UA124014C2 - Вісь для залізничних транспортних засобів - Google Patents

Вісь для залізничних транспортних засобів Download PDF

Info

Publication number
UA124014C2
UA124014C2 UAA201812654A UAA201812654A UA124014C2 UA 124014 C2 UA124014 C2 UA 124014C2 UA A201812654 A UAA201812654 A UA A201812654A UA A201812654 A UAA201812654 A UA A201812654A UA 124014 C2 UA124014 C2 UA 124014C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
axle
hardened layer
induction
depth
layer
Prior art date
Application number
UAA201812654A
Other languages
English (en)
Inventor
Ростислав Файкош
Original Assignee
Бонатранс Груп А.С.
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 Бонатранс Груп А.С. filed Critical Бонатранс Груп А.С.
Publication of UA124014C2 publication Critical patent/UA124014C2/uk

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B35/00Axle units; Parts thereof ; Arrangements for lubrication of axles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B37/00Wheel-axle combinations, e.g. wheel sets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/02Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening
    • C21D1/09Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C21D1/10Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/28Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for plain shafts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B17/00Wheels characterised by rail-engaging elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B17/00Wheels characterised by rail-engaging elements
    • B60B17/0006Construction of wheel bodies, e.g. disc wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B37/00Wheel-axle combinations, e.g. wheel sets
    • B60B37/06Wheel-axle combinations, e.g. wheel sets the wheels being integral with, or rigidly attached to, hollow axles
    • B60B37/08Wheel-axle combinations, e.g. wheel sets the wheels being integral with, or rigidly attached to, hollow axles the hollow axles being rotatable around fixed axles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)
  • Escalators And Moving Walkways (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

Вісь для залізничних транспортних засобів, виготовлена із термообробленого матеріалу, у якій на усіх циліндричних частинах (2а) і перехідних частинах (2b), по усій довжині (L) поверхні осі (1), поверхня осі (1) сформована підсиленим індукційно загартованим шаром (2), який має однакову глибину від поверхні осі (1), і цей індукційно загартований шар (2) подовжується перехідним шаром (3) з поступово спадним градієнтом підсилення. Глибина перехідного шару (3) дорівнює принаймні 1,5 глибини індукційно загартованого шару (2).

