專利名稱：一種軌道交通車輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道交通車輪技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，軌道交通車輪通常是由輪轂、輪幅及形成輪緣與輪軌接觸面的輪輞組成。輪幅是由相連接的平面、錐面或曲線形的薄殼系統(tǒng)組成的薄殼。輪幅幅板的形狀有直幅板、s型幅板、波浪型幅板、盆型幅板。幅板的形狀對車輪的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度有較大的影響，其徑向剛度可使車輪有較大的彈性，可以改善制動(dòng)熱負(fù)荷下車輪的應(yīng)力狀態(tài)和降低輪軌動(dòng)作用力。幅板的軸向剛度應(yīng)盡量大，減少車輪的軸向變形，防止輪軌正常接觸位置和輪緣角度，影響車輛運(yùn)行性能和增加爬軌的可能性。輪輞是形成輪緣的厚壁橫截面環(huán)型體。車輪在鋼軌上滾動(dòng)運(yùn)行時(shí)，輪軌之間發(fā)生著相互作用。輪軌接觸面彈性變形的橢圓形，在接觸面上有由軸重引起的垂向力P ；車輪滾動(dòng)前進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的縱向力FX ；機(jī)車、車輛通過曲線時(shí)產(chǎn)生的橫向力FY。在垂向力作用下的輪軌接觸面處產(chǎn)生接觸壓力PZ和剪切應(yīng)力τ，在接觸面處的剪應(yīng)力有兩類與接觸面成45° 方向的脈動(dòng)循環(huán)剪切應(yīng)力τ 45;另一種是與接觸方向平行的對稱循環(huán)剪切應(yīng)力τ0，最大剪切應(yīng)力是接觸疲勞裂紋起源和發(fā)展的主要原因。這種厚壁橫截面環(huán)型體的輪輞的硬性設(shè)計(jì)使形成輪緣與輪軌接觸面的輪輞受到更大的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，在使用中通常會增加發(fā)生各種不同類型的失效，主要表現(xiàn)為磨耗、疲勞裂紋、剝離、掉塊、崩塊、崩箍等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于設(shè)計(jì)一種等應(yīng)力、高鑄造材質(zhì)密度和質(zhì)量的結(jié)構(gòu)優(yōu)化軌道交通車輪。本發(fā)明包括輪轂、輪幅及輪輞，其特征在于輪輞中設(shè)有一個(gè)圓環(huán)型的空腔，該圓環(huán)型的空腔距輪輞橫截面的外輪廓邊緣為等距離，該圓環(huán)型的空腔在輪輞橫截面上呈圓型孔。本發(fā)在輪輞中彈性設(shè)計(jì)了圓環(huán)型的空腔，使輪輞在鋼軌上滾動(dòng)運(yùn)行中輪軌之間作用下有了彈性退讓因素和等應(yīng)力的效果，輪軌接觸面上的彈性變形橢圓形、在接觸面上垂向力P、車輪滾動(dòng)前進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的縱向力FX、機(jī)車、車輛通過曲線時(shí)產(chǎn)生的橫向力FY、在垂向力作用下的輪軌接觸面處產(chǎn)生接觸壓力PZ和剪切應(yīng)力τ等獲得相應(yīng)的改善，可避免磨耗、 疲勞裂紋、剝離、掉塊、崩塊、崩箍等現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明所述圓型孔的直徑為輪輞橫截面在徑向上長度的20 30%。由于在現(xiàn)有技術(shù)中輪輞是形成輪緣的厚壁橫截面環(huán)型體，其橫截面尺寸達(dá) Φ 135-140mm，輪輞外徑為# 840_915mm，整體鑄造中輪輞的鑄造流動(dòng)性、鑄造液冷卻速度和補(bǔ)縮性能都很差，輪輞的鑄造質(zhì)量中最大的問題是晶體粗大、疏松、偏析、縮孔以及翻皮等低倍組織缺陷。鑄件中存在上述低倍組織缺陷越多，其力學(xué)性能越會顯著降低，尤其是鑄件中晶粒的粗大會直接影響鑄件力學(xué)性能的低下，造成在使用過程中會發(fā)生斷裂或其他事故。本發(fā)明軌道交通車輪在其輪輞中設(shè)計(jì)有一個(gè)圓環(huán)型的空腔，加速了鑄造中輪輞的鑄造流動(dòng)性、鑄造液冷卻速度和補(bǔ)縮性能，使鑄件中晶粒細(xì)化，減少疏松、偏析、縮孔以及翻皮等低倍組織缺陷的形成，從而提高了車輪鑄件、特別是軌道交通車輪輪輞的力學(xué)性能，可延長軌道交通車輪的使用壽命。


圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，軌道交通車輪1包括輪轂2、輪幅3及形成輪緣5與輪軌接觸面6的輪輞4。輪輞4中設(shè)有一個(gè)圓環(huán)型的空腔4-1，該圓環(huán)型的空腔4-1距輪輞4橫截面的外輪廓邊緣為等距離，該圓環(huán)型的空腔4-1在輪輞4橫截面上呈圓型孔，圓型孔的直徑為輪輞 4橫截面在徑向上長度L的20 30%，本例為沈％。
權(quán)利要求
1.一種軌道交通車輪，包括輪轂、輪幅及輪輞，其特征在于所述輪輞中設(shè)計(jì)有一個(gè)圓環(huán)型的空腔，該圓環(huán)型的空腔距輪輞橫截面的外輪廓邊緣為等距離，該圓環(huán)型的空腔在輪輞橫截面上呈圓型孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述軌道交通車輪，其特征在于所述圓型孔的直徑為輪輞橫截面在徑向上長度的20 30%。
全文摘要
一種軌道交通車輪，涉及軌道交通車輪技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括輪轂、輪幅及輪輞，其特征在于輪輞中設(shè)有一個(gè)圓環(huán)型的空腔，該圓環(huán)型的空腔距輪輞橫截面的外輪廓邊緣為等距離，該圓環(huán)型的空腔在輪輞橫截面上呈圓型孔。本發(fā)明在輪輞中彈性設(shè)計(jì)了圓環(huán)型的空腔，使輪輞在鋼軌上滾動(dòng)運(yùn)行中輪軌之間作用下有了彈性退讓因素和等應(yīng)力的效果，輪軌接觸面上的彈性變形橢圓形、在接觸面上垂向力P、車輪滾動(dòng)前進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的縱向力FX、機(jī)車、車輛通過曲線時(shí)產(chǎn)生的橫向力FY、在垂向力作用下的輪軌接觸面處產(chǎn)生接觸壓力PZ和剪切應(yīng)力τ等獲得相應(yīng)的改善，可避免磨耗、疲勞裂紋、剝離、掉塊、崩塊、崩箍等現(xiàn)象的發(fā)生。
文檔編號B60B17/00GK102431381SQ20111033788
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者徐帥, 徐志富, 王克宇, 臧權(quán)同 申請人:揚(yáng)州華鐵鐵路配件有限公司