RU2601492C2 - Railroad wheel by v.v.bodrov - Google Patents

Railroad wheel by v.v.bodrov Download PDF

Info

Publication number
RU2601492C2
RU2601492C2 RU2015140180/11A RU2015140180A RU2601492C2 RU 2601492 C2 RU2601492 C2 RU 2601492C2 RU 2015140180/11 A RU2015140180/11 A RU 2015140180/11A RU 2015140180 A RU2015140180 A RU 2015140180A RU 2601492 C2 RU2601492 C2 RU 2601492C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wheel
ring
rim
hub
radial
Prior art date
Application number
RU2015140180/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015140180A (en
Inventor
Владимир Викторович Бодров
Original Assignee
Владимир Викторович Бодров
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 Владимир Викторович Бодров filed Critical Владимир Викторович Бодров
Priority to RU2015140180/11A priority Critical patent/RU2601492C2/en
Publication of RU2015140180A publication Critical patent/RU2015140180A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2601492C2 publication Critical patent/RU2601492C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B17/00Wheels characterised by rail-engaging elements

Landscapes

  • Braking Arrangements (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to railway transport and can be used in passenger and freight speed cars bogies wheel pairs. Railroad wheel comprises hub and rim with tread area and flange, connected to hub with possibility of independent rotation, viscoelastic ring installed between them without gaps, bushing made from metal with low dry friction sliding coefficient by steel between ring and rim adjacent surfaces and highly heat-conducting soft antifriction material powder on sliding surface. Wheel rim (2) is made with ring groove on flange side and with radial thrust (3) on opposite side on inner radius. Height of radial thrust (3) is at least twice exceeds viscoelastic ring (4) thickness. Wheel rim (2), viscoelastic ring (4) and wheel center (1) are connected in assembly unit by stop ring. Assembled unit radial section is inscribed in wide gage railway rolling stock standard-rolled wheel radial cross-section.
EFFECT: enabling lower costs, reduced wheel rolling resistance and safety of operation.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожным транспортным средствам и может быть использовано в колесных парах тележек пассажирских и скоростных грузовых вагонов.The invention relates to railway vehicles and can be used in wheelsets of passenger cars and high-speed freight cars.

Известно множество патентов, направленных на решение проблемы интенсивного износа колес при движении в кривых пути возможностью независимого вращения обода относительно оси одного из колес в колесной паре, например [1], или возможности независимого вращения одной полуоси от другой, например [2].There are many patents aimed at solving the problem of intensive wear of wheels when driving in curved paths by the possibility of independent rotation of the rim relative to the axis of one of the wheels in a pair of wheels, for example [1], or the possibility of independent rotation of one half shaft from another, for example [2].

Конструкция по [1] представляется рациональной, технологичной в изготовлении и потому сравнительно легко реализуемой. Колесо с подвижным ободом содержит ступицу и обод, установленный на ней с возможностью вращения и фиксированно от осевого перемещения, средства фиксации выполнены в виде разрезного кольца, упругодеформируемой фиксирующей планки и стопорных элементов, при этом кольцо установлено во внутренней кольцевой канавке, выполненной в ободе, фиксирующая планка установлена в прорези кольца, а стопорные элементы установлены в пазах на стопорной планке и на концах кольца.The design according to [1] seems to be rational, technological in manufacture and therefore relatively easy to implement. The wheel with a movable rim contains a hub and a rim mounted on it with the possibility of rotation and is fixed from axial movement, the fixing means are made in the form of a split ring, an elastically deformable fixing bar and locking elements, the ring being installed in the inner ring groove made in the rim, fixing the bar is installed in the slot of the ring, and the locking elements are installed in the grooves on the locking bar and at the ends of the ring.

Недостаток конструкции - повышенная сложность изготовления разрезного кольца и фиксирующей планки с пазами специальной формы и со стопорными элементами.The design drawback is the increased complexity of manufacturing a split ring and a retaining plate with grooves of a special shape and with retaining elements.

Известно сравнительно небольшое количество патентов не из области ненаучной фантастики, направленных на решение сразу двух проблем - снижения интенсивности износа и подрессоривания колес, например, путем закрепления между ободом и ступицей упругих элементов без возможности их независимого вращения, и независимого вращения колеса относительно оси путем соединения ступицы с осью через подшипник [3]. Подобные конструкции относятся преимущественно к шахтному рельсовому транспорту - не очень нагруженному и совсем не скоростному, с колесами сравнительно малого диаметра. В колесе с подшипником на оси центробежная и другие поперечные силы, передаваемые на рельс гребнем, образуют дополнительную радиальную нагрузку на подшипник, равную поперечной силе, умноженной на отношение диаметра поверхности катания к ширине подшипника (принцип Г-образного рычага), а в железнодорожном колесе поперечные силы существенны.A relatively small number of patents not from the field of unscientific fiction are known aimed at solving two problems at once - reducing the intensity of wear and suspension of the wheels, for example, by securing elastic elements between the rim and the hub without the possibility of their independent rotation, and independently rotating the wheel relative to the axis by connecting the hub with an axis through the bearing [3]. Such constructions relate mainly to mine rail transport - not very loaded and not at all high-speed, with wheels of a relatively small diameter. In a wheel with a bearing on the axle, centrifugal and other transverse forces transmitted to the rail by the ridge form an additional radial load on the bearing equal to the transverse force multiplied by the ratio of the diameter of the rolling surface to the width of the bearing (L-shaped principle), and in the railway wheel, the transverse forces are substantial.

