JPH10119503A - 耐割損性に優れた鉄道車両用車輪及びその製造方法 - Google Patents
耐割損性に優れた鉄道車両用車輪及びその製造方法Info
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- JPH10119503A JPH10119503A JP8297173A JP29717396A JPH10119503A JP H10119503 A JPH10119503 A JP H10119503A JP 8297173 A JP8297173 A JP 8297173A JP 29717396 A JP29717396 A JP 29717396A JP H10119503 A JPH10119503 A JP H10119503A
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- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
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- Braking Arrangements (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 車輪形状により熱応力の低減を図った一体成
形の圧延車輪において、従来ほぼ零であった変位量λを
５ｍｍ以上与えることにより大きな変位量δを確保し、
優れた耐割損性が得られる鉄道車両用車輪及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 リム部がボス部より軌道外側に変位した
形状の鉄道車両用一体車輪において、リム部フィレット
のフランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央及びボス部
フィレットの反フランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中
央から、それぞれ軸心におろした垂線間の寸法をボス部
に対するリム部の変位量δとし、リム部フィレットのフ
ランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央及びリム部内径
の軸方向中央から、それぞれ軸心におろした垂線間の寸
法をリム側板部の変位量λとしたとき、変位量λが５ｍ
ｍ以上で変位量δが４０ｍｍ以上あることを特徴とす
る。
形の圧延車輪において、従来ほぼ零であった変位量λを
５ｍｍ以上与えることにより大きな変位量δを確保し、
優れた耐割損性が得られる鉄道車両用車輪及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 リム部がボス部より軌道外側に変位した
形状の鉄道車両用一体車輪において、リム部フィレット
のフランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央及びボス部
フィレットの反フランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中
央から、それぞれ軸心におろした垂線間の寸法をボス部
に対するリム部の変位量δとし、リム部フィレットのフ
ランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央及びリム部内径
の軸方向中央から、それぞれ軸心におろした垂線間の寸
法をリム側板部の変位量λとしたとき、変位量λが５ｍ
ｍ以上で変位量δが４０ｍｍ以上あることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リム部がボス部よ
り軌道外側に変位した形状の鉄道車両用車輪の改良と、
その製造方法に関する。
り軌道外側に変位した形状の鉄道車両用車輪の改良と、
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄道用車輪には、近年の鉄道高速化に伴
