În timpul mișcării suprafeței de rulare roți auto este în mod constant în contact cu șinele, și este supusă unei acțiuni intense a diferitelor sarcini. Roata în contact cu suprafața minoră a șinei (aproximativ 2,5 cm2), transmite o mare statică (60-110 kN) și sarcini dinamice. Ca urmare, punctul de contact al roților cu șina de deformare sunt semnificative și de stres mare de contact. În cazul conducerii de-a lungul curbelor, precum și pe secțiunile drepte ale unui traseu sinuos datorită deplasării perechilor de roți sau diferența diametrul roții plantate pe o singură axă, este culisant (șine de fricțiune) ale roților, ceea ce conduce la Spallation și prăbușirea mici neregularități proeminente pe suprafața pedalare. Forțele de frecare la alunecare de-a lungul roților de cale ferată ajunge la o magnitudine considerabilă și poate provoca o mare uzură, ceea ce duce la formarea glisoarele. In timpul procesului de frânare între roată și sabotul de frână se dezvoltă forțe de frecare ridicate care provoacă încălzirea intensivă a jantei roții, ceea ce poate contribui la formarea de fisuri pe suprafața de rulare. Încercările de a promova formarea articulațiilor șinelor defecte de suprafață și de ieșire mai rapidă din sistemul de roți.
Wagon roți în designul său sunt împărțite în două grupe principale:
- bezbandazhnye (întreg);
- bandaj (t. e compozit. constând dintr-o manta, centrul roții și maselotă).
roata Bezbandazhnye în funcție de materialul este împărțit în fier și oțel. În metoda de fabricare roți din oțel pot fi rulate și turnate.
disc de roată banding sunt împărțite în și a vorbit de construcție a centrului roții. de roți, în funcție de metoda de fabricație sunt laminate, turnate, forjate si stampilat. Centrele de roți materiale sunt împărțite în oțel și fontă. Centre de roți cunoscute din aliaje ușoare și a altor materiale.
Mai mult decât atât, roțile sunt diferite în funcție de diametrul discului de schi și dimensiuni hub dimensiuni, în funcție de tipul de axă. Bezbandazhnye jantă din oțel, în funcție de grosimea utilizată cu mai multe sau una sau două regrinds și, de asemenea, fără remăcinare a uzat suprafata de patinaj.
În plus față de roțile convenționale din oțel sau fontă și deci sunt structuri relativ rigide, cunoscute roată elastice (folosind garnituri din cauciuc sau pneumatic).
Proiectele predominante sunt roțile fixate pe axul și fortificate cu ea se rotește. Cu toate acestea, există prin rotație pe o axă fixă a roții. Mai compus complex cu axa roților trebuie pilot perechile de roți destinate circulației pe căile ferate cu ecartamente diferite.
Elementele de construcție sunt janta roții (1) (Fig. 1), disc (2) și butucul (3). În condițiile cele mai complexe de încărcare este buză și mai ales suprafața sa, care este de rulare de-a lungul unei șine (suprafață rulou). janta de metal ar trebui să aibă o mare rezistență, tenacitate, rezistență la uzură; hub de metal, rezistă forțelor elastice ale axei - vâscozitatea necesară. Elasticitatea este, de asemenea, de dorit pentru discul de metal. Aceste cerințe sunt îndeplinite într-o construcție compozită a roții, în care pansamentul este fabricat din oțel de înaltă rezistență și duritate, iar centrul roții - din oțel mai vâscos și ieftin. În cazul în care limita de uzură sau deteriorare la apariția unei alte benzi pot fi schimbate fără a schimba centrul roții.
Fig. 1 - Roți solide
Cu toate acestea, în comparație cu roțile solide roțile bandaj sunt dezavantaje inerente: rezistența mai mică și durabilitate (banda capacitatea de atenuare, de multe ori apar fisuri în roți și schimbă vitezele cu axe), a volumului de muncă de formare a unei perechi de roată (necesitatea benzilor alezajului și ajutaje) masă mare (pe 36 kg pentru un diametru al roții de 950 mm). Aceste dezavantaje deosebit de semnificativ afectate prin creșterea vitezei trenurilor și o creștere a sarcinii roată. Prin urmare, bandaj înlocuiește roți bezbandazhnymi, dintre care cea mai perfectă solid laminate.
