[發(fā)明專(zhuān)利]一種機(jī)車(chē)整體車(chē)輪及其設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010975663.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112060834B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉智;謝峰;黃孝卿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寶武集團(tuán)馬鋼軌交材料科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B60B17/00
• 分類(lèi)號(hào): B60B17/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 吳慧

本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)車(chē)整體車(chē)輪，包括輪轂、輻板和輪輞，所述輻板為彎曲結(jié)構(gòu)，輻板的一端與輪轂連接，輻板的另一端與輪輞連接，輪輞上遠(yuǎn)離輻板的一端設(shè)有輪緣和踏面。本發(fā)明的車(chē)輪可應(yīng)用于鐵路機(jī)車(chē)上，適用于踏面制動(dòng)或軸盤(pán)制動(dòng)，且易于批量生產(chǎn)。輻板包括輪轂?輻板過(guò)渡區(qū)、輻板主體和輪輞?輻板過(guò)渡區(qū)，輪轂?輻板過(guò)渡區(qū)位于輪轂與輻板主體之間，輪輞?輻板過(guò)渡區(qū)位于輪輞與輻板主體之間。輪轂?輻板過(guò)渡區(qū)和輪輞?輻板過(guò)渡區(qū)均為圓弧結(jié)構(gòu)，輪轂?輻板過(guò)渡區(qū)的圓弧方向與輪輞?輻板過(guò)渡區(qū)的圓弧方向相反，輻板主體為斜直結(jié)構(gòu)，輻板主體的兩端部分別與輪轂?輻板過(guò)渡區(qū)和輪輞?輻板過(guò)渡區(qū)相切。本發(fā)明還公開(kāi)了一種機(jī)車(chē)整體車(chē)輪的設(shè)計(jì)方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)車(chē)車(chē)輪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)車(chē)整體車(chē)輪及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

軌道車(chē)輛的車(chē)體重量直接影響能耗，車(chē)輛組成構(gòu)件通過(guò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及新材料的運(yùn)用可有效降低重量，進(jìn)而減少能耗。

軌道車(chē)輪主要由輪轂，輻板，輪輞三部分組成，車(chē)輪結(jié)構(gòu)主要指的是輻板結(jié)構(gòu)。輻板結(jié)構(gòu)主要分為5種：S型輻板(分為正向S型輻板及反向S型輻板)，鈴形輻板(又稱(chēng)雙S型輻板)，盆型輻板，直輻板，斜輻板。S型輻板，鈴型輻板(又稱(chēng)雙S型輻板)，盆型輻板又可歸類(lèi)于彎曲輻板。

設(shè)計(jì)踏面制動(dòng)軌道車(chē)輪，須同時(shí)考慮應(yīng)力及變形。輻板結(jié)構(gòu)對(duì)軌道車(chē)輛車(chē)輪的剛度、強(qiáng)度及變形有直接影響。直輻板因便于安裝制動(dòng)盤(pán)，常用于輪盤(pán)制動(dòng)的軌道客車(chē)車(chē)輛，但其力學(xué)性能較差，導(dǎo)致重量較重。彎曲輻板因具有較小的徑向剛度及最優(yōu)的熱力學(xué)性能，常用于踏面制動(dòng)軌道車(chē)輛，也可用于軸盤(pán)制動(dòng)軌道車(chē)輛。

歐洲的車(chē)輪設(shè)計(jì)校核標(biāo)準(zhǔn)UIC 510-5和EN 13979-1對(duì)由車(chē)輪-軌道接觸產(chǎn)生的機(jī)械載荷及由踏面制動(dòng)產(chǎn)生的熱載荷方面對(duì)軌道車(chē)輪的設(shè)計(jì)做出了規(guī)定。正向S型輻板車(chē)輪及盆型輻板車(chē)輪因在踏面制動(dòng)條件下，軸向變形超出UIC 510-5及EN 13979-1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍，故不適用于UIC 510-5及EN 13979-1標(biāo)準(zhǔn)。歐洲的ORE920車(chē)輪是典型的鈴形輻板踏面制動(dòng)車(chē)輪，定型于UIC 510-5及EN 13979-1標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)世前，目前，已安全運(yùn)行幾十年，運(yùn)用UIC510-5及EN 13979-1對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元計(jì)算，其靜強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度均超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍。直輻板車(chē)輪在踏面制動(dòng)條件下，軸向變形較易符合UIC 510-5及EN 13979-1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍，但因重量較重，不利于節(jié)能減排，故不推薦將其運(yùn)用于踏面制動(dòng)條件下。

美國(guó)的車(chē)輪設(shè)計(jì)校核標(biāo)準(zhǔn)AAR-S660及AAR-S669對(duì)由車(chē)輪-軌道接觸產(chǎn)生的機(jī)械載荷及由踏面制動(dòng)產(chǎn)生的熱載荷方面對(duì)軌道車(chē)輪的設(shè)計(jì)做出了規(guī)定。在同等軸重載荷及車(chē)輪重量條件下，S型輻板(包括正向S型輻板及反向S型輻板)的計(jì)算結(jié)果符合AAR-S660及AAR-S669標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定，直輻板、斜輻板及鈴型輻板的計(jì)算結(jié)果很難符合AAR-S660及AAR-S669標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定。

設(shè)計(jì)軌道車(chē)輪，也需考慮其結(jié)構(gòu)適合批量生產(chǎn)，特別是易于鍛造。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，某些軌道車(chē)輪，力學(xué)性能優(yōu)異，但鍛造有較大難度，鍛造合格率較低，導(dǎo)致成本升高、交貨期延遲。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的機(jī)車(chē)整體車(chē)輪，本發(fā)明還提供了一種機(jī)車(chē)整體車(chē)輪的設(shè)計(jì)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種機(jī)車(chē)整體車(chē)輪，其特征在于：包括輪轂、輻板和輪輞，所述輻板為彎曲結(jié)構(gòu)，輻板的一端與輪轂連接，輻板的另一端與輪輞連接，輪輞上遠(yuǎn)離輻板的一端設(shè)有輪緣和踏面。

進(jìn)一步的，所述輻板包括輪轂-輻板過(guò)渡區(qū)、輻板主體和輪輞-輻板過(guò)渡區(qū)，輪轂-輻板過(guò)渡區(qū)位于輪轂與輻板主體之間，輪輞-輻板過(guò)渡區(qū)位于輪輞與輻板主體之間。

進(jìn)一步的，所述輪轂-輻板過(guò)渡區(qū)和輪輞-輻板過(guò)渡區(qū)均為圓弧結(jié)構(gòu)，輪轂-輻板過(guò)渡區(qū)的圓弧方向與輪輞-輻板過(guò)渡區(qū)的圓弧方向相反，輻板主體為斜直結(jié)構(gòu)，輻板主體的兩端部分別與輪轂-輻板過(guò)渡區(qū)和輪輞-輻板過(guò)渡區(qū)相切。