PL167774B1 - Kolo pojazdu szynowego PL PL - Google Patents

Abstract

1. Kolo pojazdu szynowego, zawierajace czesc srodkowa, obrecz z kolnierzem i pierscien gumowy o przekroju w ksztalcie litery U, umieszczony mie- dzy czescia srodkowa a obrecza i utrzymywany we wlasciwym polozeniu przez pierscien dociskowy, przy czym pierscien gumowy ma pierscieniowy kor- pus, po którego co najmniej jednej stronie wystaje kolnierz, ustawiony wzgledem osi kola pod katem na zewnatrz, znamienne tym, ze pierscieniowy korpus (3') ma dwa kolnierze (3") wystajace po obu jego stronach, które sa ustawione wzgledem osi kola pod katem 60°, a objetosc pierscieniowego korpusu (3') jest mniejsza od objetosci obszaru, w którym jest on umieszczony, utworzonego pomiedzy czescia srod- kowa (1) kola i obrecza (2), natomiast kazdy kol- nierz (3") ma objetosc nieco wieksza od objetosci obszaru, w którym jest umieszczony, utworzonego pomiedzy czescia srodkowa (1) kola i obrecza (2) oraz pomiedzy obrecza (2) i pierscieniem docisko- wym (4). Fig.2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest koło pojazdu szynowego.

Znana z opisów patentowych SE-A-315915 i CH-A-320175 koło pojazdu szynowego, tak zwane koło z klinem, ma dwa pierścienie gumowe, tworzące w stosunku do siebie szeroko rozwarty klin, który jest umieszczony między częścią środkową koła, a obręczą. Kąt między każdym pierścieniem gumowym, a osią koła zwykle wynosi nieco mniej niż 30° lub nieco więcej niż 60°. Pierścienie gumowe podczas pracy poddawane są głównie siłom nacisku. Z powodu parametrów materiału gumowego, odbojność w kierunku osiowym, w którym guma jest poddawana działaniu siły ścinania, jest znaczna, co stanowi wadę tych rozwiązań.

W konwencjonalnej konstrukcji koła z klinem, dwa pierścienie gumowe są umieszczone między częścią środkową koła, i obręczą koła, a kąt jaki tworzy każdy pierścień z osią koła jest nieznacznie mniejszy od 30°. Guma jest poddawana głównie działaniu ściskania, co nadaje kołu jedynie małą sprężystość w kierunku promieniowym, a większą i niepożądaną sprężystość w kierunku osiowym, gdyż guma bardziej podlega działaniu sił ścinania. W kole konwencjonalnym z klinem, pierścienie gumowe są właściwie aktywne tylko w sąsiedztwie punktu styku między kołem a szyną.

Brytyjski opis patentowy GB-A-895 520 ujawnia koło pojazdu szynowego, które zawiera część środkową, obręcz z kołnierzem i pierścień gumowy o przekroju w kształcie litery U. Pierścień gumowy jest umieszczony między częścią środkową a obręczą koła i jest utrzymywany we właściwym położeniu przez pierścień dociskowy. Pierścień ten zawiera pierścieniowy korpus, po którego co najmniej jednej stronie wystaje kołnierz, ustawiony względem osi koła, pod kątem, na zewnątrz. Pierścień gumowy stanowią dwie oddzielne części w kształcie przypominającym literę Z. Zastosowanie oddzielnych części stwarza możliwość ich wzajemnego przesunięcia, co stanowi jedną z wad tego koła.

Opis patentowy RFN 3328321 ujawnia koło pojazdu szynowego mające pierścień gumowy umieszczony pomiędzy częścią środkową koła i obręczą. Pierścień ten ma w przekroju poprzecznym kształt bardzo silnie rozwartej litery V i jest praktycznie prawie płaski. Jego ramiona

167 774 tworzą między sobą kąt około 150°. Wadą tak ukształtowanego pierścienia jest znaczna odbojność w kierunku osiowym.

Koło pojazdu szynowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierścieniowy korpus ma dwa kołnierze wystające po obu jego stronach, które są ustawione względem osi koła pod kątem 60°, a objętość pierścieniowego korpusu jest mniejsza od objętości obszaru, w którym jest on umieszczony, utworzonego pomiędzy częścią środkową koła i obręczą, natomiast każdy kołnierz ma objętość nieco większą od objętości obszaru, w którym jest umieszczony, utworzonego pomiędzy częścią środkową koła i obręczą oraz pomiędzy obręczą i pierścieniem dociskowym.

Korzystnie powierzchnie styku części środkowej koła, obręczy i/lub pierścienia dociskowego z kołnierzami pierścienia gumowego mają pierścieniowe rowki.

Korzystnie obwodowa powierzchnia części środkowej koła, stykająca się z korpusem pierścieniowym pierścienia gumowego ma kształt powierzchni stożkowej o małym nachyleniu.

