Железнодорожное колесо-№1 вс

Железнодорожное колесо-№1 вс

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Колесо железнодорожное №1 ВС представляет собой колесо универсальное, амортизированное цельнометаллическое с бандажом и гребнем, которые плотно, по окружности, охватывают обод колеса подвижного состава железнодорожного транспорта и представляют собой пару, каждое колесо жестко насаживается на ось и они вращаются вместе с осью. Колесо содержит ступицу (1), обод колеса (13). На ободе колеса закреплено надежно, плотно охватывающее его стальное кольцо-бандаж (17), с внутренней стороны бандажа, по всей его окружности, - выступ-гребень (18). Первый амортизатор (15) выполнен в виде рессорно-выпукло-вогнотуго кольца, расположенного между верхним (16) и нижним (14) кольцами обода колеса (13), и к ним прикреплен. Второй амортизатор (4) расположен между ступицей (1) колеса и ободом колеса (13) и фланцами к ним прикреплен, и выполнен в виде цилиндра (7), штока (8), первой пружины (11) фланцев (5-6) для крепления штока к ободу, а цилиндра к ступице. Второй амортизатор (4) состоит из первой пружины (11), установленной снаружи штока (8), и второй пружины (12), установленной между днищем цилиндра и поршнем штока (8), а емкость цилиндра 20 может быть заполнена жидкостью или газом (20). Третий амортизатор (2) выполнен рессорно-выпукло-вогнутым в виде кольца (2) и помещается между ступицей колеса (1) и цилиндрической втулкой (3) для насадки колеса на ось. Предлагаемая конструкция колеса железнодорожного транспорта позволяет воспринимать все повышенные радиальные, горизонтальные, вертикальные и другие нагрузки на колесо для всех видов колес локомотивов, вагонов, метро, трамваев, вагонеток и т.д.

От массы нагрузки железнодорожное колесо может иметь 6-8-10-16 и т.д. амортизаторов (силовых спиц). Чем больше цилиндро-штоковых пружинных амортизаторов (силовых спиц), тем больше грузоподъемность, плавность хода, скорость движения и безопасность подвижного состава.

Изобретение "ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ КОЛЕСО" №1 ВС относится к колесам железнодорожных транспортных средств и может быть использовано для установки колес на железнодорожные локомотивы, вагоны товарных и пассажирских поездов, на вагоны метро, на вагоны железнодорожных электропоездов, трамваев, подземных грузовых железнодорожных составов, их вагоны и вагонетки, для перевозки угля, руды и других грузов под землей.

Известно плоское железнодорожное цельнометаллическое колесо со ступицей, монолитным корпусом, который заканчивается ободом колеса, на который жестко натягивается бандаж с гребнем. Такое колесо монолитное, цельнометаллическое, твердое и жесткое без амортизации не отвечает безопасности движения поездов и не воспринимает в полном объеме, а частично, повышенные нагрузки и не создает плавность хода самого колеса, для чего на локомотивах и железнодорожных вагонах делается громоздкая дорогостоящая амортизация, но и она не улучшает полностью плавность хода железнодорожных средств - это снижает грузоподъемность железнодорожных составов, особенно грузовых поездов, и скорость движения. Ввиду того, что плоское цельнометаллическое монолитное железнодорожное колесо не воспринимает повышенные нагрузки, толчки, неровности, вертикальные, радиальные и т.д. нагрузки, колеса во время движения часто сходят с рельсов, что ведет к авариям на железнодорожном транспорте. Аналогов новому железнодорожному универсальному амортизированному цельнометаллическому колесу нет.

