Обід залізничного колеса

Обід залізничного колеса, що має поверхню гребеня, описану дугою кола, та поверхню кочення, що примикає кінцевою ділянкою до фаски торця обода по дузі кола, який відрізняється тим, що профільна крива поверхні кочення в середній частині описана двома сполученими одна з одною дугами кіл радіусами R3 та R4, які примикають за допомогою дотичних прямих відрізків з однієї сторони до поверхні гребеня, а з іншої - до згаданої кільцевої ділянки поверхні кочення, де радіуси R3 та R4 визначають за формулами: ______________________________ Винахід відноситься до області транспортних рейкових засобів, таких як конструкція обода залізничного колеса і може бути використаний при виготовленні та переточуванні суцільнокатаних збірних та бандажних коліс. Відомий обід залізничного колеса, поверхня кочення якого описана твірною параболоїда обертання (опис винаходу до авторського свідоцтва СРСР № 1109324, В60В21/02, що опублікований 23.08.84. Бюлетень № 31, додаток 8). Суть даного винаходу полягає в тому, що профіль поверхні кочення визначається рівнянням Y = a . xb, де а та b - постійні величини, дорівнюють відповідно 4,8 - 5,4 та 0,23 - 0,25, а увігнута поверхня гре Ю беня визначається кривою, що виражена рівнянням Y = 97,7233 + 6,2809 . X - 0,1065 . X2, де Х та Y - поточні координати зазначеної кривої з початком координат у точці перетинання, що утворює поверхні кочення з віссю круга кочення колеса. Завдяки зазначеному профілюванню робочих поверхонь обода знижуються контактні напруги на поверхні кочення та поверхні гребеня, що зменшує знос обода, а також підвищує його надійність. Недоліком цієї конструкції є те, що за допомогою метрологічних засобів (шаблонів) утруднена повірка цього робочого профілю обода. (13) xj, yj - координати точок профілю, що описує радіус R4, мм; xj - від 43,61 до 79,06; yj - від 24,98 до 28,69; xr, yr - координати центра "r" радіуса R4, мм; xr = 108,0, yr = -418,8. 29538 де: xi, yi - координати точок профілю, що описує радіус R3, мм; хi - від 25,45 до 43,61; yi - від 11,35 до 24,98; x0, y0 - координати центра "0" радіуса R3, мм; x0 = 47,02, y0 = 1,48; (11) ö ÷, ÷ ø UA æ yj y 2 2 2 2 2 2 2 2 R4 = x j + y j + x r + y r - 2 ( x j + y j ) x ( x r + y r ) x cosç arctg - arctg r ç xj xr è C2 ö ÷, ÷ ø (19) æ y y 2 2 2 2 2 2 2 2 R3 = x i + y i + x o + y o - 2 ( x i + y i ) x ( x o + y o ) x cosç arctg i - arctg o ç xi xo è 29538 Це обумовлено тим, що постійні величини степеневого рівняння мають значне поле розсіву 4,8 - 5,4 (12,5%) та 0,23 - 0,25 (15%), а це не дає можливості реалізовувати пристрій із конструктивними параметрами, які контролюються вимірювальним інструментом (шаблоном) одного типорозміру. Крім того, поверхня кочення обода залізничного колеса, що описується двома вищезгаданими степеневими рівняннями, не дозволяє однозначно відтворити повний профіль обода колеса, як це описано в іншому відомому технічному рішенні, що приймається за прототип (див. "Інструкцію з формування, ремонту й утримання колісних пар тягового рухомого складу залізниць колії 1520 мм", № ЦТ/329 МПС РФ від 14.06.1995., малюнок 22). Відомий обід залізничного колеса, що заявляється, має наступні подібні ознаки: - поверхня гребеня описана дугою кола, а поверхня кочення примикає своєю кінцевою ділянкою до фаски торця обода також по дузі кола. Виконання кінцевої ділянки поверхні кочення по дузі кола у певній мірі забезпечує однозначність поверхні кочення, а також підвищує її точність у порівнянні з аналогом. Проте, більша частина профілю поверхні кочення визначається, як і в описаному вище аналозі, по координатних точках, тільки в прототипі координатні точки подані у вигляді таблиці. Обід залізничного колеса цього робочого профілю використовується і на Україні (див. Методичні вказівки "Відомча перевірка контршаблонів профільних локомотивних та вагонних шаблонів типів ЛР та ВР". РД 22-У3-ЦТ-001-97, шаблон локомотивного профілю типу ЛР та технічні умови до нього - додаток № 11). Про тотожність технічних рішень, описаних в приведених вище додатках - "Інструкції з формування, ремонту й утримання колісних пар тягового рухомого складу залізничної колії 1520 мм" та в "Методичних вказівках" - свідчать дані таблиць значень координатних точок для побудови профілю поверхні кочення - обода (шаблона). Але й у цьому випадку неможливо забезпечити необхідний рівень контролю обода колеса по мірі його зносу, що не гарантує безпеки експлуатації тягового рухомого складу залізничного транспорту. Це обумовлено необхідністю з'єднання координатних точок лекальними кривими при визначенні профілю робочої поверхні кочення обода або шаблона (див. додаток № 11). В остаточному підсумку вимірювальний інструмент має неоднозначно виконаний робочий профіль на ділянках використання лекальних кривих, а це неприпустимо для метрологічного контролю, зв'язаного з безпекою експлуатації залізничних коліс тому, що побудова профілю по лекальних кривих не підкоряється