W konstrukcji koła według wynalazku jedynie guma w kołnierzach pierścienia gumowego działa w normalnych warunkach pracy koła, gdyż korpus pierścieniowy nie wypełnia całkowicie przestrzeni przeznaczonej dla niego. Ponieważ guma w kołnierzach głównie pracuje w stanie ścinania, w którym materiał jest bardziej sprężysty, uzyskuje się większą sprężystość w kierunku promieniowym, niż w konstrukcji konwencjonalnej i większą sztywność w kierunku osiowym. Korpus pierścienia gumowego zaczyna współpracować pod działaniem nacisku i nadaje kołu postępującą charakterystykę sprężystości tylko przy większych obciążeniach koła.

Kołnierze pierścienia gumowego, podlegając w czasie pracy połączonemu działaniu ścinania (w większym stopniu) i ściskania (w mniejszym stopniu), nadają kołu odbojność rzędu 0,5-1 mm lub większą, ale również i wystarczającą sztywność w kierunku osiowym. Jeśli koło jest poddawane większym obciążeniom, korpus pierścieniowy podlega ściskaniu, nadając kołu postępującą charakterystykę sprężystości. Siły ścinania działają (w różnych kierunkach) praktycznie na całe kołnierze gumowe. Dobierając kąt między osią koła, a każdym kołnierzem gumowym wynoszący 60° uzyskuje się geometrię, która prowadzi do dwukrotnie większego przenoszenia sił przez korpus pierścieniowy podlegający ściskaniu niż przez kołnierze podlegające ścinaniu. Jest to podstawową zaletą koła według wynalazku. Pierścienie gumowe mogą być dodatkowo zamocowane do koła za pośrednictwem szeregu złącz śrubowych, przechodzących przez otwór w korpusie pierścienia. Zapobiega to niepożądanym ruchom obwodowym pierścienia gumowego.

Dalsze zabezpieczenie przed niepożądanymi wzajemnymi ruchami między gumą a metalem (ślizganie i pełzanie) również w kierunku poprzecznym uzyskuje przez umieszczenie rowków pierścieniowych w powierzchniach części środkowej koła, obręczy i/lub pierścienia dociskowego, współpracujących z kołnierzem pierścienia gumowego. Stanowi to dodatkową zaletę koła według wynalazku. Również zastosowanie lekko stożkowej osiowej powierzchni części środkowej koła, stykającej się z korpusem pierścieniowym gumowego pierścienia, pozwala uzyskać pewną kompensatę siły osiowej, wynikającej ze styku kołnierza koła z szyną, po której toczy się koło, jak również prowadzenie pierścienia gumowego w czasie montażu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia koło pojazdu szynowego w widoku z boku, fig. 2 - koło w przekroju poprzecznym (w powiększeniu) wzdłuż linii II-II z fig. 1, fig. 3 - koło w przekroju poprzecznym (w powiększeniu) wzdłuż linii III-III z fig. 1 oraz fig. 4 - pierścień gumowy przed zamocowaniem, w przekroju poprzecznym.

Koło pojazdu szynowego, według wynalazku, zawiera część środkową 1, która otoczona jest obręczą 2. Pomiędzy częścią środkową 1 i obręczą 2 jest umieszczony pierścień gumowy 3 oraz pierścień dociskowy 4.

Pierścień gumowy 3 ma pierścieniowy korpus 3’, z którego wystają dwa cieńsze kołnierze 3 w kierunku powierzchni tocznej koła (po zamontowaniu).

Pierścień dociskowy 4, który ma pasowanie wtłaczane w stosunku do części środkowej koła 1, jest zamocowany na części środkowej 1 koła przy pomocy złącz śrubowych, korzystnie równo rozmieszczonych wokół koła, (jak to przedstawiono na fig. 1). Każde złącze śrubowe zawiera kołek lub śrubę 5, która jest początkowo mocowana blokująco do części środkowej koła, oraz nakrętkę 6. Kołek lub śruba 5, który przechodzi przez korpus pierścieniowy 3' pierścienia gumowego 3, ma kształt wydłużony, zaś nakrętka 6, i pierścień dociskowy 4 stykają się

167 774 z powierzchnią stożkową, poprawiając elastyczność i zmniejszając wymagania dokładnej tolerancji .

Jak to przedstawiono na fig. 2 i 3 na powierzchniach metalowej części środkowej 1 koła, obręczy 2 i pierścienia dociskowego 4, stykających się z pierścieniem gumowym 3, są ukształtowane pierścieniowe rowki 7, natomiast odpowiednie powierzchnie pierścienia gumowego są gładkie. Na fig. 4 przedstawiono pierścień gumowy 3 przed zamontowaniem. W czasie montażu gumę wciska się w rowki 7, zwiększając powierzchnie styku między gumą, a metalem, i zmniejszając wzajemne ślizganie i pełzanie.

