RO116541B1 - Roata monobloc pentru material rulant - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la o roata monobloc pentru material rulant utilizata la vagoane si/sau la locomotive. Roata monobloc pentru material rulant, conform inventiei, este prevazuta pe flancuri cu cate un canal inelar (17 si 18) pozitionat intre coroana de rulare (7) si partea prevazuta cu suprafetele de franare (4). Aceste canale inelare (17 si 18) sunt dispuse la acelasi diametru pe roata monobloc (1) si au in sectiune o forma apropiata de litera V si definita de niste suprafete (19 si 20) perpendiculare pe suprafata flancurilor rotii si continuate la partea superioara cu cate o suprafata tronconica (20) cu racordare tehnologica, necesara pentru evitarea concentrarii tensiunilor la intersectia dintre suprafete (19 si 20). Astfel, canalul inelar (17) din dreptul coroanei de rulare (7) este mai adanc decat canalul inelar (18) de pe flancul opus.

Description

Invenția se referă la o roată monobloc pentru material rulant, utilizată la vagoane și/sau la locomotive.

Performanțele acestor vehicule sunt legate, printre altele, și de ansamblul constituit de roți și de instalația de frânare utilizată, care determină, în special, sarcina pe osie și viteza limită de deplasare a garniturii pentru care frânarea este suficientă.

La montarea materialului rulant este cunoscută o roată a cărei porțiune periferică este dotată cu o coroană de rulare (obadă) și este legată de butuc printr-o membrană de forma literei S”. Spre deosebire de roțile cu bandaj la care s-a renunțat de mult timp, o asemenea roată se obține prin forjare dintr-o singură bucată. S-a ales această soluție deoarece membrana de forma literei S”, care face legătura dintre butuc și obadă, conferă o anumită elasticitate roții.

Sistemul de frânare cel mai răspândit pentru acest tip de roată monobloc este cel cu saboți, deoarece, la această formă, coroana de rulare este utilizată în același timp și pentru frânare prin presarea diametrală cu doi saboți.

Un prim dezavantaj al acestei roți constă în faptul că uzurile datorate atât rulării pe calea ferată, cât și frânării cu saboți, se produc pe aceeași suprafață, fapt ce face ca viteza de uzare a coroanei de rulare a roții să fie considerabil sporită.

Un alt dezavantaj al roții menționate constă în faptul că, datorită rulării pe calea ferată și frânării roții prin strângerea saboților pe coroana de rulare a acesteia, are loc încălzirea roții, ceea ce produce dilatări radiale și axiale în roată, concentrări de tensiuni în zona membranei sus-menționate și, de aici, o deformare foarte mare a bordului exterior al roții, fenomen numit curbare. Pentru limitarea acestui fenomen la valori admisibile, este necesar să se limiteze fie viteza de deplasare, fie încărcătura.

Mai este cunoscută o roată de material rulant, montată pe osie independent de sistemul de frânare cu disc, care este presat pe fețele sale opuse de saboții de frânare.

Un prim dezavantaj al acestei soluții este legat de gabarit, deoarece, la roțile cu diametrul mai mic de 650 mm, aceasta nu se poate aplica.

Alte dezavantaje sunt date de necesitatea unui montaj foarte riguros și de o creștere a numărului de discuri de frână la creșterea sarcinii, fapt care, printre altele, creează dificultăți în ce privește plasarea discurilor menționate.

De asemenea, mai este cunoscută o roată care este solidară cu niște garnituri metalice demontabile, ale căror fețe caracteristice sunt suprafețe de frânare.

Dezavantajul acestei soluții constă în aceea că mijloacele de frânare care se montează pe roată, în special pe butucul ei, impun forme complicate ale roții, forme care constituie sediul unor tensiuni locale excesive.

într-o altă variantă cunoscută, caracteristică roților cu diametru mic, în locul garniturilor metalice, cele două fețe exterioare paralele, ale roții, sunt utilizate direct ca suprafețe de frânare. în această situație, roata are o grosime constantă de la butuc până aproape de marginea coroanei sale de rulare.

