專利名稱：具有改進阻尼特性的鐵路車輛車輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵路車輛車輪，其包括一個輪轂和一個帶有輪緣的輪圈，輪轂和輪圈通過一個盤或輻條連接在一起。
在運行中，在路軌和鐵道之間的接觸形成了振動源，其將振動傳遞到輪軸。必然，這些振動就會施加到軸承并最終到機車和車輛的上部結(jié)構(gòu)上。這樣，就會使乘客感到不適，此外，也會加劇輪軸和車輪的鋼材料的疲勞程度。
從美國專利US-A-5183306可知，已知的鐵路車輛車輪包括一設(shè)置在輪轂和車輪輪圈之間的橡膠圈。在徑向截面上，上述的橡膠圈為U形的形狀，導(dǎo)致橡膠材料的徑向剪切。橡膠圈具有與輪圈同樣大的厚度。
這種已知的鐵路車輛車輪的缺點是其相當大的徑向彈性，以及具有分開的連接環(huán)和螺栓的負載結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是提供一種具有改善的阻尼特性、同時又保持其剛度的鐵路車輛車輪。本發(fā)明的目的可以通過包括有用于消散源自于鐵路路軌接觸的振動的薄的粘彈性層的車輪來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的鐵路車輛的車輪，通過應(yīng)用粘彈性材料層來消散剪切下的能量。特別是，盡管層的厚度薄，但可以借此快速減弱振動能量。所述厚度的數(shù)量級小于輪圈的厚度的數(shù)量級。
根據(jù)本發(fā)明，粘彈性層在圓周方向(切向)的剪切下承載，其提供用于獲得所需的阻尼特性的在橡膠層中的必需的相對位移。
優(yōu)選的是，粘彈性層為環(huán)狀的并且與輪圈同心。這樣，所述層的設(shè)計簡單直接，其車輪的制造相對簡單和成本低。
為了優(yōu)化阻尼，粘彈性層被設(shè)置在與在輪圈中產(chǎn)生最大剪應(yīng)力的深度存在一距離的位置，所述剪應(yīng)力是由于在路軌上的車輪的滾動下在輪圈和鐵路路軌之間的接觸而產(chǎn)生的。根據(jù)車輪的載荷(其限定了在不同深度的剪應(yīng)力)和粘彈性材料的疲勞強度來選擇上述位置。
所述深度的選擇是在所述層的使用壽命和所需的消散的能量大小之間的折中。所述能量的消散和疲勞壽命是由粘彈性層所承受的剪應(yīng)力控制的。于是，可以根據(jù)應(yīng)用的領(lǐng)域，如在壽命和減振之間的折中，來調(diào)整阻尼。
特別是，粘彈性層到輪圈的滾動表面的距離小于在輪圈中產(chǎn)生最大剪應(yīng)力的深度。
當輪圈具有一個帶有輪緣的主圈體、以及一個同心的圈體，并且在主圈體和圈體之間加入一個粘彈性層時，就可以獲得一個可靠的結(jié)構(gòu)。
所述同心圈體在其遠離輪緣的側(cè)面借助于固定裝置被固定住，以防止其從主圈體上脫離。當粘彈性層被破壞時，仍然保證鐵路車輛輪圈的整體性，以提供所需的維護的安全。
固定裝置為固定在主圈體上的固定環(huán)。所述固定環(huán)通過干涉配合安裝在主圈體上。
也可以使用其它的固定裝置，例如螺栓或粘接。
此外，至少應(yīng)用兩個粘彈性材料層，每個所述層被一同心圈體環(huán)繞。
粘彈性層厚度的數(shù)量級小于輪圈厚度的數(shù)量級。
此外，至少應(yīng)用兩個粘彈性材料層。
通過結(jié)合附圖，下面將參考本發(fā)明的鐵路車輛車輪的實施例，對本發(fā)明進行描述。


圖1顯示了本發(fā)明的鐵路車輛車輪的徑向橫截視圖；圖2顯示了根據(jù)圖1的車輪的部分的軸向視圖。
如圖1所示鐵路車輛車輪1包括一個輪轂2和一個輪圈3，它們通過連接盤13相互連接。輪圈3具有一向內(nèi)突起的邊緣4，其與夾持圈5一起提供了在所述輪圈3和連接盤13之間所需的連接。
輪圈3帶有一輪緣6，用于鐵路車輛車輪相對于路軌7的導(dǎo)向。
根據(jù)本發(fā)明，輪圈3在與其滾動表面9的一定距離處具有一粘彈性材料的薄層8。
如實施例所示，在粘彈性層8上覆蓋有鋼圈10，該鋼圈10的一個側(cè)面靠在輪緣6的面對表面11上。
輪圈3的鋼圈10和主圈體15通過固定環(huán)牢固地固定在一起。所述固定環(huán)14通過一干涉配合固定在主圈體15上，于是粘彈性層8以及鋼圈10在所述固定環(huán)14和輪緣7之間被固定住。
在圖2的軸向視圖中，為了表示清楚，將固定環(huán)14略去，只顯示了與部分路軌7一起的部分鐵路車輛車輪。此外，給出了從在車輪厚度上的剪應(yīng)力的分布示意表示12。在深度d1，剪應(yīng)力最大，但是粘彈性層8位于距離d2處。