Description

Технічне рішення згідно з представленим винаходом стосується термообробленої осі для усіх моделей рейкових транспортних засобів, вісь яких виготовляється з будь-якої сталі, придатної для термообробки.
Коли рейковий транспортний засіб пересувається, то відбувається циклічне навантаження осей внаслідок динамічних ефектів. У випадку звичайного терміну служби високошвидкісного потягу з вагонами приблизно 20 років, це представляє сотні або навіть тисячі мільйонів циклів навантаження, якщо розглядати кількість пройдених колісними парами миль. У випадку такого високоциклічного навантаження осі, існує спроба використовувати такі конструкції, які виконані з більшим запасом міцності і, окрім того, з кращих матеріалів, які проходять термообробку шляхом гартування. Не дивлячись на це, терміни служби осей зменшуються і обмежуються внаслідок поверхневої корозії, оскільки фарбове покриття ушкоджується під час роботи, існують механічні дефекти і існують пошкодження, спричинені незахищеними частинами осей, а також через зношення при корозії під час тертя в утворених щільною посадкою з'єднаннях, але й також внаслідок ушкодження, спричинюваного під час демонтажу встановлених щільною посадкою деталей на осі під час ремонту або заміни зношених деталей новими.
До цих пір, використовувались різні інноваційні способи для збільшення терміну служби і надійності осей. Основною інновацією є розробка і оптимізація самого матеріалу осі, тобто сталі і її хімічного складу, включаючи наступну термообробку, яка надає матеріалу кінцевих властивостей з точки зору механічних параметрів і структури матеріалу. Однак, фактично, таким чином оптимізовані матеріали осі, технологія їх виготовлення і кінцева термообробка роблять внесок у покращення необхідних властивостей тільки на кілька відсотків.
Як додатковий захист тіла осі вільна поверхня служить також таким рішенням, яке дозволяє використовувати спеціальні захисні покриття, плівки і різні ламіновані матеріали, які служать додатковим захистом незахищеної вільної поверхні тіла осі, як розкривається в документі ЕР 1690701.
Іншим способом покращення бажаних властивостей осі є застосування спеціальних металічних і неметалічних шарів, які наносяться на відкриті частини осі з використанням різних технологій. У цьому відношенні, найстарішим способом є гаряче напилення молібденового шару на отвори маточини колеса, який на даний момент визначається, наприклад, німецьким стандартом ВМ 918260. Окрім того, прикладом такого рішення є напилення, яке надає покриття з шару Мі, Мі Ст, Мі Вг. Ці шари осаджуються із значеннями товщини, яка становить десяті частини міліметра, зазвичай 0,5-1 мм. Потім вони проходять механічну обробку до досягання кінцевої товщини в інтервалі 0,1-0,3 мм. Однак, що стосується дорогих матеріалів і технологій для такого напилення, включаючи кінцеву механічну обробку, то цей спосіб використовується тільки для вибраних і найбільш відкритих частин осей, таких як приматочинні частини осі колеса, опорні шийки валу або гнізда для встановлення ведучої шестірні.
Останній спосіб покращення терміну служби осі і надійності осі є індукційне гартування, зокрема відоме з високошвидкісних осей Шінкансена. Це рішення відоме з патентів ЕР 2018372 або УР 3329263. Однак, це рішення використовують для особливого хімічного складу тільки матеріалу на основі сталі, який використовується головним чином на японській залізниці.
Недоліком цих рішень є їх використання тільки на вибраних матеріалах, але головним чином вони є рішеннями, використовуваними тільки до найбільш напружених частин осей, які розташовані в отворах маточини колеса, де на них щільно посаджені ходові колеса.
Вищезгадані недоліки усуваються в конструкції осі для залізничних транспортних засобів, при цьому осі виготовляються з термообробленого матеріалу, суттю якого є те, що в усіх циліндричних частинах і перехідних частинах по усій довжині поверхні осі поверхня осі формується підсиленим індукційно загартгованим шаром, який має однакову глибину від поверхні осі і цей індукційно загартований шар подовжується перехідним шаром з поступово спадним градієнтом підсилення і вищими механічними показниками.
В переважному варіанті виконання глибина перехідного шару дорівнює принаймні 1,5 глибини індукційно загартованого шару.
Перевагою цього варіанта виконання осі є те, що певна однакова товщина матеріалу з високою межею міцності і твердістю, яка складає 1,5-2,5 твердості, яка досягається після основної термообробки, як уточнюється, наприклад, в стандартах для виготовлення осей залізничного транспорту, одержується по усій довжині осі.
Вірним вибором технології і оптимізацією параметрів індукційного гартування, а також конструкцією самого обладнання одержують однакову товщину достатньо термообробленого шару по усій довжині осі без суттєвих відмінностей, головним чином між циліндричними частинами і перехідними частинами. Це обмежує ділянку створення так званих щербин бо матеріалу, які є небезпечними, і у яких термін служби і/або утомна міцність можуть залишатися не збільшеними або можуть навіть зменшуватися. Таким чином, описане рішення буде забезпечувати досягання досконалих, високих механічних параметрів матеріалу, включаючи утому на поверхні і на глибинах до приблизно б мм під поверхнею по всій довжині осі з поступовим градієнтом цих властивостей на глибині подальших 10 мм, де є поступовий перехід до рівня параметрів і властивостей основного матеріалу або матеріалу в початковому стані після основної термообробки з механічними властивостями як вони описуються у релевантних стандартах для виготовлення осей, таких як, перш за все, європейський стандарт ЕМ 13261 або американський стандарт ААВ МТ101, ії у них визначені різні сорти сталей, включаючи їх хімічні склади.
Подальшою перевагою такого рішення з індукційно загартованим однорідним шаром по усій довжині осі є високооднорідне поле залишкових напружень при стисканні, які мають рівень до 900 МПа на поверхні навіть після кінцевої механічної обробки до досягання стану для складання осі. Разом з високою міцністю матеріалу після індукційного гартування поширення якихось дефектів або ініціалізація появи тріщин в будь-якій точці осі стає неможливою.
Остання перевага полягає в тому, що для високих швидкостей понад 200 км/год., як вони визначені, наприклад, вищеописаним стандартом ЕМ 13261, таким чином одержані осі не вимагають будь-якого застосування фарбового шару покриття товщиною кілька міліметрів на тілі осі для запобігання ударів баласту з залізничної колії на ділянках вільної незахищеної поверхні осі і таке рішення також дозволяє уникати застосування будь-яких спеціальних захисних екранів, плівок і різних ламінованих матеріалів, які служать додатковим захистом незахищеної вільної поверхні тіла осі.
Фігури 1 ї 2 зображають варіант виконання осі з індукційно загартованим шаром по усій довжині поверхні осі для залізничних транспортних засобів.
Приклад 1
Ілюстративний варіант виконання традиційної осі з індукційно загартованим шаром по усій довжині поверхні осі для залізничних транспортних засобів згідно з Фігурою 1 містить поверхню осі 1, індукційно загартований шар 2 і перехідний шар 3, усі з яких виконані по усій довжині /. поверхні осі 1. В усіх циліндричних частинах 2а на ділянці отвору тіло осі, з'єднання і отвір для ущільнювального кільця, і на перехідних ділянках 20, і на ділянках, які примикають до
Зо перехідних ділянок 20, індукційно загартований шар 2 має поступово спадний градієнт підсилення. Індукційно загартований шар 2 має однакову глибину по усій довжині | захисної поверхні осі 1. Перехідний шар З має глибину, яка дорівнює принаймні 1,5 глибини індукційно загартованого шару 2.
Приклад 2
Ілюстративний варіант виконання традиційної осі з індукційно загартованим шаром по усій довжині поверхні осі для залізничних транспортних засобів згідно з Фігурою 2 має поверхню осі 1, індукційно загартований шар 2 і перехідний шар З, при цьому усі вони проходять по усій довжині І поверхні осі 1. Індукційно загартований шар 2 розташований на усіх циліндричних частинах 2а, на ділянці отвору, на тілі осі, в з'єднаннях і в отворі для ущільнювального кільця, на перехідних частинах 20, і в усій зоні для встановлення редуктора 2с, і в примикаючому перехідному шарі З з поступово спадним градієнтом підсилення. Індукційно загартований шар 2 має однакову глибину по усій довжині І захисної поверхні осі 1. Перехідний шар З має глибину, яка дорівнює принаймні 1,5 глибини індукційно загартованого шару 2.
Вищезгадане рішення з індукційно загартованим шаром по усій довжині і частинами передбачене для застосування в усіх моделях залізничних транспортних засобів, зокрема для сильно напружених залізничних транспортних засобів і для високошвидкісних залізничних транспортних засобів з великою кількістю пройдених миль на рік, що представляють мільйони циклів навантаження.

