RU113201U1 - RAILWAY WHEEL - Google Patents

RAILWAY WHEEL Download PDF

Info

Publication number
RU113201U1
RU113201U1 RU2011123145/11U RU2011123145U RU113201U1 RU 113201 U1 RU113201 U1 RU 113201U1 RU 2011123145/11 U RU2011123145/11 U RU 2011123145/11U RU 2011123145 U RU2011123145 U RU 2011123145U RU 113201 U1 RU113201 U1 RU 113201U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radius
arc
straight line
conjugated
ridge
Prior art date
Application number
RU2011123145/11U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Фёдорович Ушкалов
Татьяна Фёдоровна Мокрий
Ирина Юрьевна Малышева
Ирина Александровна Мащенко
Анатолий Дмитриевич Лашко
Original Assignee
Виктор Фёдорович Ушкалов
МОНТЕНЕКУРТ Маркус Саймингтон
Комиссарова Ирина Николаевна
Богданов Виктор Михайлович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Фёдорович Ушкалов, МОНТЕНЕКУРТ Маркус Саймингтон, Комиссарова Ирина Николаевна, Богданов Виктор Михайлович filed Critical Виктор Фёдорович Ушкалов
Priority to RU2011123145/11U priority Critical patent/RU113201U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU113201U1 publication Critical patent/RU113201U1/en

Links

Landscapes

  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Abstract

Колесо железнодорожного вагона, профиль обода которого включает гладко сопряженную с поверхностью гребня поверхность катания и который очерчен дугами радиусов R1, R2, R3, R4 и сопряженными отрезками прямых с разным уклоном, при этом положение центров окружностей этих дуг относительно точки 0, расположенной на пересечении круга катания с образующей поверхности катания, и координаты точек сопряжения отрезков прямых профиля выбраны в зависимости от фактической толщины Δi гребня, которая находится в интервале от 29 до 33 мм, следующим образом: ! при толщине гребня Δmin=29 мм, что характерно для ремонтных колес: ! - координаты центров и радиусы указанных дуг равны: ! x1=-52,1 мм и y1=-13,3 мм для R1=18,0 мм, ! x2=-57,7 мм и y2=-14,5 мм для R2=13,5 мм, ! x3=-26,6 мм и y3=-20,4 мм для R3=17,7 мм; ! x4=-18,1 мм и y4=-38,9 мм для R4=38 мм; ! - дуга радиуса R1 и сопряженная с нею дуга радиуса R2 являются составляющими образующей головки гребня; ! - дуга радиуса R2 отрезком прямой с углом наклона 70° к горизонтали сопряжена с дугой радиуса R3, которая является первой частью образующей выкружки; ! - дуга радиуса R3 сопряжена с дугой радиуса R4, которая является второй частью образующей выкружки; ! - дуга радиуса R4 сопряжена с отрезком прямой с уклоном 1:20 (-20 мм<х<40 мм), переходящим в отрезок прямой с уклоном 1:7 (40 мм<х<54 мм) и дальше в отрезок прямой с уклоном 1:1 (54 мм<х<60 мм); ! при толщине гребня Δmax=33 мм, что характерно для новых колес: ! - координаты центров и радиусы указанных дуг равны: ! x1=-39,0 мм и y1=-5,0 мм для R1=31,0 мм, ! x2=-53,7 мм и y2=-14,5 мм для R2=13,5 мм, ! x3=-22,5 мм и y3=-20,2 мм для R3=17,7 мм; ! x4=-14,0 мм и y4=-38,7 мм для R4=38 мм; ! - дуга радиуса R1 и сопряженная с нею дуга радиуса R2 являются составляющими образующей головки гребня; The wheel of a railway car, the rim profile of which includes a rolling surface smoothly conjugated with the ridge surface and which is outlined by arcs of radii R1, R2, R3, R4 and conjugate line segments with different slopes, while the position of the centers of the circles of these arcs relative to point 0 located at the intersection of the circle rolling from the generatrix of the rolling surface, and the coordinates of the conjugation points of the straight profile segments are selected depending on the actual thickness Δi of the ridge, which is in the range from 29 to 33 mm, as follows:! with flange thickness Δmin = 29 mm, which is typical for repair wheels:! - coordinates of centers and radii of the specified arcs are equal:! x1 = -52.1 mm and y1 = -13.3 mm for R1 = 18.0 mm,! x2 = -57.7 mm and y2 = -14.5 mm for R2 = 13.5 mm,! x3 = -26.6 mm and y3 = -20.4 mm for R3 = 17.7 mm; ! x4 = -18.1 mm and y4 = -38.9 mm for R4 = 38 mm; ! - the arc of radius R1 and the arc of radius R2 conjugated with it are the components of the generatrix of the ridge head; ! - an arc of radius R2 by a straight line segment with an angle of inclination of 70 ° to the horizontal is conjugated with an arc of radius R3, which is the first part of the generatrix of the fillet; ! - an arc of radius R3 is conjugated with an arc of radius R4, which is the second part of the fillet generatrix; ! - an arc of radius R4 is conjugated with a straight line segment with a slope of 1:20 (-20 mm <x <40 mm), passing into a straight line segment with a slope of 1: 7 (40 mm <x <54 mm) and further into a straight line segment with a slope of 1 : 1 (54mm <x <60mm); ! with flange thickness Δmax = 33 mm, which is typical for new wheels:! - coordinates of centers and radii of the specified arcs are equal:! x1 = -39.0 mm and y1 = -5.0 mm for R1 = 31.0 mm,! x2 = -53.7 mm and y2 = -14.5 mm for R2 = 13.5 mm,! x3 = -22.5 mm and y3 = -20.2 mm for R3 = 17.7 mm; ! x4 = -14.0 mm and y4 = -38.7 mm for R4 = 38 mm; ! - the arc of radius R1 and the arc of radius R2 conjugated with it are the components of the generatrix of the ridge head;

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к конструкции колес подвижного состава железнодорожного транспорта, а конкретнее - к формам профиля ободьев колес железнодорожных вагонов.The utility model relates to the design of wheels of rolling stock of railway vehicles, and more particularly, to profile shapes of rims of wheels of railway cars.