Roți solide pentru autoturisme ecartament larg căile ferate (vezi. Fig. 1) este fabricat în conformitate cu GOST 9036-76. De la roțile modelele anterioare aceste roți sunt distribuția metalului mai rațională pe secțiunea transversală a discului și butuc, o prejudecată mai mică suprafața interioară a jantei, absența găurilor pentru driven wheel-mașină (sunt concentratoare de stres) și strângere toleranțe pentru abaterile dimensiuni individuale elemente, ceea ce duce la o scădere dezechilibrării roților. Roata cantareste 385 kg. Introducerea unor astfel de greutate redusă (20 kg fiecare) roți permite economii anuale de 26 de milioane. Ruble. și o mulțime de metal.
roata Lightweight au o dimensiune diametru nominal al cercului de rulare 950 și 1050 mm, a doua roată de mărime sunt proiectate pentru a înlocui numai perechile de roți defecte de tip III-1050, și RU-1050, folosit în unele mașini de aceeași construcție. diametrul d (vezi. fig. 1), gaura butuc pretratată este tipic 190-4 mm. Conform GOST 10791-64 jante solide laminate sunt realizate din oțel cu conținut (în%): Carbon - 0,52-0,63; siliciu - 0,20-0,42; Mangan - 0,5-0,9; fosfor - nu mai mult de 0,035 și sulf - nu mai mult de 0,04. Proprietățile mecanice ale roților tratate termic trebuie să respecte următoarele standarde: 880-1080 MPa Rezistența la tracțiune, alungire de cel puțin 10%, raportul de contracție nu este mai mică de 16%, o duritate Brinell de cel puțin 248 de unități, duritate la + 20 ° C este mai mic de 0 2 MJ / m2.
Roți solide sunt diferite de alte tipuri de roți de fiabilitate mai mare operaționale, în special atunci când sunt efectuate în ultimii ani, perfecționarea tehnologiilor de fabricație (stingere intermitentă cu încălzire separată și călire ulterioară realizată după prelucrarea mecanică a roților).
Experiența internă a roților din oțel turnat arătat că astfel de roți pe rezistența și rezistența la uzură sunt inferioare solide laminate.
procesul de fabricație pe pneuri
Procesul de fabricare a procesului de roți din oțel laminat constă din operații (Fig. 2) de forjare, presare, laminare și vygibki tratament termic. Eboșe de roti 950 mm în diametru, cu o greutate 475-500 kg au fost tăiate din lingouri poliedrică prelucrate. Apoi, semifabricatul este plasată într-un cuptor metodic este încălzit în mod uniform timp de 5-6.5 ore la o temperatură de 1260-1280 ° C, este alimentat sub forța unei prese hidraulice și supus la 3500 sunt mai întâi defalcate pentru a reduce înălțimea liberă în jumătate, apoi defalcate într-un secundant secundar stamp cu găuri de foraj în centru. După aceea, piesa este alimentată sub cea de a doua forță de presare de 7000 tf și încrețite ei din nou, dând o formă finală a discului roții la dimensiunile butucului și cu deschideri, și alimentat la o moară de laminare pentru a obține forma dorită în suprafața discului jantă, jantă și benzii de rulare, cu pieptenele. Cu roata morii este alimentat la o forță de presare de 2500 tf unde ștampila este disc îndoit și roata calibrat.
Fig. 2 - Diagrama procesului de fabricație laminate roata: și - un semifabricat; b - succesiunea operațiilor; în - rulare pe moara; 1 - role de ondulare acționate; 2 - role de strângere; 3 - role de ghidare; 4 - rola de antrenare principală
Pe fața exterioară a fiecărei jantă, este în stare fierbinte, marcajele de timbru, și marca (fig. 3).
