соединение колес с осью колесной пары подвижного состава

Формула изобретения

Соединение колес с осью колесной пары подвижного состава, содержащее сопряженные с натягом цилиндрические поверхности одного элемента - колес колесной пары и другого элемента - оси, канавки с криволинейными образующими на сопряженных поверхностях одного из соединяемых элементов глубиной, равной по величине наибольшему перемещению других сопряженных с ними поверхностей от упругой деформации в соединении, отличающееся тем, что упомянутые канавки волнообразные замкнутые, с оппозитным расположением вершин волн и размахом каждой волны не менее ширины канавки выполнены на охватывающих поверхностях ступиц колес колесной пары.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к соединению колес с осью колесной пары, и может быть использовано для соединения деталей с натягом в машиностроении.

Известно соединение колес с осью колесной пары, содержащее сопряженные цилиндрические поверхности колес и оси с натягом и разгружающие канавки на оси. Канавки уменьшали напряженность соединения в зонах повышенной концентрации напряжений - у торцов напрессованных колес. Однако в эксплуатации обнаружены трещины по дну канавок, что обусловлено концентрацией напряжений, уменьшением диаметра оси и более низким качеством упрочняющего накатывания поверхности канавок. Эти дефекты приводят к выходу из строя осей колесных пар (см., например, Школьник Л.М. Повышение прочности осей железнодорожного подвижного состава. М.: Транспорт, 1964, с. 51 - 54).

За прототип принято соединение с натягом охватывающей и охватываемой деталей, содержащее канавки с криволинейными образующими на одной из сопряженных поверхностей соединения глубиной, равной по величине наибольшему перемещению от упругой деформации другой сопряженной с ней поверхности (см. патент 2106544, F 16 B 4/00, 1998). Выполнение канавок с криволинейными образующими в виде части торообразной поверхности, расположенной симметрично относительно продольной плоскости сопрягаемых цилиндрических деталей, заполнение их материалом после сборки способствует повышению несущей способности как по крутящему моменту, так и по осевому сдвигаемому усилию. Недостатком такого устройства соединения является однонаправленность кривизны канавок, что снижает прочность прессового соединения. Особенно этот дефект проявляется при проходе стрелочных переводов, кривых участков пути, когда возникают дополнительные усилия, которые могут изменить осевое положение колес и сместить круги катания колес на недопустимые расстояния.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение нагрузочной способности соединения колес с осью колесной пары, содержащих сопряженные с натягом цилиндрические поверхности одного элемента - колес колесной пары и другого элемента - оси, канавки с криволинейными образующими на сопряженных поверхностях одного из соединяемых элементов глубиной, равной по величине наибольшему перемещению других сопряженных с ним поверхностей от упругой деформации в соединении.

Задача решается путем выполнения на охватывающих цилиндрических поверхностях ступиц колес замкнутых волнообразных канавок с оппозитным расположением вершин волн, размахом каждой волны не менее ширины канавки и глубиной, равной по величине наибольшему перемещению цилиндрических поверхностей оси от упругих деформаций после сопряжения поверхностей колес и оси.

Соединение включает ось 1 и пару колес 2 и 3, установленных на подступичных частях 4 и 5 оси 1 с натягом. Посадочная поверхность 6 (см. фиг. 2) ступицы колеса содержит волнообразные замкнутые канавки 7 и 8 с вершинами волн 9 и 10, расположенными оппозитно. Рациональное размещение канавок - в зонах наибольшего напряжения сопрягаемых поверхностей, количество канавок - не менее двух.

Сборка соединения осуществляется напрессовкой ступиц колес на ось с контролем уровня конечных усилий запрессовки, регистрируемых диаграммой. В результате упругих деформаций в собранном соединении охватываемые поверхности подступичных частей 4 и 5 оси 1 заполняют канавки на охватывающих поверхностях ступиц колес 2 и 3 (см. фиг. 3). Волнообразные канавки обеспечивают дискретное напряженное состояние сопрягаемых поверхностей, изменяют напряженность соединения в местах 11 расположения канавок. Размах волны не менее ширины канавки обеспечивает дискретность напряжений в любом сечении, перпендикулярном оси колеса в зоне волны. Оппозитное расположение вершин волн создает клиновой эффект, который возрастает при увеличении размаха волны. Его величина определяет дополнительную составляющую сцепления охватывающей и охватываемой поверхностей соединения, что способствует повышению нагрузочной способности соединения колес с осью колесной пары.

Предложенное техническое решение с более прочным прессовым соединением колес с осью колесной пары повышает безопасность движения, а также обеспечивает увеличение скорости движения железнодорожного подвижного состава.