Dezavantajul acestei soluții, aparent interesantă, este datorat faptului că în timpul frânării, în zonele de contact ale garniturilor de frână se produce o puternică încălzire care, având în vedere natura materialului roții și forma sa, se propagă rapid spre butuc, iar de aici, spre lagăre și provoacă, prin dilatarea roții, efecte nedorite, așa cum este calarea roților pe osie.

RO 116541 Bl

Pentru reducerea acestei propagări a efectului termic, este cunoscută realizarea în flancul roții, într-o zonă apropiată de butuc, a unei caneluri circulare cu secțiunea în arc de cerc.

Această soluție nu dă totuși rezultate satisfăcătoare deoarece, dată fiind adân- so cimea mică a canelurii în raport cu grosimea roții, propagarea căldurii continuă să se facă în aproape toată grosimea ei.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenție este realizarea unei roți monobloc pentru material rulant, a cărei formă împiedică transmiterea căldurii spre butuc și spre coroană, putând astfel suporta frânări mai puternice fără ca aceasta să inducă 55 deformații peste limitele acceptabile.

Roata monobloc pentru material rulant, conform invenției, rezolvă problema tehnică de mai sus prin aceea că este prevăzută pe flancuri cu câte un canal inelar, poziționat între coroana de rulare și partea prevăzută cu suprafețele de frânare. Aceste canale inelare sunt dispuse la același diametru pe roata monobloc și au în 6o secțiune o formă apropiată de litera “V” și definită prin niște susprafețe perpendiculare pe suprafața flancurilor roții și continuate la partea superioară cu câte o suprafață tronconică, cu racordare tehnologică necesară pentru evitarea concentrării tensiunilor la intersecția dintre suprafețe, astfel încât canalul inelar din dreptul coroanei de rulare este mai adânc decât canalul inelar de pe flancul opus. 65

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:

- reducerea cantității de căldură care se propagă spre butuc;

- datorită simetriei roții și simetriei frânării, se limitează fenomenul de dilatare la o dilatare cvasiradială, suprimându-se astfel curbarea roții;

- păstrarea elasticității roții; 70

- creșterea sarcinii pe osie;

- creșterea capacității de frânare;

- creșterea domeniului de utilizare, această formă putându-se aplica și roților cu diametrul sub 650 mm;

- scăderea prețului de cost. 75 în cele ce urmează se dă un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu figura care reprezintă o secțiune axială prin roata monobloc pentru material rulant, conform invenției.

Roate monobloc pentru material rulant, conform invenției, notată în continuare cu 1, este prevăzută cu un alezaj 2 pentru a se monta, într-o manieră clasică, pe o so osie nefigurată.

Roate monobloc 1 este încadrată pe ambele flancuri de niște garnituri de frână 3, ale dispozitivului de frânare aferent materialului rulant, garnituri 3 care sunt identice ca mărime și care acționează fiecare, direct pe niște suprafețe de frânare 4,

Roate monobloc 1 este formată dintr-un butuc 5, cu o axă de rotație 6 și, la 85 o anumită distanță de acesta, cu o coroană de rulare 7, prevăzută cu niște canale inelare 8 și 8. Pe aceste proeminențe sunt realizate suprafețele de frânare 4, pe care se aplică garniturile de frână 3, ale dispozitivului de frânare menționat mai sus.

Roata monobloc 1 este dotată, între butucul 5 și suprafețele de frânare 4, cu o zonă intermediară 10, a cărei grosime este redusă substanțial în raport cu 90 grosimea roții monobloc 1, măsurată între suprafețele 4 pe o zonă periferică 11.

RO 116541 Bl

Zona intermediară 10 are forma unei membrane 12, care realizează legătura dintre amintita zonă periferică 11 și butucul 5 al roții monobloc 1.

Membrana 12 are, în secțiune axială prezentată în desenul explicativ, un profil transversal, sensibil simetric în raport cu un plan 13 perpendicular pe menționata axă de rotație 6 a roții monobloc 1, fiind delimitată de niște suprafețe tronconice 12' și 12”

Membrana 12 are o grosime care descrește începând de la butucul 5 spre îmbinarea sa cu zona periferică 11, pe care sunt realizate suprafețele de frânare 4 și la care este racordată printr-o porțiune 14 care limitează concentările de tensiuni interne. în afară de aceasta, membrana 12 are o înălțime H ce este suficient de mare, în raport cu diametrul roții monobloc 1, pentru a forma o barieră termică între zona periferică 11 și butucul 5.

