JP2021109525A - Railway wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、鉄道車両に用いられる車輪(鉄道車輪)に関する。 The present disclosure relates to wheels (railroad wheels) used in railroad vehicles.
従来、鉄道車両の制動装置の一種として、踏面ブレーキが知られている。特に貨車である鉄道車両の多くでは、制動装置として踏面ブレーキが採用されている。踏面ブレーキは、鉄道車輪の踏面に制輪子を押し付けることで制輪子と踏面との間に摩擦を発生させる。これにより、車輪又は車軸の回転が制動され、鉄道車両が減速又は停止する。 Conventionally, a tread brake is known as a kind of braking device for a railway vehicle. In particular, many railroad vehicles, which are freight cars, use tread brakes as braking devices. The tread brake creates friction between the brake shoes and the treads by pressing the brake shoes against the treads of the railway wheels. This brakes the rotation of the wheels or axles and slows or stops the railcar.
踏面ブレーキによる制動が行われている間、鉄道車輪の踏面と踏面ブレーキの制輪子との間で摩擦熱が発生する。そのため、鉄道車輪において、踏面を含むリム部の温度が上昇し、リム部の熱膨張が発生する。リム部が熱膨張して変位すると、鉄道車両の走行安定性に影響が生じる。特に、車輪の軸方向にリム部が変位した場合、鉄道車両の蛇行や脱線が誘発される可能性がある。 During braking by the tread brake, frictional heat is generated between the tread of the railroad wheel and the brake shoe of the tread brake. Therefore, in the railway wheels, the temperature of the rim portion including the tread surface rises, and thermal expansion of the rim portion occurs. When the rim portion thermally expands and is displaced, the running stability of the railway vehicle is affected. In particular, if the rim portion is displaced in the axial direction of the wheel, meandering or derailment of the railway vehicle may be induced.
例えば、特許文献1は、リム部の変位及び熱応力を低減するための鉄道車輪の形状を提案する。特許文献1の車輪では、外周側のリム部と内周側のボス部との間に湾曲した板部が設けられる。この板部の板厚中央線は、リム部側及びボス部側の変曲点と、これらの間に配置された中間点(湾曲頂点)とを有する。リム部側の変曲点での板厚中央線に対する接線と、ボス部側の変曲点での板厚中央線に対する接線との角度は、90°〜120°に設定される。湾曲頂点での板厚中央線に対する接線は、ボス幅中央線を含む中央平面と平行である。特許文献1によれば、中央平面から湾曲頂点までの距離は、20mm〜30mmの範囲内にあることが好ましい。
For example,
特許文献2にも、湾曲した板部を有する鉄道車輪が開示されている。特許文献2の車輪において、板部の板厚中央線は、ボス幅中央線を含む中央平面と板厚中央線との交点を挟んでリム部側に配置された円弧状曲線と、ボス部側に配置された円弧状曲線とを有している。これらの曲線は、上記交点に対して対称となっている。特許文献2では、このような車輪形状により、車輪の軸方向におけるリム部の変位の低減を図っている。
上述したように、踏面ブレーキの制輪子が鉄道車輪に押し付けられることで生じる摩擦熱により、リム部の温度が上昇してリム部の熱膨張が発生する。一方、板部においては、温度上昇の程度が小さく、熱変形が生じにくい。板部では、リム部の熱膨張に起因して引張応力が発生する。制輪子と車輪との間の摩擦熱によって車輪に発生する応力は、ブレーキ熱応力と称される。例えば、鉄道車両が長い下り坂を走行し、連続的な制動が行われる場合等は、車輪に発生するブレーキ熱応力が上昇し、車輪の負荷が増大する。板部において降伏応力を超える熱応力が発生した場合、板部が塑性変形し、板部が損傷する可能性がある。 As described above, the frictional heat generated by pressing the brake shoes of the tread brake against the railroad wheels raises the temperature of the rim portion and causes thermal expansion of the rim portion. On the other hand, in the plate portion, the degree of temperature rise is small and thermal deformation is unlikely to occur. In the plate portion, tensile stress is generated due to the thermal expansion of the rim portion. The stress generated on the wheel by the frictional heat between the brake shoe and the wheel is called the brake thermal stress. For example, when a railroad vehicle travels on a long downhill and continuous braking is performed, the brake thermal stress generated on the wheels increases, and the load on the wheels increases. When a thermal stress exceeding the yield stress is generated in the plate portion, the plate portion may be plastically deformed and the plate portion may be damaged.
