一种城市有轨电车的新型车轮踏面结构制造技术

本发明专利技术提供了一种城市有轨电车的新型车轮踏面结构，其包括依次平滑连接的轮缘、喉根圆高锥度区、常工作区、名义滚动圆、外端低锥度区和外端倒角区；本方案中的城市有轨电车的新型车轮踏面结构的车轮踏面曲线连接平滑，各个区之间的连接线过渡顺畅自然；其中车轮踏面中的轮缘顶面设置为水平平面结构，减少轮缘顶部受到的挤压强度，延长整个车轮的使用寿命,车轮踏面曲线连接平滑，各个区之间的连接线过渡顺畅自然，提高行驶稳定性、安全性和舒适性，降低轮轨之间的磨耗，各方面性能良好。各方面性能良好。各方面性能良好。

【技术实现步骤摘要】
一种城市有轨电车的新型车轮踏面结构


[0001]本专利技术涉及有轨电车车轮踏面设计
，特别是涉及一种城市有轨电车的新型车轮踏面结构。

技术介绍

[0002]轨道车辆的车轮为某一特定截面形状旋转而成的旋转体结构，沿车轮径向方向做截面所得的轮廓形状即为上述所说的特定截面，该截面在轨道车辆中专业术语称为车轮踏面。典型的车轮踏面结构一般由多段几何尺寸参数不同的直线、曲线组成，踏面区域按照功能区域可以划分为由轮缘、喉根圆高锥度区域、常工作区、名义滚动圆、外端低锥度区域、外端倒角区域；轨道车辆行驶于铁轨系统之上，两者共同构成了车辆
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轨道耦合的铁路系统，因此车轮踏面与钢轨则是车辆与轨道连接耦合的物理结构部件、是两者力学关系相互传递的唯一物理结构。车辆
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轨道耦合铁路系统是多自由度、多结构的耦合大系统，而车轮踏面形状需要根据钢轨形状、车辆悬挂参数的不同而针对性的匹配设计，因此目前主要轨道车辆生产厂商的踏面结构形状各不相同，同厂家不同车型之间也经常使用不同的踏面结构形状。踏面结构形状匹配设计时主要综合考察车辆的稳定性、平稳性、安全性、轮轨抗磨耗性能、轮轨匹配接触参数等，以使得车辆的性能综合兼顾以上各项考察性能。基于以上特点，现有的车轮踏面结构方案较多，但均需与特定的轨道车辆型号及轨道型号匹配使用，即某一种特定的车轮踏面结构一般只能单独地适用于某一类固定的车辆
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轨道耦合系统之上。
[0003]中国的轨道建设标准与国外其他国家存在一定的差异，即使采用同一个钢轨型面，但其他定位参数一般也存在一定差异。而我国的现代有轨电车大多引进国外已有的成熟有轨电车技术平台，引进产品的车轮踏面结构也是适配于国外轨道线路标准的。因此，基于国内轨道线路特点和车辆具体参数结构设计一款各方面性能良好的车轮踏面结构是十分必要的。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种城市有轨电车的新型车轮踏面结构，解决引进国外成熟有轨电车产品中的车轮踏面结构与我国轨道的钢轨型面之间存在的匹配程度不高，导致有轨电车的稳定性、平稳性、安全性、轮轨抗磨耗性能和轮轨匹配接触参数表现不佳，影响有轨电车的综合性能的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]提供一种城市有轨电车的新型车轮踏面结构，其包括依次平滑连接的轮缘、喉根圆高锥度区、常工作区、名义滚动圆、外端低锥度区和外端倒角区；
[0007]轮缘包括依次以相切的形式连接的轮缘第一直线段、轮缘第一圆弧段、轮缘第二直线段、轮缘第二圆弧段和轮缘第三直线段；轮缘第一直线段为向右倾斜的直线段，轮缘第一直线段的水平高度K为28mm，轮缘第一直线段的斜率为1/6；轮缘第一圆弧段和轮缘第二圆弧段的半径为3mm；轮缘第二直线段为水平直线段；轮缘第一直线段的起始点与轮缘第三
直线段的末端点之间的水平距离为23.5mm，轮缘第三直线段为向左倾斜的直线段，其斜率为1/3；
[0008]现有技术中的有轨电车车轮踏面结构中的轮缘顶部一般为设置成圆弧结构，而本专利技术中车轮踏面结构的轮缘的顶部设置为水平平面结构，与有轨电车槽型钢轨匹配，如果顶部为凸出的圆弧，容易与钢轨轨槽内部发生碰撞；有轨电车在部分线路上，轮缘顶部需要直接与路面接触并承受载荷，因此轮缘顶部设置为水平平面结构相比于做成圆弧状的要更能良好的承受载荷，因为轮缘顶部与路面接触面积大进而所受应力小，减少轮缘顶部受到的挤压强度，延长整个车轮的使用寿命。
[0009]喉根圆高锥度区包括喉根圆高锥度区第一圆弧段和喉根圆高锥度区第二圆弧段，两者以相切的形式平滑连接，喉根圆高锥度区第一圆弧段与轮缘第三直线段以相切的形式平滑连接；
[0010]常工作区包括常工作区第一圆弧段、常工作区第二圆弧段和常工作区第一直线段；第一圆弧段与高锥度区第二圆弧段以相切的形式平滑连接；
[0011]名义滚动圆与轮缘第一直线段的起始点之间的水平距离为M，在本方案中，将名义滚动圆定义为坐标原点；
[0012]外端低锥度区包括外端低锥度区第一直线段，外端低锥度区第一直线段与常工作区第一直线段连接；