В качестве прототипа принято железнодорожное колесо, включающее ступицу и обод с поверхностью катания и гребнем, соединенный со ступицей с возможностью независимого вращения, наружная поверхность ступицы и внутренняя поверхность обода выполнены цилиндрическими, между ними без зазоров установлено кольцо из упругоэластичного материала с высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения, толщина кольца равна толщине обода на поверхности скольжения и расстоянию между боковинами, соединенными болтами, проходящими сквозь боковые поверхности кольца, обод выполнен с упорными поверхностями, радиус которых больше своего внутреннего радиуса как минимум на полторы величины и больше наружного радиуса боковин на величину допустимого радиального смещения при максимальной нагрузке и жестко соединен с тормозным диском, оснащенным тормозными накладками и устройством их нажатия.As a prototype, a railway wheel was adopted, including a hub and a rim with a rolling surface and a ridge, connected to the hub with the possibility of independent rotation, the outer surface of the hub and the inner surface of the rim are cylindrical, between them without gaps a ring of elastic material with high wear resistance and low coefficient is installed friction, the thickness of the ring is equal to the thickness of the rim on the sliding surface and the distance between the sidewalls connected by bolts passing through the side surface of the ring, the rim is formed with abutment surfaces having a radius greater than its internal radius at least half the magnitude and greater than the outer radius of the sidewalls on the allowable radial displacement at maximum load and is fixedly connected with the brake disc, brake linings and equipped with their pressing device.

Дополнительно к этому, на поверхность скольжения упругоэластичного кольца нанесен порошок высокотеплопроводного мягкого антифрикционного материала, например графита, между смежными поверхностями кольца и обода помещена втулка из металла с низким коэффициентом сухого трения скольжения по стали, например латуни, болты, соединяющие боковины, оснащены распорными втулками из высокотеплопроводного металла, например бронзы, длина втулок равна толщине обода между боковинами [4].In addition, a powder of highly conductive soft antifriction material, for example graphite, is deposited on the sliding surface of the elastic ring, a sleeve made of metal with a low coefficient of dry sliding friction on steel, for example brass, is placed between adjacent surfaces of the ring and rim, bolts connecting the sidewalls are equipped with spacer sleeves made of highly heat-conducting metal, such as bronze, the length of the bushings is equal to the thickness of the rim between the sidewalls [4].

Назначение упруго-эластичного кольца (в дальнейшем - кольцо) и порошковой смазки не требует пояснений.The purpose of the elastic ring (hereinafter referred to as the ring) and powder lubrication is self-explanatory.

Разделение поверхностей обода и кольца втулкой из антифрикционного металла устраняет дополнительный нагрев поверхности кольца от трения.The separation of the surfaces of the rim and the ring with a sleeve of antifriction metal eliminates additional heating of the surface of the ring from friction.

Равенство диаметров кольца соответствующим диаметрам ступицы и обода, а его толщины - толщине обода и расстоянию между боковинами, создает замкнутый объем кольца, что существенно увеличивает кажущуюся жесткость материала кольца - при вращении колеса в каждый момент времени деформация происходит путем перемещения материала из мгновенного низа в мгновенный верх полости вокруг ступицы и болтов, то есть с увеличенным сопротивлением деформации при постоянном объеме, и обеспечивает максимальную теплоотдачу поверхностей кольца, в котором при движении вагона непрерывно превращается в теплоту порядка 40% энергии деформации сдвига несжимаемого материала, а проходящие через кольцо болты с высокотеплопроводными втулками отводят наружу тепло из объема материала. В несжимаемом материале давление нижней части обода передается во все стороны, в том числе на боковины. Эту нагрузку замыкают на себя болты, а распорные втулки, длина которых равна толщине обода между боковинами, обеспечивают плотное прилегание без сжатия боковин к ободу - минимизируют трение стали по стали при непрерывном радиальном перемещении и относительном вращении обода в кривых пути.The equality of the diameters of the ring to the corresponding diameters of the hub and rim, and its thickness - the thickness of the rim and the distance between the sidewalls, creates a closed volume of the ring, which significantly increases the apparent stiffness of the material of the ring - when the wheel rotates at each moment of time, deformation occurs by moving the material from the instantaneous bottom to the instantaneous the top of the cavity around the hub and bolts, that is, with increased resistance to deformation at a constant volume, and provides maximum heat transfer to the surfaces of the ring, in which and the movement of the carriage continuously turns into heat of about 40% of the shear strain energy of an incompressible material, and the bolts passing through the ring with highly heat-conducting bushings remove heat from the bulk of the material. In an incompressible material, the pressure of the lower part of the rim is transmitted in all directions, including to the sidewalls. This load is closed by bolts, and spacer bushes, the length of which is equal to the thickness of the rim between the sidewalls, provide a snug fit without compression of the sidewalls to the rim - minimize steel friction on steel with continuous radial movement and relative rotation of the rim in curved paths.

