 to -0.2 mm, which is much smaller compared to Comparative Example 5.

В сравнительных примерах 1-3 центральные линии по толщине А были линейными, как и в примерах 1-4. Однако хотя углы θ примеров 1-4 были менее 90°, углы θ сравнительных примеров 1-3 были равны 90° или больше. В сравнительных примерах 1-3 смещения обода колеса составляли от -2,0 до -3,8 мм. В отличие от этого, в примерах 1-4, в которых углы θ составляли менее 90°, смещения обода составили от -1,5 до -0,2 мм, то есть гораздо меньше по сравнению со сравнительными примерами 1-3. В частности, в примерах 2-4, в которых отношения их положений Pw диска [мм] к ширинам Wr обода [мм] были равны 0,3 или больше, смещения обода находились в допустимых пределах в соответствии с европейским стандартом EN 13979-1 (от -1,0 до 3,0 мм).In Comparative Examples 1-3, the thickness A center lines were linear, as in Examples 1-4. However, although the θ angles of Examples 1 to 4 were less than 90°, the θ angles of Comparative Examples 1 to 3 were 90° or more. In Comparative Examples 1 to 3, wheel rim offsets were -2.0 to -3.8 mm. In contrast, in Examples 1 to 4, in which the θ angles were less than 90°, the rim displacements were -1.5 to -0.2 mm, which is much less compared to Comparative Examples 1 to 3. In particular, in examples 2-4, in which the ratios of their disc positions Pw [mm] to the rim widths Wr [mm] were 0.3 or more, the rim offsets were within the allowable range in accordance with the European standard EN 13979-1 ( -1.0 to 3.0 mm).

В сравнительном примере 4 диск имел две точки перегиба (фиг. 4). При такой форме колеса можно спроектировать уменьшение смещения обода колеса, но невозможно уменьшить тепловое напряжение диска колеса. Фактически в сравнительном примере 4 отношение его теплового напряжения в диске к напряжению в примере 1 составило 1,29. В отличие от этого, в примерах 1-4, в которых центральные линии по толщине А были линейными, отношения их теплового напряжения в диске к напряжению в примере 1 были уменьшены до 0,75-1,00. В примерах 2-4, в которых положения Pw диска были относительно большими, их тепловые напряжения в диске были дополнительно уменьшены.In Comparative Example 4, the disc had two inflection points (FIG. 4). With this shape of the wheel, it is possible to design to reduce the displacement of the wheel rim, but it is not possible to reduce the thermal stress of the wheel disc. In fact, in Comparative Example 4, the ratio of its thermal stress in the disc to that in Example 1 was 1.29. In contrast, in Examples 1-4, in which the thickness A center lines were linear, the ratios of their thermal stress in the disk to the stress in Example 1 were reduced to 0.75-1.00. In Examples 2-4, in which the disk positions Pw were relatively large, their thermal stresses in the disk were further reduced.

Тепловые напряжения в диске сравнительных примеров 1-3 также были уменьшены по сравнениюThe thermal stresses in the disc of Comparative Examples 1 to 3 were also reduced compared to

--

Claims

with Comparative Example 4. In particular, the thermal stress of the disc of Comparative Example 1, in which the angle θ was 90°, was smaller than that of the disc of Examples 1 to 3. However, in the comparative example

1, the mechanical stress in the disk was large compared to the examples. Therefore, taking into account the mechanical stress of the disk, the angle θ should be less than 90°.

Thus, it was confirmed that in a wheel for a railway vehicle, due to the linearity of the center line across the thickness A of its disk, the inclination of the center line through the thickness A so that it approaches the side of the flange in the radial direction outward, and the inclination angle θ is less than 90°, you can simultaneously reduce the rim offset and disc thermal stress. According to the results of the analysis of Examples 1 to 4, by making the inclination angle θ equal to 87° or less, the rim displacement and the heat stress in the disk can be more reliably reduced. In addition, according to the analysis results of Examples 2 to 4, when the ratio of the disk position Pw to the wheel rim width Wr is 0.3 or more, the rim offset can be further reduced.

List of reference positions

100 - Wheel;

10 - hub,

20 - rim;

21 - tread surface;

22 - flange;

30 - disk;

A is the center line in thickness.

CLAIM

1. Wheel for a railway vehicle, containing a hub that forms the inner peripheral part of the wheel and which is inserted into the axle of the railway vehicle;

a rim that forms the outer circumferential portion of the wheel and includes a tread surface in contact with an upper surface of a rail on which a rail vehicle travels and a flange protruding outward from the tread surface in a radial direction of the wheel, the rim being positioned to be on the outside from the hub in the direction of the width of the rail; and a disk that is annular in shape and connects the hub and the rim, wherein, when viewed from the wheel in longitudinal section, the disk has a linear thickness center line inclined so that the thickness center line approaches the side of the flange as it extends outward into in the radial direction, and from both ends of the center line in thickness, the outer end, which is further outward in the radial direction, is located between the flange and the center of the tread in the axial direction of the wheel.

2. The wheel according to claim 1, wherein the distance in the axial direction from the side surface of the rim on the side of the flange to the outer end of the center line in thickness is 0.3 or more of the length of the rim in the axial direction.

3. The wheel according to claim 1 or 2, wherein the angle that the thickness center line forms with the flange-side axial direction is 87° or less.

4. A wheel according to any one of claims 1 to 3, wherein the disc has a thickness that decreases as it extends outward in the radial direction to a point inboard from the outer end of the thickness center line, and has a minimum thickness at that point.

-