Предлагаемое техническое решение позволяет использовать это железнодорожное колесо для всех видов железнодорожных средств. Наличие амортизаторов сглаживает дорожные неровности, изгибы, удары, смягчает толчки и во время движения колеса обеспечивает надежность восприятия колесом всех перегрузок и таким образом обеспечивает устойчивую и безопасную работу колеса (пар колес). Колесо выдерживает огромные нагрузки, скорости движения и грузоподъемности, т.к. оно в первую очередь за счет амортизаторов обеспечивает плавность хода колеса и большую устойчивость в его работе. Колесо разборное - можно заменить любую его деталь. Полная доступность его эксплуатации. Все вышеизложенное, как показано на фигуре 1 и 2, достигается тем, что известное железнодорожное колесо содержит ступицу (1), обод (13) колеса, бандаж (17) с гребнем (выступом) (18), первый амортизатор (15), выполненный в виде рессорно-выпукло-вогнутого кольца, расположенного между верхним (16), нижним (14) кольцами обода (13) колеса, и к ним прикрепленный. Выполнение второго пружинного амортизатора, состоящего из цилиндра (7), штока с поршнем (8), из первой пружины (11), установленной снаружи штока (8), и второй пружины (10), установленной между днищем цилиндра (7) и поршнем штока (8) позволяет брать амортизатору основную нагрузку (массу) на себя. Это приводит к увеличению грузоподъемности подвижных железнодорожных средств, скорости движения, плавности хода и безопасности движения. Заполнение цилиндра 7 амортизатора жидкостью или газом (20) дает амортизатору возможность взять на себя дополнительные нагрузки. Снабжение второго основного амортизатора с цилиндром и штоком четвертой наружной пружиной (12), расположенной между фланцами ступицы (1) и обода колеса (8), позволяет транспортному железнодорожному средству брать на себя повышенные нагрузки. Семикратное параллельно действующая, синхронно работающая амортизация равномерно распределяет нагрузки (массу) на все части колеса, уменьшая или вовсе исключая какие либо вертикальные, горизонтальные, радиальные отклонения, изгибы колеса, и обеспечивает устойчивую работу колеса. И таким образом при наличии семикратной амортизации колесо работает устойчиво и надежно, и устойчиво работают все элементы амортизаторов колеса. Колесо железнодорожное спроектировано и рассчитано так, что если по какой либо причине жидкость или газ (20) выльются или выйдут из цилиндра (7) амортизатора (4), то колесо будет продолжать устойчиво работать, только на несколько процентов уменьшится восприятие колесом грузоподъемности, но все это будет компенсировано пружинными амортизациями колеса. Четыре пружины (9-10-11-12), а также амортизаторы ступицы и обода колеса, возьмут на себя эти нагрузки. Параллельная и синхронная работа амортизаторов обеспечивает безотказную и надежную работу железнодорожного колеса. Третий амортизатор (2) колеса выполнен рессорно-вогнуто-выпуклым и расположен в ступице (1) между корпусом и цилиндром-отверстием (3) насадки колеса на ось. Этот третий амортизатор амортизирует ступицу колеса (1), что в мировой практике нигде нет, беря на себя первичную нагрузку (массу), он как и остальные амортизаторы колеса увеличивает плавность хода, грузоподъемность, скорость и безопасность работы колеса.

Приоритет.

Особенности новизны изобретения Колесо Железнодорожное №1 ВС состоят в том, что:

1) За 165 лет в России и в мире железнодорожное колесо не претерпело каких-либо изменений в конструкции и качестве, менялось лишь качество стали для производства колес. Первое железнодорожное движение в России открыто в 1837 году между Петербургом и Павловском протяженностью 27 километров. Первая железная дорога большой протяженности была открыта между Петербургом и Москвой в 1851 году протяженностью 650 километров. Данное новое ЖД Колесо №1 ВС является первым уникальным изобретением в России. Это колесо XXI века. Уникальность нового ЖД колеса состоит в том, что оно амортизировано и по своим техническим характеристикам во много раз превосходит существующее плоское цельнометаллическое монолитное ЖД колесо по плавности хода как основного условия железнодорожного движения. В существующем плоском ЖД колесе такое условие отсутствует. Новое ЖД колесо превосходит старое по грузоподъемности в 2-3 раза. То же самое по скорости движения - в 2-3 раза, с 250 до 350 км/час. Новое колесо №1 ВС превосходит старое по безопасности ЖД движения, так как оно амортизировано и обеспечивает ЖД составу (поезду и т.д.) плавность хода, исключает толчки, удары, разрушающее действие на колесо и рельсы. ЖД Колесо №1 ВС обеспечивает постоянное устойчивое движение ЖД транспорта, а также исключает сход ЖД колеса с рельса, что является серьезной проблемой для современного ЖД транспорта. С новым ЖД колесом нет необходимости в дополнительной амортизации локомотивов и вагонов. Новое колесо обеспечивает в результате своей амортизации плавность хода, большую грузоподъемность и большую скорость движения.

2) Проектные расчеты колеса железнодорожного №1 ВС.

Колесо имеет 7 параллельных синхронно работающих амортизаций колеса, они могут взять большие грузы и обеспечивать большие скорости подвижного состава.

1. Обод колеса (13) амортизирован вогнуто-выпуклым амортизатором и способен воспринимать всю массу (нагрузку), которую передают ему другие амортизаторы ЖД колеса. Обод колеса сконструирован прочным, избегая сварки и штамповки в технологии изготовления. Основа производства - литье.