しかしながら、特許文献1及び2の鉄道車輪は、主に軸方向におけるリム部の変位を考慮して設計されたものであり、板部に発生するブレーキ熱応力を考慮して設計されたものではない。そのため、特許文献1及び2の車輪では、熱応力に起因して発生する板部の塑性変形を抑制することは難しい。鉄道車輪を設計する際には、軸方向におけるリム部の変位だけでなく、板部の熱応力を考慮して、車輪の耐久性を確保する必要がある。
However, the railway wheels of
本開示は、制動時に発生する板部の熱応力を低減し、鉄道車輪の耐久性を向上させることを課題とする。 An object of the present disclosure is to reduce the thermal stress of the plate portion generated during braking and to improve the durability of railway wheels.
本開示に係る車輪は、鉄道車両に用いられる車輪(鉄道車輪)である。車輪は、筒状のボス部と、リム部と、環状の板部と、を備える。ボス部は、車輪の内周部を構成する。ボス部には、鉄道車両の車軸が挿入される。リム部は、車輪の外周部を構成する。リム部は、踏面と、フランジと、を含む。踏面は、鉄道車両が走行するレールの頭頂面に接触する。フランジは、車輪の軸方向において踏面に隣接し、車輪の半径方向で踏面よりも外側に突出する。板部は、ボス部とリム部とを接続する。板部は、軸方向においてフランジが位置する側と反対側に湾曲する。ボス幅中央線から湾曲頂点までの軸方向の距離は、40mmよりも大きい。ボス幅中央線は、車輪の縦断面において、軸方向におけるボス部の中央位置を通り、半径方向に延びる直線である。湾曲頂点は、車輪の縦断面において、板部の板厚中央を通る板厚中央線上の変曲点であって、板厚中央線がフランジから軸方向に最も離れる位置にある変曲点である。 The wheels according to the present disclosure are wheels (railroad wheels) used in railway vehicles. The wheel includes a tubular boss portion, a rim portion, and an annular plate portion. The boss portion constitutes the inner peripheral portion of the wheel. The axle of the railroad vehicle is inserted into the boss portion. The rim portion constitutes the outer peripheral portion of the wheel. The rim portion includes a tread and a flange. The tread contacts the top surface of the rail on which the railroad vehicle travels. The flange is adjacent to the tread in the axial direction of the wheel and projects outward from the tread in the radial direction of the wheel. The plate portion connects the boss portion and the rim portion. The plate portion is curved in the axial direction opposite to the side where the flange is located. The axial distance from the boss width center line to the curved apex is greater than 40 mm. The boss width center line is a straight line extending in the radial direction through the central position of the boss portion in the axial direction in the vertical cross section of the wheel. The curved apex is an inflection point on the plate thickness center line passing through the plate thickness center of the plate portion in the vertical cross section of the wheel, and is an inflection point at the position where the plate thickness center line is the farthest in the axial direction from the flange. ..
本開示によれば、制動時に発生する板部の熱応力を低減することができ、鉄道車輪の耐久性を向上させることができる。 According to the present disclosure, the thermal stress of the plate portion generated during braking can be reduced, and the durability of the railway wheel can be improved.
本発明者等は、鉄道車輪の形状について鋭意検討を重ね、板部を反フランジ側に比較的大きく湾曲させることで、板部に発生するブレーキ熱応力が低減されることを知見した。反フランジ側とは、踏面及びフランジが軸方向に並んでリム部に設けられる鉄道車輪において、フランジが位置する側と反対側をいう。本発明者等は、当該知見に基づき、実施形態に係る鉄道車輪を完成させた。 The present inventors have studied the shape of the railway wheel diligently, and have found that the brake thermal stress generated in the plate portion is reduced by bending the plate portion relatively large toward the anti-flange side. The anti-flange side refers to the side opposite to the side where the flange is located in a railway wheel provided on the rim portion in which the tread surface and the flange are arranged in the axial direction. The present inventors have completed the railway wheels according to the embodiment based on the knowledge.