Здесь и далее обозначены:Hereinafter indicated:

термином «профиль обода» - составная образующая, которая задает гладко сопряженные нерабочую и рабочую поверхности гребня, выкружку и поверхность катания колеса железнодорожного вагона,аthe term "rim profile" is a component generatrix that defines the smoothly mated non-working and working surfaces of the ridge, the fillet and the rolling surface of the wheels of a railway carriage, and

термином «выкружка» - такая часть обода, которая обеспечивает гладкое сопряжение рабочей поверхности гребня железнодорожного колеса с его поверхностью катания.the term “fillet” is such a part of the rim that provides smooth coupling of the working surface of the crest of the railway wheel with its rolling surface.

Предшествующий уровень техникиState of the art

От совершенства формы контактных, т.е. взаимодействующих с рельсами, поверхностей ободьев железнодорожных колес существенно зависит износ колес и головок рельсов.From perfect contact forms, i.e. the interacting with the rails, the surfaces of the rims of the railway wheels significantly depends on the wear of the wheels and rail heads.

Изменение профиля головок стандартных рельсов Р65 требует переоснащения рельсопрокатных станов, значительных затрат на изготовление новых рельсов и перешивку десятков тысяч километров магистральных и станционных путей. Поэтому актуальную для России и стран СНГ проблему снижения износа колес и головок рельсов нужно решать, прежде всего, оптимизацией профиля ободьев колес.Changing the profile of the heads of standard R65 rails requires the re-equipment of rail rolling mills, significant costs for the manufacture of new rails and alteration of tens of thousands of kilometers of trunk and station tracks. Therefore, the problem of reducing the wear of wheels and rail heads that is relevant for Russia and the CIS countries needs to be addressed, first of all, by optimizing the profile of the wheel rims.

При движении обод стандартного железнодорожного колеса (ГОСТ 9036-88. Колеса цельнокатаные. Конструкции и размеры, черт.2) контактирует с боковой гранью головки рельса рабочей поверхностью гребня, а выкружка практически не участвует во взаимодействии с рельсом. Это приводит к значительному и, как правило, неравномерному износу контактных поверхностей колес и головок рельсов, к подрезу и остроконечному накату гребней и к повышенному динамическому воздействию колес на путь, а по мере износа колес - к снижению критической скорости движения вагонов и резкому ухудшению их динамических качеств.When moving, the rim of a standard railway wheel (GOST 9036-88. The wheels are solid-rolled. Designs and dimensions, Fig. 2) is in contact with the side face of the rail head by the working surface of the ridge, and the fillet practically does not participate in interaction with the rail. This leads to significant and, as a rule, uneven wear of the contact surfaces of the wheels and rail heads, to undercutting and spiky rolling of ridges and to an increased dynamic impact of the wheels on the track, and as the wheels wear out, to a decrease in the critical speed of cars and a sharp deterioration in their dynamic qualities.

С учетом формы рельсов типа Р65 и данных о среднесетевом износе гребней были предложены колеса для вагонов с отчасти усовершенствованным износоустойчивым профилем (Голутвина Т.К. Новый профиль вагонного колеса /Железнодорожный транспорт, 1979, №3, с.47-49). Однако колеса с таким профилем не нашли широкого применения.Given the shape of the R65 type rails and data on the average network wear of the ridges, wheels for wagons with a partially improved wear-resistant profile were proposed (TK Golutvina. New wagon wheel profile / Railway Transport, 1979, No. 3, pp. 47-49). However, wheels with this profile are not widely used.

Более эффективными оказались железнодорожные колеса, профили поверхностей ободьев которых заданы последовательно усложняемыми нелинейными уравнениями (SU 1240637; SU 1695601 и SU 1794694). Во время движения такие колеса могут контактировать с рельсами конической частью поверхности катания, средней частью выкружки или рабочей поверхностью гребня, а пятна контакта располагаются ближе к боковой поверхности головок рельсов, в то время как верхние части этих головок практически не работают. Такие колеса до сих пор используют в СНГ в локомотивных тележках, где нагрузка на каждую ось стабильно велика.Railway wheels turned out to be more effective, the surface profiles of the rims of which are given by sequentially complicated nonlinear equations (SU 1240637; SU 1695601 and SU 1794694). During movement, such wheels can contact the rails with the conical part of the rolling surface, the middle part of the fillet or the working surface of the ridge, and the contact spots are closer to the side surface of the rail heads, while the upper parts of these heads practically do not work. Such wheels are still used in the CIS in locomotive trolleys, where the load on each axle is stably high.

Однако теоретические расчеты показали, что применение колес с такими выкружками гребней в тележках грузовых вагонов, для которых характерна переменная нагрузка на ось, нежелательно из-за ухудшения динамических характеристик этих вагонов.However, theoretical calculations showed that the use of wheels with such crest fillets in freight carriage trolleys, which are characterized by a variable axle load, is undesirable due to the deterioration of the dynamic characteristics of these cars.

Поэтому были исследованы условия минимизации сил взаимодействия в зонах контакта колес и рельсов. В итоге было создано железнодорожное колесо-прототип с улучшенным профилем обода (1. RU 26208 U1; 2. Ушкалов В.Ф., Мокрий Т.Ф., Мащенко И.А., Шевцов И.Е.; Создание новых профилей обода железнодорожных колес для снижения их износа при использовании в типовых тележках ЦНИИ-Х3/ Техническая механика, №2, 2002).Therefore, the conditions for minimizing the interaction forces in the contact zones of wheels and rails were investigated. As a result, a prototype railway wheel was created with an improved rim profile (1. RU 26208 U1; 2. Ushkalov V.F., Mokriy T.F., Mashchenko I.A., Shevtsov I.E .; Creation of new profiles for the railway rim wheels to reduce their wear when used in standard trolleys TsNII-X3 / Technical Mechanics, No. 2, 2002).