[0013]外端倒角区包括外端倒角区直线段，外端倒角区直线段与外端低锥度区第一直线段连接。有轨电车在轨道上运行时，车轮踏面中的喉根圆高锥度区、常工作区和外端低锥度区与轨道顶面接触，当有轨电车在行驶过程中横向移量小时，车轮踏面结构上的名义滚动圆的附近区域与轨道顶面接触，即车轮踏面中常工作区第二圆弧段和第一直线段与轨道顶面接触；当有轨电车在行驶过程中横向移量大时，一侧车轮踏面结构上的名义滚动圆的右侧与轨道顶面接触，即车轮踏面中的常工作区第一直线段和外端低锥度区第一直线段接触，另一侧车轮踏面结构上的左侧与轨道的钢轨轨肩接触，即车轮踏面中的轮缘第三直线段、喉根圆高锥度区第一圆弧段和第二圆弧段。本方案中的车轮踏面曲线连接平滑，各个区之间的连接线过渡顺畅自然，轮轨匹配接触参数，可以改善车轮通过安全性，保证整个有轨电车的正常运行。
[0014]进一步地，作为喉根圆高锥度区的尺寸参数的具体设置方式，喉根圆高锥度区第一圆弧段的半径为16mm，喉根圆高锥度区第二圆弧段的半径为80mm，喉根圆高锥度区为两段圆弧段平滑连接形成，使车轮踏面与轨道之间的匹配程度更高，提升有轨电车运行的平稳性，也可以减轻轮轨之间的磨耗。
[0015]进一步地，常工作区第一圆弧段的半径为90mm，常工作区第二圆弧段的半径为350mm，常工作区第一直线段为向下倾斜的直线段，常工作区第一直线段的水平长度20mm，其斜率为1/40。
[0016]进一步地，名义滚动圆与轮缘第一直线段的起始点之间的水平距离M为60mm，通过优化名义滚动圆附近线段的几何尺寸与定位参数实现减缓踏面磨耗、延长镟轮周期，并通过给出计算优选后的参数设置使得该踏面结构对钢轨廓形变化适应能力获得较大幅度提高。
[0017]进一步地，外端低锥度区第一直线段为向下倾斜的直线段，外端低锥度区第一直
线段的水平距离为30mm，其斜率为1/15。
[0018]进一步地，外端倒角区直线段为直角边长为5mm的等腰直角三角形的斜边。
[0019]进一步地，轮缘第一直线段的起始点与外端倒角区直线段的末端点之间的水平距离N为115mm。
[0020]本专利技术的有益效果为：本方案中的城市有轨电车的新型车轮踏面结构的车轮踏面曲线连接平滑，各个区之间的连接线过渡顺畅自然；其中车轮踏面中的轮缘顶面设置为水平平面结构，减少轮缘顶部受到的挤压强度，延长整个车轮的使用寿命；车轮踏面曲线连接平滑，各个区之间的连接线过渡顺畅自然，且优化设计了与国内钢轨更为匹配的几何尺寸与定位参数来实现提高行驶稳定性、安全性和舒适性，降低轮轨之间的磨耗，各方面性能良好。
附图说明
[0021]图1为一种城市有轨电车的新型车轮踏面结构的结构示意图。
[0022]图2为原车轮踏面结构的结构示意图。
[0023]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市有轨电车的新型车轮踏面结构，其特征在于，包括依次平滑连接的轮缘(1)、喉根圆高锥度区(2)、常工作区(3)、名义滚动圆(4)、外端低锥度区(5)和外端倒角区(6)；所述轮缘(1)包括依次以相切的形式连接的轮缘第一直线段(1
‑
1)、轮缘第一圆弧段(1
‑
2)、轮缘第二直线段(1
‑
3)、轮缘第二圆弧段(1
‑
4)和轮缘第三直线段(1
‑
5)。2.根据权利要求1所述的一种城市有轨电车的新型车轮踏面结构，其特征在于，所述轮缘第一直线段(1
‑
1)为向右倾斜的直线段，轮缘第一直线段(1
‑
1)的水平高度K为28mm，轮缘第一直线段(1
‑
1)的斜率为1/6；所述轮缘第一圆弧段(1
‑
2)和轮缘第二圆弧段(1
‑
4)的半径为3mm；所述轮缘第二直线段(1
‑
3)为水平直线段；所述轮缘第一直线段(1
‑
1)的起始点与所述轮缘第三直线段(1
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5)的末端点之间的水平距离为23.5mm，轮缘第三直线段(1
‑
5)为向左倾斜的直线段，其斜率为1/3。3.根据权利要求2所述的一种城市有轨电车的新型车轮踏面结构，其特征在于，所述喉根圆高锥度区(2)包括喉根圆高锥度区第一圆弧段(2
‑
1)和喉根圆高锥度区第二圆弧段(2
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2)，两者以相切的形式平滑连接，所述喉根圆高锥度区第一圆弧段(2
‑
1)与轮缘第三直线段(1
‑
5)以相切的形式平滑连接；所述常工作区(3)包括常工作区第一圆弧段(3
‑
1)、常工作区第二圆弧段(3
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2)和常工作区第一直线段(3
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3)；所述常工作区第一圆弧段(3
‑
1)与所述高锥度区第二圆弧段(2
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2)以相切的形式平滑连接；所述名义滚动圆(4)与所述轮缘第一直线段(1

【专利技术属性】
技术研发人员：池茂儒，李奕潇，石俊杰，崔涛，
申请(专利权)人：中车唐山机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：