うブレーキ熱発生の増大といった状況の下、主にブレー
キ熱による熱応力により、車輪の踏面やフランジ面に発
生する熱亀裂に起因する割損等に対する性能、すなわち
耐割損性が強く要求されている。
うブレーキ熱発生の増大といった状況の下、主にブレー
キ熱による熱応力により、車輪の踏面やフランジ面に発
生する熱亀裂に起因する割損等に対する性能、すなわち
耐割損性が強く要求されている。
【０００３】これに対する従来の技術としては、材料の
熱感受性を減少させるか、あるいは破壊靭性値を向上さ
せる方法と、車輪形状の改善によりブレーキ等で発生す
る熱応力を軽減させる方法がある。そして、後者の方法
に属する技術として特開昭５６−３４５０４号公報に記
載された鉄道車両用車輪が開発されている。
熱感受性を減少させるか、あるいは破壊靭性値を向上さ
せる方法と、車輪形状の改善によりブレーキ等で発生す
る熱応力を軽減させる方法がある。そして、後者の方法
に属する技術として特開昭５６−３４５０４号公報に記
載された鉄道車両用車輪が開発されている。
【０００４】前記特開昭５６−３４５０４号公報に記載
された鉄道車両用車輪は、図１に示すように、鉄道車両
用車輪のリム部フィレットのフランジ側曲線じまいをＡ
点、Ａ点に対し板厚が最小である反フランジ側の位置を
Ａ′点、Ａ点とＡ′点の中点をＡ″点とし、同様にボス
部フィレットの反フランジ側曲線じまいをＢ点、Ｂ点に
対し板厚が最小であるフランジ側の位置をＢ′点、Ｂ点
とＢ′点との中点をＢ″点とする。そして、車輪中心線
Ｏに対しＡ″点及びＢ″点からの垂直な線をそれぞれＬ
ａ、Ｌｂとし、この（Ｌａ−Ｌｂ）間の寸法、すなわち
板部の変位量をδとし、またＡ″点とＢ″点を結ぶ線と
ＬａまたはＬｂのなす角、すなわち板部の変位角をθと
する。このとき、同等の径の車輪であれば、変位量δが
大きいほど車輪板部に発生する熱応力は小さくなる傾向
がある。
された鉄道車両用車輪は、図１に示すように、鉄道車両
用車輪のリム部フィレットのフランジ側曲線じまいをＡ
点、Ａ点に対し板厚が最小である反フランジ側の位置を
Ａ′点、Ａ点とＡ′点の中点をＡ″点とし、同様にボス
部フィレットの反フランジ側曲線じまいをＢ点、Ｂ点に
対し板厚が最小であるフランジ側の位置をＢ′点、Ｂ点
とＢ′点との中点をＢ″点とする。そして、車輪中心線
Ｏに対しＡ″点及びＢ″点からの垂直な線をそれぞれＬ
ａ、Ｌｂとし、この（Ｌａ−Ｌｂ）間の寸法、すなわち
板部の変位量をδとし、またＡ″点とＢ″点を結ぶ線と
ＬａまたはＬｂのなす角、すなわち板部の変位角をθと
する。このとき、同等の径の車輪であれば、変位量δが
大きいほど車輪板部に発生する熱応力は小さくなる傾向
がある。
【０００５】もちろん変位量δが変動すれば、同時に変
位角θも同様の変動を呈するので、変位角θに対する板
部熱応力の挙動についても、同様のことがいえる。変位
量δと板部の熱応力の最大値との関係を図３に示す。こ
の結果より、変位量δ≧４０ｍｍを条件とすれば、ブレ
ーキ時に発生する熱応力を顕著に低下させ、耐ブレーキ
性能の優れた車輪を得ることができる。なお、変位角θ
と板部の熱応力の最大値との関係は、変位量δと板部の
熱応力の最大値との関係とほぼ同じであるから、その説
明を省略する。
位角θも同様の変動を呈するので、変位角θに対する板
部熱応力の挙動についても、同様のことがいえる。変位
量δと板部の熱応力の最大値との関係を図３に示す。こ
の結果より、変位量δ≧４０ｍｍを条件とすれば、ブレ
ーキ時に発生する熱応力を顕著に低下させ、耐ブレーキ
性能の優れた車輪を得ることができる。なお、変位角θ
と板部の熱応力の最大値との関係は、変位量δと板部の
熱応力の最大値との関係とほぼ同じであるから、その説
明を省略する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記のごとく、従来の
鉄道車両用車輪の中で一体成形の圧延車輪の場合は、製
造技術上の問題で図１中のＡ″点はリム内径の軸方向ほ
ぼ中央に位置するという制約がある。図２で説明すれ
ば、車軸中心線Ｏに対しＡ点とＡ′点の中点Ａ″点を通