2. Основной второй цилиндро-штоковый пружинный амортизатор (4), силовые амортизационные спицы колеса, имеет пять амортизационных параллельно-синхронных работающих систем. Первый пружинный амортизатор (11) воспринимает нагрузку 15 тонн (15000 кг). Второй пружинный амортизатор (10) воспринимает нагрузку 3 тонны (3000 кг). Третий пружинный амортизатор (9) воспринимает нагрузку 3 тонны (3000 кг). Четвертый пружинный амортизатор (12) воспринимает нагрузку 30 тонн (30000 кг). Амортизатор-емкость (20) цилиндра для газа или жидкости амортизатора (4) берет на себя нагрузку 15 тонн (15000 кг); и того основной цилиндро-штоковый пружинный амортизатор (4) берет на себя нагрузку 66 тонн (66000 кг).

3. Третий амортизатор (2), вогнуто-выпуклый, воспринимает нагрузку первоначальную и передает на второй амортизатор (4) и может передать 80 тонн (80000) и больше.

4. Амортизация ходовой части локомотивов и вагонов без амортизации старых ЖД колес воспринимает нагрузку 50 тонн, и, таким образом, новое ЖД колесо №1 ВС вместе с амортизацией ходовой части локомотива или вагона воспринимает 116 тонн. 50 вагонов грузоподъемностью 116 тонн составляют массу груза 5800 тонн. Это расчет на одно новое ЖД колесо. Расчет на две пары (четыре колеса, на одной оси по два колеса) следующий: 416 тонн×4=464 тонны, такую массу воспринимает один вагон (две пары колес). Самое важное и главное в конструкции нового ЖД колеса то, что когда оно изобреталось, проектировалось и рассчитывалось, то ставилась задача не нарушать и не изменять амортизацию локомотивов и вагонов, а улучшать только ходовую часть (колеса-пары). Эта задача решена полностью.

Расчет грузоподъемности и скорости движения ЖД колеса.

1) Амортизатор, состоящий из цилиндра и штока, цилиндр заполнен жидкостью или газом и имеет пружинную амортизацию, то он может брать на себя следующую грузоподъемность (массу, нагрузку).

1. Цилиндр со штоком в амортизации, в объеме цилиндра амортизатора 4,5-5 литра жидкости или газа, может выдержать нагрузку 50 тонн.

2. Пружинный амортизатор, установленный в цилиндре над штоком поршня, берет на себя нагрузку 1 тонну.

3. Амортизационная пружина, установленная в цилиндре амортизатора над штоком поршня, выдерживает нагрузку 1 одна тонна.

4. Амортизационная пружина на штоке цилиндра амортизатора выдерживает массу-нагрузку 5 тонн.

5. Амортизационная пружина амортизатора, надетая на цилиндр со штоком амортизатора и расположенная между ступицей и ободом колеса, выдерживает массу-нагрузку 50 тонн.

6. Амортизатор обода колеса дополнительно берет на себя массу-нагрузку 5 тонн.

7. Амортизатор ступицы колеса берет на себя дополнительно массу-нагрузку 5 тонн.

И того одно колесо выдерживает массу-нагрузку 117 тонн.

2) Один одноосный вагон с четырьмя колесами №1 ВС выдерживает массу-нагрузку 468 тонн.

3) Грузовой поезд из пятидесяти (50) одноосных вагонов (4 колеса) выдерживает массу-нагрузку 23400 тонн.

4) Один двухосный вагон (8 колес) выдерживает массу-нагрузку 936 тонн.

5) Грузовой поезд из пятидесяти (50) двухосных вагонов (8 колес) выдержит массу-нагрузку 46800 тонн.

6) Скорость движения пассажирских поездов 250-300 км/час, скорость грузовых поездов 150-200 км/час.

Примечание.

Расчеты грузоподъемности исходят из того, что колесо - круглое и центр массы-нагрузки приходится на тот амортизатор, который становится перпендикулярно (вертикально) к центру массы-нагрузки на колесо и рельсы. Этот амортизатор колеса берет на себя всю массу-нагрузку. Если центр массы-нагрузки с рельсом давит на два амортизатора колеса, которые оказываются под углом к центру массы-нагрузки, то эти амортизаторы берут на себя массу-нагрузку поровну. В вагонах (4-8 колес) масса нагрузки равномерно распределяется по амортизаторам. Если один амортизатор колеса выдерживает массу-нагрузку 100 (сто) тонн, то весь вагон на четырех колесах выдержит массу-нагрузку 400 тонн. Эти закономерности обуславливают дальнейшее развитие ЖД транспорта.

Конструкция, технология и работа железнодорожного колеса.

