CZ299982B6 - Železnicní kolo - Google Patents

Abstract

Železnicní kolo, sestává z náboje (1) a obruce (2), mezi nimiž je usporádán disk (3), pricemž mezi náboj (1) a obruc (2) je neotocne souose s diskem (3) uložen pružne plastický clen (4), tvorený alespon dvema souosými mezikruhovými deskami (5) vzájemne pružne spojenými alespon jedním tlumicím prvkem (6), pricemž alespon jedna nosná deska (5) je pevne spojena s nábojem (1) a jiná nosná deska (5) je pevne spojena s obrucí (2).

Description

Vynález se tyká konstrukce železničního kola.

Dosavadní stav techniky io

Dosavadní železniční kola obsahují přídavné pasivní tlumicí členy, jež pohlcují mechanickou energii a zvyšují vlastní útlum kola a nebo se do konstrukce kola vkládají akustické clony, jež brání pronikání vzniklé akustické energie do okolí. Tím dochází k potlačení vibrací a/nebo vyzařovaného hluku železničního kola, buzeného zejména interakcí kola s kolejnicí třením kola o kolejnice při jízdě v obloucích, výhybkách, brzděním ěi při od vato vání kola po nerovnostech.

Některá dosavadní celokovová, tj. monobloková, železniční kola jsou, pro zvýšení odolnosti proti mechanickému tepelnému namáhání mezi věncem a diskem, opatřena nerovinným prohnutým ěi vypouklým geometrickým tvarem desky kola. Vznikající hlučnost se někdy snižuje zabudovanou akustickou clonou.

Některá dosavadní železniční kola mají pasivní tlumicí členy zabudovány přímo do konstrukce ko I a j a k o v i b ro- i zo 1 ač n í v rstva.

Některá dosavadní železniční kola obsahují pasivní tlumicí člen řešený tak, že mezi věncem a nábojem je mechanické zatížení přenášeno tlumicími vrstvami šroubově staženými deskami kola nebo věnec a desky kola jsou odděleny souvislou, nebo segmentově složenou, obvodovou vrstvou pryže. Takto vzniklé tlumení je frekvenčně širokopásmové. Některá dosavadní železniční kola obsahují pasivní tlumicí členy ve formě diskrétních tlumičů, jež se uchycují na vnitřním jo poloměru věnce kola a působí zde jako rezonanční laděné tlumiče s cílem potlačil dominantní vlastní kmity kola.

Některá dosavadní železniční kola, pro potlačení vibrací kola, využívají suchého tření, které vzniká vzájemnými obvodovými pohyby tenké obruče a věnec kola, do kterého je obruč ze spodní strany věnce vsazena s předpětím. Tyto tlumiče působí zejména pro vyšší frekvenční pásmo vibrací jako rezonanční tlumič.

Nevýhodou dosavadních složených kola a kol s obvodovou vibro-izolační vrstvou je jejich krátká životnost a nebezpečí destrukce při používání. Proto se používají tyto typy kol zejména v městské a příměstské dopravě s nižšími dopravními rychlostmi.

Nevýhodou dosavadních celoocclových, tj. monoblokových, železničních kol, je jejich hlučnost. Nevýhodou jsou i vznikající vibrace nepříznivě působící na kolejové těleso i na vozidlo, na němž jsou umístěna.

Nevýhodou dosavadních železničních kol s rezonaěními tlumiči je. že aplikací rezonančních tlumičů není výrobce schopen zajistit stejné vlastnosti jednotlivých kusů vyráběných železničních kol. I když rezonanční tlumiče jsou teoreticky odvozeny pro jednoduché mechanické systémy s několika stupni volnosti, kdy je možné přesné frekvenční naladění na potlačované vlastní frek50 věnci, tak dosavadní železniční kolo s rezonačním tlumičem představuje složité rotující těleso se špatně definovanými okrajovými podmínkami, neboť vlastní frekvence jednotlivých kol se, díky výrobním odchylkám, opotřebení, nalisování, kontaktu kola s kolejnicí, natolik odlišují, že výrobce není schopen zajistit stejnou kvalitu vyráběných železničních kol. Navíc, díky rozštěpení některých vlastních frekvencí, vznikají běžící vlny po obvodě kola, což komplikuje ladění kola a výrazně snižuje účinnost zabudovaných rezonančních tlumičů.

- I CZ 299982 B6

Existují železniční kola, kde deska kola obsahuje pryžové tlumiče, jejichž nevýhodou je však to, že pryž přenáší tíhu působící na hřídel a současně přenáší i kroutící moment kola. Taková kola někdy obsahují šrouby, aby kroutící moment nebyl přenášen jen pryží. Používají se i železniční kola, kde jedno kolo obsahuje vedle kovové desky kola s věncem i souose uloženou další konstrukci s pneumatikou, přičemž na širokou kolejnici doléhá vedle sebe jak pryž pneumatiky, tak kovový věnec kola. Takové řešení je výrobně drahé, zbytečně složité a nelze ho použít pří vyšších rychlostech železničních vozidel. U tohoto typu železničního kola je zřejmá snaha výrobců odstranit nevýhodu všech dosavadních železničních kol, která spočívá v tom, že kroutící moment v kole a tíha vozidla působící na hřídel kola jsou přenášeny jedním konstrukčním prvkem, jenž musí mít takové vlastnosti, aby oba druhy namáhání současně unesl.