る垂直な線をＬａ、リム内径の軸方向の中点をＣ点と
し、軸心Ｏに対しＣ点を通る垂直な線をＬｃとした場
合、Ｌａ線とＬｃ線との間の間隔、すなわち変位量λが
ほぼ零となり、設計上でいくら変位量λを大きくしても
現実には設計どおりの変位量λは得られず、ほとんどの
場合零か、または零に近い値しか得られない。
鉄道車両用車輪の中で一体成形の圧延車輪の場合は、製
造技術上の問題で図１中のＡ″点はリム内径の軸方向ほ
ぼ中央に位置するという制約がある。図２で説明すれ
ば、車軸中心線Ｏに対しＡ点とＡ′点の中点Ａ″点を通
る垂直な線をＬａ、リム内径の軸方向の中点をＣ点と
し、軸心Ｏに対しＣ点を通る垂直な線をＬｃとした場
合、Ｌａ線とＬｃ線との間の間隔、すなわち変位量λが
ほぼ零となり、設計上でいくら変位量λを大きくしても
現実には設計どおりの変位量λは得られず、ほとんどの
場合零か、または零に近い値しか得られない。
【０００７】したがって、圧延車輪の場合には、変位量
δ≧４０ｍｍという条件を、ボス部フィレットの反フラ
ンジ側曲線じまい付近の板厚中央のＢ″点の変位量のみ
で満たす必要がある。そのため、ハブカットを有する上
に径の大きい機関車用車輪等に変位量δ≧４０ｍｍの条
件を確保するのは困難である。また、変位量λがほぼ零
であるために、変位量δの最大値がさほど大きくならな
いという問題があり、図１に示す板部の変位角θに大き
な値を確保することができず、熱応力の発生を十分に低
減させられないため、耐割損性をある程度以上は向上さ
せることができないという問題があった。
δ≧４０ｍｍという条件を、ボス部フィレットの反フラ
ンジ側曲線じまい付近の板厚中央のＢ″点の変位量のみ
で満たす必要がある。そのため、ハブカットを有する上
に径の大きい機関車用車輪等に変位量δ≧４０ｍｍの条
件を確保するのは困難である。また、変位量λがほぼ零
であるために、変位量δの最大値がさほど大きくならな
いという問題があり、図１に示す板部の変位角θに大き
な値を確保することができず、熱応力の発生を十分に低
減させられないため、耐割損性をある程度以上は向上さ
せることができないという問題があった。
【０００８】本発明は、前記の現状に鑑み、車輪形状に
より熱応力の低減を図った一体成形の圧延車輪におい
て、従来ほぼ零であった変位量λを５ｍｍ以上与えるこ
とにより大きな変位量δを確保し、優れた耐割損性が得
られる鉄道車両用車輪及びその製造方法を提供するもの
である。
より熱応力の低減を図った一体成形の圧延車輪におい
て、従来ほぼ零であった変位量λを５ｍｍ以上与えるこ
とにより大きな変位量δを確保し、優れた耐割損性が得
られる鉄道車両用車輪及びその製造方法を提供するもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため種々実験・研究の結果、図２に示すＬａ
がＬｃより反フランジ側にある状態で、変位量λ≧５ｍ
ｍの条件を満足することにより、変位量δ≧４０ｍｍを
容易に確保し、優れた耐割損性を有する鉄道車両用車輪
が得られることを知り得た。本発明は、この知見に基づ
いて次のとおり完成したものである。
を達成するため種々実験・研究の結果、図２に示すＬａ
がＬｃより反フランジ側にある状態で、変位量λ≧５ｍ
ｍの条件を満足することにより、変位量δ≧４０ｍｍを
容易に確保し、優れた耐割損性を有する鉄道車両用車輪
が得られることを知り得た。本発明は、この知見に基づ
いて次のとおり完成したものである。
【００１０】（１） 本発明の耐割損性に優れた鉄道車
両用車輪は、リム部がボス部より軌道外側に変位した形
状の鉄道車両用一体車輪において、リム部フィレットの
フランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央及びボス部フ
ィレットの反フランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央
から、それぞれ軸心におろした垂線間の寸法をボス部に
対するリム部の変位量δとし、リム部フィレットのフラ
ンジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央及びリム部内径の
軸方向中央から、それぞれ軸心におろした垂線間の寸法
をリム側板部の変位量λとしたとき、変位量λが５ｍｍ
以上で変位量δが４０ｍｍ以上あることを特徴とする。
両用車輪は、リム部がボス部より軌道外側に変位した形
状の鉄道車両用一体車輪において、リム部フィレットの
フランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央及びボス部フ
ィレットの反フランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央
から、それぞれ軸心におろした垂線間の寸法をボス部に
対するリム部の変位量δとし、リム部フィレットのフラ
ンジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央及びリム部内径の
軸方向中央から、それぞれ軸心におろした垂線間の寸法
をリム側板部の変位量λとしたとき、変位量λが５ｍｍ
以上で変位量δが４０ｍｍ以上あることを特徴とする。
【００１１】（２） 本発明の耐割損性に優れた鉄道車
両用車輪の製造方法は、通常の鍛造温度に加熱した素材
を荒地鍛造した後ホィールミルにより圧延する際、リム
部フィレットの曲線じまいからリム内径部までの体積
（リムテーパ体積）が回転鍛造機による最終仕上げ成形
後のリムテーパ体積と同じで、かつリム部フィレットの
フランジ側曲率は最終仕上げ成形後の曲率と同じで、反
フランジ側曲率は最終仕上げ成形後より圧延後の曲率が
大きくなるように圧延段階で圧延することを特徴とす
る。
両用車輪の製造方法は、通常の鍛造温度に加熱した素材
を荒地鍛造した後ホィールミルにより圧延する際、リム
部フィレットの曲線じまいからリム内径部までの体積
（リムテーパ体積）が回転鍛造機による最終仕上げ成形
後のリムテーパ体積と同じで、かつリム部フィレットの
フランジ側曲率は最終仕上げ成形後の曲率と同じで、反
フランジ側曲率は最終仕上げ成形後より圧延後の曲率が
大きくなるように圧延段階で圧延することを特徴とす
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】車輪の板部に発生する熱応力は、
板部の変位量δが大きくなるほど小さくなることが図３
により明らかで、熱応力低減の技術として従来から変位
量δ≧４０ｍｍの条件が採用されている。本発明では、
変位量δ≧４０ｍｍの条件に加えて、従来の技術におい
てほぼ零であった変位量λを５ｍｍ以上とすることを条
件としている。
板部の変位量δが大きくなるほど小さくなることが図３
により明らかで、熱応力低減の技術として従来から変位
量δ≧４０ｍｍの条件が採用されている。本発明では、
変位量δ≧４０ｍｍの条件に加えて、従来の技術におい
てほぼ零であった変位量λを５ｍｍ以上とすることを条
件としている。
【００１３】前記のごとく、変位量λを５ｍｍ以上とし
たのは、第一にハブカット付きの機関車用車輪等におい
ては、変位量λが零の状態で変位量δ≧４０ｍｍの条件
を満たすことは容易ではなく、かつ板部の変位角θの値
が小さい車輪の場合でも、変位量λに５ｍｍ以上の値を
持たせることにより容易に形状設計ができるためであ
る。
たのは、第一にハブカット付きの機関車用車輪等におい
ては、変位量λが零の状態で変位量δ≧４０ｍｍの条件
を満たすことは容易ではなく、かつ板部の変位角θの値
が小さい車輪の場合でも、変位量λに５ｍｍ以上の値を
持たせることにより容易に形状設計ができるためであ
る。
【００１４】第二に、変位量λ≧５ｍｍの条件を満足す
る鉄道車両用車輪を製造する技術を確立するためであ
る。従来の鉄道車両用圧延車輪の製造方法は、図４に示
すように、素材を荒地鍛造・圧延した後に最終目標形状
までプレス成形するものであった。そもそも、ホィール
ミルによる圧延工程では板部の変位量λは、ほぼ零とな
る制約があり、その上最終成形工程では通常プレスが使
用されるため、従来の製造方法では、変位量λ≧５ｍｍ
