火車(chē)輪結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)

1、車(chē)輪結(jié)構(gòu)完全由車(chē)輪直徑，輪輞，輪轂尺寸，轂輞距，輻板形狀，輪緣踏面外形所決定。每個(gè)尺寸或每部位形狀都有其特殊意義。一、一、直徑車(chē)輪直徑對(duì)其本身及整個(gè)車(chē)輛都有較大影響。一方面車(chē)輪直徑越大，車(chē)輛重心越高，車(chē)輛的動(dòng)力性能越差。另一方面，增大車(chē)輪直徑，可以降低輪軌的接觸應(yīng)力，降低車(chē)輪磨耗速度，增加車(chē)輪的熱容量，提高踏面制動(dòng)熱負(fù)荷的承受能力。因此車(chē)輪直徑大小應(yīng)根據(jù)車(chē)輛情況綜合確定。但總的來(lái)說(shuō)，車(chē)輛軸重越大，車(chē)輪直徑應(yīng)越大，以提高車(chē)輪的熱容量和增加

2、輪軌的接觸面積，減少踏面損傷和磨耗。另外，車(chē)輪直徑的取值還應(yīng)注意規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化系列問(wèn)題，以利于車(chē)輪制造和檢修。目前我過(guò)貨車(chē)車(chē)輪直徑大多為840mm，特殊貨車(chē)車(chē)輪直徑為915。二、輪二、輪輞輪輞寬度尺寸主要取決于輪軌的搭載量。當(dāng)輪對(duì)運(yùn)行在曲線(xiàn)上時(shí)，外側(cè)車(chē)輪輪緣靠近鋼軌，內(nèi)側(cè)輪緣遠(yuǎn)離鋼軌。只有內(nèi)側(cè)車(chē)輪踏面在鋼軌上的搭載量足夠，才能保證輪對(duì)不脫軌?！惰F路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定，當(dāng)曲線(xiàn)半徑在300m以下時(shí)，軌距應(yīng)加寬15mm。因此，最大軌距為1435

3、156=1456mm（其中：名義軌距L為1435mm，最大公差為6mm）。輪對(duì)最小內(nèi)側(cè)距為1354mm，輪緣最小厚度為23mm。車(chē)輪踏面外側(cè)倒角5mm，鋼軌頭部圓弧半徑為R13mm，鋼軌內(nèi)側(cè)磨耗2mm，軌枕彎曲、道釘松動(dòng)等引起軌距擴(kuò)大8mm，重車(chē)時(shí)車(chē)軸微彎引起輪對(duì)內(nèi)側(cè)距離減小2mm，輪軌安全搭載量按7mm考慮，根據(jù)上述數(shù)據(jù)算得輪輞最小寬度為120mm，考慮到車(chē)輛過(guò)駝峰時(shí)實(shí)施的制動(dòng)，車(chē)輪外側(cè)面磨損5mm，則輪輞最小寬度應(yīng)為125mm。目前

4、我國(guó)鐵路貨車(chē)車(chē)輪輪輞寬度為135~140mm。輪輞厚度通常指新輪輞厚度。我國(guó)鐵路對(duì)正常服役的車(chē)輪的判廢依據(jù)是輪輞剩余厚度，當(dāng)輪輞剩余厚度小于等于23mm時(shí)車(chē)輪報(bào)廢。新輪輞厚度與輪輞限度之差為輪輞的有效磨耗厚度。輪輞越厚有效磨耗厚度就越大。但車(chē)輪自重也大。有效磨耗厚度越厚，車(chē)輪使用壽命越長(zhǎng)，新舊車(chē)輪直徑差就越大。車(chē)輛檢修時(shí)，為了滿(mǎn)足車(chē)輛之間懸掛的要求，經(jīng)常需要在心盤(pán)、旁承等位置增加調(diào)平板。如果新舊車(chē)輪直徑差過(guò)大，所增加的墊板相應(yīng)加厚。這樣

5、心盤(pán)軌動(dòng)力作用力，因此輻板的徑向剛度應(yīng)適量地小。輻板的軸向剛度應(yīng)盡量的大，否則車(chē)輪將產(chǎn)生較大的軸向變形。軸向變形過(guò)大會(huì)改變輪軌正常接觸位置和輪緣角度，影響車(chē)輛運(yùn)行性能，增加爬軌的可能性。一個(gè)好的輻板形狀，可以在不增加自重的條件下大幅度地提高車(chē)輪的結(jié)構(gòu)剛度，改善車(chē)輪的剛度，因此輻板是車(chē)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的重點(diǎn)部位。國(guó)內(nèi)外普遍采用的輻板形狀有：直輻板、S輻板、波浪形輻板、盆型輻板。直輻板與其他各形狀輻板相比，優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量小，缺點(diǎn)是徑向剛度過(guò)大，

6、軸向剛度較小。不是一個(gè)好的輻板形狀。但盡管如此，在輪盤(pán)制動(dòng)的情況下必須采用直輻板，以便安裝制動(dòng)盤(pán)。S型和盆型輻板可使得車(chē)輪具有合理的剛度和較低的熱應(yīng)力。將輻板設(shè)計(jì)成S形或盆形的主要目的是為了降低熱應(yīng)力。踏面制動(dòng)一般采用這兩種輻板形狀。但由于S形輻板不利于鋼水的流動(dòng)，因此不適合鑄鋼車(chē)輪，鑄鋼車(chē)輪大多采用盆形輻板。波浪形輻板與S形輻板在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別主要是輻板的偏心量（靠近輪輞處輻板的中心線(xiàn)與靠近輪轂處的輻板中心線(xiàn)之間的軸向距離）不同，造成這

7、種差別的原因主要是車(chē)輪的轂輞距不同。波浪形輻板車(chē)輪徑向剛度較小，與S形相比波浪形輻板車(chē)輪軸向剛度和應(yīng)力較大。輻板形狀即可用優(yōu)選法設(shè)計(jì)也可用優(yōu)化法設(shè)計(jì)，不管用什么方法，良好的輻板性能是唯一的目標(biāo)。另外在車(chē)輪輻板設(shè)計(jì)時(shí)，要校核輻板是否與車(chē)輛下部界限發(fā)生干涉。6、輪緣踏面外形輪緣踏面外形輪緣踏面外形設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮與軌頭外形的配合，理想的輪軌型面配合狀態(tài)能有效地降低接觸應(yīng)力和磨耗，有助于改善列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)性能，有效地提高列車(chē)失穩(wěn)的臨界速度。同時(shí)設(shè)計(jì)