Podstata vy nálezu

Vpředu uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny železničním kolem, sestávajícím z náboje a obruče, mezi nimiž je uspořádán disk podle vy nálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi náboj a obruč je neotočně souose s diskem uložen pružně plastický člen, tvořeny alespoň dvěma souosými nosnými deskami vzájemně pružně spojenými alespoň jedním tlumicím prv20 kem, přičemž alespoň jedna nosná deska je pevně spojena s nábojem a jiná nosná deska jc pevně spojena s obručí. Disk může být ve tvaru vypouklého vrchlíku. Náboj a obruč mohou s diskem tvořit jeden celokovový prvek, uložený na hřídeli.

Železniční kolo, sestávající z náboje a obruče, mezi nimiž je uspořádán disk, jehož podstata spo25 čivá v tom, že mezi částí disku a nábojem je upořádán pružně plastický člen. tvořený jednou nosnou deskou pevně spojenou s nábojem a tlumicím prvkem, pevně spojeným s částí disku, přičemž nosná deska a tlumicí prvek jsou mezi sebou slepeny. Nosná deska je rozdělena na soubor mezi kruhových výsečí, a tlumicí prvek je z visko elasticko plastických materiálů.

so Výhodou takto řešeného železničního kola je podstatné omezení vzniku nežádoucí mechanické energie, vznikající vibracemi kola při jízdě, oproti dosavadním železničním kolům.

Výhodou je i pohlcování nežádoucí mechanické energie, vzniklé vibracemi kola při jízdě.

Je výhodou takto řešeného železničního kola, že nežádoucí mechanickou energii vzniklou vibracemi kola při jízdě, není nutno složitě či jednoduše clonit, ěi jinak ji složitými výrobními postupy a konstrukcemi eliminovat.

Železniční kolo podle vynálezu je výrobně podstatně jednodušší než dosavadní železniční kola a

4o vykazuje příznivější parametry v oblasti nežádoucích účinků železničních kol při jízdě.

Železniční kolo podle vynálezu se podstatně liší i od těch dosavadních železničních kol, které bývají opatřeny prvky, pouze na pohled podobnými pružně plastickému členu jenž je součástí vynálezu, které ale u dosavadních železničních kol plní jen funkci akustické clony.

Výhodou vynálezu železničního kola je i možnost vnést montáží statické předpětí do pružně plastického členu, přičemž pozdější ztráta lakového předpětí může signalizoval jednoduše identifikovatelný konec životnosti železničního kola. Pružně plastický clen. který je součástí vynálezu, lze zabudovat do některých stávajících, zejména monoblokových, kol.

Vynález železničního kola má příznivější vibro-akuslické vlastnosti než železniční kola v současností známá, zejména vynalezené železniční kolo je výrobně jednoduší, proto levnější, mnohem spolehlivější tedy bezpečnější, má delší životnost, je lépe demoiitovatelnc a lépe opravitelné, přičemž jeho údržba a oprava je jednoduchá výměnou či opravou nosných desek, ěi tlumicích prvků. Možnost dělit nosné desky a tlumicí prvky na segmenty je velikou montážní výhodou.

Je výhodou železničního kola podle vynálezu, že pružně plastický člen lze vyrobit odděleně od disku a zamontovat ho vtlačením mezi obruč a náboj se ziskem předpětí v pružně plastickém členu.

Je výhodou, že výrobce železničního kola podle vynálezu může volbou nestejné tloušťky materiálu disku ve tvaru vypuklého vrchlíku a/nebo volbou počtu nosných desek a počtu tlumicích členů, jednoduše dosahovat parametrů železničního kola. které z různých důvodů potřebuje, či považuje za optimální.

Železniční kolo podle vynálezu je zcela novým železničním kolem a má současně výhody gumoodpružených kol i kol monoblokových.

is Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže objasněn pomocí obrázků na výkresech, kde na obr. I je železniční kolo uložené na hřídeli znázorněné ve schematickém řezu, obr. 2 představuje železniční kolo ve schematickém řezu, kde pružně plastický člen sestává ze tří nosných desek s dvěma tlumicími prvky, na obr. 3 je železniční kolo znázorněné v řezu, kde je jedna nosná deska tvořena radiálně kolmou částí disku, na obr. 4 je schématický řez železničním kolem provedený v rovině kolmé na osu hřídele a na obr. 5 je nakreslen principiální podhled najeden takový plastický člen.