とすることが事実上不可能であつた。本発明では、圧延
工程後の形状においてリム部フィレットの曲率に条件を
付けた形状設計を行なうことにより、最終成形品におい
て変位量λ≧５ｍｍを可能とした技術を確立したのであ
る。
る鉄道車両用車輪を製造する技術を確立するためであ
る。従来の鉄道車両用圧延車輪の製造方法は、図４に示
すように、素材を荒地鍛造・圧延した後に最終目標形状
までプレス成形するものであった。そもそも、ホィール
ミルによる圧延工程では板部の変位量λは、ほぼ零とな
る制約があり、その上最終成形工程では通常プレスが使
用されるため、従来の製造方法では、変位量λ≧５ｍｍ
とすることが事実上不可能であつた。本発明では、圧延
工程後の形状においてリム部フィレットの曲率に条件を
付けた形状設計を行なうことにより、最終成形品におい
て変位量λ≧５ｍｍを可能とした技術を確立したのであ
る。
【００１５】すなわち、ホィールミルによる圧延工程ま
では、従来と同様の製造方法により変位量λ＝０として
形状設計する。そして、最終仕上げ成形工程において回
転鍛造機によりリム側板付け根を変形させ、変位量λ≧
５ｍｍの値を与えた一体車輪を成形する。
では、従来と同様の製造方法により変位量λ＝０として
形状設計する。そして、最終仕上げ成形工程において回
転鍛造機によりリム側板付け根を変形させ、変位量λ≧
５ｍｍの値を与えた一体車輪を成形する。
【００１６】この際、重要なことは、圧延後の形状設計
である。これは圧延機のロール設計や荒地形状設計等に
よるところであるが、図５に斜線を入れて示したリム部
フィレットの曲線じまいからリム内径部までの体積（リ
ムテーパ体積）を、圧延後の体積Ｖと最終仕上げ成形後
の体積Ｗで一致させ、かつリム部フィレットのフランジ
側曲率Ｒ1は、最終仕上げ成形後の曲率Ｒ3と一致し、リ
ム部フィレットの反フランジ側曲率Ｒ2は、最終仕上げ
成形後の曲率Ｒ4よりも大きい値となるように形状設計
する。
である。これは圧延機のロール設計や荒地形状設計等に
よるところであるが、図５に斜線を入れて示したリム部
フィレットの曲線じまいからリム内径部までの体積（リ
ムテーパ体積）を、圧延後の体積Ｖと最終仕上げ成形後
の体積Ｗで一致させ、かつリム部フィレットのフランジ
側曲率Ｒ1は、最終仕上げ成形後の曲率Ｒ3と一致し、リ
ム部フィレットの反フランジ側曲率Ｒ2は、最終仕上げ
成形後の曲率Ｒ4よりも大きい値となるように形状設計
する。
【００１７】前記のごとく圧延後の形状設計を行なうこ
とにより、更に大きな板部の変位量δが得られ、熱応力
の発生を著しく低減することができ、耐割損性に優れた
鉄道車輪を得ることができる。
とにより、更に大きな板部の変位量δが得られ、熱応力
の発生を著しく低減することができ、耐割損性に優れた
鉄道車輪を得ることができる。
【００１８】
【実施例】本発明の効果を検証するため、直径１１４３
ｍｍ、変位量δ＝６４ｍｍ、変位量λ＝１２ｍｍ（ハブ
カット有り）の一体圧延車輪（本発明車輪）と直径１１
４３ｍｍ、変位量δ＝５２ｍｍ、変位量λ＝０ｍｍ（ハ
ブカット有り）の一体圧延車輪（比較車輪）について、
表１に示す条件で有限要素法による応力解析試験を行な
った。なお、その際の負荷位置Ｖ1、Ｖ2、Ｌ1は図１４
に示す位置である。
ｍｍ、変位量δ＝６４ｍｍ、変位量λ＝１２ｍｍ（ハブ
カット有り）の一体圧延車輪（本発明車輪）と直径１１
４３ｍｍ、変位量δ＝５２ｍｍ、変位量λ＝０ｍｍ（ハ
ブカット有り）の一体圧延車輪（比較車輪）について、
表１に示す条件で有限要素法による応力解析試験を行な
った。なお、その際の負荷位置Ｖ1、Ｖ2、Ｌ1は図１４
に示す位置である。
【００１９】
【表１】
【００２０】前記解析は、通常の使用条件下で鉄道車両
用車輪の形状設計が満足できるものか否かを、異なる形
状の一体車輪を同等条件下での弾性解析で比較すること
により評価したものである。なお、リム部は新製形状と
摩耗限界まですり減った形状の両方を用いた。その結果
を表２、表３と図６〜図１３に示す。
用車輪の形状設計が満足できるものか否かを、異なる形
状の一体車輪を同等条件下での弾性解析で比較すること
