CN219727738U - 双金属复合轮缘踏面车轮 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双金属复合轮缘踏面车轮。双金属复合轮缘踏面车轮，包括：踏面轮辋体和轮缘轮辋体，所述踏面轮辋体和所述轮缘轮辋体通过焊接形成双金属复合轮缘踏面车轮，所述轮缘轮辋体采用耐磨、低摩擦系数并具有自润滑性能的金属材料，实现在轮缘表面形成润滑膜，且润滑膜向钢轨侧面转移，阻断了金属之间的直接接触。本实用新型提供的双金属复合轮缘踏面车轮能够实现车轮踏面和钢轨顶面间具有足够的粘着系数满足车轮牵引和制动的要求，车轮轮缘和钢轨侧面间具有较小的摩擦系数，实现减轻轮缘和钢轨侧面磨耗，降低车轮脱轨机率。
Description
技术领域
本实用新型涉及车轮技术领域，尤其涉及一种双金属复合轮缘踏面车轮。
背景技术
铁道与起重机车轮踏面的作用是将垂向载荷传递给钢轨，车轮踏面和钢轨顶面之间需要有足够的粘着系数以便产生足够的牵引力和制动力；车轮轮缘的作用是防止车轮爬上钢轨造成脱轨事故，轮缘材料的摩擦系数越小，车轮越容易在重力作用下，顺着轮缘下滑至钢轨安全位置，防止车轮脱轨事故的发生。车轮即使是在直线上行走，由于左右车轮滚动圆半径差以及车轮组装菱形误差和轨道不平顺，车轮轮缘也会和钢轨侧面接触摩擦，形成运行阻力，造成轮缘和钢轨侧面磨耗，在曲线区段轮缘和钢轨侧面磨耗问题表现得尤为突出。
铁道与起重机的轮缘与钢轨侧面磨耗(起重机称为啃轨)问题是由来已久的技术难题，车削磨耗后的车轮轮缘和踏面恢复轮缘标准厚度(俗称镟轮)，会造成大量的轮辋厚度损失，根据有关文献报道的地铁车辆镟轮经验，车轮每恢复1mm轮缘厚度，踏面直径将减小4-5mm，当车轮踏面直径减小到最低安全限度后车轮就要报废。
对车轮的轮缘或钢轨侧面进行润滑，能够有效改善车轮轮缘和钢轨侧面磨耗，降低运行阻力，减小轮轨噪声排放，提高车轮和钢轨的使用寿命，从而降低运营和维护成本。基于这一优点，目前各种形式的轮缘润滑设备已被广泛地应用于机车、动车组、地铁、轻轨和起重机等车轮上。
根据润滑的部位，可分为车载式轮缘润滑和地面式钢轨侧面润滑；根据使用的车载式轮缘润滑材料，可分为干式轮缘润滑和湿式轮缘润滑，干式轮缘润滑一般采用固态润滑材料，湿式轮缘润滑多采用润滑油、润滑脂和润滑剂等流体润滑材料。
无论是干式轮缘润滑还是湿式轮缘润滑都会增大车辆的运营维护成本，不管轮缘与钢轨侧面是否接触，是否需要润滑，都喷射或涂抹润滑剂，从轮缘上脱落或甩出的润滑剂产生环境污染，如果润滑材料使用不当从车轮轮缘转移到踏面，会造成严重的车轮踏面和钢轨顶面间的粘着力下降，影响正常的牵引和制动，制动力不足还会危及行车安全。
因此，有必要提供一种双金属复合轮缘踏面车轮解决上述技术问题。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是提供一种双金属复合轮缘踏面车轮能够实现车轮踏面和钢轨顶面间具有足够的粘着系数满足车轮牵引和制动的要求，车轮轮缘和钢轨侧面间具有较小的摩擦系数，实现减轻轮缘和钢轨侧面磨耗，降低车轮脱轨机率。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的双金属复合轮缘踏面车轮，包括：踏面轮辋体和轮缘轮辋体，所述踏面轮辋体和所述轮缘轮辋体通过焊接形成双金属复合轮缘踏面车轮，所述轮缘轮辋体采用耐磨、低摩擦系数并具有自润滑性能的金属材料，实现在轮缘表面形成润滑膜，且润滑膜向钢轨侧面转移，阻断了金属之间的直接接触。