実施形態に係る車輪は、鉄道車両に用いられる車輪(鉄道車輪)である。車輪は、筒状のボス部と、リム部と、環状の板部と、を備える。ボス部は、車輪の内周部を構成する。ボス部には、鉄道車両の車軸が挿入される。リム部は、車輪の外周部を構成する。リム部は、踏面と、フランジと、を含む。踏面は、鉄道車両が走行するレールの頭頂面に接触する。フランジは、車輪の軸方向において踏面に隣接し、車輪の半径方向で踏面よりも外側に突出する。板部は、ボス部とリム部とを接続する。板部は、軸方向においてフランジが位置する側と反対側に湾曲する。ボス幅中央線から湾曲頂点までの軸方向の距離は、40mmよりも大きい。ボス幅中央線は、車輪の縦断面において、軸方向におけるボス部の中央位置を通り、半径方向に延びる直線である。湾曲頂点は、車輪の縦断面において、板部の板厚中央を通る板厚中央線上の変曲点であって、板厚中央線がフランジから軸方向に最も離れる位置にある変曲点である(第1の構成)。 The wheel according to the embodiment is a wheel (railway wheel) used for a railroad vehicle. The wheel includes a tubular boss portion, a rim portion, and an annular plate portion. The boss portion constitutes the inner peripheral portion of the wheel. The axle of the railroad vehicle is inserted into the boss portion. The rim portion constitutes the outer peripheral portion of the wheel. The rim portion includes a tread and a flange. The tread contacts the top surface of the rail on which the railroad vehicle travels. The flange is adjacent to the tread in the axial direction of the wheel and projects outward from the tread in the radial direction of the wheel. The plate portion connects the boss portion and the rim portion. The plate portion is curved in the axial direction opposite to the side where the flange is located. The axial distance from the boss width center line to the curved apex is greater than 40 mm. The boss width center line is a straight line extending in the radial direction through the central position of the boss portion in the axial direction in the vertical cross section of the wheel. The curved apex is an inflection point on the plate thickness center line passing through the plate thickness center of the plate portion in the vertical cross section of the wheel, and is an inflection point at the position where the plate thickness center line is the farthest in the axial direction from the flange. (First configuration).
第1の構成に係る鉄道車輪において、リム部とボス部とを接続する板部は、車輪の軸方向でリム部のフランジが位置する側と反対側(反フランジ側)に湾曲している。この板部の板厚中央線の湾曲頂点は、ボス幅中央線から軸方向に40mm超離れて配置されている。すなわち、第1の構成に係る鉄道車輪の板部は、例えば特許文献1の鉄道車輪の板部と比較して、反フランジ側に大きく湾曲している。これにより、車輪の制動時において、板部の湾曲頂点に応力が集中することを緩和できる。そのため、板部に発生する熱応力を低減することができ、板部の塑性変形を抑制することができる。よって、車輪の耐久性を向上させることができる。
In the railway wheel according to the first configuration, the plate portion connecting the rim portion and the boss portion is curved to the side opposite to the side where the flange of the rim portion is located (anti-flange side) in the axial direction of the wheel. The curved apex of the plate thickness center line of the plate portion is arranged at a distance of more than 40 mm in the axial direction from the boss width center line. That is, the plate portion of the railway wheel according to the first configuration is largely curved toward the anti-flange side as compared with, for example, the plate portion of the railway wheel of
ボス幅中央線から湾曲頂点までの軸方向の距離は、135mm以下であることが好ましい(第2の構成)。 The axial distance from the boss width center line to the curved apex is preferably 135 mm or less (second configuration).
第2の構成によれば、板部の板厚中央線の湾曲頂点とボス幅中央線との間の軸方向の距離が135mm以下に制限されている。これにより、板部が反フランジ側に過剰に湾曲することがない。そのため、車輪の重量が増加したり、形状が複雑化して車輪の製造が困難となったりするのを防止することができる。また、車輪の半径方向の荷重に対する板部の強度を確保することもできる。 According to the second configuration, the axial distance between the curved apex of the plate thickness center line and the boss width center line is limited to 135 mm or less. As a result, the plate portion does not bend excessively toward the anti-flange side. Therefore, it is possible to prevent the weight of the wheel from increasing or the shape from becoming complicated, making it difficult to manufacture the wheel. Further, it is possible to secure the strength of the plate portion with respect to the load in the radial direction of the wheel.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or equivalent configurations are designated by the same reference numerals, and the same description is not repeated.