Описанный в этих документах профиль - это образующая, состоящая из сопряженных отрезков прямых и дуг окружностей, показанных на чертеже к RU 26208 U1, при этом:The profile described in these documents is a generatrix consisting of the conjugate segments of lines and arcs of circles shown in the drawing to RU 26208 U1, while:

а) значения радиусов и положение центров окружностей таких дуг относительно точки 0 на пересечении среднего радиуса круга катания с образующей поверхности катания выбраны с учетом фактической толщины Δi гребня в интервале от 30 мм для ремонтных колес до 34 мм для новых колес, следующим образом:a) the values of the radii and the position of the centers of the circles of such arcs with respect to point 0 at the intersection of the average radius of the skating circle with the generatrix of the skating surface are selected taking into account the actual thickness of the ridge i in the range from 30 mm for repair wheels to 34 mm for new wheels, as follows:

при толщине гребня Δmin=30 мм:with the thickness of the ridge Δ min = 30 mm:

- координаты центров окружностей и радиусы указанных дуг равны:- the coordinates of the centers of circles and the radii of these arcs are equal to:

x1=-56,77 мм и y1=-14,7 мм для R1=13,5 мм,x 1 = -56.77 mm and y 1 = -14.7 mm for R 1 = 13.5 mm,

x2=-25,6 мм и y2=-20,4 мм для R2=17,7 мм,x 2 = -25.6 mm and y 2 = -20.4 mm for R 2 = 17.7 mm,

x3=-23,5 мм и y3=-20,71 мм для R3=19,5 мм;x 3 = -23.5 mm and y 3 = -20.71 mm for R 3 = 19.5 mm;

- дуга радиуса R1, служащая образующей выпуклой рабочей поверхности гребня, отрезком прямой с углом наклона 70° к горизонтали сопряжена с дугой радиуса R2, служащей частью образующей выкружки;- an arc of radius R 1 serving as the generatrix of the convex working surface of the ridge, a straight line segment with an angle of inclination of 70 ° to the horizontal is conjugated with an arc of radius R 2 serving as part of the generatrix of the fillet;

- дуга радиуса R2 сопряжена с дугой радиуса R3, которая служит продолжением образующей выкружки;- an arc of radius R 2 is associated with an arc of radius R 3 , which serves as a continuation of the generatrix of the fillet;

- дуга радиуса R3 сопряжена с поверхностью катания отрезком прямой с уклоном 1:20 (-25 мм≤х<0 мм), переходящим в отрезок прямой с уклоном 1:40 (0 мм≤х<40 мм) и далее в отрезок прямой с уклоном 1:7 (40 мм≤х≤54 мм);- an arc of radius R 3 is conjugated to the skating surface by a straight line segment with a slope of 1:20 (-25 mm≤x <0 mm), passing into a straight line segment with a slope of 1:40 (0 mm≤x <40 mm) and then into a straight line segment with a slope of 1: 7 (40 mm≤x≤54 mm);

при толщине гребня Δmax=34 мм:with a ridge thickness Δ max = 34 mm:

- координаты центров окружностей и радиусы указанных дуг равны:- the coordinates of the centers of circles and the radii of these arcs are equal to:

x4=-52,77 мм и y4=-14,5 мм для R4=13,5 мм,x 4 = -52.77 mm and y 4 = -14.5 mm for R 4 = 13.5 mm,

x5=-21,6 мм и y5=-20,2 мм для R5=17,7 мм,x 5 = -21.6 mm and y 5 = -20.2 mm for R 5 = 17.7 mm,

x6=-13,1 мм и y6=-38,7 мм для R6=38 мм;x 6 = -13.1 mm and y 6 = -38.7 mm for R 6 = 38 mm;

- дуга радиуса R4, служащая образующей выпуклой рабочей поверхности гребня, отрезком прямой с углом наклона 70° к горизонтали сопряжена с дугой радиуса R5, служащей частью образующей выкружки;- an arc of radius R 4 , which serves as the generatrix of the convex working surface of the ridge, is connected by a straight line segment with an angle of inclination of 70 ° to the horizontal with an arc of radius R 5 , which serves as part of the generatrix of the fillet;

- дуга радиуса R5 сопряжена с дугой радиуса R6, которая служит продолжением образующей выкружки;- an arc of radius R 5 is conjugated with an arc of radius R 6 , which serves as a continuation of the forming fillet;

- дуга радиуса R6 сопряжена с поверхностью катания отрезком прямой с уклоном 1:20 (-14,6 мм≤x<40 мм), переходящим в отрезок прямой с уклоном 1:7 (40 мм≤x≤54 мм);- an arc of radius R 6 is conjugated to the skating surface by a straight line segment with a slope of 1:20 (-14.6 mm≤x <40 mm), turning into a straight line segment with a slope of 1: 7 (40 mm≤x≤54 mm);

б) координаты х, y (в мм) граничных точек образующей профиля равны:b) the x, y coordinates (in mm) of the boundary points of the generatrix of the profile are:

слева [-54,5; -28], справа [54; 3] и [54; 4].left [-54.5; -28], on the right [54; 3] and [54; four].

При фактической толщине гребня в интервале 30 мм≤Δi≤34 мм необходимые значения координат и профилей находят в промежутках между указанными предельными значениями.When the actual thickness of the ridge in the range of 30 mm≤Δ i ≤34 mm, the necessary values of coordinates and profiles are found in the intervals between the specified limit values.

Во время движения экипажей такие колеса контактируют с рельсами конической частью поверхности катания, средней частью выкружки или рабочей поверхностью гребня, что в сравнении со стандартными колесами приводит к более равномерному распределению износа по всей контактной поверхности обода и существенному уменьшению износа гребней колес.During the movement of the crews, such wheels contact the rails with the conical part of the skating surface, the middle part of the fillet or the working surface of the ridge, which, in comparison with standard wheels, leads to a more uniform distribution of wear over the entire contact surface of the rim and a significant reduction in wear of the wheel flanges.

Согласно экспериментальным данным, средний пробег колес с указанным профилем с толщиной гребня 33 мм в тележках грузовых вагонов на железных дорогах Украины со сложными условиями эксплуатации без переточки по износу гребней составляет примерно 300 тысяч км против 100-130 тысяч км для стандартных колес.According to experimental data, the average mileage of wheels with the specified profile with a ridge thickness of 33 mm in freight wagon trolleys on Ukrainian railways with difficult operating conditions without regrinding for wear of the ridges is approximately 300 thousand km compared to 100-130 thousand km for standard wheels.