В связи со значительным возможным перемещением обода относительно ступицы стандартная тормозная система грузовых вагонов с односторонним прижатием тормозных колодок к поверхности катания малоэффективна, поэтому в прототипе предусмотрено крепление к ободу болтами тормозного диска.Due to the significant possible movement of the rim relative to the hub, the standard brake system of freight cars with one-sided pressing of the brake pads to the tread surface is ineffective, therefore, the prototype provides for fixing the brake disc to the rim with bolts.

Наиболее существенные недостатки прототипа:The most significant disadvantages of the prototype:

- Сложность конструкции и связанная с этим неприемлемая трудоемкость и дороговизна изготовления ступицы.- The complexity of the design and the associated unacceptable complexity and high cost of manufacturing the hub.

- Наличие болтовых соединений в колесе, подверженном вибрации и ударам, переменным по величине и направлению силам, существенно повышает возможную аварийность его эксплуатации.- The presence of bolted joints in a wheel subject to vibration and impacts, forces that are variable in magnitude and direction, significantly increases the possible accident rate of its operation.

- В процессе не очень быстрого движения вагона относительно большая площадь поперечного сечения кольца создает возможность перетекания такого потока объемно сжатого материала, при котором квазистатический эксцентриситет поверхности катания колеса относительно оси колесной пары может составить 3-6 мм. При этом, с одной стороны - мягкое подрессоривание при радиальных ударах, что хорошо, с другой - увеличивается возможно на порядок эквивалентный коэффициент трения качения колеса по рельсу, и эта дополнительная работа качения полностью переходит в тепло.- In the process of the car’s movement not very fast, the relatively large cross-sectional area of the ring makes it possible to flow over such a stream of volumetric compressed material, in which the quasistatic eccentricity of the wheel rolling surface relative to the axis of the wheel pair can be 3-6 mm. At the same time, on the one hand, it is soft suspension during radial impacts, which is good, on the other hand, the equivalent coefficient of friction of the wheel rolling along the rail is increased by an order of magnitude, and this additional rolling work completely turns into heat.

Задача изобретения - упрощение и удешевление конструкции, снижение сопротивления качению колеса, повышение безопасности эксплуатации.The objective of the invention is to simplify and reduce the cost of the design, reducing the rolling resistance of the wheel, increasing the safety of operation.

Задача решается за счет того, что в железнодорожном колесе, включающем ступицу и обод с поверхностью катания и гребнем, соединенный со ступицей с возможностью независимого вращения, упругоэластичное кольцо, установленное между ними без зазоров, втулку из металла с низким коэффициентом сухого трения скольжения по стали между смежными поверхностями кольца и обода и порошок высокотеплопроводного мягкого антифрикционного материала на поверхности скольжения, согласно изобретению разность радиусов наружной и внутренней цилиндрических поверхностей упругоэластичного кольца находится в пределах 0.003-0.01 диаметра поверхности катания колеса при твердости материала по Шору 60-80А, обод колеса выполнен с кольцевым пазом со стороны гребня и с радиальным упором с противоположной стороны на внутреннем радиусе, например, из стандартного серийно производимого бандажа для подвижного состава железных дорог широкой колеи, ступица выполнена в соответствии со стандартом на центры колесные катаные или литые для железнодорожного подвижного состава; обод колеса, упруго-эластичное кольцо и колесный центр соединены в сборочную единицу стопорным кольцом, при этом радиальное сечение сборочной единицы вписывается в радиальное сечение стандартного цельнокатаного колеса подвижного состава железных дорог широкой колеи.The problem is solved due to the fact that in a railway wheel, including a hub and a rim with a rolling surface and a ridge, connected to the hub with the possibility of independent rotation, an elastic band installed between them without gaps, a sleeve made of metal with a low coefficient of dry sliding friction on steel between adjacent surfaces of the ring and rim and the powder of a highly conductive soft antifriction material on the sliding surface, according to the invention, the difference between the radii of the outer and inner cylindrical The surfaces of the elastic ring are within the range of 0.003-0.01 of the diameter of the wheel’s surface with Shore hardness of 60-80A, the wheel rim is made with an annular groove on the ridge side and with a radial stop on the opposite side on the inner radius, for example, from a standard commercially available band for rolling stock of broad gauge railways, the hub is made in accordance with the standard for wheel centers rolled or cast for railway rolling stock; the wheel rim, the elastic-elastic ring and the wheel center are connected to the assembly unit by a retaining ring, while the radial section of the assembly unit fits into the radial section of a standard solid-rolled wheel of a wide gauge railway rolling stock.