Предлагаемое изобретение - железнодорожное колесо «№1 ВС» изображено на фигурах 1 и 2, имеет ступицу колеса (1), обод колеса (13), бандаж (17) с гребнем (18), первый выпукло-вогнутый амортизатор (15), расположенный между первым и вторым кольцами обода (16, 14). Второй гидро-газо-пружинный амортизатор (4) расположен между ободом (13) колеса и ступицей (1) колеса, а полость цилиндра может быть заполнена жидкостью или газом (21).

Третий вогнуто-выпуклый амортизатор (2) расположен между ступицей (1) колеса и цилиндром-отверстием (3) для насадки колес на ось (пары) и состоит:

- ступица (1) колеса, для соединения всех частей колеса, амортизирована, амортизатор вогнуто-выпуклый, представляет кольцо, которое приварено к корпусу ступицы (1) колеса и цилиндру-отверстию для оси (3) колеса. Ступица (1) имеет площадки (5) для крепления фланцев второго амортизатора (4), которые к этим площадкам ступицы (1) привариваются жестко. К ступице (1) могут быть прикреплены 6-8-12-16 и т.д. вторых амортизаторов (4) с учетом грузоподъемности подвижных средств железнодорожного транспорта. Чем больше вторых амортизаторов (4) «силовых амортизационных спиц», тем больше грузоподъемность железнодорожных поездов, тем выше скорость и безопасность движения. Амортизаторы (4) приварены к ступице колеса и ободу колеса.

- обод (13), для соединения всех частей колеса, состоит из двух колец - верхнего (16) и нижнего (14), между которыми вставлен вогнуто-выпуклый амортизатор-кольцо (15), который приваривается по всем выпуклостям к нижнему и верхнему кольцу (14, 16) обода (13) колеса и составляет одно целое. На обод (13) каждого колеса (пары) надет бандаж (17) с гребнем (18) (выступом), который представляет кольцо-кожух с выступом и плотно насажен и охватывает обод колеса по всей окружности.

- бандаж (17) с гребнем (18) (выступом) предназначен для движения колеса по рельсу и сцепления колеса с рельсом. Чем больше масса (груз), тем сильнее сцепление. Бандаж выполнен в виде кожуха-кольца с выступом-гребнем и жесто надевается на обод колеса (13). Выступ-гребень (18) находится с внутренней стороны бандажа (17) по всей его окружности. Гребень (18) не дает колесу сойти с рельса наружу. Сойти с рельса внутрь рельсового пути колесу мешает гребень (18) другого колеса той же колесной пары. Колеса соединяются одной осью, составляют пару, вместе с ней вращаются. Чем сильнее нагрузка на колесо, тем плотнее оно прижимается к рельсу, не скользит, а катиться (качение), от этого зависит сила тяги локомотива. Чем тяжелее локомотив и чем сильнее его колеса прижимаются к рельсам, тем более тяжелый поезд он может тянуть (везти). Примечание - железнодорожное колесо можно делать (выливать) заодно - обод с гребнем - без бандажа, но по расчетам такое колесо не будет так плотно прижиматься при движении (качении) к рельсу, как колесо с надетым бандажем гребнем, надетым на обод колеса при неровностях, толчках, поворотах, особенно на больших скоростях движения подвижных средств.

Амортизация - основная и главная новизна изобретения «Колесо железнодорожное», она состоит и расположена на составных элементах колеса - см. фиг.1, 2 и 3:

- первая амортизация обода колеса в теории и практике впервые и является новизной в изобретении. Обод (13) колеса состоит из двух частей-колец, нижнего (14) и верхнего (16), между ними вставлен рессорный выпукло-вогнутый амортизатор (15), который приварен выпуклостями (21) к нижнему и верхнему (14, 16) кольцу обода (13) колеса, скреплен жестко и составляет единый обод колеса, к которому крепятся другие части колеса.

- второй основной и главный амортизатор (4) (силовая спица) колеса, который берет на себя основные нагрузки при движении колеса и представляет собой гидро-пневмо-цилиндро-штоковый амортизатор с элементами пружинных амортизаторов, состоит из цилиндра (7), штока с поршнем (8), емкости для жидкости или газа (20), фланцев (5) для крепления цилиндра к ступице (1) колеса, а штока (8) к ободу (13) колеса. Новизна второго амортизатора состоит в том, что он имеет пять паралельно синхронно работающих амортизаций. Первая амортизация надета на шток (8) цилиндра амортизатора между штоком (8) и днищем цилиндра (7) и представляет собой пружинный амортизатор (11). Вторая амортизация (10) расположена между нижней частью поршня штока (8) и днищем цилиндра штока (7) и представляет собой пружинный амортизатор, надетый на верхнюю часть штока цилиндра (8).

- третья амортизация (9) цилиндра (7) со штоком (8) расположена между верхним корпусом цилиндра (7) амортизатора и верхней частью поршня штока (8) и представляет собой пружинную амортизацию.