在位置d2，剪應(yīng)力在一定程度上較低，并且借此由于剪應(yīng)力的粘彈性層8的變形而導(dǎo)致的阻尼效應(yīng)在一定程度上較低。在另一方面，由于粘彈性層8承受較低的剪切載荷，于是有利于較長的使用壽命。
因此，將粘彈性材料層8設(shè)置在深度d2處，是選擇在最佳的阻尼和疲勞壽命之間的折中。
權(quán)利要求
1．一種鐵路車輛車輪(1)，包括一輪轂(2)和一輪圈(3)，該輪圈(3)設(shè)置有輪緣(6)，該輪轂(2)和輪圈(3)借助于一盤(13)或多個輻條相互連接在一起，其特征在于，輪圈(3)包括一薄的粘彈性層(8)以用于消除源自于鐵路車輛車輪(1)和鐵路路軌(7)之間接觸的振動。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路車輛車輪，其特征在于，粘彈性層(8)是環(huán)形的并與輪圈(3)同心。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵路車輛車輪，其特征在于，粘彈性層(8)設(shè)置在與在輪圈中產(chǎn)生最大剪應(yīng)力的深度存在一距離的位置，所述剪應(yīng)力是由于在路軌(7)上的車輪(1)的滾動下在輪圈(3)和鐵路路軌(7)之間的接觸而產(chǎn)生的。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵路車輛車輪，其特征在于，粘彈性層(8)到輪圈的滾動表面(9)的距離小于在輪圈中產(chǎn)生最大剪應(yīng)力的深度。
5．根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鐵路車輛車輪，其特征在于，根據(jù)車輪的載荷來選擇粘彈性層(8)到輪圈的滾動表面(9)的距離。
6．根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的鐵路車輛車輪，其特征在于，根據(jù)粘彈性材料的疲勞強度來選擇粘彈性層(8)到輪圈的滾動表面(9)的距離。
7．根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的鐵路車輛車輪，其特征在于，所述輪圈(3)包括帶有輪緣(6)的主圈體(15)，以及一同心圈體(10)，所述粘彈性層設(shè)置在主圈體(15)和同心圈體(10)之間。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵路車輛車輪，其特征在于，同心圈體(10)在其遠離輪緣(6)的側(cè)面借助于固定裝置(14)被固定住，以防止從主圈體(15)上脫離。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的鐵路車輛車輪，其特征在于，所述固定裝置為固定在主圈體(15)上的固定環(huán)(14)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的鐵路車輛車輪，其特征在于，固定環(huán)(14)通過干涉配合安裝在主圈體(15)上。
11．根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的鐵路車輛車輪，其特征在于，應(yīng)用至少兩個粘彈性材料層，每個所述層被一同心圈體環(huán)繞。
12．根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的鐵路車輛車輪，其特征在于，粘彈性層(8)厚度的數(shù)量級小于輪圈(3)厚度的數(shù)量級。
全文摘要
一種鐵路車輛車輪(1),包括一輪轂(2)和一輪圈(3),該輪圈(3)設(shè)置有輪緣(6),該輪轂(2)和輪圈(3)借助于一盤(13)或多個輻條相互連接在一起,輪圈(3)包括一薄的粘彈性層(8)以用于消除源自于鐵路車輛車輪(1)和鐵路路軌(7)之間接觸的振動,其特征在于,粘彈性層(8)的厚度的數(shù)量級小于輪圈(3)厚度的數(shù)量級。
文檔編號B60B17/00GK1297403SQ99805227
公開日2001年5月30日 申請日期1999年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月22日
發(fā)明者厄斯塔蒂翁斯·約安尼季斯, 亨寧·漢斯·維特邁爾 申請人:Skf工程研究中心公司