專利名稱：低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及交通運輸?shù)臋C械工程技術領域，尤其涉及軌道交通的導向接觸結(jié)構(gòu)， 具體而言是一種低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)。
背景技術：
盡管火車歷史悠久，從最初的蒸汽機、內(nèi)燃機發(fā)展到當今的電動火車及地鐵等，但 這些軌道交通運輸車輛與軌道的接觸方式均采用如圖1所示的結(jié)構(gòu)，即采用鋼制工字型導 軌2與帶車輪凸緣4的車輪3接觸，其中工字型導軌2通過螺栓固定于枕木1上；車輪3 的外緣表面與工字型導軌2接觸，車輪凸緣4則卡入工字型導軌2的內(nèi)側(cè)以起到導向作用， 防止車輛運行過程中脫軌。由圖1可知，這種接觸方式靠車輪3支撐車輛底盤及車體的重量，車輪3的外圓表 面與工字型導軌2的上表面接觸，依靠摩擦力矩驅(qū)動車輪3向前轉(zhuǎn)動。鋼制車輪3與工字 型導軌2接觸面的滾動基本為純滾動，不會帶來太大的噪聲和磨損，只是在導軌接縫處會 有周期性的沖擊和噪聲。目前已發(fā)展有無接縫軌道，使得這個問題得以解決。目前，車輪3和車輪凸緣4實際上是一體化制造出來的一個整體零件。但為方便 理解和表述，圖1中人為將其分解畫成兩個部分。軌道交通導向或脫軌問題的解決是依靠 車輪3的車輪凸緣4卡入工字型導軌2的內(nèi)側(cè)來實現(xiàn)。在車輛運行中，導軌靜止而車輪凸 緣4的階梯側(cè)面高速旋轉(zhuǎn)，因此，工字型導軌2的內(nèi)側(cè)面與車輪凸緣4接觸摩擦性質(zhì)是滑動 摩擦。這種摩擦接觸導向帶來如下問題1、噪聲較大特別是在車輛轉(zhuǎn)彎時最為明顯，尤其是地鐵的相對封閉的環(huán)境下更 顯凸出。2、磨損較大工字型導軌2的內(nèi)側(cè)面和車輪凸緣4階梯側(cè)面都有磨損。實際上，車 輪3和車輪凸緣4為一體化結(jié)構(gòu)，即是一個零件；若車輪凸緣4磨損會造成整個車輪報廢； 而導軌的磨損也會造成導軌自身的維修更換。3、舒適度較差工字型導軌2的內(nèi)側(cè)面與車輪凸緣4接觸而產(chǎn)生沖擊和振動，使得 車廂振動。4、能耗多這種滑動摩擦為典型的內(nèi)耗，多耗的功率并未用于加速。5、安全性差兩條工字型導軌2內(nèi)側(cè)面之間的空間上大下小，存在脫軌的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種新型的軌道交通車輪與導軌的 純滾動接觸結(jié)構(gòu)，可以有效降低車輛運行噪音，減小車輪與導軌的磨耗。為解決以上技術問題，本發(fā)明的技術方案是一種低噪音、少磨耗的軌道交通車輪 與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)，包括圓柱形車輪(7)，其外圓面與導軌的上表面接觸；滾動導 向部件(6)，裝配在與車輛底盤和/或輪軸固聯(lián)的支架(17)上，該導向滾動導向部件(6)與 所述導軌的內(nèi)側(cè)面滾動接觸。
較優(yōu)地，所述滾動導向部件(6)包括導向滾筒(12)，通過軸承聯(lián)接在固定軸(18) 上，該固定軸(18)的兩端由所述支架(17)支撐并固定。較優(yōu)地，所述軸承包括軸承外圈(13)、滾動體(14)和軸承內(nèi)圈(1 和軸承端蓋 (10)，所述軸承內(nèi)圈(15)套裝于所述固定軸(18)上。較優(yōu)地，所述軸承端蓋(10)通過螺釘(11)與所述導向滾筒(12)的側(cè)面固定。較優(yōu)地，所述軸承端蓋(10)的內(nèi)表面開設有用以固定防塵墊圈(16)的密封槽。較優(yōu)地，所述防塵墊圈(16)內(nèi)表面與所述固定軸(18)為過盈配合聯(lián)接。較優(yōu)地，所述密封槽為V形槽。較優(yōu)地，所述固定軸(18)的兩端與所述支架(17)之間由螺栓/墊圈(9)固定。較優(yōu)地，所述導軌為內(nèi)側(cè)斜面導軌(8)，其內(nèi)側(cè)面的上部朝導軌內(nèi)側(cè)傾斜，下部朝 導軌外側(cè)傾斜與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明力圖改變傳統(tǒng)軌道交通導向接觸方式，其從原理上變滑 動接觸為滾動接觸，結(jié)構(gòu)上更加安全，有利于克服現(xiàn)有接觸方式的缺點，具體而言1、降低車輛運行噪聲，運行中左右空氣摩擦的聲音柔和。無論是直線運行還是轉(zhuǎn) 彎運行，車輛運行噪聲都不會增加。2、減少或根本消除導軌側(cè)面與車輪接觸面的磨損，有助于延長導軌與車輪的使用壽命ο3、降低動力耗損，滾動摩擦力大大小于滑動摩擦力，有助于降低無用功耗。4、減少運行中的沖擊振動，增加乘坐車輛時的舒適度。5、保證車輛運行平穩(wěn)，不會有脫軌事故的產(chǎn)生。


