CZ36455U1

CZ36455U1 - Odpružené složené kolo drážního vozidla

Info

Publication number: CZ36455U1
Application number: CZ2022-39577U
Authority: CZ
Original assignee: Skd Trade, A.S.
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2022-10-19

Description

Odpružené složené kolo drážního vozidla

Oblast techniky

Technické řešení se týká vnitřního odpružení složeného kola drážního vozidla (tramvaje, lokomotivy, speciálního vozidla apod.), u kterého je prostor mezi obručí kola a nábojem kola vyplněn pružící hmotou.

Dosavadní stav techniky současné době existuje velké množství variant vnitřního odpružení složeného drážního kola, založeného na principu uspořádání pryžových segmentu nebo pryžového pásu mezi dosedací plochy na vnitřním průměru obruče a vnější dosedací plochy na náboji kola. Pryž je v tomto prostoru upevněna s předpětím, což zaručuje jak torzně poddajný přenos kroutícího momentu v kinematickém řetězci trakční motor - kolo v režimu rozjezdu, jízdy, brzdění, tak i pružný přenos sil od vlastní hmotnosti vozidla mezi jeho skříní a kolejnicí včetně svislých a příčných dynamických složek sil. vyvolaných vlastní hmotnosti vozidla za jízdy. Pryž zde funguje jako objemová pružina, zajišťující odpružení obruče kola proti náboji kola v radiálním, axiálním a tangenciálním směru. Takovéto konstrukce jsou známy např. z FR 736170, EP 489455, DE 19708553 a US 2008217940.

V současné době vzrůstají požadavky na hmotnostní zatížení vozidel a přenášené kroutící momenty při současném zmenšování průměru obruče kol kvůli snižování podlahy drážních vozidel. Přitom objem pružících segmentů ve složeném kole je limitován prostorem, kam lze pružící segmenty vložit. Vnější průměr náboje kola je limitován průměrem nápravy, která musí odpovídat příslušným zákonným normám a z protilehlé strany ohraničuje prostor vnitřní průměr obruče, přičemž šířka kola je opět vázána na normy a jiná ustanovení provozovatele. Využitelný objemový prostor v kole pro vpravení pružících segmentu se tedy zmenšuje. Z těchto důvodů se doposud používaná pryž dostala na hranici svých mechanických možností a dalšími změnami chemického složení směsi pryže již nelze mechanické vlastnosti zvýšit.

Další nevýhody konstrukcí s pryžovými pružícími elementy jsou v tom, že:

- při nesprávné funkci uzemnění vozidla může docházet následkem malého vodivého odporu pryže k průchodu vyrovnávacích proudu přes pryžové segmenty nebo pryžový pás. které způsobují zahřívání pryže nad předpokládaný rámec teplotního pracovního rozsahu a vedou tak ke zkrácení životnosti pryže nebo při vysoké intenzitě toku proudu může dojit k vytvoření proudového kanálu, který ohřívá okolí kanálu tak, že dojde k úplné materiálové degradaci pryže a jejímu rozpadu;

při trvale stlačené pryži po delší časový úsek dochází k objemovému přetváření (tečení materiálu - creep) a postupné ztrátě předpětí mezi dosedacími plochami pružných pryžových segmentů a kovových dílů, což sekundárně vede ke snížené schopnosti přenášet kroutící moment mezi obručí a nábojem kola. Po odlehčení kola pak nedochází k elastické hysterezi a deformace rozměrů pryžových segmentů z předchozího zatížení zůstává trvalá;

při působení dynamických účinků mezi dosedacími plochami kovových dílů a pryží dochází při dynamickém přetváření pryže k mikroposuvům materiálů vůči sobě nebo k vícenásobně opakovaným silovým dotykům a tím následkem její nižší otěruvzdomosti k postupnému vydírání povrchu pryžového segmentu nebo pryžového pásu;

- následkem nízké odolnosti proti vrubuje při provozu objemově dynamicky namáhaná pryž snadno mechanicky poškoditelná a vrub nebo vryp se při působení síly velmi rychle šíří průřezem materiálu v závislosti na okamžitém zatěžování.