Однако дальнейшие теоретические исследования и испытания грузовых вагонов, оснащенных колесами с описанным профилем, и обследование профилей изношенных колес при деповских ремонтах вагонов показали, что возможности усовершенствования профиля обода не исчерпаны. Действительно, даже описанный выше усовершенствованный профиль обода недостаточно снижает вероятность контакта гребней колес с боковыми гранями головок рельсов на кривых участках пути и, соответственно, их износ.However, further theoretical studies and tests of freight cars equipped with wheels with the described profile, and examination of the profiles of worn wheels during depot repairs of cars showed that the possibilities for improving the rim profile are not exhausted. Indeed, even the improved rim profile described above does not sufficiently reduce the likelihood of wheel flange contact with the side faces of the rail heads on the curved sections of the track and, accordingly, their wear.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

В основу полезной модели положена задача изменением формы образующей профиля обода создать такое колесо железнодорожного вагона, при эксплуатации которого существенно уменьшается вероятность контакта гребня с боковыми гранями головок рельсов на кривых участках пути и снижается интенсивность их износа (и, тем самым, повышается безопасность движения вагонов).The utility model is based on the task of changing the shape of the generatrix of the rim profile to create such a wheel of a railway carriage, the operation of which significantly reduces the likelihood of a ridge contacting the side faces of the rail heads on curved sections of the track and their wear rate decreases (and, thereby, the carriage safety is increased) .

Эта задача решена тем, что колесо железнодорожного вагона, согласно изобретательскому замыслу, имеет профиль обода, который включает гладко сопряженную с поверхностью гребня поверхность катания и очерчен дугами радиусов R1, R2 R3, R4 и сопряженными отрезками прямых с разным уклоном, при этом положение центров окружностей этих дуг относительно точки 0, расположенной на пересечении круга катания с образующей поверхности катания, и координаты точек сопряжения отрезков прямых профиля выбраны в зависимости от фактической толщины Δi гребня, которая находится в интервале от 29 до 33 мм, следующим образом:This problem is solved in that the wheel of a railway carriage, according to an inventive concept, has a rim profile that includes a skating surface smoothly conjugated to the ridge surface and is defined by arcs of radii R 1 , R 2 R 3 , R 4 and conjugate straight line segments with different slopes, with this position of the centers of these arcs of circles about the point 0 at the intersection with the rolling circle forming the rolling surface and the coordinates of the profile segments direct conjugation points are selected depending on the actual thickness Δ i crest to Thoraya is in the range of 29 to 33 mm, as follows:

при толщине гребня Δmin=29 мм, что характерно для ремонтных колес:with the thickness of the ridge Δ min = 29 mm, which is typical for repair wheels:

- координаты центров и радиусы указанных дуг равны:- the coordinates of the centers and the radii of these arcs are equal to:

x1=-52,1 мм и y1=-13,3 мм для R1=18,0 мм,x 1 = -52.1 mm and y 1 = -13.3 mm for R 1 = 18.0 mm,

x2=-57,7 мм и y2=-14,5 мм для R2=13,5 мм,x 2 = -57.7 mm and y 2 = -14.5 mm for R 2 = 13.5 mm,

x3=-26,6 мм и y3=-20,4 мм для R3=17,7 мм;x 3 = -26.6 mm and y 3 = -20.4 mm for R 3 = 17.7 mm;

x4=-18,1 мм и y4=-38,9 мм для R4=38 мм;x 4 = -18.1 mm and y 4 = -38.9 mm for R 4 = 38 mm;

- дуга радиуса R1 и сопряженная с нею дуга радиуса R2 являются составляющими образующей головки гребня;- an arc of radius R 1 and its associated arc of radius R 2 are components of the generatrix of the ridge head;

- дуга радиуса R2 отрезком прямой с углом наклона 70° к горизонтали сопряжена с дугой радиуса R3, которая является первой частью образующей выкружки;- an arc of radius R 2 with a straight line segment with an angle of inclination of 70 ° to the horizontal is conjugated with an arc of radius R 3 , which is the first part of the fillet;

- дуга радиуса R3 сопряжена с дугой радиуса R4, которая является второй частью образующей выкружки;- an arc of radius R 3 is conjugated with an arc of radius R 4 , which is the second part of the fillet;

- дуга радиуса R4 сопряжена с отрезком прямой с уклоном 1:20 (-20 мм<х<40 мм), переходящим в отрезок прямой с уклоном 1:7 (40 мм<х<54 мм) и дальше в отрезок прямой с уклоном 1:1 (54 мм<х<60 мм);- an arc of radius R 4 is conjugated with a straight line segment with a slope of 1:20 (-20 mm <x <40 mm) turning into a straight line segment with a slope of 1: 7 (40 mm <x <54 mm) and then into a straight line segment with a slope 1: 1 (54 mm <x <60 mm);

при толщине гребня Δmax=33 мм, что характерно для новых колес:with a ridge thickness Δ max = 33 mm, which is typical for new wheels:

- координаты центров и радиусы указанных дуг равны:- the coordinates of the centers and the radii of these arcs are equal to:

x1=-39,0 мм и y1=-5,0 мм для R1=31,0 мм,x 1 = -39.0 mm and y 1 = -5.0 mm for R 1 = 31.0 mm,

x2=-53,7 мм и y2=-14,5 мм для R2=13,5 мм,x 2 = -53.7 mm and y 2 = -14.5 mm for R 2 = 13.5 mm,

x3=-22,5 мм и y3=-20,2 мм для R3=17,7 мм;x 3 = -22.5 mm and y 3 = -20.2 mm for R 3 = 17.7 mm;

x4=-14,0 мм и y4=-38,7 мм для R4=38 мм;x 4 = -14.0 mm and y 4 = -38.7 mm for R 4 = 38 mm;

