Профіль ободу колеса залізничного вагона

Профіль ободу колеса залізничного вагона, що включає гладко сполучену з поверхнею гребеня поверхню котіння, окреслений дугами радіусів R1, R2, R3, R4 та спряженими відрізками прямих з різним ухилом, при цьому: а) положення центрів кіл цих дуг щодо точки 0, розташованої на пересіченні круга котіння з твірною поверхні котіння, і координати точок сполучення відрізків прямих профілю вибрані в залежності від фактичної товщини Δi гребеня, що знаходиться в інтервалі від 29 до 33 мм і охоплює як ремонтні, так і нові профілі коліс, у такий спосіб: при товщині гребеня Δmin=29 мм, що характерно для ремонтних коліс: - координати центрів і радіуси кіл зазначених дуг дорівнюють: x1=-52,1 мм і у1=-13,3 мм для R1=18,0 мм; х2=-57,7 мм і у2=-14,5 мм для R2=13,5 мм; х3=-26,6 мм і у3=-20,4 мм для R3=17,7 мм; х4=-18,1 мм і у4=-38,9 мм для R4=38 мм; - дуга радіуса R1 і спряжена з нею дуга радіуса R2 є складовими твірної головки гребеня; U 2 (11) 1 3 значних витрат на виготовлення нових рейок і перешивання десятків тисяч кілометрів магістральних і станційних колій. Тому актуальну для України та країн СНД проблему зниження зносу коліс і головок рейок потрібно вирішувати насамперед оптимізацією профілю ободу коліс. Під час руху обід стандартних залізничних коліс (див. ГОСТ 9036-88. Колѐса цельнокатаные. Конструкции и размеры, черт. 2) контактує з бічною гранню головки рейки робочою поверхнею гребеня, а викружка практично не бере участі у взаємодії з рейкою. Це призводить до значного і, звичайно, нерівномірного зносу контактних поверхонь коліс і головок рейок, до підрізу і гострокінцевого накату гребенів та до підвищеної динамічної дії коліс на колію, а по мірі зносу коліс - до зниження критичної швидкості руху екіпажів та різкого погіршення їх динамічних якостей. З урахуванням форми рейок типу Р65 і даних про середньо-мережний знос гребенів коліс був запропонований дещо вдосконалений зносостійкий профіль коліс для вагонів (Голутвина Т.К. Новый профиль вагонного колеса / Железнодорожный транспорт, 1979, № 3, с. 47-49). Однак колеса з таким профілем не знайшли широкого застосування. Більш ефективними виявилися залізничні колеса, профілі поверхонь ободів яких задані послідовно ускладнюваними нелінійними рівняннями (SU 1240637; SU 1695601 і SU 1794694). Під час руху такі колеса можуть контактувати з рейками конічною частиною поверхні котіння, середньою частиною викружки або робочою поверхнею гребеня, а плями контакту розташовуються ближче до бічної поверхні головок рейок, у той час як верхні частини цих головок практично не працюють. Такі колеса дотепер використовують у СНД в локомотивних візках, де навантаження на кожну вісь стабільно значне. Однак теоретичні розрахунки показали, що застосування коліс з такими викружками гребенів у візках вантажних вагонів, для яких характерне перемінне навантаження на вісь, небажане через погіршення динамічних характеристик цих вагонів. Тому було досліджено умови мінімізації сил взаємодії в зонах контакту коліс і рейок. Внаслідок цього створено профіль ободу залізничного колеса, який є найближчим аналогом запропонованого далі профілю (див. 1. патент UA1182 U; 2. Ушкалов В.Ф., Мокрий Т.Ф., Мащенко И.А., Шевцов И.Е. Создание новых профилей обода железнодорожных колѐс для снижения их износа при использовании в типовых тележках ЦНИИ-Х3 / Техническая механика, № 2, 2002). Описаний в цих документах профіль - це твірна, що складається зі спряжених відрізків прямих і дуг кіл радіусів R1=13,5 мм, R2=17,7 мм, R3=38 мм, при цьому: а) положення центрів цих дуг щодо точки 0, розташованої на пересіченні середнього радіуса кола котіння з твірною поверхні котіння, і координати точок сполучення відрізків прямих профілю вибрані залежно від фактичної товщини Δі гребеня, що знаходиться в інтервалі від 30 до 34 мм, у такий спосіб: 61310 4 при товщині гребеня Δmin=30 мм, що характерно для ремонтних коліс: - координати центрів зазначених дуг дорівнюють: х1=-56,77 мм і у1=-14,7 мм для R1, х2=-25,6 мм і у2=-20,4 мм для R2, х3=-17,1 мм і у3=-38,9 мм для R3, - дуга радіуса R1 спряжена з дугою радіуса R2, що є твірною опуклої робочої поверхні гребеня; - дуга радіуса R2 відрізком прямої з кутом нахилу 70° до горизонталі спряжена з дугою радіуса R3, що є твірною викружки; - дуга радіуса R3 спряжена з відрізком прямої з ухилом 1:20 (-18,6 мм