функціональному закону опису. В основу винаходу покладена задача - не знижуючи надійності - створити обід залізничного колеса з поверхнею кочення, яка б забезпечувала точний контроль обода по зносу, що обумовлює безпеку його експлуатації. Рішення цієї задачі забезпечується за рахунок технічного результату, який полягає в тому, що при визначенні профілю поверхні кочення виключається з'єднання координатних точок лекальними кривими. Для досягнення цього технічного результату в ободі залізничного колеса, що має поверхню гребеня, яка описана дугою кола та поверхню кочення, що примикає своєю кінцевою ділянкою до фаски торця обода по дузі кола - профільна крива поверхні кочення в середній частині описана двома сполученими одна з одною дугами кіл радіусами R3 та R4, які примикають за допомогою дотичних прямих відрізків з однієї сторони до поверхні гребеня, а з іншої - до згаданої кінцевої ділянки поверхні кочення. Радіуси R3 та R4 визначають за формула-ми R3 = æ y y 2 2 2 2 2 2 2 2 x i + y i + x o + y o - 2 ( x i + y i ) x ( x o + y o ) x cosç arctg i - arctg o ç xi xo è ö ÷, ÷ ø R4 = æ yj y 2 2 2 2 2 2 2 2 x j + y j + x r + y r - 2 ( x j + y j ) x ( x r + y r ) x cosç arctg - arctg r ç xj xr è ö ÷, ÷ ø де xi, yi - координати точок профілю, що описує радіус R3, мм; xi - від 25,45 до 43,61 (див. табл. точки - е, f, g); yi - від 11,35 до 24,98 (точки - .e, f, g); x0, y0 - координати центра "0" радіуса R3, мм; х0 = 47,02, y0 = 1,48; xj, yj - координати точок профілю, що описує радіус R4, мм; xj - від 43,61 до 79,06 (точки - g,h,i), yj - від 24,98 до 28,69 (точки - g, h, i),; xr, yr - координати центра "r" радіуса R4, мм; xr = 108,0, yr = -418,8. Приклад визначення радіусів R3, R4: 2 + 11,35 2 + 47,02 2 + 1,48 2 - 2 ( 25,45 2 11,35 1,48 ö æ 2 2 2 + 11,35 )x( 47,02 + 1,48 ) x cos ç arctg - arctg ÷ = 23,72 , 25,45 47,02 ø è R3 = 25,45 R4 = 24,98 418,8 ö æ 2 2 2 2 2 2 2 2 43,61 + 24,98 + 108 + ( -418,8) - 2 ( 43,61 + 24,98 )x (108 + ( -418,8 ) )x cos ç arctg - arctg ÷ = 448,42 . 43,61 108 ø è 2 29538 Між характерними ознаками винаходу і тими, що досягаються технічним результатом, є причинно-наслідковий зв'язок. Завдяки тому, що профільна крива поверхні кочення в середній частині описана двома сполученими одна з одного дугами кіл радіусами R3 та R4, які примикають за допомогою дотичних відрізків з однієї сторони до поверхні гребеня, а з іншої до згаданої кінцевої ділянки поверхні кочення, виключається визначення профільної поверхні кочення за допомогою лекальних кривих тому, що побудована поверхня профілю підкоряється функціональному закону опису, тобто - чи то дотична пряма, чи то радіус мають однозначні математичні описи, а за рахунок цього підвищується точність виготовлення обода та шаблонів для контролю його основних параметрів з метою гарантованої безпеки експлуатації. Винахід пояснюється кресленням, на якому схематично подані: Координати X Y На фіг. 1 - обід з його конструктивними елементами; На фіг. 2 - профіль запропонованої поверхні кочення (крива у вигляді суцільної лінії) і відомої (крива у вигляді пунктирної лінії). Обід має гребінь 1, який описаний радіусами R1 та R2, і поверхню кочення 2, що примикає кінцевою ділянкою по дузі кола з радіусом R5 до фаски KL торця обода. До відмітних ознак винаходу відноситься те, що профільна крива поверхні кочення в середній частині описана двома сполученими одна з одною дугами eg та gi кіл із радіусами відповідно R3 та R4. При цьому зазначені сполучені одна з одною дуги кіл примикають дотичними прямими відрізками de з однієї сторони до поверхні гребеня abcd та ij з іншої - до згаданої кінцевої ділянки поверхні кочення jk. На фіг. 2 показано профіль запропонованої поверхні кочення у вигляді суцільної лінії, що побудована по наступних координатних точках: Точки профілю a b c d e f g h i j k l 0,00 18,00 3,08 5,90 13,00 0,00 23,27 6,60 25,45 11,35 30,00 18,0 43,61 24,98 70,00 28,00 79,06 28,69 98,80 29,97 135,0 35,67 140 40,67 У той же час за рахунок вилучення з'єднання координатних точок лекальними кривими і заміна на нове технічне рішення, в якому профільна крива поверхні кочення в середній частині описана двома сполученими одна з одною дугами кіл радіусами R3 та R4, що примикають за допомогою дотичних прямих відрізків з однієї сторони до поверхні гребеня, а з іншої - до згаданої кінцевої ділянки поверхні кочення, забезпечує точний контроль обода по зносу, що обумовлює безпеку його експлуатації. Пунктирною лінією зображений відомий профіль поверхні кочення обода, побудований за координатними точками профілю зазначеного в кресленні (додаток 11, прототип) контршаблона та шаблона, призначених для його контролю. Відхилення в ряді ділянок відомого профілю кочення обода від запропонованого профілю кочення свідчить про те, що надійність відомого профілю кочення обода знижена за рахунок неоднозначності опису профілю. Фіг. 1 3 29538 Фіг. 2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4