により評価したものである。なお、リム部は新製形状と
摩耗限界まですり減った形状の両方を用いた。その結果
を表２、表３と図６〜図１３に示す。
【００２１】各条件下での板部に発生する最大応力を表
２に示す。これは、踏面ブレーキで発生するリム部熱膨
張、車両荷重による垂直力及び曲線走行時の横荷重の組
み合せによって板部に発生する引張り・圧縮応力の評価
である。
２に示す。これは、踏面ブレーキで発生するリム部熱膨
張、車両荷重による垂直力及び曲線走行時の横荷重の組
み合せによって板部に発生する引張り・圧縮応力の評価
である。
【００２２】
【表２】
【００２３】ブレーキ熱を想定した熱負荷を含む条件下
で、板部最大応力が引張りの大きい値になっているが、
本発明の車輪は、従来の車輪に比べて、新製状態で約１
５％、摩耗限界状態で約４０％の応力低減効果があるこ
とがわかる。したがって、本発明の車輪は、ブレーキ
熱、車両荷重等による板部の繰り返し応力の平均値が低
く、板部疲労安全率が高いことがわかる。また、熱負荷
を含まない条件下では、いずれも絶対値が小さいので問
題ない。
で、板部最大応力が引張りの大きい値になっているが、
本発明の車輪は、従来の車輪に比べて、新製状態で約１
５％、摩耗限界状態で約４０％の応力低減効果があるこ
とがわかる。したがって、本発明の車輪は、ブレーキ
熱、車両荷重等による板部の繰り返し応力の平均値が低
く、板部疲労安全率が高いことがわかる。また、熱負荷
を含まない条件下では、いずれも絶対値が小さいので問
題ない。
【００２４】次に、熱負荷のみの条件下で、リム部に発
生する最高温度及び熱応力を表３に示す。そして、新製
状態での断面温度分布を図６（本発明車輪）と図１０
（従来車輪）に、摩耗限界状態での断面温度分布を図８
（本発明車輪）と図１２（従来車輪）に、また新製状態
での熱応力分布を図７（本発明車輪）と図１１（従来車
輪）に、摩耗限界状態での熱応力分布を図９（本発明車
輪）と図１３（従来車輪）に示す。これは、踏面ブレー
キ時に発生するリム部の熱による影響の評価である。
生する最高温度及び熱応力を表３に示す。そして、新製
状態での断面温度分布を図６（本発明車輪）と図１０
（従来車輪）に、摩耗限界状態での断面温度分布を図８
（本発明車輪）と図１２（従来車輪）に、また新製状態
での熱応力分布を図７（本発明車輪）と図１１（従来車
輪）に、摩耗限界状態での熱応力分布を図９（本発明車
輪）と図１３（従来車輪）に示す。これは、踏面ブレー
キ時に発生するリム部の熱による影響の評価である。
【００２５】
【表３】
【００２６】温度上昇時にリム部に発生する圧縮応力の
絶対値が、本発明の車輪は従来の車輪に比べて新製状態
（図７は本発明車輪、図１１は従来の車輪）では同等で
あるが、摩耗限界状態（図９は本発明車輪、図１３は従
来の車輪）では低くなっており、車輪の耐割損性が向上
しているのがわかる。その理由としては、車輪は通常リ
ム部に踏面熱処理が施され、圧縮残留応力が付与されて
おり、一般に避けられないといわれているブレーキの繰
り返しで踏面に発生する微細亀裂の進展を防いでいる。
そして、前記のごとく、リム部に発生する最大応力を低
減することにより、リム部の塑性変形を防止することが
できるため、亀裂の進展・割損につながるリム部の引張
り残留応力の発生を未然に防ぐことができるからであ
る。
絶対値が、本発明の車輪は従来の車輪に比べて新製状態
（図７は本発明車輪、図１１は従来の車輪）では同等で
あるが、摩耗限界状態（図９は本発明車輪、図１３は従
来の車輪）では低くなっており、車輪の耐割損性が向上
しているのがわかる。その理由としては、車輪は通常リ
ム部に踏面熱処理が施され、圧縮残留応力が付与されて
おり、一般に避けられないといわれているブレーキの繰
り返しで踏面に発生する微細亀裂の進展を防いでいる。
そして、前記のごとく、リム部に発生する最大応力を低
減することにより、リム部の塑性変形を防止することが
できるため、亀裂の進展・割損につながるリム部の引張
り残留応力の発生を未然に防ぐことができるからであ
