Железнодорожное колесо Советский патент 1992 года по МПК B61H5/00 

5-6

Использование: железнодорожный транспорт. Сущность: между наружной торцевой поверхностью диска колеса и гайками 6 установлено упорное кольцо 8 с центром на оси колеса и с кольцевым пазом на внутренней торцевой части. Каждая из разрезных втулок 7 имеет выступ 10, выходящий за торец втулки 7 и входящий в кольцевой паз упорного кольца 8. 4 ил.

8 6

(Л

с

Фие.З

XI 00

ю

00

со о

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть применено в конструкциях колес, скрепленных с тормозными дисками.

Известно железнодорожное колесо с тормозными дисками, в котором тормозные диски закреплены на колесе при помощи болтовых соединений, стержни которых вставлены в соосные отверстия колеса и дисков. Стержни болтов установлены в отверстиях без зазоров. Конструкция предотвращает взаимное вращение колеса и диска.

Недостатком конструкции является ее противодействие тепловому расширению элементов, вследствие чего возникают напряжения, снижающие срок службы дисков и их преждевременный выход из строя.

Для обеспечения теплового расширения элементов в конструкции применено железнодорожное колесо с дисковым тормозом, в котором тормозные диски также закреплены на колесе при помощи болтовых соединений, стержни которых вставлены в соосные отверстия колеса и дисков. Стержни болтов установлены в отверстиях колеса с зазором, обеспечивающим тепловое расширение элементов колеса.

Основным недостатком этой конструкции является отсутствие сопротивления перемещению в зоне свободного отверстия, в результате чего диск сравнительно свободно перемещается относительно колеса, однако полностью в исходное положение не возвращается, благодаря чему колесо теряет балансировку, начинает неравномерно изнашиваться и изнашивать рельсовый путь.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является железнодорожное колесо с тормозными дисками, в котором тормозные диски закреплены на диске колеса при помощи резьбовых соединений (шпилечных), «стержни (шпильки) которых размещены внутри разрезных втулок, расположенных в соосных отверстиях диска колеса и дисков, и которое принято в качестве прототипа (3). На шпильку с обеих сторон навернуты круглые гайки со сквозными отверстиями, параллельными оси, в которые забиваются цилиндрические штифты, фиксирующие положения гаек.

Наличие разрезной втулки создает недостающее сопротивление при тепловом перемещении и в то же самое время дает возможность самого перемещения. Однако, эта конструкция также имеет недостатки ввиду возможной неравномерной нагрузки тормозного диска по окружности от теплового расширения. Поскольку жесткость, создаваемая втулкой в радиальном направлении зависит от ориентирования ее разреза, а положение втулок произвольно, то жесткость каждой втулки определена ориентацией ее разреза. Наиболее благоприятное положение втулки, создающее наименьшее сопротивление радиальной силе, это такое, при котором плоскость разреза перпендикулярна радиусу колеса, проходящему через

0 ось втулки. Если даже при первоначальной сборке установить все втулки указанным образом, через некоторое время от вибраций втулки займут произвольное положение и возникнут напряжения от неравномерных

5 сил теплового расширения, что снижает долговечность конструкции.

Цель изобретения - повышение долговечности дисков железнодорожного колеса и конструкции в целом путем фиксации уг0 левого положения каждой разрезной втулки, обеспечивающего наименьшую жесткость ее относительно радиально направленных сил от теплового расширения и их равномерность.

5 Указанная цель в железнодорожном колесе,-содержащем тормозные диски, расположенные по обе стороны диска колеса и связанные с ним с помощью стяжных резьбовых элементов, пропущенных через раз0 резные втулки, установленные в отверстиях, размещенных равномерно по окружности с центром на оси колеса, достигается тем, что оно снабжено упорным кольцом с кольцевым пазом на внутренней торцевой части, в

5 котором фиксируются разрезные втулки с помощью выступа, выходящего за торец втулки, предотвращая этим проворачивание втулки вокруг оси.

Жесткость каждой разрезной втулки,

0 через которую пропущены стяжные элементы, а значит, и величина допускаемого ею взаимного перемещения колеса и тормозного диска зависят от ориентации разреза, который перпендикулярен радиальному на5 правлению от центра колеса и сориентирован в одну из сторон по окружности, что обеспечивает минимальную жесткость в направлении вектора взаимных тепловых перемещений (т.е. в радиальном направлении)

0 в каждом узле крепления колеса и дисков.

На фиг. 1 изображено железнодорожное колесо, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрезная втулка, аксонометри5 ческая проекция,

Железнодорожное колесо содержит ступицу 1, обод 2 и диск колеса 3, который соединен с тормозными дисками 4 при помощи болтов 5 с гайками 6. Стержни болтов 5 размещены внутри разрезных втулок 7,

вставленных в соосные отверстия диска колеса 3 и тормозных дисков 4 (см, фиг. 1). Между наружной торцевой поверхностью диска колеса 3 и гайками б установлено упорное кольцо 8 с центром на оси колеса и с кольцевым пазом 9 на внутренней торцевой части (см. фиг. 2). Каждая из разрезных втулок 7 имеет выступ 10 (см. фиг. 3), выходящий за торец втулки и входящий в кольцевой паз 9 упорного кольца 8.

При торможении, вследствие образующегося из-за трения тепла, происходит тепловое перемещение как тормозных дисков 4, так и диска колеса 3, и, поскольку температура колеса при торможении ниже темпе- ратуры тормозных дисков 4, а также, поскольку материал дисков (как правило, чугун) и материал колеса (сталь) имеют различные коэффициенты теплового расширения, величины радиальных перемещений этих деталей различны, и для компенсации этих перемещений в местах резьбового соединения колеса и тормозных дисков 4 установлены разрезные втулки 7. Последние, упруго деформируясь, т.е. сближая или уда- ляя кромки разреза и, тем самым, изменяя свой наружный диаметр, дают возможность

2

взаимному перемещению колеса и тормозных дисков 4.

Формула изобретения Железнодорожное колесо, содержащее ступицу, соединенную с ободом посредством диска, в котором и в расположенных по обе стороны от него тормозных дисках выполнены соосные отверстия, расположенные равномерна по окружности с центром на оси диска колеса, связанного с указанными тормозными дисками посредством пропущенный чИрёз упомянутые отверстия разрезных втулЪх й пропущенных через последние стяжных резьбовых элементов, отличающееся тем, что, с целью повышения долгоёбЧНбсти. оно снабжено сопряженным с внеоГнйм торцом одного из указанных тормозных Дисков у порным кольцом с кольцевый па зом на внутренней торцевой части и с соосными упомянутым втулкам отверстиями, которые пропущены указанные стяжные элементы, разрезные втулки выполнены с выступами на одних торцевых частях, распШбженными в указанном пазе, причем разрезы упомянутых втулок ориентйр обаньУнеуказанной окружности в одну из сторон.

4

Фиг. I

Фиг А