[鉄道車輪の構成]
図1は、本実施形態に係る車輪100の縦断面図である。縦断面とは、中心軸Xを含む平面で車輪100を切断した断面をいう。車輪100の縦断面は中心軸Xに対して対称であるので、図1では、車輪100のうち中心軸Xの片側のみを示す。本実施形態では、車輪100の中心軸Xが延びる方向を軸方向といい、車輪100の半径方向を単に半径方向という。
[Railway wheel configuration]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the
図1を参照して、車輪100は、鉄道車両に用いられる車輪(鉄道車輪)である。車輪100は、ボス部10と、リム部20と、板部30と、を備える。
With reference to FIG. 1, the
ボス部10は、中心軸Xを軸心とする概略円筒状を有し、車輪100の内周部を構成する。ボス部10には、鉄道車両の車軸(図示略)が挿入される。図1において、ボス幅中央線L1を二点鎖線で示す。ボス幅中央線L1は、車輪100の縦断面視で、軸方向におけるボス部10の中央位置を通り、半径方向に延びる仮想直線である。
The
リム部20は、中心軸Xを軸心とする概略筒状を有し、車輪100の外周部を構成する。リム部20は、半径方向においてボス部10の外側に配置される。図1において、リム幅中央線L2を二点鎖線で示す。リム幅中央線L2は、車輪100の縦断面視で、リム部20の軸方向における中央位置を通り、半径方向に延びる仮想直線である。
The
リム部20は、踏面21と、フランジ22とを含む。踏面21は、車輪100の外周面に設けられる。すなわち、踏面21は、半径方向で外向きの環状面である。踏面21は、鉄道車両が走行するレールの頭頂面に接触する。踏面21の直径は、フランジ22側に向かって徐々に大きくなる。踏面21の形状は特に限定されるものではない。踏面21は、例えば、円すい踏面であってもよいし、円弧踏面であってもよい。
The
フランジ22は、軸方向において踏面21に隣接する。フランジ22は、リム部20において軸方向の一方端部に設けられている。本実施形態では、軸方向においてフランジ22が位置する側をフランジ側、これの反対側を反フランジ側という。言い換えると、車輪100の表面側が反フランジ側、車輪100の裏面側がフランジ側である。フランジ22は、半径方向で踏面21よりも外側に突出している。フランジ22は、鉄道車両がレール上を走行するとき、左右のレールの内側に位置付けられる。
The
フランジ22の表面は、踏面21に接続されている。フランジ22の表面と踏面21との接続部分をスロート23という。スロート23は、車輪100の縦断面視で、一種類以上の円弧を含む曲線であり、フランジ22の表面を踏面21に滑らかに接続する。
The surface of the
曲線状のスロート23の中間点231とボス幅中央線L1との軸方向の距離は、例えば、0mm〜10mmとすることができる。スロート23の中間点231は、ボス幅中央線L1に対してフランジ側に位置してもよいし、反フランジ側に位置していてもよい。本実施形態の例では、スロート23の中間点231は、ボス幅中央線L1に対して反フランジ側に位置している。そのため、リム幅中央線L2も、ボス幅中央線L1に対して反フランジ側に配置されている。
The axial distance between the
板部30は、環状を有し、内周側のボス部10と外周側のリム部20とを接続する。板部30の板厚は、全体として、ボス部10の軸方向の長さ(ボス幅)及びリム部20の軸方向の長さ(リム幅)よりも小さい。板部30は、反フランジ側の表面31と、フランジ側の裏面32とを有する。表面31及び裏面32の内周端は、それぞれ、縦断面視で実質的に円弧状の接続部41a,42aを介し、ボス部10の外周面11に接続されている。表面31及び裏面32の外周端は、それぞれ、縦断面視で実質的に円弧状の接続部41b,42bを介し、リム部20の内周面24に接続されている。
The
板部30は、反フランジ側に湾曲している。そのため、板部30の板厚中央線Aも反フランジ側に湾曲している。板厚中央線Aは、板部30の板厚中央を通る仮想曲線である。すなわち、板厚中央線Aは、板部30の表面31と裏面32との中間を通り、表面31及び裏面32に沿って湾曲しながらボス部10側からリム部20側へと延びている。
The
湾曲形状の板厚中央線Aは、複数の変曲点を有する。板厚中央線A上の変曲点のうち、板厚中央線Aがフランジ22から軸方向に最も離れる位置にある点を湾曲頂点Cとする。湾曲頂点Cは、ボス幅中央線L1に対して反フランジ側に配置されている。ただし、湾曲頂点Cは、リム部20から反フランジ側に突出しないことが好ましい。すなわち、湾曲頂点Cは、好ましくは、リム部20の表側の面25に対してフランジ側に配置される。ボス幅中央線L1から湾曲頂点Cまでの軸方向の距離d1は、40mmよりも大きい。距離d1は、135mm以下であることが好ましい。
The curved plate thickness center line A has a plurality of inflection points. Of the inflection points on the plate thickness center line A, the point at which the plate thickness center line A is farthest from the