优选的，轮缘轮辋体的材料是高硫合金钢系列或球墨铸铁系列。
优选的，车轮轮缘轮辋体的厚度分割线在轮缘根部圆弧位置附近，轮缘轮辋体的厚度大于或等于轮缘厚度。
优选的，所述轮缘轮辋体的厚度在30-50mm之间。
优选的，踏面轮辋体和轮缘轮辋体的焊接方法，采用自动化闪光对焊。
与相关技术相比较，本实用新型提供的双金属复合轮缘踏面车轮具有如下
有益效果：
(1)、铁道与起重机双金属复合轮缘踏面车轮,实现车轮踏面和钢轨顶面间具有足够的粘着系数满足车轮牵引和制动的要求，车轮轮缘和钢轨侧面间具有较小的摩擦系数，实现减轻轮缘和钢轨侧面磨耗(起重机称为啃轨)，降低车轮脱轨机率，轮辋残余应力低，可以减少甚至不使用轮缘润滑设备，降低环境污染，达到延长车轮和钢轨的使用寿命，降低运营维护成本的目的。
附图说明
图1为本实用新型提供的双金属复合轮缘踏面车轮的结构示意图；
图2为图1所示的双金属复合轮缘踏面车轮的剖视结构示意图；
图3为本实用新型提供的双金属复合轮缘踏面车轮的结构示意图；
图4为图3所示的双金属复合轮缘踏面车轮的剖视结构示意图；
图5为车轮爬轨时的受力状态示意图；
图6为起重机车轮轮缘厚度与根圆半径示意图。
图中标号：1、踏面轮辋体，2、轮缘轮辋体。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
实施例1
本实施例车轮为铁道车轮，如图1-2所示，双金属复合轮缘踏面车轮，包括：踏面轮辋体1和轮缘轮辋体2，所述踏面轮辋体1和所述轮缘轮辋体2通过焊接形成符合《TB/T 449-2016机车车辆车轮轮缘踏面外形》等有关或更新版标准的双金属复合轮缘踏面车轮，所述轮缘轮辋体2采用耐磨、低摩擦系数并具有自润滑性能的金属材料，实现在轮缘表面形成润滑膜，且润滑膜向钢轨侧面转移，阻断了金属之间的直接接触，起到良好的自润滑与减磨效果，图5为车轮爬轨时的受力状态，1896年Nadal首先根据爬轨车轮出现爬轨趋势的静力平衡条件，提出了临界脱轨系数Q/P(轮轨横向力与垂向力之比)的计算公式：Q/P＝(tanα-μ)/(1+μtanα)，并以此作为车轮开始脱轨的评判准则，该脱轨系数评价标准被各国铁路广泛应用；α为车轮轮缘角，对于铁道车轮一般为70°，μ为轮缘摩擦系数，当μ＝0、0.2、0.4和0.6时的临界脱轨系数Q/P分别为：2.75、2.14、1.64和0.81，轮缘摩擦系数越低，许用的脱轨系数越高，车轮脱轨的概率越小，由此可见轮缘轮辋体2采用耐磨、低摩擦系数并具有自润滑性能的金属材料，可以有效降低车轮脱轨事故的发生，铁道车轮的踏面轮辋体1金属材料的化学成分和机械性能等符合《GB/T 8601-2021铁路用辗钢整体车轮》等有关或更新版标准，铁道双金属复合轮缘踏面车轮具有减轻轮缘和钢轨侧面磨耗，降低车轮脱轨机率，轮辋残余应力低，车轮和钢轨使用寿命长等优点。
轮缘轮辋体2的材料是高硫合金钢系列或球墨铸铁系列。
铁道车轮轮缘轮辋体2的厚度分割线在《TB/T 449-2016机车车辆车轮轮缘踏面外形》等有关或更新版标准的轮缘根部圆弧位置附近，轮缘轮辋体2的厚度大于或等于轮缘厚度，优选厚度是在30-50mm之间。