-1 CZ 36455 UI

Cílem předpokládaného technického řešení je vytvoření takového vnitřně odpruženého složeného kola drážního vozidla s pružnými segmenty, které nejsou citlivé na vrub a tečení a jejichž fyzikální vlastnosti a homogenita spolehlivě zajistí větší pevnost, vysokou otěruvzdomost a tím dokonalý styk dosedacích ploch určených k přenosu sil mezi komponenty složeného drážního kola a minimální nebo nulovou elektrickou vodivost pro zamezení toku parazitních proudů.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody odstraňuje a cíl splňuje vnitřně odpružené složené kolo drážního vozidla, sestávající z obruče a náboje a mezi nimi uspořádanými pružnými elementy, přičemž vnitřní obvodová plocha obruče vykazuje na jedné straně první kuželové zkosení a na druhé protilehlé straně kuželové zkosení tak, že v příčném řezu vytváří tvar široce rozevřeného písmene V, a vnější obvodová plocha náboje je na straně pod druhým kuželovým zkosením opatřena kuželově zkosenou plochou pod stejným úhlem zkosení jako druhé kuželové zkosení vnitřní obvodové plochy obruče, jehož podstata spočívá v tom, že v prvním a druhém zkosení obruče je vytvořena zapuštěná kruhová drážka tak, že zapuštěné kruhové drážky vytvářejí na bočních stranách obruče boční nákružky a mezi sebou centrální nákružek, a do kruhových drážek jsou po celém obvodu v bočních odstupech od sebe vsazeny mezi boční nákružky a centrální nákružek horní strany pružných segmentů z polyuretanu ve tvaru dvou hranolů z polyuretanu ve tvaru dvou hranolů spojených navzájem můstkem a tvořících tvar široce rozevřeného písmene V, přičemž na spodní strany pružných segmentů z polyuretanu dosedá na jedné straně kola zkosená plocha náboje a na protilehlé straně přítlačný kroužek. Takováto konstrukce umožní díky mechanickým vlastnostem pružných segmentů z polyuretanu a jejich uspořádání větší zatížení složených drážních kol a přenos většího kroutícího momentu, delší životnost, větší vrubovou houževnatost, vysokou elastickou hysterezi, odolnosti proti tečení materiálu, odolnost proti průchodu elektrického proudu a odolnost proti abrazi.

Je výhodné, vykazuje-li polyuretan pružných segmentů hustotu 1,17 g/cm³, tvrdost 83±2 ShA, pevnost v tahu 42-50 MPa, prodloužení 450 % - 489 %, deformaci 11,5 % (70°C/23 hod.), elektrický odpor oo Ω, a pracovní teplotu -30 až + 110 °C.

Polyuretanové segmenty z tohoto materiálu se vyznačují odolností proti ozónu, chloridu sodnému, vodě, běžným ropným produktům apod., a současně mají vysoké tlumící schopnosti proti šíření hluku a vibrací.

Je rovněž výhodné, je-li obruč vodivě spojena elektrickou spojkou s nábojem.

Toto opatření dále pojistí, že případný tok elektrického proudu mezi obručí a nábojem nebude degradovat elektricky nevodivý pružný segment z polyuretanu.

Objasnění výkresů

Na přiložených výkresech je znázorněn příklad provedení technického řešení, kde jednotlivé obrázky představují:

Obr. 1. částečný podélný řez složeným kolem (v jiném měřítku než obr. 2), Obr. 2. částečný čelní pohled na složené kolo bez přítlačného kroužku.

Příklad uskutečnění technického řešení

Jak vyplývá z přiložených výkresů, sestává odpružené složené kolo 1 drážního vozidla z obruče 2