湾曲頂点Cは、例えば、半径方向においてボス部10よりもリム部20に近い位置に配置される。リム部20の内周面24から湾曲頂点Cまでの半径方向の距離d2は、63mm以上であることが好ましい。距離d2は、好ましくは124mm以下に設定される。
The curved apex C is arranged, for example, at a position closer to the
板厚中央線Aがボス幅中央線L1に対してなす角度θは、例えば15°〜75°の範囲、好ましくは38°〜75°の範囲で設定することができる。角度θは、板厚中央線Aのうち湾曲頂点Cよりもボス部10側の部分を線形近似して得られる直線L3と、ボス幅中央線L1との間の角度である。
The angle θ formed by the plate thickness center line A with respect to the boss width center line L1 can be set, for example, in the range of 15 ° to 75 °, preferably in the range of 38 ° to 75 °. The angle θ is an angle between the straight line L3 obtained by linearly approximating the portion of the plate thickness center line A on the
[効果]
本実施形態に係る車輪100では、板部30の板厚中央線Aの湾曲頂点Cがボス幅中央線L1から反フランジ側に40mm超離れて配置されている。すなわち、ボス部10とリム部20とを接続する板部30が反フランジ側に大きく湾曲している。これにより、踏面ブレーキによって車輪100が制動される際、板部30の湾曲頂点Cへの応力集中を緩和することができる。そのため、板部30に発生する熱応力を低減することができ、板部30の塑性変形を抑制することができる。よって、車輪100の耐久性を向上させることができる。
[effect]
In the
本実施形態に係る車輪100において、ボス幅中央線L1から板部30の板厚中央線Aの湾曲頂点Cまでの軸方向の距離d1は、好ましくは135mm以下に設定される。このようにすることで、板部30の反フランジ側への過剰な湾曲が防止される。そのため、車輪100の重量の増加を抑制することができ、且つ、車輪100の形状の複雑化を回避して車輪100を容易に製造することができる。また、板部30を過剰に湾曲させないことにより、半径方向の荷重に対する板部30の強度を確保することができる。
In the
本実施形態において、リム部20の内周面24から板部30の板厚中央線Aの湾曲頂点Cまでの半径方向の距離d2は、124mm以下であることが好ましい。これにより、板部30に発生する熱応力をより確実に低減することができる。
In the present embodiment, the radial distance d2 from the inner
距離d2は、好ましくは63mm以上である。このようにすることで、リム部20と板部30との反フランジ側の接続部41bの曲率半径が過小となるのを防止することができる。よって、接続部41bにおける応力集中の発生が抑制され、接続部41bの機械的応力を低減することができる。
The distance d2 is preferably 63 mm or more. By doing so, it is possible to prevent the radius of curvature of the connecting portion 41b on the anti-flange side between the
本実施形態では、ボス幅中央線L1に対する板厚中央線Aの角度θを、例えば15°〜75°としている。角度θを十分に確保することにより、ボス部10と板部30とのフランジ側の接続部42aが緩やかな円弧状となる。そのため、接続部42aにおける応力集中が生じにくくなり、接続部42aの機械的応力を低減することができる。
In the present embodiment, the angle θ of the plate thickness center line A with respect to the boss width center line L1 is, for example, 15 ° to 75 °. By ensuring a sufficient angle θ, the connecting
以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Although the embodiment according to the present disclosure has been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiment, and various changes can be made as long as the purpose is not deviated.
以下、実施例によって本開示をさらに詳しく説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail by way of examples. However, the present disclosure is not limited to the following examples.