踏面轮辋体1和轮缘轮辋体2的焊接可以采用任何有效的焊接方法，优选采用自动化闪光对焊，例如，连续闪光对焊、预热闪光对焊、程控降低电压闪光对焊、脉冲闪光对焊、矩形波闪光对焊和冲击焊等。
本实施例铁道双金属复合轮缘踏面车轮，可以用于铁道机车、客车、货车、动车组和城市轨道交通车辆等领域。
实施例2
本实施例车轮为起重机车轮，如图3-4所示，双金属复合轮缘踏面车轮，包括：踏面轮辋体1和轮缘轮辋体2通过焊接形成符合《GB 4628-1984桥式起重机圆柱车轮》或《JB/T6392-2008起重机车轮》等有关或更新版标准的双金属复合轮缘踏面车轮，轮缘轮辋体2采用耐磨、低摩擦系数并具有自润滑性能的金属材料，起重机车轮的踏面轮辋体1金属材料的化学成分和机械性能等符合《GB 4628-1984桥式起重机圆柱车轮》或《JB/T 6392-2008起重机车轮》等有关或更新版标准，轮缘轮辋体2的材料采用耐磨、低摩擦系数并具有自润滑性能的金属材料，实现在轮缘表面形成润滑膜，且润滑膜向钢轨侧面转移，阻断了金属之间的直接接触，起到良好的自润滑与减磨效果，图5为车轮爬轨时的受力状态，1896年Nadal首先根据爬轨车轮出现爬轨趋势的静力平衡条件，提出了临界脱轨系数Q/P(轮轨横向力与垂向力之比)的计算公式：Q/P＝(tanα-μ)/(1+μtanα)，并以此作为车轮开始脱轨的评判准则；α为车轮轮缘角，对于起重机车轮一般为84°，μ为轮缘摩擦系数，当μ＝0、0.2、0.4和0.6时的临界脱轨系数Q/P分别为：9.51、3.21、1.90和1.33，轮缘摩擦系数越低，许用的脱轨系数越高，车轮脱轨的概率越小，由此可见轮缘轮辋体2采用耐磨、低摩擦系数并具有自润滑性能的金属材料，可以有效降低车轮脱轨事故的发生，起重机双金属复合轮缘踏面车轮具有减轻车轮啃轨，降低车轮脱轨机率，轮辋残余应力低，车轮和钢轨使用寿命长等优点。
轮缘轮辋体2的材料为高硫合金钢系列或球墨铸铁系列。
轮缘轮辋体2的厚度分割线在《GB 4628-1984桥式起重机圆柱车轮》或《JB/T6392-2008起重机车轮》等有关或更新版标准的轮缘根部圆弧位置附近，轮缘轮辋体2的厚度大于或等于轮缘厚度，优选厚度是在b到b+r之间(如图6所示)。
踏面轮辋体1和轮缘轮辋体2的焊接可以采用任何有效的焊接方法，优选采用自动化闪光对焊，例如，连续闪光对焊、预热闪光对焊、程控降低电压闪光对焊、脉冲闪光对焊、矩形波闪光对焊和冲击焊等。
本实施例，起重机双金属复合轮缘踏面车轮，可以用于起重机等轮轨滚动接触运载领域。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (3)
1.双金属复合轮缘踏面车轮，其特征在于，包括：
踏面轮辋体和轮缘轮辋体，所述踏面轮辋体和所述轮缘轮辋体通过焊接形成双金属复合轮缘踏面车轮，所述轮缘轮辋体采用耐磨、低摩擦系数并具有自润滑性能的金属材料，所述轮缘轮辋体的材料是高硫合金钢系列或球墨铸铁系列。
2.根据权利要求1所述的双金属复合轮缘踏面车轮，其特征在于，所述轮缘轮辋体的厚度分割线在轮缘根部圆弧位置附近，轮缘轮辋体的厚度大于或等于轮缘厚度。
3.根据权利要求2所述的双金属复合轮缘踏面车轮，其特征在于，所述轮缘轮辋体的厚度在30-50mm之间。
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