[发明专利]一种低地板有轨电车用剪压复合型弹性车轮及其生产工艺

说明书

本发明提供了一种低地板有轨电车用剪压复合型弹性车轮及至生产工艺，包括轮箍、压环和轮芯，轮箍、压环和轮芯均由高纯度铁合金制成，高纯度铁合金各组分的质量分数如下：Si 0.15‑0.5％、Mn 0.6‑0.9％、C 0.65‑0.7％、Mg 1.8‑2.1％、Al 3.45‑4.21％、S 0.005‑0.04％、Cr≤0.3％、Cu≤0.30％、Ni≤0.25％、P≤0.04％、Mo≤0.08％、V≤0.05％、Sc≤0.02％，Ti≤0.03％，余量为Fe。本发明通过加入稀土元素并经过分步精炼的方式，提高了轮箍、压环和轮芯的抗拉强度高，材料的中心紧密无空隙，并且无金属掺杂物，表面的强度均匀性高；轮箍和轮芯之间嵌入橡胶层具有吸振作用，橡胶层具有良好的径向刚度和轴向刚度，同时限制轮辋的自由，解决了在车轮外侧加装调谐质量阻尼器来抑制中低噪声，结构简单吸振降噪效果良好。

技术领域

本发明涉及合金制备技术领域，具体涉及一种低地板有轨电车用剪压复合型弹性车轮及其生产工艺。

背景技术

地铁已经成为我国大城市日益重要的交通方式。但地铁运行时产生的振动噪音，既会影响车内乘客的舒适性，也会造成噪音污染，直接影响城市沿线居民的工作和先休息，而弹性车轮是一种降低地铁轮轨振动噪音的有效方式。

对于普通的整体辗钢标准车轮，车轮滚动辐射噪音在2000Hz以上。这是因为轮轨滚动作用力激发了车轮2000Hz附近及以上径向模态振动和径向耦合模态振动，进而引起车轮踏面区域、轮辋和辐板的振动辐射。弹性车轮通过在轮辋和轮心之间设置橡胶层，主要起到两方面的作用：一是橡胶层具有吸振作用，可以直接吸取车轮的振动，降低声辐射；二是橡胶层具有隔振作用，将车轮的轮辋部分和腹板部分在某一频率以上进行解耦，如果解耦频率在2000Hz以下，可大幅度降低辐板的振动辐射。但是由于弹性车轮的橡胶层将轮辋和辐板解耦，轮辋变的自由，增加了轮辋的模态密度，因此轮辋的共振模态更容易激发，导致轮辋声辐射增大。

目前轨道交通中运用的弹性车轮，对于中低频辐射噪音的降噪效果有限，甚至有时还增加了中低频辐射噪音，往往需要在车轮外侧加装调谐质量阻尼器来抑制中低噪音，造成弹性车轮结构复杂，应用成本增加。

发明内容

本发明目的是为了弥补已有技术缺陷，提供一种低地板有轨电车用剪压复合型弹性车轮及其生产工艺，该弹性车轮利用橡胶来吸收高频振动、缓和冲击，降低噪声并改善轮轨的摩擦。

为实现上述目的，本发明通过以下方案予以实现：

本发明提供了一种低地板有轨电车用剪压复合型弹性车轮，包括轮箍、压环和轮芯，轮箍、压环和轮芯均由高纯度铁合金制成，高纯度铁合金各组分的质量分数如下：Si0.15-0.5％、Mn 0.6-0.9％、C 0.65-0.7％、Mg 1.8-2.1％、Al 3.45-4.21％、S 0.005-0.04％、Cr≤0.3％、Cu≤0.30％、Ni≤0.25％、P≤0.04％、Mo≤0.08％、V≤0.05％、Sc≤0.02％，Ti≤0.03％，余量为Fe。

本发明还提供了一种低地板有轨电车用剪压复合型弹性车轮的生产工艺，包括轮箍的生产制造、轮箍的生产制造、压环的生产制造和组装。

优选地，轮箍的生产制造工艺包括以下步骤：

(1)将称量好的纯铁块加入电炉中熔炼，得到初炼铁水，铁水的温度控制在1590℃；

(2)将步骤(1)初炼得到的铁水转入混合搅拌炉中，向其中依次加入铁硅块、铁锰块、铁镁块、铁铝块、铁铬块、铁铜块、铁镍块，搅拌混合均匀后，在1650℃下保温5h，去除混合熔液表面的残渣，再将剩余的铁钼块、铁钒块和铁钛块加入搅拌炉中，保持温度不变，搅拌混合后加入精炼剂，在1650℃下精炼10min，此时得到温度保持在1650℃的精炼铁合金熔体；