-2 CZ 36455 UI a náboje 3, které jsou navzájem spojeny pomocí vložených pružných segmentů 4 z polyuretanu. Vnitřní obvodová plocha obruče 2 vykazuje na levé straně (viz obr. 1) prvé kuželové zkosení 201 a na pravé straně druhé kuželové zkosení 202. tvořící v příčném řezu tvar široce rozevřeného písmene V. Vnější obvodová plocha 31 náboje 3 je na polovině, přivrácené vnitřní boční straně kola 1, situované pod druhým kuželovým zkosením 202 obruče 2, opatřena kuželově zkosenou plochou 310 pod stejným úhlem zkosení jako druhé kuželové zkosení 201 vnitřní obvodové plochy obruče 2. V každém kuželovitém zkosení 201. 202 obruče 2 je vytvořena zapuštěná kruhová drážka 23, 23' tak, že kruhové drážky 23, 23'. vytvářejí na bočních stranách obruče 2 boční nákružky 22, 22' a mezi sebou centrální nákružek 22. Do kruhových drážek 23, 23' jsou po celém obvodu v bočních odstupech od sebe vsazeny mezi boční nákružky 22. 22' a centrální nákružek 22 pružné segmenty 4 z polyuretanu ve tvaru dvou můstkem 43 navzájem spojených hranolů 4', 4 a tvořících ohnutím v můstku 43 tvar široce rozevřeného písmene V. Na spodní strany pružných segmentů 4 z polyuretanu, uspořádaných horní stranou v kruhové drážce 23' (na pravé straně podle obr. 1), dosedá kuželově zkosenou plochou 310 náboj 3 kola a na spodní strany pružných segmentů 4 z polyuretanu, uspořádaných horní stranou v kruhové drážce 23 a na levé straně (viz obr. 1), dosedá dosedací plochou 50 vlisovaný přítlačný kroužek 5, který vytváří v pružných segmentech 4 z polyuretanu předpětí. Vlisovaný přítlačný kroužek 5 je jištěn v tangenciálním směru čepem 51 a v axiálním směru pojistným kroužkem 52. Pro zajištění optimálního přenosu sil mezi pružnými segmenty 4 z polyuretanu a kovovými díly a nedestrukčního mechanizmu mikro posuvů pružných segmentů 4 z polyuretanu po těchto plochách, jsou jejich funkční plochy opatřeny nátěrem.

Materiál pružných segmentů 4 z polyuretanu vykazuje tyto parametry: hustotu 1,17 g/cm³, tvrdost 83±2 ShA, pevnost v tahu 42-50 MPa, prodloužení 450 % - 489 %, deformaci 11,5% (70°C/23 hod.), elektrický odpor oo Ω, a pracovní teplotu -30 až + 110 °C, vysokou odolnost proti abrazi a vysokou odolnost proti vrubu. Dále se polyuretanové segmenty z tohoto materiálu vyznačují odolností proti ozónu, chloridu sodnému, vodě, běžným ropným produktům apod., a současně mají vysoké tlumící schopnosti proti šíření hluku a vibrací. Obruč 2 je vodivě spojena vodivou spojkou 6 s nábojem 3.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Složené kolo drážního vozidla, sestávající z obruče (2) a náboje (3) a mezi nimi uspořádanými pružnými segmenty (4), přičemž vnitřní obvodová plocha obruče (2) vykazuje na jedné straně první kuželové zkosení (201) a na protilehlé straně druhé kuželové zkosení (202) tak, že v příčném řezu vytváří tvar široce rozevřeného písmene V, a vnější obvodová plocha (31) náboje (3) je na straně pod druhým kuželovým zkosením (202) opatřenním kuželovou zkosenou plochou (310) pod stejným úhlem zkosení jako druhé kuželové zkosení (202) vnitřní obvodové plochy obruče (2), vyznačené tím, že v prvním a druhém kuželovém zkosení (201, 202) obruče (2) je vytvořena zapuštěná kruhová drážka (23, 23') tak, že zapuštěné kruhové drážky (23, 23') vytvářejí na bočních stranách obruče (2) boční nákružky (22, 22') a mezi sebou centrální nákružek (22), a do kruhových drážek (23, 23') jsou po celém obvodu v bočních odstupech od sebe vsazeny mezi bočními nákružky (22, 22') a centrální nákružek (22) horní strany pružných segmentů (4) z polyuretanu ve tvaru dvou hranolů (4', 4) spojených navzájem můstkem (43) a tvořících tvar široce rozevřené písmeno V, přičemž na spodní strany pružných segmentů (4) z polyuretanu dosedá na jedné straně kola zkosená plocha (310) náboje (3) a na protilehlé straně přítlačný kroužek (5).
2. Složené kolo podle nároku 1, vyznačené tím, že materiál polyuretanu pružných segmentů vykazuje hustotu 1,17 g/cm³, tvrdost 83±2 ShA, pevnost v tahu 42 až 50 MPa, prodloužení 450 % až 489 %, deformaci 11,5 % (70°C/23 hod.), elektrický odpor oo Ω, a pracovní teplotu - 30 až + 110 °C.
3. Složené kolo podle nároku 1, vyznačené tím, že obruč (2) je vodivě spojena vodivou spojkou (6) s nábojem (3).