Дополнительно к этому, высота радиального упора минимум вдвое превышает толщину упругоэластичного кольца, в разрез стопорного кольца собранного колеса вставлена и скреплена с ним поверхностной сваркой стопорная пластина.In addition, the height of the radial stop is at least twice the thickness of the elastic ring, and a lock plate is inserted and fastened with it by surface welding into the section of the lock ring of the assembled wheel.

До недавнего времени широко применялись сборные колеса - колесный центр в виде ступицы, диска криволинейной формы и обода (ГОСТ Ρ 55498-2013 Центры колесные катаные для железнодорожного подвижного состава. Технические условия, ГОСТ 4491-86 Центры колесные литые для подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм) и бандаж, насаживаемый на колесный центр по горячей и прессовой посадке (ГОСТ 398-96 Бандажи из углеродистой стали для подвижного состава железных дорог широкой колеи и метрополитена. Технические условия). Имеются отработанные технологии их массового производства и соответствующее технологическое оборудование. В связи с этим изготовление обода и колесного центра предлагаемого колеса из массово производимых предельно упрощает и удешевляет процесс реализации устройства.Until recently, prefabricated wheels were widely used - a wheel center in the form of a hub, a curved disk and a rim (GOST Ρ 55498-2013 Rolled wheel centers for railway rolling stock. Specifications, GOST 4491-86 Cast wheel centers for rolling stock of 1520 gauge railways mm) and a bandage mounted on the wheel center for hot and press fit (GOST 398-96 Carbon steel bandages for rolling stock of broad gauge and underground railways. Technical conditions). There are proven technologies for their mass production and the corresponding technological equipment. In this regard, the manufacture of the rim and wheel center of the proposed wheel from mass produced extremely simplifies and reduces the cost of the implementation process of the device.

В настоящее время в подвижном составе железных дорог используются преимущественно цельнокатаные колеса (ГОСТ 10791-2011 Колеса цельнокатаные. Технические условия). Они менее трудоемки в изготовлении и главное - более легкие.Currently, the rolling stock of the railways mainly uses solid-rolled wheels (GOST 10791-2011 Solid-rolled wheels. Technical conditions). They are less labor intensive to manufacture and, most importantly, lighter.

В сборных колесах бандаж садится на колесный центр горяче-прессовой посадкой, длительность операции - более 10 минут и за это время бандаж не должен остыть ниже заданной температуры, а для этого должен быть достаточно массивным, колесный центр тоже не должен быстро нагреться от насаживаемого бандажа, значит и его обод должен быть массивным. При производстве цельнокатаного колеса нет потребности излишне утолщать обод и нет обода колесного центра, поэтому оно более легкое. Предлагаемая конструкция собирается из деталей одинаковой температуры, толщина ободов колеса и колесного центра определяется только необходимой жесткостью и колесо вполне вписывается в размеры цельнокатаного. Этим и обусловлен заявленный признак.In prefabricated wheels, the bandage sits on the wheel center by hot-press fit, the duration of the operation is more than 10 minutes and during this time the bandage should not cool below the set temperature, but for this it should be massive enough, the wheel center should also not quickly heat up from the mounted bandage, hence its rim must be massive. In the production of a solid-rolled wheel there is no need to thicken the rim too much and there is no rim of the wheel center, therefore it is lighter. The proposed design is assembled from parts of the same temperature, the thickness of the rims of the wheel and the wheel center is determined only by the necessary stiffness and the wheel fits perfectly into the dimensions of the seamless. This is due to the claimed sign.