圖1為傳統(tǒng)軌道交通車輪與導軌的接觸結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為本發(fā)明低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)一較優(yōu)實 施例的示意圖；圖3為圖2中滾動導向部件的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，有關附圖標記為1、枕木；2、工字型導軌；3、車輪；4、車輪凸緣；5、螺栓；6、 滾動導向部件、7、圓柱形車輪；8、內(nèi)側(cè)斜面導軌；9、螺栓/墊圈；10、軸承端蓋；11、螺釘； 12、導向滾筒；13、軸承外圈；14、滾動體；15、軸承內(nèi)圈；16、防塵墊圈；17、支架；18、固定軸ο
具體實施例方式本發(fā)明的核心為，車輪與導軌之間為純滾動接觸，從而減小車輛運行噪聲，降低車 輪及導軌的磨損。為了使本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結(jié)合附圖和具體實 施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。參見圖2，示出本發(fā)明低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu) (以下簡稱輪軌接觸結(jié)構(gòu))，它的系統(tǒng)原理是從結(jié)構(gòu)上改變車輪結(jié)構(gòu)和導軌結(jié)構(gòu)，使得車 輪與導軌之間的接觸導向由滑動接觸變?yōu)榧儩L動接觸，從而降低噪音、減少磨損。實際上，左、右側(cè)車輪與導軌為對稱結(jié)構(gòu)，不失一般性，下面對一側(cè)車輪和導軌進一步描述。如圖2所示，所述輪軌接觸結(jié)構(gòu)由枕木(水泥底座)1、螺栓5、滾動導向部件6、圓 柱形車輪7、鋼制內(nèi)側(cè)斜面導軌8等部件構(gòu)成。這樣，本發(fā)明的輪軌接觸結(jié)構(gòu)將傳統(tǒng)車輪的 承載和導向兩個功能分離開來，即承載由圓柱形車輪7承擔，導向由滾動導向部件6承擔。 車輪的重力通過底盤傳至圓柱形車輪7，再傳至內(nèi)側(cè)斜面導軌8的接觸上表面，再傳至枕木 (水泥底座)1和地面。而導向滾動導向部件6與內(nèi)側(cè)斜面導軌8的斜面緊密接觸，在車輛 運行中以車輛前進速度為線速度回轉(zhuǎn)，與內(nèi)側(cè)斜面導軌8之間為摩擦滾動，因而不會造成 內(nèi)側(cè)斜面導軌8內(nèi)側(cè)斜面及滾動導向部件6本身的磨損。運行中如果車輛轉(zhuǎn)彎，由于左右兩個滾動導向部件6始終卡在內(nèi)側(cè)斜面導軌8的 內(nèi)側(cè)斜面上，而且滾動導向部件6通過支架17與底盤和車輪連為一體，從而保證車輛不會 滑出導軌。特別地，左右內(nèi)側(cè)斜面導軌8的內(nèi)側(cè)面上部朝導軌內(nèi)側(cè)傾斜，下部朝導軌外側(cè)傾 斜內(nèi)朝導軌傾斜，使得左右內(nèi)側(cè)斜面之間的空間上小下大，即類似機床工業(yè)中常見的燕尾 導軌(如車床中拖板的燕尾導軌)，保證車輛不會脫軌或側(cè)翻。本發(fā)明的輪軌接觸結(jié)構(gòu)中，滾動導向部件6為關鍵部件，以下對其結(jié)構(gòu)詳細描述。參見圖3，示出滾動導向部件6的結(jié)構(gòu)，它包括螺栓/墊圈9、軸承端蓋10、螺釘11、 導向滾筒12、軸承外圈13、滾動體14、軸承內(nèi)圈15、防塵墊圈16等部件，其中導向滾筒12 通過軸承(外圈13、滾動體14、內(nèi)圈1 聯(lián)接在固定軸18上；固定軸18左右兩端由支架17 支撐并由螺栓/墊片9緊固；軸承端蓋10通過螺栓11與導向滾筒12側(cè)面固定，軸承端蓋 10內(nèi)表面開設有密封槽(如V形槽)，以固定防塵墊圈16 ；防塵墊圈16內(nèi)表面與固定軸18 過盈配合聯(lián)接，防止粉塵、雨水、泥漿等進入軸承。由于導向滾筒12空套在固定軸18上，可 與內(nèi)側(cè)斜面導軌8的斜面緊密接觸，從而保證車輛運行中導向滾筒12以車輛前進速度的線 速度做回轉(zhuǎn)的摩擦滾動，因而不會造成內(nèi)側(cè)斜面導軌8內(nèi)側(cè)斜面的磨損，而導向滾筒12自 身也不會磨損。本發(fā)明輪軌接觸結(jié)構(gòu)在原理上易于實施，其結(jié)構(gòu)的設計和制造在普通的機械加工 車間便可完成。其中的軌道鋪墊與傳統(tǒng)的方式方法沒有差異，當然最好是采用水泥基座代 替枕木結(jié)構(gòu)。