Fig. 3 - Semne și ștampile pe fețele exterioare ale jantei roții laminate 1 - data fabricației; 2 - numărul de căldură; 3 - ștampila de acceptare; 4 - numărul de cod al producătorului; 5 - numărul de roți
După rulare a roților este direcționată spre mașini-unelte pentru prelucrarea suprafeței de rulare, crestei, fața interioară a jantei, capătul exterior al butucului și alezajul provizoriu. Găurile de foraj de disc cu un diametru de 55 mm. Pentru a obține proprietățile mecanice dorite ale roții după tratament este supus călire și revenire. Pentru această roată este încărcat într-un cuptor de topire și inelul este încălzit timp de 2-3 ore la o temperatură de 860-880 ° C Apoi se răcește pe mese rotative patinaj roți de pulverizare de apă de suprafață, încălzite la o temperatură de 30-40 ° C timp de 90-140 secunde. Roți cu rulare cementat este temperat în cuptoare: încălzit la o temperatură de 480-520 ° C, după un timp de 2,5-3 ore la această temperatură, scos din cuptor și se răcește.
Proprietățile mecanice ale roților tratate termic trebuie să respecte următoarele standarde: rezistența la tracțiune 880-1080 MN / m 2; alungire de cel puțin 10%; Raportul contracție nu este mai mică de 16% și duritate HB 2430 (248).
Roți solide după verificarea compoziției chimice și mecanice proprietăți sunt supuse testului de șoc, pentru care roata (2) (fig. 4), plasate orizontal pe un inel de sprijin în sus pieptene metalic (3), cu o grosime nu mai mică decât grosimea jantei roții. Ring (masă de cel puțin 5 tone) dispuse pe Chabauty este destinat asupra butucului pas impact deformat de antrenare în principal roata.
Fig. 4 - Instalarea tuturor laminate cu roti șocante
Atunci cand este testat folosind o greutate (1) cu o greutate de 1 tona, liber cădere de la o înălțime de 1,5 succesiv; 3; 4,5 și 6 m lungime, lucrul mecanic total până când toate accident vascular cerebral A atinge cantitatile dorite:
în care 1,32 - coeficient constant;
R - raza, măsurată de la centrul roții la marginea interioară a jantei de coamă mm;
l - grosimea discului la intersecția suprafeței de tranziție curbată de pe butuc la discului mm.
După un astfel de test pe roata nu trebuie să fie nici fisuri, lacrimi, și alte semne de degradare.
profilurile de roată
Pentru roți de interacțiune raționale și de cale ferată este forma esențială a suprafeței rolei - profil roți. În (fig. 5a) prezintă un profil tipic al suprafeței de rulare, care are o roată după rotirea. Acest profil este caracterizat de o înălțime creastă de 28 mm și 33 mm, măsurată la o distanță de 18 mm de la vârful suprafeței de rulare conică, cu o conicitate de 1:10 și 1: 3,5 și teșiturile 6 × 6 mm.
Comb protejarea de osii montate deraierii, are un unghi de înclinare a fațetelor exterioare 60 °. Suprafața conică în contrast cilindric previne uzura neuniformă a lățimii roții (laminate) facilitează trecerea curbelor și centrelor pereche roată în tronsoanele drepte. Cu toate acestea, datorită formei conice a suprafeței patinaj apare mișcarea sinuoasă a osiilor, a studiat în cursul „Dinamica masinii.“ Suprafață dispusă la fețele verticale exterioare roata se sprijină pe șina mai puțin, deci este mai puțină uzură decât suprafața de contact primar. Datorită conicității 1: 3,5, iar roata conică exterioară este ridicată deasupra feței capului șinei, ceea ce facilitează trecerea macazuri în prezența sau Dizolvați roata de metal laminat.
Deoarece roata are o suprafață conică, diametrul său și jantă laminate valoarea grosime măsurată în plan definit - cerc de rulare la o distanță de 70 mm de la marginea interioară a roții. Distanța dintre cercurile roților au rulare vagoanele de cale ferată cu ecartament larg este de 1580 mm și dimensiunea nominală 1440 mm.
VNIIZhT propus roată nouă profil vagon (Fig. 5b). Experimentele au arătat că, cu o astfel de roată profil sunt 1,2-1,3 ori mai puțin crestele de uzură. Creșterea unghiului feței exterioare a crestei la 65 ° îmbunătățește siguranța traficului (stabilitatea osiei montate pe pista). De exemplu, la o viteză de 55 m / s (200 km / h) factor de siguranță deraierii este crescut cu 30%.