Claims (2)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Вісь для залізничних транспортних засобів, переважно для залізниць, яка виготовлена з термообробленого матеріалу, яка відрізняється тим, що на усіх циліндричних частинах (2а) і перехідних частинах (25), по усій довжині (І) поверхні осі (1), поверхня осі (1) сформована підсиленим індукційно загартованим шаром (2), який має однакову глибину від поверхні осі (1), і цей індукційно загартований шар (2) подовжений перехідним шаром (3) з поступово спадним градієнтом підсилення.
2. Вісь для залізничних транспортних засобів за п. 1, яка відрізняється тим, що глибина перехідного шару (3) дорівнює принаймні 1,5 глибини індукційно загартованого шару (2).
UAA201812654A 2016-07-07 2017-07-04 Вісь для залізничних транспортних засобів UA124014C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016-414A CZ308546B6 (cs) 2016-07-07 2016-07-07 Náprava pro kolejová vozidla
PCT/CZ2017/000045 WO2018006887A1 (en) 2016-07-07 2017-07-04 Axle for rail vehicles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA124014C2 true UA124014C2 (uk) 2021-07-07

Family

ID=59895005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201812654A UA124014C2 (uk) 2016-07-07 2017-07-04 Вісь для залізничних транспортних засобів

Country Status (15)

Country Link
US (1) US20190309382A1 (uk)
EP (1) EP3481646A1 (uk)
JP (1) JP2019530840A (uk)
KR (1) KR20190026010A (uk)
CN (1) CN109476177A (uk)
AU (2) AU2017293982A1 (uk)
BR (1) BR112019000165A2 (uk)
CA (1) CA3030074A1 (uk)
CZ (1) CZ308546B6 (uk)
HR (1) HRPK20190242B3 (uk)
RS (1) RS1608U1 (uk)
RU (1) RU2734737C2 (uk)
UA (1) UA124014C2 (uk)
WO (1) WO2018006887A1 (uk)
ZA (1) ZA201900348B (uk)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201600081794A1 (it) * 2016-08-03 2018-02-03 Lucchini Rs Spa Elemento di protezione di sale montate ferroviarie e relativo metodo di fabbricazione
AT525536B1 (de) * 2022-04-27 2023-05-15 Siemens Mobility Austria Gmbh Welle
DE202022104384U1 (de) * 2022-08-02 2023-11-14 Gutehoffnungshütte Radsatz Gmbh Radsatz mit Pressverbindung für Schienenfahrzeuge