- дуга радиуса R1 и сопряженная с нею дуга радиуса R2 являются составляющими образующей головки гребня;- an arc of radius R 1 and its associated arc of radius R 2 are components of the generatrix of the ridge head;

- дуга радиуса R2 отрезком прямой с углом наклона 70° к горизонтали сопряжена с дугой радиуса R3, которая является первой частью образующей выкружки;- an arc of radius R 2 with a straight line segment with an angle of inclination of 70 ° to the horizontal is conjugated with an arc of radius R 3 , which is the first part of the fillet;

- дуга радиуса R3 сопряжена с дугой радиуса R4, которая является второй частью образующей выкружки;- an arc of radius R 3 is conjugated with an arc of radius R 4 , which is the second part of the fillet;

- дуга радиуса R4 сопряжена с отрезком прямой с уклоном 1:20 (-17 мм<х<40 мм), переходящим в отрезок прямой с уклоном 1:7 (40 мм<х<54 мм) и дальше в отрезок прямой с уклоном 1:1 (54 мм<х<60 мм);- an arc of radius R 4 is conjugated with a straight line segment with a slope of 1:20 (-17 mm <x <40 mm), passing into a straight line segment with a slope of 1: 7 (40 mm <x <54 mm) and then into a straight line segment with a slope 1: 1 (54 mm <x <60 mm);

Дополнительное снижение износа пары «колесо-рельс» достигается увеличением зазора между колесом и рельсом, в частности вследствие уменьшения расстояния Δi от внутренней грани обода до рабочей поверхности гребня на базовой высоте измерения его толщины (10 мм от круга катания колеса). При этом необходимую прочность гребня можно легко обеспечивать коррекцией его толщины (в частности путем изменения профиля в нерабочей части).An additional reduction in the wear of the wheel-rail pair is achieved by increasing the gap between the wheel and the rail, in particular, due to a decrease in the distance Δ i from the inner face of the rim to the working surface of the ridge at the base height for measuring its thickness (10 mm from the wheel rolling circle). In this case, the necessary strength of the ridge can easily be provided by correcting its thickness (in particular, by changing the profile in the non-working part).

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Далее сущность полезной модели поясняется ее детальным описанием со ссылками на чертежи, где изображены на:Further, the essence of the utility model is illustrated by its detailed description with reference to the drawings, which depict on:

фиг.1 - форма профиля обода колеса в зависимости от граничных значений толщины Δi гребня и обозначения местоположений отдельных частей профиля;figure 1 - profile of the rim of the wheel depending on the boundary values of the thickness Δ i of the ridge and the designation of the locations of the individual parts of the profile;

фиг.2 - диаграмма, на которой для сравнения показан средний износ гребней восьми колес при разном пробеге полувагонов, которые находятся в общей эксплуатации и оборудованы модернизованными тележками и колесами, а именно:figure 2 is a diagram in which, for comparison, the average wear of the flanges of eight wheels for different mileage of open wagons, which are in general operation and equipped with modernized carts and wheels, is shown, namely:

со стандартным профилем (треугольные маркеры),with standard profile (triangular markers),

с профилем согласно прототипу (прямоугольные маркеры) иwith a profile according to the prototype (rectangular markers) and

предложенным профилем при Δmax=33 мм (круглые маркеры). Детальное описание полезной моделиthe proposed profile at Δ max = 33 mm (round markers). Detailed description of utility model

Колесо железнодорожного вагона имеет обод, профиль которого ограничивает (см. фиг.1):The railway car wheel has a rim, the profile of which limits (see figure 1):

нерабочую поверхность 1 гребня,non-working surface of 1 ridge,

головку 2 гребня, которая сопряжена с нерабочей поверхностью 1 гребня,the head 2 of the ridge, which is associated with a non-working surface 1 of the ridge,

рабочую поверхность 3 гребня, которая сопряжена с указанной головкой 2,the working surface 3 of the ridge, which is associated with the specified head 2,

выкружку 4, которая сопряжена с рабочей поверхностью 3 гребня, иfillet 4, which is associated with the working surface 3 of the ridge, and

поверхность катания, которая сопряжена с выкружкой 4 и состоит из сопряженных участков 5, 6, 7, образующие которых являются отрезками прямых с разными углами уклона.the skating surface, which is paired with fillet 4 and consists of paired sections 5, 6, 7, the generators of which are line segments with different slope angles.

Профиль обода в целом, который включает гладко сопряженную с поверхностью гребня поверхность катания, состоит из сопряженных отрезков прямых и дуг окружностей, имеющих радиусы R1, R2, R3, R4.The profile of the rim as a whole, which includes a rolling surface smoothly conjugated with the surface of the ridge, consists of conjugate segments of straight lines and arcs of circles having radii R 1 , R 2 , R 3 , R 4 .

Положение центров окружностей этих дуг относительно точки 0, расположенной на пересечении круга катания с образующей поверхности катания, и координаты точек сопряжения отрезков прямых профиля выбраны в зависимости от фактической толщины Δi гребня, которая находится в интервале от 29 до 33 мм, следующим образом:The position of the centers of the circles of these arcs with respect to point 0, located at the intersection of the skating circle with the generatrix of the skating surface, and the coordinates of the mating points of the straight line segments are selected depending on the actual thickness Δ i of the ridge, which is in the range from 29 to 33 mm, as follows:

а) при толщине гребня Δmin=29 мм, что характерно для ремонтных колес:a) when the thickness of the ridge Δ min = 29 mm, which is typical for repair wheels:

- координаты центров и радиусы указанных дуг равны:- the coordinates of the centers and the radii of these arcs are equal to:

x1=-52,1 мм и y1=-13,3 мм для R1=18,0 мм,x 1 = -52.1 mm and y 1 = -13.3 mm for R 1 = 18.0 mm,

x2=-57,7 мм и y2=-14,5 мм для R2=13,5 мм,x 2 = -57.7 mm and y 2 = -14.5 mm for R 2 = 13.5 mm,

x3=-26,6 мм и y3=-20,4 мм для R3=17,7 мм;x 3 = -26.6 mm and y 3 = -20.4 mm for R 3 = 17.7 mm;

x4=-18,1 мм и y4=-38,9 мм для R4=38 мм;x 4 = -18.1 mm and y 4 = -38.9 mm for R 4 = 38 mm;