Korpus pierścieniowy 3' pierścienia gumowego 3 przedstawiony na fig. 4 może zawierać wgłębienia pierścieniowe, a jego objętość nawet po ściśnięciu, które nastąpi podczas montażu, (rzędu 10-20%) jest mniejsze niż objętość obszaru utworzonego pomiędzy częściami metalowymi, a zatem ten obszar nie jest całkowicie wypełniony gumą. Średnica kołków 5 jest mniejsza niż średnica odpowiednich otworów w pierścieniu gumowym 3, przez co unika się wzrostu nacisków.

Guma ma zdolność do wytrzymywania dwukrotnie większych sił działających podczas ściskania, niż podczas ścinania. Dobierając kąt między osią koła, a każdym kołnierzem gumowym 3 wynoszący 60°, uzyskuje się geometrię, która automatycznie prowadzi do dwukrotnie większego przenoszenia sił przez korpus pierścieniowy 3', podlegający ściskaniu, niż przez kołnierze 3 podlegające ścinaniu. Objętość kołnierza gumowego 3 jest większa niż objętość obszaru, w którym go się umieszcza, zatem podczas mocowania kołnierze 3 są wstępnie ściśnięte.

Dzięki geometrii pierścienia gumowego 3, mającego raczej szeroki korpus pierścieniowy 3' obręcz 2 ma duże pole przekroju poprzecznego wewnątrz kołnierzy 3, tak że obręcz 2, nawet po znacznym zużyciu, ma dużą wytrzymałość i sztywność. Powoduje to zwiększenie bezpieczeństwa i korzystny rozkład nacisków w gumie.

Montaż koła jest prosty: najpierw umieszcza się pierścień gumowy 3 na obręczy 2, a następnie ten zespół umieszcza się na części środkowej 1 koła z nałożonymi wstępnie kołkami 5, przechodzącymi przez otwory w pierścieniu gumowym 3, a w ostatnim etapie pierścień dociskowy 4 umieszcza się i mocuje nakrętkami 6 do styku z oparciem, w środkowej części 1 koła. Uzyskuje się pożądane naprężenia wstępne w gumie. Następnie pierścień gumowy wciska się do rowków 7 ukształtowanych w częściach metalowych. Korzystnie na stronie wewnętrznej każdego kołnierza 3 pierścienia gumowego 3 są uformowane trzy rowki 7, a na stronie zewnętrznej jeden, przy czym ich liczba może zmieniać się.

Przed zamocowaniem pierścień gumowy 3 jest symetryczny, jak widać na fig. 4. Jednak, jak wynika z fig. 2 i 3, obwodowa powierzchnia 8 środkowej części 1 koła, stykająca się z korpusem pierścieniowym 3' pierścienia gumowego 3 ma pewne pochylenie, korzystnie stanowi' powierzchnię stożkową. Uproszcza to montaż zapewniając prowadzenie oraz powoduje wywarcie pewnej siły bocznej kompensującej siłę boczną, która działa między kołnierzem koła (na obręczy 2), a szyną, po której koło jest toczone.

W opisanej konstrukcji, pierścienie gumowe 3 są ułożone w kierunku obręczy 2, ale mogą one być również skierowane do części środkowej 1 koła.

167 774

167 774

tDepartament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,50 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Koło pojazdu szynowego, zawierające część środkową, obręcz z kołnierzem i pierścień gumowy o przekroju w kształcie litery U, umieszczony między częścią środkową a obręczą i utrzymywany we właściwym położeniu przez pierścień dociskowy, przy czym pierścień gumowy ma pierścieniowy korpus, po którego co najmniej jednej stronie wystaje kołnierz, ustawiony względem osi koła pod kątem na zewnątrz, znamienne tym, że pierścieniowy korpus O') ma dwa kołnierze (3) wystające po obu jego stronach, które są ustawione względem osi koła pod kątem 60°, a objętość pierścieniowego korpusu (3) jest mniejsza od objętości obszaru, w którym jest on umieszczony, utworzonego pomiędzy częścią środkową (1) koła i obręczą (2), natomiast każdy kołnierz (3) ma objętość nieco większą od objętości obszaru, w którym jest umieszczony, utworzonego pomiędzy częścią środkową (1) koła i obręczą (2) oraz pomiędzy obręczą (2) i pierścieniem dociskowym (4).
2. 2. Koło według zastrz. 1, znamienne tym, że powierzchnie styku części środkowej koła (1), obręczy (2), i/lub pierścienia dociskowego (4) z kołnierzami (3) fi ierścieni a gumowego (3) mają pierścieniowe rowki (7).
3. 3. Koło według zastrz. 2, znamienne tym, że obwodowa powierzchnia (8) części środkowej (1) koła, stykająca się z korpusem pierścieniowym (3’) pierścienia gumowego (3), ma kształt powierzchni stożkowej o małym nachyleniu.