Příklady provedeni vynálezu

Na obr. 1 je schematický řez železničním kolem s kovovým diskem 3 ve tvaru vypouklého vrchlíku, kde je tlumicí prvek 6 vyroben z kompaktní pryžové vrstvy o tvaru mezí kruhových výsečí. K pryžové vrstvě jsou přilepeny z obou stran železné nosné desky 5 tak, že jedna strana pryžové vrstvy je přilepena k nosné desce 5 pevně, s předpětím vtlačené do obruče 2 a opačná strana vrstvy pryže je přilepena k druhé nosné desce 5 pevně s předpětím vtlačené do náboje L Předpětí se realizuje v pryži. Kolo je uloženo na hřídeli 7. Funkce železničního kola spočívá v tom, že tíha vozidla se z náboje 1 na kolejnici přenáší zčásti prostřednictvím předpjaté pryže vlepené mezi železné nosné desky 5 a zčásti diskem 3. který přenáší kroutící moment. Pružně plastický člen 4, jenž sestává ze dvou kovových desek 2. mezi nimiž je vlepen tlumicí prvek 6 z pryže, plní funkci smykového tlumiče přenášejícího relativní pohyby mezi nábojem i a obručí 2. Tento pružně plastický člen 4 plní úlohu jednak širokopásmového pohlcovaěe vibrací ve všech směrech kmitání, jež se do kola dostávají z kolejnice přes obruč 2 a zároveň plní i funkci nosné Částí kola a lze jím naladit radiální tuhost železničního kola. Pružně plastický člen 4 uzavírá vnitřní plochu kola a je díky vzduchové neprůzvučnosti i akustickou clonou. Disk 3, který' přenáší kroutící moment, je s výhodou zvolen ve tvaru vypouklého vrchlíku z důvodu dominantního kmitání předmětu tohoto tvaru v radiálním směru pro optimální využití funkce pružně plastického členu 4 jako radiálního smykového tlumiče.

Na obrázku 2 je železniční kolo s diskem 3 ve tvaru vypouklého vrchlíku, kde je pružně plastický člen 4 tvořen dvěma tlumicími prvky 6 vyrobenými z kompaktních pryžových vrstev o tvaru mezikruhových desek, adhezně připojených zobou stran k dotykovým plochám tří kovových nosných desek 5, přičemž střední nosná deska 5 je pevně spojena s nábojem i a dvě vnější nosné desky 5 jsou spojeny s obručí 2. Kolo je uloženo na hřídeli 7. Předpětí se realizuje v pryži.

Funkce železničního kola spočívá v tom, že tíha vozidla se na obruč 2 a na kolejnici přenáší z hřídele 7 prostřednictvím předpjaté pryže vlepené mezi železné nosné desky 5. Disk 3 přenáší kroutící moment.

-3CZ 299982 B6

Na obrázku 3 je železniční kolo. kdy mezi částí disku 3 a nábojem 1 je upořádán pružně plastický člen 4, tvořený jednou nosnou deskou 5 pevně spojenou s nábojem i a tlumicím prvkem 6, pevně spojeným s částí disku 3. přičemž nosná deska 5 a tlumicí prvek 6 jsou mezi sebou slepeny.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY io

   1. Železniční kolo, sestávající z náboje a obruče, mezi nimiž je uspořádán disk. vyznačené t í m , že mezi náboj (1) a obruč (2) je neotočně souose s diskem (3) uložen pružně plastický clen (4), tvořený alespoň dvěma souosými mezikruhovými deskami (5) vzájemně pružně spojenými alespoň jedním tlumicím prvkem (6), přičemž alespoň jedna nosná deska (5) je pevně

   15 spojena s nábojem (1) a jiná nosná deska (5) je pevně spojena s obručí (2).
2. 2. Železniční kolo podle nároku 1,vyznačené t í m , že disk (
3. 3). je vc tvaru vypouklého vrchlíku.

   20 3. Železniční kolo podle nároků I, 2, vyznačené t í m , že náboj (1) a obruč (2) tvoří s diskem (3) jeden eelokovový prvek, uložený na hřídeli (7).
4. 4. Železniční kolo, sestávající z náboje a obruče, mezi nimiž je uspořádán disk. vyznačené t ί m , že mezi částí disku (3) a nábojem (Oje upořádán pružně plastický člen (4), tvořený

   25 jednou nosnou deskou (5) pevně spojenou s nábojem (I) a tlumicím prvkem (6), pevně spojeným s částí disku (3), přičemž nosná deska (5) a tlumicí prvek (6) jsou mezi sebou slepeny.
5. 5. železniční kolo podle nároků 1, 2. 3 nebo 4, v y z n a č e n é t í ni, že nosná deska (5) je rozdělena na soubor mezi kruhových výsečí.
6. 6. Železniční kolo podle nároků 1, 2, 3, nebo 4 nebo 5, vyznačené tím. že tlumicí prvek (6) je z visko elasticko plastických materiálů.