Разность радиусов наружной и внутренней цилиндрических поверхностей упругоэластичного кольца (в дальнейшем - кольца) или его толщина, а также величина его твердости определяет степень подрессоривания и дополнительное сопротивление движению колеса. Твердость полимеров и резин принято характеризовать единицами твердости по шкале Шора А. Представляется рациональным принять материал кольца с характеристикой в пределах твердости по Шору автомобильных шин, равной 60-80А. При толщине кольца менее 0.003 диаметра колеса (2.85 мм) дополнительного сопротивления движению вагона на скорости более 20 км/час практически не будет, но амортизироваться будут преимущественно высокочастотные колебания обода и незначительно - удары на рельсовых стыках. При толщине кольца более 0.01 (9.5 мм) удары на рельсовых стыках будут амортизироваться удовлетворительно, но дополнительное сопротивление движению будет ощутимым на скорости менее 40 км/час.The difference between the radii of the outer and inner cylindrical surfaces of the elastic ring (hereinafter referred to as the ring) or its thickness, as well as the value of its hardness, determines the degree of suspension and additional resistance to the movement of the wheel. The hardness of polymers and rubbers is usually characterized by units of hardness on the Shore A scale. It seems rational to accept ring material with a characteristic within the range of Shore hardness of automobile tires equal to 60-80A. If the ring thickness is less than 0.003 of the wheel diameter (2.85 mm), there will be practically no additional resistance to the movement of the car at a speed of more than 20 km / h, but mainly high-frequency vibrations of the rim will be amortized, and insignificantly, impacts on rail joints. With a ring thickness of more than 0.01 (9.5 mm), impacts on rail joints will be adequately absorbed, but the additional resistance to movement will be noticeable at a speed of less than 40 km / h.

При длительной стоянке вагона толщина кольца внизу может уменьшиться в несколько раз, соответственно сместится вниз обод колесного центра относительно радиального упора обода колеса (в дальнейшем - обода). В этом случае для сохранения возможности передачи поперечной силы от колесного центра ободу по полному периметру радиального упора его высота должна быть не меньше двойной толщины кольца.When the car is parked for a long time, the ring thickness at the bottom can decrease several times, respectively, the rim of the wheel center will shift down relative to the radial stop of the wheel rim (hereinafter - the rim). In this case, in order to maintain the possibility of transmitting the transverse force from the wheel center to the rim along the full perimeter of the radial stop, its height should be not less than double the thickness of the ring.

Вставка в разрез стопорного кольца нужна для устранения его дебаланса, существенного при скорости вращения колеса 500-600 об/мин. Условно неразъемное крепление стопорной пластины к стопорному кольцу короткими неглубокими сварными швами встык упрощает изготовление и сборку обеих деталей, а при замене обода в условиях депо поверхностные сварные швы легко разрезаются, например, абразивным диском.An insert into the section of the retaining ring is needed to eliminate its unbalance, essential at a wheel speed of 500-600 rpm. Conditionally one-piece fastening of the retaining plate to the retaining ring with short shallow butt welds simplifies the manufacture and assembly of both parts, and when replacing the rim in depot conditions, the surface welds are easily cut, for example, with an abrasive disk.

Отсутствие в конструкции колеса болтовых соединений повышает безопасность его эксплуатации.The absence of bolted joints in the wheel design increases the safety of its operation.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:The essence of the invention is illustrated by drawings, which depict:

Фиг. 1 - Радиальный разрез колеса.FIG. 1 - Radial section of the wheel.

Фиг. 2 - Вид по А.FIG. 2 - View by A.

Фиг. 3 - Вид по I.FIG. 3 - View by I.

Колесо состоит из колесного центра 1 (фиг. 1-3), обода 2 с радиальным упором 3 (фиг. 1, 3), полиуретанового кольца 4, разрезной тонкостенной втулки 5 (фиг. 3), например, гнутой полосы из антифрикционного металла, шайбы 6 из того же металла, стопорного кольца 7 (фиг. 1, 2) с отверстиями 8 (фиг. 2) у разреза для возможности сжатия перед установкой в паз или выемки из паза, и стопорной пластины 9. На наружную поверхность втулки 5 нанесен порошок графита (не показан). Втулка 5 выполнена разрезной для возможности свободной деформации при изменении ее температуры.The wheel consists of a wheel center 1 (Fig. 1-3), a rim 2 with a radial stop 3 (Fig. 1, 3), a polyurethane ring 4, a split thin-walled sleeve 5 (Fig. 3), for example, a bent strip of antifriction metal, washers 6 of the same metal, retaining ring 7 (Fig. 1, 2) with holes 8 (Fig. 2) at the cut for compression before installation into the groove or recess from the groove, and the retaining plate 9. On the outer surface of the sleeve 5 is applied graphite powder (not shown). The sleeve 5 is made split for the possibility of free deformation when its temperature changes.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Обод колеса четырехосного вагона нагружен одной восьмой веса брутто вагона, умноженной на коэффициент динамики (до 0.47) плюс сила ветра и центробежная, разгружающие подветренное и внутреннее колесо и соответственно перегружающие второе колесо. Суммарная вертикальная нагрузка на обод создает напряжение сжатия, существенно превышающее допускаемое напряжение сжатия в одномерно нагруженном материале кольца, предпочтительно в полиуретане, но в замкнутом объеме полиуретан, как и любой другой несжимаемый материал, выдерживает без изменения объема на несколько порядков большее давление всестороннего сжатия, при этом допускает весьма существенную деформацию сдвига, включая текучесть. А боковые силы от колесного центра 1 передаются на обод 2 через радиальный упор 3, минуя кольцо 4. При движении в кривой пути возникают инерционные силы, направленные на снятие обода 2 с колесного центра 1 на внутреннем рельсе. Этому препятствует стопорное кольцо 7.The rim of a four-axle car’s wheel is loaded with one-eighth of the car’s gross weight multiplied by the dynamics coefficient (up to 0.47) plus wind and centrifugal forces, which unload the leeward and inner wheels and, accordingly, overload the second wheel. The total vertical load on the rim creates a compressive stress that significantly exceeds the allowable compressive stress in a one-dimensionally loaded ring material, preferably in polyurethane, but in a closed volume, polyurethane, like any other incompressible material, can withstand several times more compression pressure without changing the volume, at this allows a very significant shear deformation, including fluidity. And the lateral forces from the wheel center 1 are transmitted to the rim 2 through the radial stop 3, bypassing the ring 4. When moving in a curved path, inertial forces arise, aimed at removing the rim 2 from the wheel center 1 on the inner rail. The circlip 7 prevents this.