る。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、板部疲労安全率の高い
耐割損性に優れた鉄道車両用車輪を得ることができ、ダ
イヤの過密化や列車の高速化等による、より厳しい条件
下での使用においても走行安全性を確保できる。
耐割損性に優れた鉄道車両用車輪を得ることができ、ダ
イヤの過密化や列車の高速化等による、より厳しい条件
下での使用においても走行安全性を確保できる。
【図１】鉄道車両用一体圧延車輪における板部の変位量
δ、変位角θを示す説明図である。
δ、変位角θを示す説明図である。
【図２】鉄道車両用一体圧延車輪における板部の変位量
λを示す説明図である。
λを示す説明図である。
【図３】一体圧延車輪における板部の変位量δと熱応力
の最大値との関係を示すグラフである。
の最大値との関係を示すグラフである。
【図４】鉄道車両用一体圧延車輪の製造方法を示す説明
図である。
図である。
【図５】本発明による鉄道車両用一体圧延車輪の製造設
計法を示す説明図である。
計法を示す説明図である。
【図６】本発明の実施による一体圧延車輪の新製状態に
おいて熱負荷を加えた場合の温度分布図である。
おいて熱負荷を加えた場合の温度分布図である。
【図７】本発明の実施による一体圧延車輪の新製状態に
おいて熱負荷を加えた場合の熱応力分布図である。
おいて熱負荷を加えた場合の熱応力分布図である。
【図８】本発明の実施による一体圧延車輪の摩耗限界状
態において熱負荷を加えた場合の温度分布図である。
態において熱負荷を加えた場合の温度分布図である。
【図９】本発明の実施による一体圧延車輪の摩耗限界状
態において熱負荷を加えた場合の熱応力分布図である。
態において熱負荷を加えた場合の熱応力分布図である。
【図１０】従来の製造方法による一体圧延車輪の新製状
態において熱負荷を加えた場合の温度分布図である。
態において熱負荷を加えた場合の温度分布図である。
【図１１】従来の製造方法による一体圧延車輪の新製状
態において熱負荷を加えた場合の熱応力分布図である。
態において熱負荷を加えた場合の熱応力分布図である。
【図１２】従来の製造方法による一体圧延車輪の摩耗限
界状態において熱負荷を加えた場合の温度分布図であ
る。
界状態において熱負荷を加えた場合の温度分布図であ
る。
【図１３】従来の製造方法による一体圧延車輪の摩耗限
界状態において熱負荷を加えた場合の熱応力分布図であ
る。
界状態において熱負荷を加えた場合の熱応力分布図であ
る。
【図１４】本発明車輪及び比較車輪について表１に示す
条件で応力解析試験を行なった際の負荷位置Ｖ1、Ｖ2、
Ｌ1を示す説明図である。
条件で応力解析試験を行なった際の負荷位置Ｖ1、Ｖ2、
Ｌ1を示す説明図である。
【図１５】応力解析試験における板部最大応力の測定位
置Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ点を示す説明図である。
置Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ点を示す説明図である。
【符号の説明】 Ａ″ リム部フィレットのフランジ側曲線じまい近傍の
板部板厚中心 Ｂ″ ボス部フィレットの反フランジ側曲線じまい近傍
の板部板厚中心 Ｌａ Ａ″点より軸心Ｏにおろした垂線 Ｌｂ Ｂ″点より軸心Ｏにおろした垂線 δ Ｌａ−Ｌｂ間の寸法 θ 板部の傾斜角 Ｃ リム部内径の軸方向中心点 Ｌｃ Ｃ点より軸心Ｏにおろした垂線 Ｖ ホィールミル後のリムテーパ体積 Ｗ 最終仕上げ成形後のリムテーパ体積
板部板厚中心 Ｂ″ ボス部フィレットの反フランジ側曲線じまい近傍
の板部板厚中心 Ｌａ Ａ″点より軸心Ｏにおろした垂線 Ｌｂ Ｂ″点より軸心Ｏにおろした垂線 δ Ｌａ−Ｌｂ間の寸法 θ 板部の傾斜角 Ｃ リム部内径の軸方向中心点 Ｌｃ Ｃ点より軸心Ｏにおろした垂線 Ｖ ホィールミル後のリムテーパ体積 Ｗ 最終仕上げ成形後のリムテーパ体積
Claims (2)
- 【請求項１】 リム部がボス部より軌道外側に変位した
形状の鉄道車両用一体圧延車輪において、リム部フィレ
ットのフランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央及びボ
ス部フィレットの反フランジ側曲線じまい近傍の板部板
厚中央から、それぞれ軸心におろした垂線間の寸法をボ
ス部に対するリム部の変位量δとし、リム部フィレット
のフランジ側曲線じまい近傍の板部板厚中央及びリム部
内径の軸方向中央から、それぞれ軸心におろした垂線間
の寸法をリム側板部の変位量λとしたとき、変位量λが
５ｍｍ以上で変位量δが４０ｍｍ以上あることを特徴と
する耐割損性に優れた鉄道車両用車輪。 - 【請求項２】 通常の鍛造温度に加熱した素材を荒地鍛
造した後ホイールミルにより圧延する際、リム部フィレ
ットの曲線じまいからリム内径部までの体積（リムテー
パ体積）が回転鍛造機による最終仕上げ成形後のリムテ
ーパ体積と同じで、かつリム部フィレットのフランジ側
曲率は最終仕上げ成形後の曲率と同じで、反フランジ側
曲率は最終仕上げ成形後より圧延後の曲率が大きくなる
ように圧延段階で圧延することを特徴とする耐割損性に
優れた鉄道車両用車輪の製造方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP8297173A JP3070493B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 鉄道車両用一体圧延車輪及びその製造方法 |
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| EP97402437A EP0836954A3 (en) | 1996-10-18 | 1997-10-15 | Wheel for rolling stock and manufacturing method thereof |
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| JP8297173A JP3070493B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 鉄道車両用一体圧延車輪及びその製造方法 |
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| JPH10119503A true JPH10119503A (ja) | 1998-05-12 |
| JP3070493B2 JP3070493B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=17843130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8297173A Expired - Fee Related JP3070493B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 鉄道車両用一体圧延車輪及びその製造方法 |
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| JP (1) | JP3070493B2 (ja) |
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1996
- 1996-10-18 JP JP8297173A patent/JP3070493B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-10-15 EP EP97402437A patent/EP0836954A3/en not_active Withdrawn
- 1997-10-15 US US08/950,789 patent/US6033001A/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0836954A3 (en) | 2000-10-18 |
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