一种胶轮路轨用车轮及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种胶轮路轨用车轮及其加工方法，属于车轮加工领域。本发明专利技术的车轮包括轮缘、轮辋、轮辐和轮毂，该车轮的轮辐与轮毂厚度相同，为11.8～12.5mm，车轮化学成分重量百分比为：C 0.49～0.52％、Si 0.20～0.40％、Mn 0.50～0.80％、P≤0.02％、S≤0.015％、Cr 0.2～0.3％、Ni≤0.30％、Mo≤0.08％、V≤0.06％、Cu≤0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。加工步骤为：步骤一、对车轮钢进行热处理，并对热处理后的车轮钢进行轧制、粗加工；步骤二、对粗加工后的车轮毛坯进行淬火、回火处理；步骤三、对步骤二处理后的车轮进行精加工，加工至规定尺。本发明专利技术的加工方法所加工的车轮精度高，重量轻，具有较好的综合力学性能，使用安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车轮加工
，更具体地说，涉及一种胶轮路轨用车轮及其加工 方法。
技术介绍
目前的轨道交通由于轮轨之间的粘着力太小，不得不大幅提高机车的重量，获得 较高的粘着力；但过大的自重也相应的增加了线路的造价和损耗，并且由于轨轮之间的摩 擦太小，使弯道半径增大，车辆的制动距离增加，安全性能下降，铁路上行车的安全距离大， 降低了铁路运营的效率，作为城市交通轨道应用时，轮轨之间产生的污染较大。胶轮地铁是 车辆采用胶轮车轮，并配以相匹配的轨道及专用导向装置的地铁系统。 胶轮地铁车辆的行走轮行驶在一对平行的带型轨道上，平板轨道通常采用宽翼工 型钢或混凝土筑成的板带，两条平行轨道分别设置在左右两条钢轨的外侧，这种类型的胶 轮地铁，由于采用充气橡胶车轮，行车平稳、噪声低、振动小，又由于具有较高的粘着力，优 化了许多动力性能。 胶轮地铁的一种通用形式是在传统的钢轮轨地铁的基础上增设胶轮行走系统构 成，列车在正常行驶时使用胶轮行走系统，钢轮轨作为安全备用装置，在胶轮出现泄气或 爆裂故障时使用，以及列车通过道岔区段时，因侧面导向轨中断，在此区段作导向和行走装 置，是列车沿着确定的路线安全行驶。 对于胶轮路轨系统所使用轨道不同，所使用钢轮也无法使用常规的列车轮，在车 轮重量以及结构上进行改进，改进后的车轮不但要求重量轻，还要具有足够的结构强度，因 而，如何在保证车轮结构强度的基础上减轻车轮重量是本领域的一大难题。 中国专利【申请号】201110046426. 7,授权公告日：2012年12月5日，专利技术创造名称 为：铁路货车用低合金车轮钢及其车轮制备方法，该申请案公开了一种铁路货车用低合金 车轮钢，其化学成分重量百分比为：C0. 70~0. 75%、SiO. 75~0. 95%、MnO. 75~0. 90%、 NiO. 15 ~0· 25%、CrO. 25 ~0· 35%，AlsO. 015 ~0· 030%、P彡 0· 010%、S彡 0· 010%、其 余为Fe和不可避免的杂质元素。热处理工序为：在830-850°C保温2. 0-2. 5小时，然后喷 水冷却轮辋至550°C以下，轮辋内部金属以2°C/s~5°C/s的冷却速度加速冷却，然后在 500-520°C回火处理4. 5-5. 0小时。该方案主要的步骤在于热处理，并没有涉及如何对薄壁 轮辐车轮加工的方法。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题 本专利技术的目的在于克服现有技术中车轮难以满足胶轮路轨系统对重量及强度要 求的不足，提供了，本专利技术的技术方案，所加工车轮轮辐 厚度仅为11. 8~12. 5mm，车轮重量轻，强度高，而且在加工过程中不易变形，保证了加工精 度。 2.技术方案 为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为： 本专利技术的一种胶轮路轨用车轮，包括轮缘、轮辋、轮辐和轮毂，该车轮的踏面由锥 度为1:10的倾斜段和平直段组成，该车轮的轮辐与轮毂厚度相同，为11. 8~12. 5_;在车 轮轮辋上设有报废线，该报废线的终止端至踏面的距离为轮辋厚度的〇. 62倍。 优选地，其化学成分重量百分比为：C0. 49~0. 52%、Si0. 20~0. 40%、Μη 0· 50 ~0· 80%、Ρ彡 0· 02%、S彡 0· 015%、Cr0· 2 ~0· 3%、Ni彡 0· 30%、Μ〇 彡 0· 08%、 V< 0. 