Под нагрузкой обода колесного центра 1 неподвижного колеса кольцо 4 деформируется, преимущественно упруго, из нагруженной нижней части материал постепенно сдвигается (перетекает) в ненагруженную верхнюю часть и колесный центр 1 перемещается вниз. Скорость течения зависит от твердости материала и толщины кольца 4, а перемещение колесного центра вниз - от времени стоянки.Under the load of the rim of the wheel center 1 of the fixed wheel, the ring 4 is deformed, mainly elastically, from the loaded lower part the material gradually moves (flows) to the unloaded upper part and the wheel center 1 moves down. The flow rate depends on the hardness of the material and the thickness of the ring 4, and the downward movement of the wheel center depends on the parking time.

С началом движения вагона за половину оборота колеса колесный центр 1 накатывается на наиболее толстую часть кольца 4 с перемещением тележки вверх, т.е. с увеличением нагрузки на утолщенную часть кольца и деформация направляется в сторону выравнивания толщины. За несколько оборотов колеса она практически выравнивается и при дальнейшем вращении в мгновенной нижней точке имеет место небольшая деформация. Чем больше скорость вращения колеса, тем меньше эта деформация - материал не успевает деформироваться пропорционально нагрузке, поскольку ее скорость сравнительно мала, площадь поперечного сечения потока также мала при малой толщине кольца. На рельсовых стыках и других неровностях пути нагрузка снизу ударно возрастает и местная деформация, преимущественно упругая, увеличивается, но с меньшей скоростью, сила упругости быстро выравнивает толщину кольца 4. Таким образом происходит подрессоривание обода 2.With the beginning of the movement of the car for half a turn of the wheel, the wheel center 1 rolls onto the thickest part of the ring 4 with the trolley moving upwards, i.e. with an increase in the load on the thickened part of the ring and the deformation is directed towards the alignment of the thickness. For a few revolutions of the wheel, it is practically leveled and with further rotation at an instantaneous lower point, a slight deformation takes place. The greater the speed of rotation of the wheel, the less this deformation - the material does not have time to deform in proportion to the load, since its speed is relatively small, the cross-sectional area of the flow is also small with a small thickness of the ring. At rail joints and other irregularities of the track, the load from the bottom increases dramatically and local deformation, mainly elastic, increases, but at a lower speed, the elastic force quickly equalizes the thickness of the ring 4. Thus, the rim 2 is sprung.

В упругоэластичном материале энергия деформации затрачивается на внутреннее трение молекулярных цепочек с выделением тепла, причем в тепло превращается до 40% затраченной энергии - происходит автодемпфирование, практически исключающее колебательные резонансные явления низкой частоты - галопирование и подскоки вагона. Поскольку с увеличением скорости вращения деформация кольца 4 уменьшается, уменьшается и тепловыделение. Теплота из кольца 4 удаляется в колесный центр 1 и через втулку 5 в обод 2, а оттуда передается воздушному потоку.In an elastic material, the strain energy is expended on the internal friction of molecular chains with the release of heat, and up to 40% of the expended energy is converted into heat - auto-damping occurs, which virtually eliminates low-frequency vibrational resonance phenomena - galloping and car jumps. Since with an increase in the rotational speed, the deformation of the ring 4 decreases, the heat release decreases. The heat from the ring 4 is removed to the wheel center 1 and through the sleeve 5 to the rim 2, and from there it is transmitted to the air flow.