- четвертая амортизация-жидкость или газ, расположенный в объеме цилиндра (20) амортизатора. (Гидросмесь, гидромасло или газ-воздух или инертный газ.)

- пятая амортизация амортизатора колеса (4) (12) надевается на цилиндр (7) со штоком (8) и расположена между фланцами (5) крепления амортизатора колеса (4) к ступице (1) колеса и фланцем крепления штока (8) цилиндра амортизатора (4) к ободу (13) колеса. Этот второй амортизатор колеса основной и главный берет на себя большие нагрузки при движении колеса.

Третий амортизатор (2) колеса расположен между корпусом ступицы (1) и цилиндром-отверстием (3) для насадки колес на ось (пара) и представляет собой рессорный выпукло-вогнутый амортизатор-кольцо. Ступица (1), амортизируясь, улучшает плавность хода колеса при движении всей амортизируемой системы колеса. Колесо имеет 7 амортизационных систем, представляющих параллельно и синхронно работающих в единой общей амортизации колеса.

Работа колеса.

Масса груза давит на ступицу (1) колеса, которая затем переходит и увеличивает нагрузки (массу) на основные амортизаторы (силовые спицы колеса (4)). Основной амортизатор (4) передает нагрузку (массу) на обод колеса (13) и его амортизатор (15); эта нагрузка давит на покрышку бандажа (17), которая всю нагрузку передает всей тяжестью на рельс железной дороги. В работу вступает вся амортизационная система железнодорожного колеса. Чем больше груз (масса), тем лучше и устойчивее работает колесо на рельсе, тем плотнее его сцепление с рельсом, тем безопаснее движение железнодорожных средств.

Технология изготовления железнодорожного колеса.

Все детали колеса без исключения изготавливаются из самых лучших жаростойких, морозостойких легированных и нержавеющих сталей. Детали колеса выполняются литье или ковкой металла, какая-либо штамповка деталей колеса недопустима. Для изготовления колеса применяются стали типа 30ХГСНА, 30ХГСА, 08Х18Н10, 12Х18Н10Т, 08ХН28ЛДТ.

Технология изготовления ступицы колеса.

Ступица колеса (1) амортизированная (2). Ступицу колеса можно делать не амортизированной, если есть в этом необходимость. Ступица колеса (1) состоит из корпуса колеса (1) и изготавливает отдельно от ее составной части цилиндра-отверстия для насадки колеса на ось. Сборка ступицы колеса следующая: к корпусу ступицы колеса (1) приваривается амортизатор (2), затем к амортизатору (2) приваривается цилиндр-отверстие (3) для насадки колеса на ось. На ступице колеса (1) делаются (выливаются) площадки (5) для соединения с амортизаторами (4). Амортизатор (2) к корпусу колеса (1) и к цилиндру-отверстию (3) приваривается по вогнутым местам с обеих сторон. Корпус ступицы колеса от воздействия климатических условий, грязи, пыли закрывается круглой пластиной с отверстием и приваривается к цилиндру-отверстию колеса, а второй край ходит свободно, для амортизации.

Обод колеса (13) состоит из двух колец, которые льются отдельно, они одинаковые по толщине, но разные по диаметру, нижний (14) - больше, верхний (16) - меньше; между ними вставляется готовый амортизатор (15) (рессорно-вогнуто-выпуклый) и приваривается к верхнему (16) и нижнему (14) кольцам по выпуклым сторонам (21) амортизатора. На обод колеса с большим натягом надевается очень жестко и плотно бандаж (17) с гребнем (18). Бандаж также защищает обод колеса от погодных условий, грязи и пыли.

