[發(fā)明專利]一種城市有軌電車的新型車輪踏面結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110237991.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN112793364A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 池茂儒;李奕瀟;石俊杰;崔濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué);中車唐山機(jī)車車輛有限公司
• 主分類號(hào): B60B17/00
• 分類號(hào): B60B17/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明提供了一種城市有軌電車的新型車輪踏面結(jié)構(gòu)，其包括依次平滑連接的輪緣、喉根圓高錐度區(qū)、常工作區(qū)、名義滾動(dòng)圓、外端低錐度區(qū)和外端倒角區(qū)；本方案中的城市有軌電車的新型車輪踏面結(jié)構(gòu)的車輪踏面曲線連接平滑，各個(gè)區(qū)之間的連接線過渡順暢自然；其中車輪踏面中的輪緣頂面設(shè)置為水平平面結(jié)構(gòu)，減少輪緣頂部受到的擠壓強(qiáng)度，延長(zhǎng)整個(gè)車輪的使用壽命,車輪踏面曲線連接平滑，各個(gè)區(qū)之間的連接線過渡順暢自然，提高行駛穩(wěn)定性、安全性和舒適性，降低輪軌之間的磨耗，各方面性能良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有軌電車車輪踏面設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種城市有軌電車的新型車輪踏面結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

軌道車輛的車輪為某一特定截面形狀旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，沿車輪徑向方向做截面所得的輪廓形狀即為上述所說(shuō)的特定截面，該截面在軌道車輛中專業(yè)術(shù)語(yǔ)稱為車輪踏面。典型的車輪踏面結(jié)構(gòu)一般由多段幾何尺寸參數(shù)不同的直線、曲線組成，踏面區(qū)域按照功能區(qū)域可以劃分為由輪緣、喉根圓高錐度區(qū)域、常工作區(qū)、名義滾動(dòng)圓、外端低錐度區(qū)域、外端倒角區(qū)域；軌道車輛行駛于鐵軌系統(tǒng)之上，兩者共同構(gòu)成了車輛-軌道耦合的鐵路系統(tǒng)，因此車輪踏面與鋼軌則是車輛與軌道連接耦合的物理結(jié)構(gòu)部件、是兩者力學(xué)關(guān)系相互傳遞的唯一物理結(jié)構(gòu)。車輛-軌道耦合鐵路系統(tǒng)是多自由度、多結(jié)構(gòu)的耦合大系統(tǒng)，而車輪踏面形狀需要根據(jù)鋼軌形狀、車輛懸掛參數(shù)的不同而針對(duì)性的匹配設(shè)計(jì)，因此目前主要軌道車輛生產(chǎn)廠商的踏面結(jié)構(gòu)形狀各不相同，同廠家不同車型之間也經(jīng)常使用不同的踏面結(jié)構(gòu)形狀。踏面結(jié)構(gòu)形狀匹配設(shè)計(jì)時(shí)主要綜合考察車輛的穩(wěn)定性、平穩(wěn)性、安全性、輪軌抗磨耗性能、輪軌匹配接觸參數(shù)等，以使得車輛的性能綜合兼顧以上各項(xiàng)考察性能。基于以上特點(diǎn)，現(xiàn)有的車輪踏面結(jié)構(gòu)方案較多，但均需與特定的軌道車輛型號(hào)及軌道型號(hào)匹配使用，即某一種特定的車輪踏面結(jié)構(gòu)一般只能單獨(dú)地適用于某一類固定的車輛-軌道耦合系統(tǒng)之上。

中國(guó)的軌道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外其他國(guó)家存在一定的差異，即使采用同一個(gè)鋼軌型面，但其他定位參數(shù)一般也存在一定差異。而我國(guó)的現(xiàn)代有軌電車大多引進(jìn)國(guó)外已有的成熟有軌電車技術(shù)平臺(tái)，引進(jìn)產(chǎn)品的車輪踏面結(jié)構(gòu)也是適配于國(guó)外軌道線路標(biāo)準(zhǔn)的。因此，基于國(guó)內(nèi)軌道線路特點(diǎn)和車輛具體參數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一款各方面性能良好的車輪踏面結(jié)構(gòu)是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供了一種城市有軌電車的新型車輪踏面結(jié)構(gòu)，解決引進(jìn)國(guó)外成熟有軌電車產(chǎn)品中的車輪踏面結(jié)構(gòu)與我國(guó)軌道的鋼軌型面之間存在的匹配程度不高，導(dǎo)致有軌電車的穩(wěn)定性、平穩(wěn)性、安全性、輪軌抗磨耗性能和輪軌匹配接觸參數(shù)表現(xiàn)不佳，影響有軌電車的綜合性能的問題。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

提供一種城市有軌電車的新型車輪踏面結(jié)構(gòu)，其包括依次平滑連接的輪緣、喉根圓高錐度區(qū)、常工作區(qū)、名義滾動(dòng)圓、外端低錐度區(qū)和外端倒角區(qū)；

輪緣包括依次以相切的形式連接的輪緣第一直線段、輪緣第一圓弧段、輪緣第二直線段、輪緣第二圓弧段和輪緣第三直線段；輪緣第一直線段為向右傾斜的直線段，輪緣第一直線段的水平高度K為28mm，輪緣第一直線段的斜率為1/6；輪緣第一圓弧段和輪緣第二圓弧段的半徑為3mm；輪緣第二直線段為水平直線段；輪緣第一直線段的起始點(diǎn)與輪緣第三直線段的末端點(diǎn)之間的水平距離為23.5mm，輪緣第三直線段為向左傾斜的直線段，其斜率為1/3；

現(xiàn)有技術(shù)中的有軌電車車輪踏面結(jié)構(gòu)中的輪緣頂部一般為設(shè)置成圓弧結(jié)構(gòu)，而本發(fā)明中車輪踏面結(jié)構(gòu)的輪緣的頂部設(shè)置為水平平面結(jié)構(gòu)，與有軌電車槽型鋼軌匹配，如果頂部為凸出的圓弧，容易與鋼軌軌槽內(nèi)部發(fā)生碰撞；有軌電車在部分線路上，輪緣頂部需要直接與路面接觸并承受載荷，因此輪緣頂部設(shè)置為水平平面結(jié)構(gòu)相比于做成圓弧狀的要更能良好的承受載荷，因?yàn)檩喚夗敳颗c路面接觸面積大進(jìn)而所受應(yīng)力小，減少輪緣頂部受到的擠壓強(qiáng)度，延長(zhǎng)整個(gè)車輪的使用壽命。

喉根圓高錐度區(qū)包括喉根圓高錐度區(qū)第一圓弧段和喉根圓高錐度區(qū)第二圓弧段，兩者以相切的形式平滑連接，喉根圓高錐度區(qū)第一圓弧段與輪緣第三直線段以相切的形式平滑連接；