КОЛЕСО ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1994 года по МПК B60B9/10 

Изобретение относится к колесам для железнодорожного транспортного средства.

Известно V-образное колесо, состоящее из двух резиновых колец, расположенных между центром колеса и ободом. Угол между каждым резиновым кольцом и осью колеса обычно равен 30^о. Резиновые кольца предварительно подвергаются воздействию давления во время работы, а упругая деформация колеса очень низка, обычно 0,1 мм. Основная задача колеса - глушение шума. Благодаря отличительной черте резинового материала упругость в осевом направлении, в котором подвержена срезывающему усилию, значительна, что является недостатком.

В другой конструкции V-образный резиновый элемент расположен между ободом и ребордой, поджат прижимным кольцом и работает на срез. Колесо такой конструкции является относительно сложным и дорогим, особенно если подвергается большим нагрузкам.

Цель изобретения - создание колеса, обладающего простой и сравнительно дешевой конструкцией общепринятого V-образного колеса, но обладающего большей упругостью в радиальном направлении и лучшей жесткостью в осевом направлении, а также способностью нести большие нагрузки.

На фиг. 1 показано колесо, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - резиновое кольцо, поперечное сечение.

Колесо для железнодорожного транспортного средства состоит из центра 1, обода 2 с ребордой, резинового кольца 3 и прижимного кольца 4. Резиновое кольцо 3 имеет кольцевое тело 7, из которого выходят две более тонких реборды 8 в направлении обода колеса. Прижимное кольцо 4, которое обладает тугой посадкой по отношению к центру 1 колеса, установлено на центре колеса посредством винтовых соединений, предпочтительно равномерно расположенных вокруг колеса (фиг. 1). Каждое винтовое соединение включает в себя штифт или винт 5, который предварительно прочно установлен в центре 1 колеса, и гайку 6. Штифт 5 проходит через кольцевое тело 7 резинового кольца 3. Зацепление между гайкой 6 и прижимным кольцом 4 происходит по коническим поверхностям. Эти факторы улучшают гибкость и уменьшают потребность в небольших допусках.

На металлических поверхностях центра 1 колеса, обода 2 и прижимного кольца 4 в контакте с резиновым кольцом 3 размещены кольцевые канавки.

На фиг. 4 изображено резиновое кольцо перед установкой. При монтаже резина будет вдавливаться в эти канавки, увеличивая поверхность контакта между резиной и металлом так, что взаимное скольжение и растяжение будет уменьшено. Кольцевое тело 7 резинового кольца 3 может иметь кольцевые углубления, так что даже после сжатия, происходящего во время установки, пространство, предусмотренное для металлических деталей в этой зоне, не полностью заполняется резиной.

Диаметр штифта 5 меньше диаметра соответствующих отверстий в резиновом кольце 3. Таким образом, устраняется увеличение давления в этой области.

Резина обладает способностью переносить вдвое большие силы под давлением, чем при сдвиге. Посредством выбора угла между осью колеса и каждой резиновой ребордой 8, равного 60^о, геометрия автоматически приводит к максимуму сил, возникающих в кольцевом теле 7, подверженном давлению, которые в два раза выше, чем силы, возникающие в ребордах 8, подверженных сдвигу.

Благодаря геометрии резинового кольца 3, имеющего достаточно широкое кольцевое тело 7, обод 2 обладает большой площадью поперечного сечения внутри реборд 8 так, что обод, даже после значительного износа, обладает большой жесткостью и прочностью с увеличенной безопасностью и преимущественным распределением давления в резине.

Монтаж колеса прост. Резиновое кольцо 3 устанавливается на ободе 2. На этом узле размещается центр 1 колеса с предварительно установленными штифтами 5, проходящими через отверстие в резиновом кольце 3. Прижимное кольцо 4 устанавливается и прикрепляется (для контакта с опорной поверхностью центра 1 колеса) посредством гаек 6 так, что получается желательное предварительное напряжение в резине, а резиновый материал вдавливается в канавки в металлических деталях. На внутренней стороне каждой реборды 8 резинового кольца имеется три канавки и одна с внешней стороны. Эти числа могут изменяться.

Резиновое кольцо 3 полностью симметрично перед монтажом, однако осевая поверхность центра 1 колеса в контакте с кольцевым телом 7 резинового кольца 3 обладает некоторым наклоном или скосом, который имеет двоякую цель - упрощения монтажа (наличием направляющей) и обеспечения некоторой боковой силы, компенсирующей боковую силу, возникающей от взаимодействия реборды колеса (на ободе 2) и рельса, по которому катится колесо.

Благодаря тому факту, что штифты 5 проходят через резиновое кольцо 3, последнее будет эффективно защищено от нежелательных вращательных движений. В то время получается очень контактная конструкция. Улучшенная надежность от вращательных движений может быть получена предварительным приклеиванием резинового кольца 3 к ободу 2.

В общепринятой V-образной конструкции колеса, в которой два резиновых кольца расположены между центром колеса и ободом, угол, который образует каждое кольцо с осью колеса равен 30^о или меньше. На резину предварительно воздействует давление, которое придает колесу только не- большую упругость в радиальном направлении, а большую и нежелательную упругость - в осевом направлении, где резина подвержена сразу в большей степени.

В настоящей конструкции только резина в ребордах 3 резинового кольца работоспособна при нормальной работе колеса, так как кольцевое тело 7 не полностью заполняет пространство, отведенное под него. Благодаря тому факту, что резина в ребордах 8, в основном работает на срез, при котором материал более упруг, получается большая эластичность в радиальном направлении, чем в общепринятой конструкции, а также большая жесткость в осевом направлении. Только когда колесо подвержено большим нагрузкам, тело 7 резинового кольца начнет более активно действовать под давлением и придаст колесу прогрессирующую пружинную характеристику.

В общепринятой конструкции V-образного колеса резиновые кольца сжимаются только по близости от точки контакта между колесом и рельсом и практически не работают во время остатка каждого оборота, при котором в настоящей конструкции действуют срезывающие силы (в различных направлениях) практически по всем резиновым ребордам 8, что приводит к более равномерному распределению нагрузок и напряжений.

Резиновые реборды 8 направлены к ободу 2. Резиновое кольцо может иметь реборды, направленные к центру колеса.

Использование: в железнодорожных транспортных средствах. Сущность изобретения: колесо содержит колесный центр, обод с ребордой, размещенной между ними - образный в поперечном сечении кольцевой упругий элемент, прижимное кольцо, взаимодействующее с одной из ветвей кольцевого упругого элемента, связанного с колесным центром винтами. Угол между осью круга катания и каждой ветвью упругого элемента равен 60°. Поверхность колесного центра, контактирующая с основанием упругого элемента, выполнена скошенной. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. КОЛЕСО ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее колесный центр, обод с ребордой, размещенный между ними

-образный в поперечном сечении кольцевой упругий элемент и прижимное кольцо, контактирующее с одной из ветвей кольцевого упругого элемента, отличающееся тем, что пространство между ободом и колесным центром в зоне расположения основания упругого элемента заполнено им неполностью, а угол между осью круга катания и каждой ветвью упругого элемента равен 60^o. 2. Колесо по п.1, отличающееся тем, что прижимное кольцо с колесным центром соединено винтами, пропущенными через отверстия, выполненные в основании упругого элемента и расположенные равномерно по его окружности. 3. Колесо по п.1, отличающееся тем, что поверхность колесного центра, контактирующая с основанием упругого элемента, выполнена скошенной.