Grosimea medie a membranei 12 este, de preferință, inferioară valoric unei jumătăți din grosimea măsurată între suprafețele de frânare 4 pe care se aplică garniturile 3.

Porțiunea 14, ca zonă de racordare, a luat naștere printr-o creștere progresivă a grosimii materialului roții monobloc 1, începând de la dimensiunea dinspre exterior a membranei 12 la zona periferică 11, această creștere urmând niște curbe de racordare 15, de o formă și o valoare determinată. Referitor la curbele de racordare 15, este preferabil ca acestea să fie de formă eliptică.

Curbele de racordare 15 se unesc, prin niște puncte de inflexiune a, cu niște curbe de racordare b, prin care porțiunea 14 se leagă la zona periferică 11.

între fiecare din suprafețele de frânare 4, ale zonei periferice 11, și porțiunea 14, de racordare, corespunzătoare, roata monobloc 1 este prevăzută cu niște porțiuni cilindrice interioare 1B, care permit, printre altele, centrarea roții monobloc 1 pe o mașină, în vederea reprofilării coroanei sale de rulare 7.

Regiunea de racordare a roții monobloc 1, cuprinsă între membrana 12 și zona periferică 11, regiune definită prin porțiunile caracteristice 14, trebuie să reziste momentelor de solicitare, prin urmare să aibă o grosime minimă și să evite propagarea căldurii; ca urmare, aceasta nu trebuie să fie prea groasă.

între coroana de rulare 7 și partea dotată cu suprafețele de frânare 4, roata monobloc 1 este prevăzută pe flancuri cu niște canale inelare 17 și 18, care au în secțiune o formă asemănătoare literei “V”.

Astfel, canalele inelare 17 și 18 sunt formate, la partea inferioară, din niște suprafețe cilindrice 19, iar la partea superioară, din niște suprafețe tronconice 20, cu racordări tehnologice între ele, necesare pentru a evita concentrarea tensiunilor la intersecția suprafețelor 19 și 20. Canalele inelare 17 și 18 au adâncimi diferite, canalul inelar 17 este mai mare decât canalul inelar 18, dar generat în același mod.

într-o altă variantă de realizare, conform invenției, roata monobloc 1, pentru material rulant, este definită prin aceleași detalii caracteristice ca și roata monobloc 1, descrisă mai sus, doar că planul 13 este relativ simetric față de suprafețele tronconice 12’ și 12” ale membranei 12, care au forma unui con a cărui generatoare, în această variantă, este înclinată față de axa de rotație 6 a roții monobloc 1, ceea ce face ca membrana 12 să aibă o formă tronconică,

Claims (2)

1. Roată monobloc pentru material rulant, alcătuită dintr-o coroană de rulare pe ale cărei flancuri sunt realizate direct suprafețele de frânare și prevăzută cu o zonă intermediară de legătură între butuc și coroana de rulare, definită prin niște curbe de racordare de formă eliptică, continuată cu niște curbe de racordare suplimentare, pentru a face legătura cu partea inferioară de rulare, caracterizată prin aceea că, mai este prevăzută pe flancuri cu câte un canal inelar (17 și 18) și poziționat între coroana de rulare (7) și partea prevăzută cu suprafețele de frânare (4).

2. Roată monobloc, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că respectivele canale inelare (17 și 18) sunt dispuse la același diametru pe roata monobloc (1) și au în secțiune o formă apropiată de litera “V” și definită prin niște suprafețe (19 și 20) perpendiculare pe suprafața flancurilor roții și continuate, la partea superioară, cu câte o suprafață tronconică (20) cu racordare tehnologică necesară pentru evitarea concentrării tensiunilor la intersecția dintre suprafețe (19 și 20), astfel încât canalul inelar (17) din dreptul coroanei de rulare (7) este mai adânc decât canalul inelar (18) de pe flancul opus.