Бандаж с гребнем (17-18) выливается монолитно и представляет собой кожух с выступом. Сварка частей кожуха бандажа недопустима. В особых случаях, если это очень необходимо, то гребень (18) выливается вместе с ободом колеса (14). Второй амортизатор (силовые спицы колеса) (4) состоит из цилиндра, который выливается отдельно, штока с поршнем, которые выливаются монолитно; на цилиндре делаются фланцы (5) для крепления к ступице колеса. Шток с поршнем (8) льется монолитно, на нижнем конце штока делается фланец (6) для присоединения штока к ободу (13) колеса. В поршне штока (8) делаются калиброванные отверстия для движения жидкости или газа из одной полости цилиндра в другую, а также калиброванные отверстия для торможения жидкости или газа. Даже сборка второго амортизатора (4) и присоединение его к ступице колеса (1). В цилиндр (7) вставляется пружинный амортизатор (9), который располагается между верхней крышкой цилиндра (7) и верхней стороной поршня штока (8), затем вставляется шток с поршнем (8). На шток (8) надевается пружинный амортизатор (10), который располагается между нижней стороной штока (8) и днищем цилиндра (7) амортизатора. Вставляется днище цилиндра (7) и приваривается к корпусу цилиндра. На шток поршня надевается пружинный амортизатор (11) и к концу штока приваривается фланец (6) штока для присоединения к ободу (13) колеса. Цилиндр амортизатора (7) своим фланцем (5) приваривается к площадке (19) ступицы (1) колеса, на амортизатор (2) надевается пружинный амортизатор (12), который располагается между ступицей (1) колеса и ободом (13) колеса (по всей длине амортизатора колеса). Собранная вместе ступица колеса с амортизаторами (4) вставляется в верхнее кольцо обода колеса (16) и приваривается. Когда колесо полностью собрано, его для усиления крепости и прочности уже в собранном виде помещают в вакуумную камеру для металлизации карбонилами металлов, которые улучшают структуру на 25%: они заполняют все поры металла колеса и исключают даже самые малые трещины. Для производства карбонилов можно использовать железо (с графитом), хром, никель, вольфрам и т.д. После того как колесо металлизировано карбонилами металлов, его покрывают (все наружные части колеса), кремнийорганическим лаком №916К и другими полимерными лаками. Лак глубоко проникает в поры металла и ликвидирует малейшие повреждения, укрепляя металл. Затем полости цилиндров-амортизаторов заполняют жидкостью или газом.

Чтобы колесо меньше подвергалось воздействию погодных условий, на все части колеса, за исключением нижней части обода колеса и гребня, примыкающего к рельсу, наносят антифрикционный эластомер (жидкую резину). Чтобы обезопасить второй амортизатор колеса, имеющий цилиндр, шток и пружинные амортизаторы (4), от воздействия погодных условий, в собранном виде на него надеваются силовой кожух на всю длину, от ступицы до обода, к которому он приваривается. А также этот металлический кожух служит направляющими для амортизаторов колеса (4). Колесо железнодорожное с амортизированным ободом должно быть обязательно сделано с натяжным бандажом и гребнем, они крепят обод колеса и по расчетам в этом случае гребень бандажа плотнее, при движении колеса прижимается к рельсу. Монолитный гребень, выполненный вместе с ободом колеса, такими важными свойствами обладает меньше.

Силовой направляющий кожух амортизаторов (4) колеса.

Силовые направляющие кожухи-патрубки основных амортизаторов (4) колеса являются важнейшими составляющими железнодорожного колеса и предназначены для того, чтобы:

1) Направлять и удерживать пружинные амортизаторы и в целом весь цилиндро-штоковый пружинный амортизатор (4) колеса в устойчивом вертикальном положении, в постоянном и равномерном направлении осевых нагрузок, массы (груза) на амортизатор (4) и в целом на все колесо. Расчетная ось нагрузок массы на колесо должна быть строго вертикальна от амортизатора (4) к ступице (1) колеса и ободу (13) колеса.

2) Кожух-патрубки предназначены не допускать изгибов и колебаний амортизационных пружин (11-12) и всего амортизатора (4) колеса и удерживать их при нагрузках массы в устойчивом осевом вертикальном положении к ступице (1) и ободу (13) колеса.

3) Устранять, или уменьшать, или исключать до минимума отрицательные явления при работе колеса: кручение, перегрузки горизонтальные, вертикальные, радиальные, боковые и другие напряжения на амортизатор (4) и колесо в целом.

4) Кожух-патрубки амортизатора предназначены защищать амортизатор (силовые спицы колеса) (4) от природных, вредных воздействий, ударов, грязи, песка, пыли и других неблагоприятных условий воздействия при работе амортизаторов (4) колеса. Таким образом кожух-патрубки (22-23) обеспечивают устойчивую, надежную, безаварийную и безопасную работу амортизаторов (4) и всего колеса. Кожух-патрубки (22-23) амортизатора (4) колеса состоят из двух толстостенных металлических цилиндрических труб-патрубков (22-23), по толщине одинаковых, по диаметру разных; нижняя труба-патрубок (22) длиннее, чем верхняя труба-патрубок (23), и входит в верхнюю трубу-патрубок (23). Таким образом создается свободный ход для амортизатора (4) и кожуха- патрубков (22-23) амортизатора.