- дуга радиуса R1, и сопряженная с ней дуга радиуса R2 являются составляющими образующей головки 2 гребня;- an arc of radius R 1 , and the associated arc of radius R 2 are components of the generatrix of the head 2 of the ridge;

- дуга радиуса R2 отрезком прямой с углом наклона 70° к горизонтали сопряжена с дугой радиуса R3, которая является первой частью образующей выкружки 4;- an arc of radius R 2 by a straight line segment with an angle of inclination of 70 ° to the horizontal is conjugated with an arc of radius R 3 , which is the first part of the generatrix of the fillet 4;

- дуга радиуса R3 сопряжена с дугой радиуса R4, которая является второй частью образующей выкружки 4;- an arc of radius R 3 is conjugated with an arc of radius R 4 , which is the second part of the generatrix of the fillet 4;

- дуга радиуса R4 сопряжена с отрезком прямой с уклоном 1:20 (-20 мм<х<40 мм), переходящим в отрезок прямой с уклоном 1:7 (40 мм<х<54 мм) и дальше в отрезок прямой с уклоном 1:1 (54 мм<х<60 мм);- an arc of radius R 4 is conjugated with a straight line segment with a slope of 1:20 (-20 mm <x <40 mm) turning into a straight line segment with a slope of 1: 7 (40 mm <x <54 mm) and then into a straight line segment with a slope 1: 1 (54 mm <x <60 mm);

б) при толщине гребня Δmax=33 мм, что характерно для новых колес:b) with a ridge thickness Δ max = 33 mm, which is typical for new wheels:

- координаты центров и радиусы указанных дуг равны:- the coordinates of the centers and the radii of these arcs are equal to:

x1=-39,0 мм и y1=-5,0 мм для R1=31,0 мм,x 1 = -39.0 mm and y 1 = -5.0 mm for R 1 = 31.0 mm,

x2=-53,7 мм и y2=-14,5 мм для R2=13,5 мм,x 2 = -53.7 mm and y 2 = -14.5 mm for R 2 = 13.5 mm,

x3=-22,5 мм и y3=-20,2 мм для R3=17,7 мм;x 3 = -22.5 mm and y 3 = -20.2 mm for R 3 = 17.7 mm;

х4=-14,0 мм и y4=-38,7 мм для R4=38 мм;x 4 = -14.0 mm and y 4 = -38.7 mm for R 4 = 38 mm;

- дуга радиуса R1 и сопряженная с ней дуга радиуса R2 являются составляющими образующей головки 2 гребня;- an arc of radius R 1 and its associated arc of radius R 2 are components of the generatrix of the head 2 of the ridge;

- дуга радиуса R2 отрезком прямой с углом наклона 70° к горизонтали сопряжена с дугой радиуса R3, которая является первой частью образующей выкружки 4;- an arc of radius R 2 by a straight line segment with an angle of inclination of 70 ° to the horizontal is conjugated with an arc of radius R 3 , which is the first part of the generatrix of the fillet 4;

- дуга радиуса R3 сопряжена с дугой радиуса R4, которая является второй частью образующей выкружки 4;- an arc of radius R 3 is conjugated with an arc of radius R 4 , which is the second part of the generatrix of the fillet 4;

- дуга радиуса R4 сопряжена с отрезком прямой с уклоном 1:20 (-17 мм<х<40 мм), переходящим в отрезок прямой с уклоном 1:7 (40 мм<х<54 мм) и дальше в отрезок прямой с уклоном 1:1 (54 мм<х<60 мм).- an arc of radius R 4 is conjugated with a straight line segment with a slope of 1:20 (-17 mm <x <40 mm), passing into a straight line segment with a slope of 1: 7 (40 mm <x <54 mm) and then into a straight line segment with a slope 1: 1 (54 mm <x <60 mm).

Если значение Δi находится в интервале 29 мм<Δi<33 мм, то необходимые значения координат получают интерполяцией в промежутке между указанными предельными значениями координат, а необходимый профиль обода будет расположен между крайними профилями.If the value of Δ i is in the range of 29 mm <Δ i <33 mm, then the necessary coordinate values are obtained by interpolation in the interval between the specified limit values of the coordinates, and the necessary rim profile will be located between the extreme profiles.

Такой профиль рабочей поверхности формируют обточкой новых или ремонтных колес.Such a profile of the working surface is formed by turning the new or repair wheels.

Перед этим соответствующими инструментами измеряют фактическую толщину гребня 2. Следует отметить, что при измерении обычным универсальным шаблоном, который создан для стандартного профиля обода колеса и широко применяется на заводах и железных дорогах, толщина гребня 2 таких колес по шкале шаблона будет на (0-1) мм меньше значения Δi в зависимости от положения выбранного профиля в заданном интервале.Before this, the actual thickness of the ridge 2 is measured with the appropriate tools. It should be noted that when measuring with a conventional universal template, which is created for the standard profile of the wheel rim and is widely used in factories and railways, the thickness of the ridge 2 of such wheels on the scale of the template will be at (0-1 ) mm is smaller than Δ i depending on the position of the selected profile in a given interval.

Далее с учетом фактической толщины гребня 2 определяют конкретные координаты x, y центров дуг с указанными радиусами R1, R2, R3, R4 и конкретные характеристики отрезков прямых. Затем, настроив станок, обтачивают обод колеса под необходимый профиль.Further, taking into account the actual thickness of ridge 2, specific coordinates x, y of the centers of arcs with the indicated radii R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and specific characteristics of line segments are determined. Then, setting up the machine, grind the wheel rim to the desired profile.

Особенности эксплуатации железнодорожных колесе новыми профилями таковы.The features of operating a railway wheel with new profiles are as follows.