本發(fā)明輪軌接觸結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)低噪音、少磨損的技術效果，具體包括但不限于達到 以下優(yōu)點1、車輛運行噪聲小在車輛轉(zhuǎn)彎和地鐵的相對封閉的環(huán)境下不會有沖擊噪聲。2、增加乘坐舒適度導軌內(nèi)側(cè)面不與車輪凸緣產(chǎn)生沖擊和振動，使得車廂運行平穩(wěn)。3.降低動力消耗滾動摩擦小，有利于節(jié)能。4、無磨損內(nèi)斜側(cè)面導軌8的內(nèi)斜側(cè)面和滾筒12外圓表面都沒有磨損，減少或根 除車輪和導軌更換造成的浪費。5、安全性好兩條內(nèi)斜側(cè)面導軌8內(nèi)斜側(cè)面空間上小下大，不存在脫軌的可能性。 如果地基牢固，理論上車輛在倒掛行駛(即翻轉(zhuǎn)180度)也不會脫軌或側(cè)翻，車輛運行十分安全。以上對本發(fā)明進行了詳細介紹，文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出， 對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進 行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 圓柱形車輪(7)，其外圓面與導軌的上表面接觸；滾動導向部件(6)，裝配在與車輛底盤和/ 或輪軸固聯(lián)的支架(17)上，該導向滾動導向部件(6)與所述導軌的內(nèi)側(cè)面滾動接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)，其 特征在于，所述滾動導向部件(6)包括導向滾筒(12)，通過軸承聯(lián)接在固定軸(18)上，該 固定軸(18)的兩端由所述支架(17)支撐并固定。
3.如權(quán)利要求2所述的低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)，其 特征在于，所述軸承包括軸承外圈(13)、滾動體(14)和軸承內(nèi)圈(1 和軸承端蓋(10)，所 述軸承內(nèi)圈(15)套裝于所述固定軸(18)上。
4.如權(quán)利要求3所述的低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)，其 特征在于，所述軸承端蓋(10)通過螺釘(11)與所述導向滾筒(1 的側(cè)面固定。
5.如權(quán)利要求3所述的低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)，其 特征在于，所述軸承端蓋(10)的內(nèi)表面開設有用以固定防塵墊圈(16)的密封槽。
6.如權(quán)利要求5所述的低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)，其 特征在于，所述防塵墊圈(16)的內(nèi)表面與所述固定軸(18)為過盈配合聯(lián)接。
7.如權(quán)利要求5所述的低燥音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)，其 特征在于，所述密封槽為V形槽。
8.如權(quán)利要求3所述的低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)，其 特征在于，所述固定軸(18)的兩端與所述支架(17)之間由螺栓/墊圈(9)固定。
9.如權(quán)利要求1-8任一項所述的低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸 結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導軌為內(nèi)側(cè)斜面導軌(8)，其內(nèi)側(cè)面的上部朝導軌內(nèi)側(cè)傾斜，下部朝 導軌外側(cè)傾斜。
全文摘要
本發(fā)明公開一種低噪音、少磨耗的軌道交通車輪與導軌的純滾動接觸結(jié)構(gòu)，包括圓柱形車輪(7)，其外圓面與導軌的上表面接觸；滾動導向部件(6)，裝配在與車輛底盤和/或輪軸固聯(lián)的支架(17)上，該導向滾動導向部件(6)與所述導軌的內(nèi)側(cè)面滾動接觸。本發(fā)明將車輪與導軌間滑動接觸變?yōu)榧儩L動接觸，結(jié)構(gòu)上更加安全，有利于克服現(xiàn)有接觸方式中噪音大、磨損多等缺陷。
文檔編號B61F13/00GK102049965SQ20101057667
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者朱派龍, 陳天宏, 黃曉紅 申請人:廣東輕工職業(yè)技術學院