Примечание: Если масса (груз) будет чрезмерной, то трубы-патрубки (22-23) сомкнуться, амортизатор останется целым, а колесо будет работать как обычное неамортизированное колесо. Это обеспечивает безопасное железнодорожное движение. В местах внутреннего соприкосновения нижней (22) и верхней (23) труб-патрубков ставятся резиновые прокладки (24) для герметезации труб-патрубков (22-23), или на это место ставятся сальники. Нижняя труба-патрубок (22) имеет фланец (25) и приваривается к ободу (13) колеса. Верхняя труба-патрубок кожуха (23) имеет фланец (26) и приваривается к ступице (1) колеса. Прежде чем приваривать амортизатор (4) (силовые спицы колеса) к ступице (1) и ободу колеса (13), на него надевается силовой кожух-патрубки (22-23). Первым приваривается амортизатор (4) к ободу (13) и ступице (1) колеса, затем приваривается нижний патрубок (22) к ободу (13), верхний патрубок (23) приваривается к ступице (1) колеса. На нижнем патрубке (25) кожуха находится выступ-кольцо, при перегрузке смыкает патрубки (22-23) и не дает хода кожуху и амортизаторам.

Дополнение к описанию изобретения «Железнодорожное колесо №1-ВС», особая технология крепления бандажа с гребнем к ободу ЖД-колеса.

1) Когда бандаж с гребнем (17-18) с большим натягом надет на обод (13) ЖД-колеса, который состоит из двух частей, верхней части (16), по всей окружности обода ЖД-колеса, и нижней части (14), также по всей окружности ЖД-колеса, между верхней частью (16) и нижней частью (14) обода (13) ЖД-колеса находится выпукло-вогнутый амортизатор (15). Когда технология натяга бандажа с гребнем (17-18) выполнена, тогда там, где кромка (конец) бандажа с гребнем (17-18) соединяется и прилегает к верхней части (16) обода (13) ЖД-колеса, его полотну, по этой кромке производится сварка бандажа с гребнем (17-18) с верхней частью (16) обода (13) ЖД-колеса обычной сваркой (рубец по всей окружности обода (13) ЖД-колеса), сварка должна быть ровная и прочная.

2) Когда приварена кромка (конец) бандажа с гребнем (17-18) к верхней части (16) обода (13) ЖД-колеса по всей окружности, тогда выполняется глубокая точечная сварка полотен бандажа с гребнем (17-18) с полотном верхней части (16) и нижней части (14) обода (13) ЖД-колеса, где они прилегают друг к другу по всей окружности обода (13) ЖД-колеса, не забывая о том, что между верхней частью (16) и нижней частью (14) обода (13) ЖД-колеса находится рессорный амортизатор (15), чтобы его не задеть сваркой. Шов точечной сварки должен быть глубоким и ровным, точки сварки должны располагаться через 3-4 мм друг от друга и должны быть строго посередине верхней части (16) и нижней части (14) обода (13) ЖД-колеса. Таким образом бандаж с гребнем (17-18) крепится к ободу (13) ЖД-колеса тремя швами простой сварки и точечной сварки:

а) кромка (верхний конец) бандажа с гребнем (17-18) приварены к полотну верхней части (16) обода (13) ЖД-колеса обычной сваркой;

б) бандаж с гребнем (17-18) точечной сваркой приварен своим полотном к верхней части (16) обода (13) ЖД-колеса, там где они прилегают к друг другу;

в) бандаж с гребнем (17-18) приварен своим полотном к полотну нижней части (14) обода (13) ЖД-колеса. Три шва сварки крепление - амортизатор (15) - между ними свободен.

3) Бандаж с гребнем (17-18), прикрепленный к ободу (13) ЖД-колеса своим полотном, закрывает амортизатор (15), крепко и прочно при помощи трех швов сварки соединяет двойной обод (13) колеса и таким образом создает очень прочную цельную конструкцию обода (13) и бандажа с гребнем (17-18), способную выдержать массу груза (грузоподъемность) всего ЖД-колеса №1-ВС более 135 тонн. От качества сварки крепления бандажа с гребнем (17-18) к ободу (13) зависит вся работа ЖД-колеса, плавность его хода, грузоподъемность и скорость движения ЖД-транспорта.