Un profil de roată similară a introdus în mai multe țări europene. Unghiul de înclinare a feței exterioare a nervurii este mărită la 70 °. Conform investigațiilor Uniunii Internaționale a Căilor Ferate, datorită noului profil de uzura roata este redusă cu 30%, scade probabilitatea de deraiere (la viteze mari de 1,5 ori), îmbunătățită finețe. Potrivit cercetătorilor britanici rula seturile de roți fără a răsuci rulare crește de suprafață cu 50%, comparativ cu roțile profilului precedent.
Improved netezimea prin reducerea frecvenței de oscilație girație deosebit de semnificativă la viteze mari, se realizează prin înlocuirea conicitate la conică 1:10 1:20. Roți cu o conicitate aplicată Japoniei linii de mare viteză de mașini și în alte câteva țări, iar în Franța și Elveția - pentru toate autoturismele. Conicității 01:20 au roți ale unor mașini de cale ferată din țara noastră, care sunt prevăzute cerințe sporite pentru buna funcționare.
Tranziția la noul profil roată este asociat cu necesitatea de modernizare a roții de mașini-unelte și instrumente de măsură. Mai mult decât atât, în rotirea roților uzate poate avea pentru a elimina o grosime mare cip. Cercetări privind îmbunătățirea profilului roții merge.
roata elastică
Pentru a îmbunătăți interacțiunea dintre osia și modul în care prin reducerea forțelor maselor neobressorennymn datorate, pentru a îmbunătăți plimbare și pentru a reduce zgomotul produs atunci când încearcă să creeze mișcarea roții elastice în multe țări. Un prototip roata elastic original este urmat la structura roții de cale ferată locală cu disc de lemn. Unul dintre modele moderne ale roții elastice prezentată în (fig. 6). Bandajul mod convențional conectat la jantă (1) T-secțiune, care prin intermediul unor garnituri de cauciuc (2) și (3) asociat cu discurile (4) și (5), sudate la butucul (6); cordoanelor de sudură formate (7) și (8). Discurile sunt legate sudate cu degetele (9).
Fig. 6 - anvelopă elastică
Începe garnituri de cauciuc vulcanizat la suprafețele metalice adiacente și ansamblul roții supuse la compresiune preliminară.
Principalul tip de deformare care apar în buricele sarcinilor de exploatare, schimbarea este că cea mai potrivită pentru elementele de cauciuc. Plasarea tampoane de cauciuc asigura o protecție împotriva razelor UV, oxigenul atmosferic, uleiuri și altele asemenea. N. La fabricarea (de sudură) și repararea (schimbarea bandaj acoperita cu creasta de cotitură suprafață rola) prevăzute măsuri pentru protejarea componentelor de cauciuc de daune. Testele au arătat rezistență și durabilitate a pieselor din oțel și cauciuc suficient.
Când grosimea garniturilor de cauciuc la 15 mm de deviere a sarcinii verticale pe roata de 5 m este de 3 mm; tensiunii de forfecare în cauciuc a fost de 1,5 kg / cm 2. O forță de impact transmis de la centura pe axa roții la 20-25% mai mică decât cea a oțelului. Roți cu garnituri din cauciuc testate in masinile metroului din Moscova. Testele au constatat că utilizarea unui astfel de scădere bruscă a accelerațiilor roților oferă masa transportului neobressorennyh, precum și reducerea accelerațiilor verticale și orizontale obressorennyh părți, forțele laterale transmise pe cadrul boghiului, și dinamica coeficienților. Utilizat în primele modele experimentale ale roților acestora șuruburi suficiente elemente în siguranță. Prin urmare, jante mai potrivite structură cu garnituri de cauciuc sudate (Figura 7).
Fig. 7 - vagoanele de roți elastice ale Metro Moscova
garnituri din cauciuc sunt bine stins cu frecvență ridicată (inclusiv zgomot) vibrații. cel mai mare interes sunt de roata elastică atunci când se creează vagoanele de călători destinate să se deplaseze la viteze mari și un nivel ridicat de confort.
O altă construcție a roții elastice, în care, în loc de garnituri de cauciuc sunt disponibile anvelope pneumatice folosite în mașinile de metrou din Paris.