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3024626A (en) * 1959-10-02 1962-03-13 Eaton Mfg Co Axle shaft
FR2018372A1 (en) 1968-09-18 1970-05-29 Japan National Railway Improving steel fatigue resistance at borders of hard- - ened zone
FR2498095A1 (fr) * 1981-01-20 1982-07-23 Vallourec Procede de fabrication d'ebauches d'essieux creux en une seule piece et ebauches d'essieux obtenues
JPS5896815A (ja) * 1981-12-07 1983-06-09 Toyota Motor Corp 鋳鉄の熱処理方法
US4599502A (en) * 1983-11-22 1986-07-08 National Forge Company Induction hardening of steel
JP2623124B2 (ja) * 1988-09-16 1997-06-25 日新製鋼株式会社 窒化用鋼素材
DE4306280A1 (de) * 1993-03-01 1994-09-08 Krebsoege Gmbh Sintermetall Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit wenigstens einer geteilten Lauffläche für Wälzkörper
JPH06346142A (ja) * 1993-06-11 1994-12-20 Daido Steel Co Ltd 面圧疲労強度に優れた機械構造部品の製造方法
JPH108204A (ja) * 1996-06-14 1998-01-13 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道用車軸およびその製造方法
JP3329263B2 (ja) 1998-03-30 2002-09-30 住友金属工業株式会社 鉄道車両用車軸と製造方法
JP3951467B2 (ja) * 1998-08-27 2007-08-01 住友金属工業株式会社 鉄道車両用車軸
US7685717B2 (en) * 2002-05-14 2010-03-30 Jtekt Corporation Method for manufacturing a bearing raceway member
FR2881990B1 (fr) 2005-02-15 2007-04-20 Sncf Film pour la protection d'essieux
JP2006250333A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Ntn Corp 中空状動力伝達シャフト
JP4983099B2 (ja) * 2006-05-31 2012-07-25 Jfeスチール株式会社 衝撃特性と疲労特性に優れた鋼軸部品とその製造方法
JP2010025311A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Nsk Ltd 転がり軸受及びその製造方法
JP2011032536A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Neturen Co Ltd 焼入れ鉄鋼部材の複合熱処理方法及び焼入れ鉄鋼部材
JP2012067825A (ja) * 2010-09-22 2012-04-05 Ntn Corp 外側継手部材および等速自在継手

Also Published As

Publication number Publication date
AU2023203629A1 (en) 2023-07-06
CZ2016414A3 (cs) 2018-01-17
HRP20190242A2 (hr) 2019-05-31
RS1608U1 (sr) 2019-06-28
CZ308546B6 (cs) 2020-11-18
RU2734737C2 (ru) 2020-10-22
AU2017293982A1 (en) 2019-01-17
US20190309382A1 (en) 2019-10-10
KR20190026010A (ko) 2019-03-12
RU2019100564A3 (uk) 2020-08-28
CA3030074A1 (en) 2018-01-11
CN109476177A (zh) 2019-03-15
JP2019530840A (ja) 2019-10-24
EP3481646A1 (en) 2019-05-15
BR112019000165A2 (pt) 2019-04-30
HRPK20190242B3 (hr) 2020-06-12
RU2019100564A (ru) 2020-08-07
WO2018006887A1 (en) 2018-01-11
ZA201900348B (en) 2020-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2023203629A1 (en) Axle for rail vehicles
Makino et al. Review of the fatigue damage tolerance of high-speed railway axles in Japan
JP3516189B2 (ja) 耐摩耗性および耐熱亀裂性に優れた鉄道車両用車輪およびその製造方法
EP2046585B1 (en) Freight railway wheel with high braking capacity
Zhang et al. Study on typical failure forms and causes of high-speed railway wheels
Klenam et al. Steels for rail axles-an overview
Tang et al. Influence of laser shock peening on fatigue performance of LZ50 axle steel for railway wheel set
Haidemenopoulos et al. Investigation of rolling contact fatigue cracks in a grade 900A rail steel of a metro track
RU2376149C1 (ru) Цельнокатаное колесо для железнодорожного транспорта
BG110502A (bg) Метод за локално закаляване на железопътни колооси
Masumoto et al. Some features and metallurgical considerations of surface defects in rail due to contact fatigue
TR201900021U4 (tr) Raylı taşıtlar için aks.
BR112014012660B1 (pt) aço para a fabricação de trilhos e trilho
EP2801483A1 (en) Solid-rolled railway wheel
DK157180B (da) Jernbanehjul
CN102953056B (zh) 列车车轮组合激光强化方法
Zaynitdinov et al. Technical solutions to extend the service life of solid roll wheels of passenger carries
TRYBA The effect of pressure–rolling of welded turnouts and railroads on their wear resistance
CA3095559C (en) Rail
Rezende et al. Characterization of a New Steel for Class D Forged Railway Wheel
Huang et al. Measurement and analysis of surface residual stress of railroad wheels with X-ray method
Guzowski et al. Tribological wear of wheel rims in rail vehicles in operating conditions
Singh et al. Rails for heavy axle load operations
Khan et al. Please use template for the final format of the paper EVALUATION OF GRADE 1 AUSTEMPERED DUCTILE IRON FOR APPLICATION TO RAIL CAST COMPONENTS
JP2022533902A (ja) 鉄道車輪の再生用溶接部材およびこれを用いた鉄道車輪の再生方法