[发明专利]铁路车轮

说明书

本发明涉及运输工程，尤其是铁路车轮设计。

不同国家所用的铁路车轮的设计是不同的，这些设计牵扯到铁道车辆的工作条件、车辆和机车设计以及在轮组制造及其在铁路运输作业中发展出的某些传统。除此之外，车轮总是由三个主要部分构成，即轮圈、轮毂和轮辐。

轮辐形状的选择对于提供车轮基础性能特征如重量、刚性和负载能力而言是最重要的任务。

轮辐设计不同的车轮在世界惯例中是已知的，该设计通常由尺寸和轮圈相对于轮毂的相互位置来定。本发明打算用在欧洲铁路系统中，在这里，最广泛采用的是具有切向轮辐截面形状的标准车轮，即，所谓的ORE车轮，其目前被用于每个轮组轴接近22.5吨力的载荷。该车轮设计具有在起源于车轮摩擦接触制动靴的热负荷下的高应力水平以及当车轮运行于轨道弯路段时作用于车轮的机械载荷。另外，ORE车轮的一个显著缺点是很重。

根据专利DE3117572的铁路车轮设计已知具有其中心线由余弦函数确定的钟形的轮辐，该轮辐在每个轮组轴的接近23.5吨力最高载荷下在欧洲铁路中很流行。本设计在所有已知的类似物中具有最小重量。但为了将这种车轮设计用于较高的轴载荷，需要轮辐和轮毂壁的厚度增大，对此损失了车轮重量轻的优势。

一种解决此问题的变型解决方案在被视为本发明原型的EP1470006发明中有所描述，在这里，轮辐的横截面围绕经过三个特征点的理论中心线就位，在轮辐与轮圈匹配衔接的位置处的所示第一点和在轮辐与轮毂匹配衔接的位置处的所示第二点位于相同的平面内，该平面垂直于车轮的转动轴线并且从中心平面开始朝向轮圈外表面偏移。所述平面和轮辐理论中心线的所示的中心点之间的距离最大为轮圈宽度的0.5。这种设计的优点是可以在轮辐与轮毂匹配衔接的区域内增大轮辐厚度，在此处，由机械载荷造成的应力水平高，但该结构的重量和由热负荷造成的应力水平与根据专利DE3117572的车轮相比被显著增大。本设计的车轮未被广泛采用。

本发明的目的是选择轮辐的最佳形状，其能提供铁路车轮的更好的性能特性，即：

-来自工作负荷作用的车轮低应力状态；

-可以在超过每轴23.5吨力的最高载荷下使用的可能性，同时在所有已知类似物中保证最小结构重量；

-轮圈在摩擦接触制动靴过程中受热和随后的冷却时的低程度侧向变形。