本開示に係る鉄道車輪による効果を評価するため、有限要素法による数値解析(FEM解析)を実施した。解析では、図1に示す車輪100と同じ形状を有する解析モデルを作成し、ボス幅中央線L1から板厚中央線Aの湾曲頂点Cまでの軸方向の距離d1を変化させて、板部30の熱応力及びリム部20の軸方向の変位について評価を行った。比較のため、特許文献1に開示されている車輪形状の解析モデルについても同様の評価を行った。
Numerical analysis (FEM analysis) by the finite element method was carried out in order to evaluate the effect of the railway wheels according to the present disclosure. In the analysis, an analysis model having the same shape as the
解析は、汎用ソフトウェア(ABAQUS Ver.6.12、ダッソー・システムズ社製)を用いて行った。解析では、踏面ブレーキによる鉄道車両の制動を模擬するため、踏面21のうち踏面ブレーキの制輪子と接触する領域に対し、軸重40tの車両を下り坂で抑速させるために必要な熱流束を与えた。制動時間は1200秒とし、車輪100の内周部は完全拘束とした。その他の解析条件及び解析結果を表1及び図2に示す。
The analysis was performed using general-purpose software (ABAQUS Ver.6.12, manufactured by Dassault Systèmes). In the analysis, in order to simulate the braking of a railroad vehicle by the tread brake, the heat flux required for decelerating the vehicle having an axle load of 40 tons on a downhill is applied to the area of the
[板部の熱応力]
板部30の熱応力は、車輪100に熱流束を与えた1200秒後における板部30の最大主応力で評価した。表1に示す板部30の最大主応力は、特許文献1の車輪形状(No.1)の最大主応力に対する比率である。表1からわかるように、ボス幅中央線L1と板厚中央線Aの湾曲頂点Cとの距離d1が40mmよりも大きい車輪形状(No.2及びNo.4)では、距離d1が35mmである特許文献1の車輪形状(No.1)と比較して、板部30の最大主応力が有意に低減した。図2に示すように、距離d1が87mmの場合(No.2)、特許文献1の車輪(No.1)と比較して板部30の最大主応力が約20%低減し、距離d1が135mmの場合(No.4)、板部30の最大主応力がさらに低減した。一方、距離d1が40mmである車輪形状(No.3)では、板部30の最大主応力が特許文献1の車輪形状(No.1)と同程度となった。
[Thermal stress of the plate]
The thermal stress of the
[リム部の変位]
図3は、制動によって生じる車輪の変形を変形量:約20倍として示した模式図である。図3では、変形前の車輪100の外形を二点鎖線で、変形後の車輪100の外形を実線で示す。解析では、リム部20のフランジ側の面における摩耗限度(使用限度)の位置Pを車輪100に熱流束を与える前と熱流束を与えた1200秒後とで比較することにより、リム部20の軸方向の変位を評価した。
[Displacement of rim part]
FIG. 3 is a schematic view showing the deformation of the wheel caused by braking as the amount of deformation: about 20 times. In FIG. 3, the outer shape of the
表1において、リム部の変位量が正の場合はリム部20が反フランジ側に変位したことを、リム部の変位量が負の場合はフランジ側に変位したことを意味する。表1からわかるように、リム部の軸方向の変位は、全ての車輪100において、欧州規格EN13979−1で許容される範囲(−1.0mm〜3.0mm)内に収まる結果となった。
In Table 1, when the displacement amount of the rim portion is positive, it means that the
以上の通り、ボス幅中央線L1から板厚中央線Aの湾曲頂点Cまでの軸方向の距離d1を40mmよりも大きくすることにより、板部30に発生する熱応力を低減できることが確認された。また、距離d1を40mm超とした場合、リム部の軸方向の変位も抑制できることがわかった。
As described above, it was confirmed that the thermal stress generated in the
100:車輪
10:ボス部
20:リム部
21:踏面
22:フランジ
30:板部
L1:ボス幅中央線
A:板厚中央線
C:湾曲頂点
100: Wheel 10: Boss part 20: Rim part 21: Tread 22: Flange 30: Plate part L1: Boss width center line A: Plate thickness center line C: Curved apex
Claims (2)
前記車輪の内周部を構成し、前記鉄道車両の車軸が挿入される筒状のボス部と、
前記車輪の外周部を構成し、前記鉄道車両が走行するレールの頭頂面に接触する踏面と、前記車輪の軸方向において前記踏面に隣接し、前記車輪の半径方向で前記踏面よりも外側に突出するフランジと、を含むリム部と、
前記ボス部と前記リム部とを接続し、前記軸方向において前記フランジが位置する側と反対側に湾曲する環状の板部と、
を備え、
前記車輪の縦断面において、前記軸方向における前記ボス部の中央位置を通り、前記半径方向に延びる直線をボス幅中央線とし、前記板部の板厚中央を通る板厚中央線上の変曲点であって、前記板厚中央線が前記フランジから前記軸方向に最も離れる位置にある前記変曲点を湾曲頂点としたとき、前記ボス幅中央線から前記湾曲頂点までの前記軸方向の距離は、40mmよりも大きい、車輪。 Wheels used in railroad vehicles
A tubular boss portion that constitutes the inner peripheral portion of the wheel and into which the axle of the railway vehicle is inserted,
A tread that constitutes the outer peripheral portion of the wheel and is in contact with the crown surface of the rail on which the railroad vehicle travels, and is adjacent to the tread in the axial direction of the wheel and protrudes outward from the tread in the radial direction of the wheel. Flange, including rim,