Во время движения вагона колесо взаимодействует с рельсом в зависимости от плана и профиля пути преимущественно частью 5 поверхности катания, а в кривых малого радиуса или на пути неудовлетворительного состояния может взаимодействовать также выкружкой 4, рабочей поверхностью 3 гребня и участком 6 поверхности катания.During the movement of the car, the wheel interacts with the rail, depending on the plan and the track profile, mainly by part 5 of the driving surface, and in curves of small radius or on the path of unsatisfactory condition it can also interact with fillet 4, working surface 3 of the ridge and section 6 of the rolling surface.

Для испытаний были изготовлены опытные образцы колес с выбранным из предложенного интервала профилем, которому присвоено обозначение ИТМ-73. Данные эксплуатационных испытаний полувагонов, оборудованных колесами с предложенным профилем, в сравнении с использованием профиля-прототипа свидетельствуют об уменьшении интенсивности износа гребней колес в среднем на 25-35% (см. соответственно круглые и квадратные маркеры на фиг.2).For testing, prototypes of wheels were made with a profile selected from the proposed interval, which was assigned the designation ITM-73. The operational test data of gondola cars equipped with wheels with the proposed profile, in comparison with the use of the prototype profile, indicate a decrease in the wear intensity of the wheel flanges by an average of 25-35% (see, respectively, round and square markers in figure 2).

Это позволит продлить срок эксплуатации колес без перетачивания по износу гребней до 375-400 тысяч км.This will extend the life of the wheels without re-sharpening the wear of the ridges to 375-400 thousand km.

Следует отметить, что колесные пары со стандартным профилем ободьев (треугольные маркеры) после пробега полувагонов приблизительно 100-130 тысяч км были изъяты из обращения по тонкому гребню и отправлены на переточку.It should be noted that wheel sets with a standard rim profile (triangular markers) after driving gondola cars of approximately 100-130 thousand km were withdrawn from circulation along a thin ridge and sent for regrinding.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Предложенные профили могут быть использованы при изготовлении новых цельнокатанных колес для тележек грузовых вагонов со скользунами постоянного контакта.The proposed profiles can be used in the manufacture of new seamless-rolled wheels for freight wagon trolleys with constant contact sliders.

Колеса с предложенным износоустойчивым профилем обода могут быть использованы при комплексной модернизации трехэлементной тележки модели 18-100, а также в других тележках грузовых вагонов с упруго-диссипативными скользунами постоянного контакта, в том числе в тележках вагонов нового поколения. При этом наряду с уменьшением износа колес достигается выполнение нормативных требований к динамическим характеристикам грузовых вагонов в большем диапазоне скоростей движения, уменьшение влияния износа колес на снижение критической скорости, снижение уровня ударных нагрузок при взаимодействии экипажей и пути.Wheels with the proposed wear-resistant rim profile can be used for complex modernization of the model 18-100 three-element trolley, as well as in other freight wagon trolleys with permanent-contact elastic-dissipative clevis, including new generation wagon trolleys. At the same time, along with a decrease in wheel wear, the regulatory requirements for the dynamic characteristics of freight cars in a wider range of speeds are achieved, the influence of wheel wear on reducing the critical speed is reduced, and the level of shock loads during the interaction of the crews and the track is reduced.

Конкретные профили, выбранные в указанных выше пределах, обеспечивают гладкое сопряжение поверхности катания с рабочей поверхностью гребня как в новых, так и в ремонтных колесах, что облегчает вписывание вагонов в кривые малого (<350 м) радиуса без ухудшения их динамических качеств и позволяет сэкономить металл при перетачивании изношенных колес. Снижение вероятности силового контакта гребней колес с боковыми гранями головок рельсов предотвращает интенсивный износ гребней колес.Specific profiles selected within the above ranges ensure smooth coupling of the skating surface with the working surface of the ridge both in new and in repair wheels, which facilitates fitting cars into curves of small (<350 m) radius without impairing their dynamic qualities and saving metal when dragging worn wheels. Reducing the probability of force contact of the wheel flanges with the side faces of the rail heads prevents intensive wear of the wheel flanges.

Claims (1)