4) Работа амортизатора (15) двойного обода (13) ЖД-колеса:

а) рессорный вогнуто-выпуклый амортизатор выполнен из лучших сталей типа 08ХН28, находится в замкнутом положении между двумя частями (14-16) обода (13) ЖД-колеса, которые жестко скреплены сваркой с бандажем с гребнем (17-18), но сам амортизатор, находящийся между двумя частями (14-16) обода (13) ЖД-колеса в свободном состоянии, воспринимает все массы - нагрузки от ступицы (1) ЖД-колеса и непосредственно передает эти нагрузки на рельсы. В этом главная суть его работы;

б) амортизатор (15), имея особую конструкцию и технологию своей работы, снимает почти полностью отрицательные нагрузки со всего колеса, как горизонтальные, вертикальные, радиальные, поперечные, и обеспечивает надежную и устойчивую работу ЖД-колеса в целом на рельсе;

в) амортизатор №15 обеспечивает безотказность работы колеса, так как может воспринимать, благодаря своей конструкции и технологии, очень большие нагрузки и точечные удары. Если даже нагрузка будет очень большой силы и швы сварки лопнут, то натяг бандажа с гребнем (17-18) обеспечит устойчивую работу ЖД-колеса на рельсе, а амортизаторы (15) будут устойчиво работать, беря на себя больше силы - нагрузки. В этом также суть работы рессорного амортизатора, крепкого и устойчивого к ударам и большим нагрузкам.

5) Главное преимущество работы обода (13) ЖД-колеса с бандажем и гребнем (17-18) заключается в том, что на последней стадии работы всех амортизаторов ЖД-колеса амортизатор (15) намного увеличивает плавность хода всего ЖД-колеса, что является самым главным в конструкции ЖД-колес, а плавность хода увеличивает грузоподъемность ЖД-колеса и скорость его движения на рельсе. И далее, плавность хода ЖД-колеса обеспечивает устойчивую работу ЖД-колеса на рельсе. ЖД-колесо, имеющее хорошую плавность хода, никогда не сойдет с рельса.

6) ЖД-колесо №1-ВС по своей конструкции и технологии представляет собой уникальное изобретение, которое имеет разные системы амортизации ЖД-колеса - гидропневматическую, цилиндро-штоковую, рессорную (особо мощную) - выпукло-вогнутую и пружинную, также мощную. Расчет скорости движения ЖД-колеса на рельсе, при работе колеса, грузоподъемности произведен по минимуму. ЖД-колесо №1-ВС может иметь грузоподъемность одного колеса до 250 тонн, а скорость движения свыше 300 км/час, и это обеспечивается сочетанием работы всех амортизаторов ЖД-колеса.

1. Колесо, содержащее ступицу (1), обод (13) колеса, бандаж с гребнем (17-18), отличающееся тем, что обод выполнен с верхним (16) и нижним (14) кольцами, между которыми расположен первый амортизатор (15), между ступицей (1) колеса и ободом (13) колеса расположен второй пружинный амортизатор (4), выполненный в виде цилиндра (7) и штока (8) с поршнем, снаружи которого (штока (8)) установлена первая пружина 11, между нижней стороной поршня штока (8) и днищем цилиндра (7) расположена вторая пружина (10), между верхней крышкой цилиндра (7) и верхней частью поршня штока (8) установлена третья пружина (9), по всей длине цилиндра (7) и штока (8) второго амортизатора (4) установлена четвертая пружина (12), кроме того, для крепления штока (8) и цилиндра (7) к ободу (13) колеса и к ступице (1) колеса предусмотрены фланцы (5-6), а емкость цилиндра (7) заполнена жидкостью или газом, при этом между корпусом ступицы (1) колеса и цилиндром с отверстием (3) для насадки колеса на ось колеса расположен третий амортизатор (2).

2. Колесо по п.1, отличающееся тем, что обод (13) колеса выполнен с нижним (14) и верхним (16) кольцами, между которыми расположен амортизатор (15), выполненный рессорно-выпукло-вогнутым, а на обод (13) колеса жестко надет бандаж (17) с гребнем (18) для работы колеса на рельсе.

3. Колесо по п.1, отличающееся тем, что третий амортизатор (2), расположенный между корпусом ступицы (1) и цилиндром с отверстием (3) для насадки колеса на ось, выполнен рессорно-выпукло-вогнутым.

4. Колесо по п.1, отличающееся тем, что бандаж (17) с гребнем (18) составляет неразрывную пару колес, надеваемых на одну ось и вместе с ней вращающихся.

5. Колесо по п.1, отличающееся тем, что на второй амортизатор (4) надеты кожух-патрубки (22-23), которые своими фланцами (25-26) приварены к ободу (13) колеса и ступице (1) колеса и предназначены для предотвращения и устранения отрицательных изгибов, изломов, ударов и колебаний, действующих на второй амортизатор (4) при его работе, кожух-патрубки (22-23) представляют собой металлические цилиндры - трубы-патрубки, нижняя труба-патрубок (22) входит в верхнюю трубу-патрубок (23), между их внутренним соприкосновением (касанием) установлен сальник или резиновая прокладка (24) для герметичности, расстояние входа нижней трубы-патрубка (22) в верхнюю трубу-патрубок (23) составляет свободный ход работы кожуха-патрубков и второго амортизатора (4) колеса.