В кривых пути внешний рельс длиннее внутреннего и начинает катиться со скольжением одно из колес или оба одновременно, но поскольку коэффициент трения скольжения стали по стали существенно больше, чем латуни или бронзы по стали, к тому же покрытой графитовым порошком, обод поворачивается относительно оси колесной пары и скольжение по рельсу прекращается.In the curved paths, the outer rail is longer than the inner one and one of the wheels starts to slide with sliding, but since the friction coefficient of the steel’s slip on steel is significantly larger than that of brass or bronze on steel, which is also coated with graphite powder, the rim rotates relative to the axis of the wheel pair and sliding on the rail stops.

Таким образом, предложенная конструкция колеса отличается существенно большей простотой и технологичностью в изготовлении, а значит меньшей стоимостью, имеет меньшее сопротивление качению колеса и безопасна в эксплуатации.Thus, the proposed wheel design is characterized by significantly greater simplicity and manufacturability in manufacturing, and therefore lower cost, has less rolling resistance of the wheel and is safe to operate.

Источники информации:Information sources:

1. A.M. Фридберг, Л.В. Винник. Колесо с подвижным ободом. Патент RU 2135372 C1. МПК В60В 17/00. Опубл. 27.08.1999. Бюл. №24.1. A.M. Friedberg, L.V. Vinnik. Wheel with a movable rim. Patent RU 2135372 C1. IPC V60V 17/00. Publ. 08/27/1999. Bull. Number 24.

2. О.В. Мельниченко, Е.В. Чупраков, С.А. Горбаток. Способ снижения износа системы колесо-рельс и конструкция для его осуществления. Патент RU 2449910 С2. МПК: B61F 3/00; B61F 5/50; D61F 5/38. Опубл. 10.05.12. Бюл. №13.2. O.V. Melnichenko, E.V. Chuprakov, S.A. Hunchback A method of reducing the wear of the wheel-rail system and the design for its implementation. Patent RU 2449910 C2. IPC: B61F 3/00; B61F 5/50; D61F 5/38. Publ. 05/10/12. Bull. No. 13.

3. Ж.М. Касылкасов. Колесо рельсового транспортного средства. Патент SU 1685755 A1. МПК В60В 9/00. Опубл. 23.10.1991. Бюл. №39.3. J.M. Kaslykasov. Wheel of a rail vehicle. Patent SU 1685755 A1. IPC V60V 9/00. Publ. 10/23/1991. Bull. Number 39.

4. В.В. Бодров. Залiзничне колесо В.В. Бодрова. Патент UA 88998 U. МПК: В60В 17/00; B61F 13/00; В61Н 5/00. Опубл. 10.04.2014, Бюл. №7.4. V.V. Bodrov. Valiznichny wheel V.V. Bodrova. Patent UA 88998 U. IPC: B60B 17/00; B61F 13/00; B61H 5/00. Publ. 04/10/2014, Bull. Number 7.

Claims (3)

1. Железнодорожное колесо, включающее ступицу и обод с поверхностью катания и гребнем, соединенный со ступицей с возможностью независимого вращения, упругоэластичное кольцо, установленное между ними без зазоров, втулку из металла с низким коэффициентом сухого трения скольжения по стали между смежными поверхностями кольца и обода и порошок высокотеплопроводного мягкого антифрикционного материала на поверхности скольжения, отличается тем, что разность радиусов наружной и внутренней цилиндрических поверхностей упругоэластичного кольца находится в пределах 0.003-0.01 диаметра поверхности катания колеса при твердости материала по Шору 60-80А, обод колеса выполнен с кольцевым пазом со стороны гребня и с радиальным упором с противоположной стороны на внутреннем радиусе, например, из стандартного серийно производимого бандажа для подвижного состава железных дорог широкой колеи, ступица выполнена в соответствии со стандартом на центры колесные катаные или литые для железнодорожного подвижного состава; обод колеса, упругоэластичное кольцо и колесный центр соединены в сборочную единицу стопорным кольцом, при этом радиальное сечение сборочной единицы вписывается в радиальное сечение стандартного цельнокатаного колеса подвижного состава железных дорог широкой колеи.1. A railway wheel, including a hub and a rim with a rolling surface and a ridge, connected to the hub with the possibility of independent rotation, an elastic ring installed between them without gaps, a sleeve made of metal with a low coefficient of dry sliding friction on steel between adjacent surfaces of the ring and rim and powder of a highly heat-conducting soft antifriction material on a sliding surface, characterized in that the difference between the radii of the outer and inner cylindrical surfaces of the elastic ring and it is in the range of 0.003-0.01 the diameter of the surface of the wheel when the hardness of the material is 60-80 A, the wheel rim is made with an annular groove on the ridge side and with a radial stop on the opposite side on the inner radius, for example, from a standard commercially available bandage for rolling stock broad gauge railways, the hub is made in accordance with the standard for wheel-rolled or cast-iron centers for railway rolling stock; the wheel rim, the elastic ring and the wheel center are connected to the assembly unit by a retaining ring, while the radial section of the assembly unit fits into the radial section of a standard solid-rolled wheel of a wide gauge railway rolling stock. 2. Колесо по п. 1, отличающееся тем, что высота радиального упора минимум вдвое превышает толщину упругоэластичного кольца.2. The wheel according to claim 1, characterized in that the height of the radial stop is at least twice the thickness of the elastic ring. 3. Колесо по п. 1, отличающееся тем, что в разрез стопорного кольца собранного колеса вставлена и скреплена с ним поверхностной сваркой стопорная пластина. 3. The wheel according to claim 1, characterized in that a lock plate is inserted and fastened with it by surface welding into the section of the lock ring of the assembled wheel.
RU2015140180/11A 2015-10-30 2015-10-30 Railroad wheel by v.v.bodrov RU2601492C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015140180/11A RU2601492C2 (en) 2015-10-30 2015-10-30 Railroad wheel by v.v.bodrov