06%、Cu< 0. 30%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。 优选地，所述Cr、Ni和Mo的含量之和不超过0· 5%。 本专利技术的一种胶轮路轨用车轮的加工方法，其加工步骤为： 步骤一、对车轮钢进行热处理，并对热处理后的车轮钢进行乳制、缓冷、粗加工，形 成车轮毛坯； 步骤二、对粗加工后的车轮毛坯进行淬火、回火处理； 步骤三、对步骤二处理后的车轮进行精加工，加工至规定尺寸。优选地，步骤二中淬火时，车轮毛坯随炉温升至830~850°C，保温2. 5~3h，并用 石棉上模12和石棉下模13把车轮辐板压住，对轮缘和踏面处进行喷水冷却200~250s; 回火时，在480~520°C内保温3~4小时。 优选地，所述石棉保护模由石棉上模和石棉下模通过螺栓连接而成，石棉上模和 石棉下模相对的一侧与车轮辐板贴合。 优选地，步骤三中的精加工工艺为： 1)把步骤二处理后的车轮毛坯吊装到机床的第一支撑块上，并由内锯齿夹钳夹住 车轮轮辋将车轮水平固定，加工车轮内侧轮缘、轮辐和轮毂，轮毂处表面粗糙度<Ral2. 5; 2)更换机床并反转车轮，使第二支撑块支撑步骤1)中加工的轮毂面，第三支撑块 支撑步骤1)中加工的轮缘面，并用外锯齿夹钳夹住内轮辋面；加工车轮外侧轮毂面、轮辐 面和轮辋面，留5mm余量，其表面粗糙度<Ral2. 5 ;然后加工踏面，其表面粗糙度<Ra6. 3 ; 3)加工车轮外侧轮毂面、轮辐面和轮辋面至成品尺寸，在轮辋上加工报废线至成 品尺寸，然后加工踏面和轮缘外侧面，加工后各部分的表面粗糙度彡Ral. 6;加工中心孔； 4)更换至步骤1)中机床并反转车轮，按照步骤1)中方法固定，并将内锯齿夹钳 的钳口换为无齿钳口，在第一支撑块上增加橡胶垫，使其上表面高于垫铁上表面〇. 08~ 0. 15mm，然后加工车轮内侧轮毂面、轮辐面至成品尺寸，加工中心孔，然后加工轮缘内侧面 至成品尺寸，轮毂面、轮辐面和轮缘内侧面的表面粗糙度<Ral. 6; 5)加工中心孔至成品尺寸； 6)利用数控加工中心在车轮轮毂上加工4个均布的螺纹孔和10个均布通孔。 优选地，步骤1)中的第一支撑块有5个，5个第一支撑块沿机床中心轴周向均布； 所述内锯齿夹钳沿机床中心轴均布有3个，且内锯齿夹钳与垫铁间隔设置。 优选地，步骤2)中第三支撑块和外锯齿夹钳均设置有3个，且第三支撑块和外锯 齿夹钳沿机床中心轴周向均匀间隔分部。 优选地，精加工过程中车刀的线速度Vt= 230±30m/min。 3.有益效果 采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果： (1)本专利技术的一种胶轮路轨用车轮，其轮辐及轮毂厚度较小，大大减小了车轮重 量，所采用的合金设计和热处理方法使得中碳钢车轮在具有较高强度和硬度的基础上显著 提高断裂韧性，从而保证车轮具有良好的使用安全性能； (2)本专利技术的一种胶轮路轨用车轮的加工方法，采用支撑块和锯齿夹钳相配合的 方法装夹车轮，定位准确，装夹牢固，保证在加工过程中车轮不变形； (3)本专利技术的一种胶轮路轨用车轮的加工方法，采用车轮内侧和外侧交替加工的 方法进行精加工处理，加工精度高，轮辐的径向残余应力和周向残余应力明显降低，表面光 洁度改善，消除可能成为疲劳裂纹源的过深刀痕等表面加工缺陷。【附图说明】 图1为本专利技术的一种胶轮路轨用车轮的结构示意图；图2为本专利技术中石棉保护模的使用状态图； 图3为本专利技术中加工车轮内侧的装夹加工结构示意图； 图4为本专利技术中加工车轮外侧的装夹加工结构示意图； 图5为本专利技术中最后加工车轮内侧的装夹加工结构示意图。 示意图中的标号说明：1、轮缘；2、轮辋；3、报废线；4、轮辐；5、轮毂；6、中心孔；7、 内锯齿夹钳；8、第一支撑块；801、垫铁；802、橡胶垫；9、第二支撑块；10、外锯齿夹钳；11、 第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶轮路轨用车轮，包括轮缘、轮辋、轮辐和轮毂，其特征在于：该车轮的踏面由锥度为1:10的倾斜段和平直段组成，该车轮的轮辐与轮毂厚度相同，为11.8～12.5mm；在车轮轮辋上设有报废线，该报废线的终止端至踏面的距离为轮辋厚度的0.62倍。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晨，夏正国，李俊，
申请(专利权)人：马鞍山市天钧机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34