An annular plate portion that connects the boss portion and the rim portion and curves in the axial direction on the side opposite to the side where the flange is located, and
With
In the vertical cross section of the wheel, a straight line that passes through the center position of the boss portion in the axial direction and extends in the radial direction is defined as the boss width center line, and a turning point on the plate thickness center line that passes through the plate thickness center of the plate portion. When the bending point at the position where the plate thickness center line is farthest from the flange in the axial direction is a curved apex, the axial distance from the boss width center line to the curved apex is Wheels larger than 40 mm.
前記ボス幅中央線から前記湾曲頂点までの前記軸方向の前記距離は、135mm以下である、車輪。 The wheel according to claim 1.
A wheel whose axial distance from the boss width center line to the curved apex is 135 mm or less.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023074125A1 (en) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 日本製鉄株式会社 | Wheel for railway vehicle |
WO2023139835A1 (en) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 日本製鉄株式会社 | Wheel for railway vehicle |
WO2024075367A1 (en) * | 2022-10-04 | 2024-04-11 | 日本製鉄株式会社 | Wheel |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3117572A1 (en) * | 1980-07-03 | 1982-09-09 | VEB Radsatzfabrik Ilsenburg, DDR 3705 Ilsenburg | Solid wheel for rail vehicles |
JPH10119503A (en) * | 1996-10-18 | 1998-05-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Wheel for railway rolling stock excellent in crack resistance and its manufacture |
WO2003064182A1 (en) * | 2002-01-28 | 2003-08-07 | Bonatrans A.S. | A disc for railway wheel |
EP2801483A1 (en) * | 2012-01-03 | 2014-11-12 | Open Joint Stock Company "Interpipe Nizhnedneprovsky Tube Rolling Plant" | Solid-rolled railway wheel |
JP2015500177A (en) * | 2011-12-16 | 2015-01-05 | ジョイント ストック カンパニー “ヴィクサ スティール ワークス” | Railway wheels |
-
2020
- 2020-01-09 JP JP2020002265A patent/JP2021109525A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3117572A1 (en) * | 1980-07-03 | 1982-09-09 | VEB Radsatzfabrik Ilsenburg, DDR 3705 Ilsenburg | Solid wheel for rail vehicles |
JPH10119503A (en) * | 1996-10-18 | 1998-05-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Wheel for railway rolling stock excellent in crack resistance and its manufacture |
WO2003064182A1 (en) * | 2002-01-28 | 2003-08-07 | Bonatrans A.S. | A disc for railway wheel |
JP2015500177A (en) * | 2011-12-16 | 2015-01-05 | ジョイント ストック カンパニー “ヴィクサ スティール ワークス” | Railway wheels |
EP2801483A1 (en) * | 2012-01-03 | 2014-11-12 | Open Joint Stock Company "Interpipe Nizhnedneprovsky Tube Rolling Plant" | Solid-rolled railway wheel |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023074125A1 (en) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 日本製鉄株式会社 | Wheel for railway vehicle |
WO2023139835A1 (en) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 日本製鉄株式会社 | Wheel for railway vehicle |
WO2024075367A1 (en) * | 2022-10-04 | 2024-04-11 | 日本製鉄株式会社 | Wheel |
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