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015140180/11A RU2601492C2 (en) 2015-10-30 2015-10-30 Railroad wheel by v.v.bodrov

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015140180A RU2015140180A (en) 2016-02-10
RU2601492C2 true RU2601492C2 (en) 2016-11-10

Family

ID=55313276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015140180/11A RU2601492C2 (en) 2015-10-30 2015-10-30 Railroad wheel by v.v.bodrov

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2601492C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4637646A (en) * 1983-11-21 1987-01-20 Clouth Gummiwerke Aktiengesellschaft Wheel set for rail vehicles
RU2121928C1 (en) * 1995-05-30 1998-11-20 Вальдюн Railway sectional wheel and method of its manufacture
RU2303533C1 (en) * 2005-12-05 2007-07-27 Василий Михайлович Владимиров Railway wheel
RU2375204C1 (en) * 2008-07-29 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения Railroad vehicle wheel
UA88998U (en) * 2013-10-21 2014-04-10 Володимир Вікторович Бодров Railway wheel of bodrov

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4637646A (en) * 1983-11-21 1987-01-20 Clouth Gummiwerke Aktiengesellschaft Wheel set for rail vehicles
RU2121928C1 (en) * 1995-05-30 1998-11-20 Вальдюн Railway sectional wheel and method of its manufacture
RU2303533C1 (en) * 2005-12-05 2007-07-27 Василий Михайлович Владимиров Railway wheel
RU2375204C1 (en) * 2008-07-29 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения Railroad vehicle wheel
UA88998U (en) * 2013-10-21 2014-04-10 Володимир Вікторович Бодров Railway wheel of bodrov

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015140180A (en) 2016-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101500822B (en) Railway wheel
CN108609028B (en) Motor car track-distance-variable bogie for railway vehicle
AU663992B2 (en) Railway wheel and method of manufacture
CN108583607B (en) Trailer track-pitch-variable bogie for railway vehicle
EA030086B1 (en) Railway axle with automatic change to multiple track widths
NL1008966C2 (en) Railway vehicle wheel with improved damping properties.
RU2601492C2 (en) Railroad wheel by v.v.bodrov
CN210591234U (en) Wheel pair for railway express wagon
RU2602006C2 (en) High-speed freight car bogie by bodrov
RU2589814C1 (en) One-piece rolled wheel for disk brakes
CN111532304A (en) Connecting method and device for applying plate type variable-rigidity composite joint to light-weight coupler
US6488324B1 (en) Railway vehicle wheel with improved damping characteristics
Bracciali et al. Validation of the design of the torque limiter of the AIR Wheelset on the Sardinian backbone network
Sobaś Wheel wear during the operation of rail vehicles: causes and effects
EP2960132B1 (en) Railway wheelset with partially independent wheels
RU2375205C1 (en) Railroad vehicle wheel
RU166066U1 (en) RAIL VEHICLE WHEEL PAIR
RU154536U1 (en) RAIL VEHICLE WHEEL PAIR
RU91936U1 (en) ONE-WHEELED WHEEL OF HIGH-SPEED RAILWAY VEHICLE
RU2375204C1 (en) Railroad vehicle wheel
JP3959985B2 (en) Brake discs for railway vehicles and bogies for railway vehicles
US454075A (en) Axle-journal and journal-bearing
Sebesan et al. Considerations on the use of elastic wheels to the urban transport vehicles
RU2136510C1 (en) Railway vehicle wheelset
RU2258615C1 (en) Wheel of rail vehicle