[实用新型]一种高强度轨道车车轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及轨道车车轮技术领域，具体地说涉及一种高强度轨道车车轮。

背景技术

在现有技术中，轨道车车轮通常是由轮毂、轮幅及形成轮缘与轮轨接触面的轮辋组成。轮幅是由相连接的平面、锥面或曲线形的薄壳系统组成的薄壳。轮幅幅板的形状有：直幅板、s型幅板、波浪型幅板、盆型幅板。幅板的形状对车轮的结构强度和刚度有较大的影响，其径向刚度可使车轮有较大的弹性，可以改善制动热负荷下车轮的应力状态和降低轮轨动作用力。幅板的轴向刚度应尽量大，减少车轮的轴向变形，防止轮轨正常接触位置和轮缘角度，影响车辆运行性能和增加爬轨的可能性。

轮辋是形成轮缘的厚壁横截面环型体。车轮在钢轨上滚动运行时，轮轨之间发生着相互作用。轮轨接触面弹性变形的椭圆形，在接触面上有由轴重引起的垂向力P；车轮滚动前进时产生的纵向力FX；机车、车辆通过曲线时产生的横向力FY。在垂向力作用下的轮轨接触面处产生接触压力PZ和剪切应力τ，在接触面处的剪应力有两类：与接触面成45°方向的脉动循环剪切应力τ45；另一种是与接触方向平行的对称循环剪切应力τ0，最大剪切应力是接触疲劳裂纹起源和发展的主要原因。这种厚壁横截面环型体的轮辋的硬性设计使形成轮缘与轮轨接触面的轮辋受到更大的机械应力和热应力，在使用中通常会增加发生各种不同类型的失效，主要表现为磨耗、疲劳裂纹、剥离、掉块、崩块、崩箍等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种等应力、高铸造材质密度和质量、结构优化的高强度轨道车车轮。

本实用新型所采用的技术方案是：一种高强度轨道车车轮，包括轮毂、轮幅及轮辋，所述轮辋中设有两个圆环型的空腔，所述两个圆环型的空腔距轮辋横截面的外轮廓边缘为等距离布置，所述两个圆环型的空腔在轮辋横截面上都呈圆形孔，所述两个圆环型的空腔内各设有一个钢制冷铁圆环体，所述两个圆环型空腔的圆形孔的直径为轮辋横截面在径向上长度的10-15％，所述钢制冷铁圆环体的横截面的外径为轮辋横截面在径向上长度的10～15％。两个圆环型的空腔之间的距离为圆环型的空腔距轮辋横截面的外轮廓边缘的距离的两倍。

本实用新型在轮辋中弹性设计了两个圆环型的空腔，与本申请人之前申请的专利申请号为201110340083.5的发明专利，在轮辋中设计一个圆环型的空腔相比，更加具有弹性退让因素和等应力的效果。由于两个圆环型的空腔距轮辋横截面的外轮廓边缘为等距离布置，使得轮轨接触面上的弹性变形椭圆形、在接触面上垂向力P、车轮滚动前进时产生的纵向力FX、机车、车辆通过曲线时产生的横向力FY、在垂向力作用下的轮轨接触面处产生接触压力PZ和剪切应力τ等方面获得相应的改善，可避免磨耗、疲劳裂纹、剥离、掉块、崩块、崩箍等现象的发生。而之前的在轮辋中设计一个圆环型的空腔，空腔距轮辋横截面的外轮廓边缘的距离不是等距离的，则无法达到上述更好的技术效果的改善。

由于在现有技术中轮辋是形成轮缘的厚壁横截面环型体，其横截面尺寸达∮135-140mm，轮辋外径为∮840-915mm，整体铸造中轮辋的铸造流动性、铸造液冷却速度和补缩性能都很差，轮辋的铸造质量中最大的问题是晶体粗大、疏松、偏析、缩孔以及翻皮等低倍组织缺陷。铸件中存在上述低倍组织缺陷越多，其力学性能越会显著降低，尤其是铸件中晶粒的粗大会直接影响铸件力学性能的低下，造成在使用过程中会发生断裂或其他事故。

本实用新型在其轮辋中设计有两个圆环型的空腔，而且在轮辋的圆环型的两个空腔内各有一个钢制冷铁圆环体(冷铁)，与设计成一个圆环型的空腔和一个钢制冷铁圆环体(冷铁)相比，更加有利于解决轮缘的厚壁横截面而造成铸造质量中晶体粗大、疏松、偏析、缩孔的问题，加速了铸造中轮辋的铸造流动性、铸造液冷却速度和补缩性能，使铸件中晶粒细化，减少疏松、偏析、缩孔以及翻皮等低倍组织缺陷的形成，从而提高了车轮铸件、特别是轨道交通车轮轮辋的力学性能。另外，在轮辋的圆环型的空腔内有两个钢制冷铁圆环体是一个轮辋内的两道加强筋，大大增加了轨道交通车轮的运用可靠性和耐久性，进一步延长了轨道交通车轮的使用寿命。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图说明

图1为本实用新型高强度轨道车车轮的结构示意图。

图中，1-轨道车车轮 2-轮毂 3-轮幅 4-轮辋 5-轮缘 6-轮轨接触面 7-钢制冷铁圆环体。

具体实施方式