[发明专利]一种高速动车组的新型车轮踏面结构

说明书

技术领域

本发明属于轨道车辆的车轮踏面结构领域，具体涉及一种高速动车组的新 型车轮踏面结构。

背景技术

如图1所示，轨道客车的车轮的踏面结构是车轮径向截面上由轮缘和踏面 M所形成的轮廓线，踏面结构按照本领域业内公知的定义方法，通常包括轮缘1、 喉根圆高锥度区2、滚动圆3、常工作区4、外端低锥度5和外端面倒角区6等 主要结构，它们的外轮廓线顺次平滑连接形成整体踏面结构的轮廓曲线。其中， 滚动圆3定义为距离踏面轮缘内侧面L1＝70mm的B点位置，以滚动圆3的竖直 直径为分界线，可将正常工作区4进一步分为常工作区左侧圆弧段端面4-1和常 工作区右侧直线段端面4-2。轮缘厚度D为滚动圆3水平直径上方10mm处轮的 缘横向厚度。常工作区4和外端低锥度5共同构成踏面区M。由于常工作区4 和外端低锥度5是车轮用以承受整车重量的主要结构，其在与铁轨廓型的配合 和摩擦过程中的磨损和消耗较大，且影响到车辆临界速度、车辆安全、整车舒 适性、轮轨伤损等，其二者具有一定的等效锥度。踏面等效锥度越大则越有利 于提高列车的圆弧轨道上的曲线通过能力，但同时，踏面等效锥度对机车的蛇 行稳定性不利，因此，在设计动车组列车的车轮踏面结构时，必须根据踏面结 构对钢轨适应能力、踏面磨耗、车辆横向稳定性、车体平稳性、轮轨接触应力、 接触角差、车辆悬挂参数适应性等多方面综合考量，以求筛选出踏面等效锥度 适应性最佳的车轮的踏面结构参数，从而在抑制蛇行运动、提高高速动车稳定 性和减少轮缘磨耗、延长旋轮周期、增加车轮使用寿命二者方面取得最优的兼 顾和平衡。

另一方面，国内高铁目前同时存在旧有的CH60型钢轨廓形和全新的60N 钢轨廓型，而现有国内动车组S1002CN型等老旧型号的车轮踏面形状均无法与 旧有的CH60型钢轨廓形和全新的60N钢轨廓型同时匹配。

发明内容

为了解决现有国内动车组S1002CN型等老旧型号的车轮踏面形状均无法与 旧有的CH60型钢轨廓形和全新的60N钢轨廓型同时匹配，现有的老旧型号的 车轮踏面形状也无法在提高镟修周期和提高列车动力学性能两个方面均同时取 得最佳的兼顾和平衡的技术问题，本发明提供一种高速动车组的新型车轮踏面 结构。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种高速动车组的新型车轮踏面结构，包括轮缘、喉根圆高锥度区、滚动 圆、常工作区、外端低锥度区和外端面倒角区，其特征在于：所述轮缘包括轮 缘第一圆弧段端面、轮缘第二圆弧段端面、轮缘第三圆弧段端面和轮缘直线段 端面，它们均顺次以相切的形式平滑连接；所述喉根圆高锥度区包括喉根圆高 锥度区第一圆弧段端面和喉根圆高锥度区第二圆弧段端面，其二者以相切的形 式平滑连接；所述常工作区包括常工作区第一圆弧段端面和常工作区直线段圆 锥面，其二者以相切的形式平滑连接；外端低锥度区自身均为直线段圆锥面； 所述轮缘直线段端面的末端与喉根圆高锥度区第一圆弧段端面相切；喉根圆高 锥度区第二圆弧段端面的末端与常工作区第一圆弧段端面以相切的形式平滑连 接；常工作区直线段圆锥面的末端与外端侧低锥度区的前端直线段以相切的形 式平滑连接；外端低锥度区的末端与外端面倒角区呈45°夹角。

所述滚动圆横移±3mm时踏面与标准CH60轨匹配的等效锥度介于 0.08-0.12之间。

所述常工作区第一圆弧段端面，其圆弧半径R6范围是315mm≤R6≤ 385mm；所述常工作区直线段圆锥面与水平线的夹角K1的范围是1/22≤K1≤ 1/18。

所述踏面端部外侧低锥度区与水平线的夹角K2的范围是1/16≤K2≤1/14； 所述外端面倒角区是45°的等腰直角三角形倒角，其直角边长度为5mm。

所述喉根圆高锥度区第一圆弧段端面的半径R4的范围是13.5mm≤R4≤ 16.5mm；所述喉根圆高锥度区第二圆弧段端面的半径R5＝200mm。

所述轮缘第一圆弧段端面的半径R1＝25mm，轮缘第二圆弧段端面的半径 R2＝10mm，轮缘第三圆弧段端面的半径R3＝20mm，轮缘直线段端面的延长线与 水平线的夹角θ为70°。

所述轮缘第二圆弧段端面的圆弧顶点是轮缘的最高点A，该最高点A到滚 动圆竖直直径的顶端最高点B的竖直距离H为27.8163mm；所述轮缘的厚度D 为32.1098mm。