Колесо железнодорожного вагона, профиль обода которого включает гладко сопряженную с поверхностью гребня поверхность катания и который очерчен дугами радиусов R1, R2, R3, R4 и сопряженными отрезками прямых с разным уклоном, при этом положение центров окружностей этих дуг относительно точки 0, расположенной на пересечении круга катания с образующей поверхности катания, и координаты точек сопряжения отрезков прямых профиля выбраны в зависимости от фактической толщины Δi гребня, которая находится в интервале от 29 до 33 мм, следующим образом:A railway car wheel, the rim profile of which includes a rolling surface smoothly conjugated with the ridge surface and which is defined by arcs of radii R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and conjugate straight line segments with different slopes, while the position of the centers of the circles of these arcs with respect to point 0, located at the intersection of the skating circle with the generatrix of the skating surface, and the coordinates of the mating points of the straight line segments are selected depending on the actual thickness Δ i of the ridge, which is in the range from 29 to 33 mm, as follows: при толщине гребня Δmin=29 мм, что характерно для ремонтных колес:with the thickness of the ridge Δ min = 29 mm, which is typical for repair wheels: - координаты центров и радиусы указанных дуг равны:- the coordinates of the centers and the radii of these arcs are equal to: x1=-52,1 мм и y1=-13,3 мм для R1=18,0 мм,x 1 = -52.1 mm and y 1 = -13.3 mm for R 1 = 18.0 mm, x2=-57,7 мм и y2=-14,5 мм для R2=13,5 мм,x 2 = -57.7 mm and y 2 = -14.5 mm for R 2 = 13.5 mm, x3=-26,6 мм и y3=-20,4 мм для R3=17,7 мм;x 3 = -26.6 mm and y 3 = -20.4 mm for R 3 = 17.7 mm; x4=-18,1 мм и y4=-38,9 мм для R4=38 мм;x 4 = -18.1 mm and y 4 = -38.9 mm for R 4 = 38 mm; - дуга радиуса R1 и сопряженная с нею дуга радиуса R2 являются составляющими образующей головки гребня;- an arc of radius R 1 and its associated arc of radius R 2 are components of the generatrix of the ridge head; - дуга радиуса R2 отрезком прямой с углом наклона 70° к горизонтали сопряжена с дугой радиуса R3, которая является первой частью образующей выкружки;- an arc of radius R 2 with a straight line segment with an angle of inclination of 70 ° to the horizontal is conjugated with an arc of radius R 3 , which is the first part of the fillet; - дуга радиуса R3 сопряжена с дугой радиуса R4, которая является второй частью образующей выкружки;- an arc of radius R 3 is conjugated with an arc of radius R 4 , which is the second part of the fillet; - дуга радиуса R4 сопряжена с отрезком прямой с уклоном 1:20 (-20 мм<х<40 мм), переходящим в отрезок прямой с уклоном 1:7 (40 мм<х<54 мм) и дальше в отрезок прямой с уклоном 1:1 (54 мм<х<60 мм);- an arc of radius R 4 is conjugated with a straight line segment with a slope of 1:20 (-20 mm <x <40 mm) turning into a straight line segment with a slope of 1: 7 (40 mm <x <54 mm) and then into a straight line segment with a slope 1: 1 (54 mm <x <60 mm); при толщине гребня Δmax=33 мм, что характерно для новых колес:with a ridge thickness Δ max = 33 mm, which is typical for new wheels: - координаты центров и радиусы указанных дуг равны:- the coordinates of the centers and the radii of these arcs are equal to: x1=-39,0 мм и y1=-5,0 мм для R1=31,0 мм,x 1 = -39.0 mm and y 1 = -5.0 mm for R 1 = 31.0 mm, x2=-53,7 мм и y2=-14,5 мм для R2=13,5 мм,x 2 = -53.7 mm and y 2 = -14.5 mm for R 2 = 13.5 mm, x3=-22,5 мм и y3=-20,2 мм для R3=17,7 мм;x 3 = -22.5 mm and y 3 = -20.2 mm for R 3 = 17.7 mm; x4=-14,0 мм и y4=-38,7 мм для R4=38 мм;x 4 = -14.0 mm and y 4 = -38.7 mm for R 4 = 38 mm; - дуга радиуса R1 и сопряженная с нею дуга радиуса R2 являются составляющими образующей головки гребня;- an arc of radius R 1 and its associated arc of radius R 2 are components of the generatrix of the ridge head; - дуга радиуса R2 отрезком прямой с углом наклона 70° к горизонтали сопряжена с дугой радиуса R3, которая является первой частью образующей выкружки;- an arc of radius R 2 with a straight line segment with an angle of inclination of 70 ° to the horizontal is conjugated with an arc of radius R 3 , which is the first part of the fillet; - дуга радиуса R3 сопряжена с дугой радиуса R4, которая является второй частью образующей выкружки;- an arc of radius R 3 is conjugated with an arc of radius R 4 , which is the second part of the fillet; - дуга радиуса R4 сопряжена с отрезком прямой с уклоном 1:20 (-17 мм<х<40 мм), переходящим в отрезок прямой с уклоном 1:7 (40 мм<х<54 мм) и дальше в отрезок прямой с уклоном 1:1 (54 мм<х<60 мм).
Figure 00000001
- an arc of radius R 4 is conjugated with a straight line segment with a slope of 1:20 (-17 mm <x <40 mm), passing into a straight line segment with a slope of 1: 7 (40 mm <x <54 mm) and then into a straight line segment with a slope 1: 1 (54 mm <x <60 mm).
Figure 00000001
RU2011123145/11U 2011-06-09 2011-06-09 RAILWAY WHEEL RU113201U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123145/11U RU113201U1 (en) 2011-06-09 2011-06-09 RAILWAY WHEEL

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123145/11U RU113201U1 (en) 2011-06-09 2011-06-09 RAILWAY WHEEL

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU113201U1 true RU113201U1 (en) 2012-02-10

Family

ID=45853923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011123145/11U RU113201U1 (en) 2011-06-09 2011-06-09 RAILWAY WHEEL

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU113201U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568819C2 (en) * 2013-01-21 2015-11-20 Игорь Анатольевич Пухов Increasing life of elements in system wheel-rail and profiles of track and railway wheel rim selected proceeding therefrom

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568819C2 (en) * 2013-01-21 2015-11-20 Игорь Анатольевич Пухов Increasing life of elements in system wheel-rail and profiles of track and railway wheel rim selected proceeding therefrom

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jahed et al. A numerical optimization technique for design of wheel profiles
RU2441762C1 (en) Surface profile of a railroad wheel
CN109214554A (en) A kind of railway vehicle wheel under non-pulling wheel operating condition repairs strategic decision-making algorithm to vehicle rotation
CN104878667A (en) Method of polishing steel rails in switch area
US7669906B2 (en) Running profile of railway wheel
Smith et al. A design methodology for wheel and rail profiles for use on steered railway vehicles
RU2454331C1 (en) Railway wheel profile
RU113201U1 (en) RAILWAY WHEEL
RU26208U1 (en) RAIL SURFACE PROFILE
Vorobev et al. A study of the contact of the wheel with the rail for various conditions of freight car
CN112836313B (en) Design method of turnout steel rail polishing profile based on contact light band position
RU22099U1 (en) RAILWAY RIM PROFILE
RU22100U1 (en) RAIL WHEEL FILE
RU135965U1 (en) WHEEL OF RAILWAY CARGO WAGON
RU2684347C1 (en) Railway wheel rim surface profile
Grassie Maintenance of the wheel–rail interface
RU2648545C2 (en) Working surface profile of railway wheel r65-vg1
RU2661183C1 (en) Surface profile of wheel rim of passenger cars
Ushkalov et al. Reduction of freight car wheel wear of 1520 mm gauge railways
RU2661186C1 (en) Surface profile of wheel rim of freight cars
CN110979377B (en) Wheel tread, wheel, variable-track-pitch steering system and vehicle
Dos Santos et al. The influence of wheel profile on the safety index
Brandau et al. Wear reduction in light rail systems through asymmetrical railhead profiles
Swenson et al. The effect of locomotive radial steering bogies on wheel and rail wear
Lingaitis et al. The analysis of wear intensity of the locomotive wheel-sets

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160610