[发明专利]低噪音、少磨耗的轨道交通车轮与导轨的纯滚动接触结构

说明书

技术领域

本发明涉及交通运输的机械工程技术领域，尤其涉及轨道交通的导向接触结构，具体而言是一种低噪音、少磨耗的轨道交通车轮与导轨的纯滚动接触结构。

背景技术

尽管火车历史悠久，从最初的蒸汽机、内燃机发展到当今的电动火车及地铁等，但这些轨道交通运输车辆与轨道的接触方式均采用如图1所示的结构，即采用钢制工字型导轨2与带车轮凸缘4的车轮3接触，其中：工字型导轨2通过螺栓固定于枕木1上；车轮3的外缘表面与工字型导轨2接触，车轮凸缘4则卡入工字型导轨2的内侧以起到导向作用，防止车辆运行过程中脱轨。

由图1可知，这种接触方式靠车轮3支撑车辆底盘及车体的重量，车轮3的外圆表面与工字型导轨2的上表面接触，依靠摩擦力矩驱动车轮3向前转动。钢制车轮3与工字型导轨2接触面的滚动基本为纯滚动，不会带来太大的噪声和磨损，只是在导轨接缝处会有周期性的冲击和噪声。目前已发展有无接缝轨道，使得这个问题得以解决。

目前，车轮3和车轮凸缘4实际上是一体化制造出来的一个整体零件。但为方便理解和表述，图1中人为将其分解画成两个部分。轨道交通导向或脱轨问题的解决是依靠车轮3的车轮凸缘4卡入工字型导轨2的内侧来实现。在车辆运行中，导轨静止而车轮凸缘4的阶梯侧面高速旋转，因此，工字型导轨2的内侧面与车轮凸缘4接触摩擦性质是滑动摩擦。这种摩擦接触导向带来如下问题：

1、噪声较大：特别是在车辆转弯时最为明显，尤其是地铁的相对封闭的环境下更显凸出。

2、磨损较大：工字型导轨2的内侧面和车轮凸缘4阶梯侧面都有磨损。实际上，车轮3和车轮凸缘4为一体化结构，即是一个零件；若车轮凸缘4磨损会造成整个车轮报废；而导轨的磨损也会造成导轨自身的维修更换。

3、舒适度较差：工字型导轨2的内侧面与车轮凸缘4接触而产生冲击和振动，使得车厢振动。

4、能耗多：这种滑动摩擦为典型的内耗，多耗的功率并未用于加速。

5、安全性差：两条工字型导轨2内侧面之间的空间上大下小，存在脱轨的可能性。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的轨道交通车轮与导轨的纯滚动接触结构，可以有效降低车辆运行噪音，减小车轮与导轨的磨耗。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种低噪音、少磨耗的轨道交通车轮与导轨的纯滚动接触结构，包括：圆柱形车轮(7)，其外圆面与导轨的上表面接触；滚动导向部件(6)，装配在与车辆底盘和/或轮轴固联的支架(17)上，该导向滚动导向部件(6)与所述导轨的内侧面滚动接触。

较优地，所述滚动导向部件(6)包括：导向滚筒(12)，通过轴承联接在固定轴(18)上，该固定轴(18)的两端由所述支架(17)支撑并固定。

较优地，所述轴承包括轴承外圈(13)、滚动体(14)和轴承内圈(15)和轴承端盖(10)，所述轴承内圈(15)套装于所述固定轴(18)上。

较优地，所述轴承端盖(10)通过螺钉(11)与所述导向滚筒(12)的侧面固定。

较优地，所述轴承端盖(10)的内表面开设有用以固定防尘垫圈(16)的密封槽。

较优地，所述防尘垫圈(16)内表面与所述固定轴(18)为过盈配合联接。

较优地，所述密封槽为V形槽。

较优地，所述固定轴(18)的两端与所述支架(17)之间由螺栓/垫圈(9)固定。

较优地，所述导轨为内侧斜面导轨(8)，其内侧面的上部朝导轨内侧倾斜，下部朝导轨外侧倾斜

与现有技术相比，本发明力图改变传统轨道交通导向接触方式，其从原理上变滑动接触为滚动接触，结构上更加安全，有利于克服现有接触方式的缺点，具体而言：

1、降低车辆运行噪声，运行中左右空气摩擦的声音柔和。无论是直线运行还是转弯运行，车辆运行噪声都不会增加。

2、减少或根本消除导轨侧面与车轮接触面的磨损，有助于延长导轨与车轮的使用寿命。

3、降低动力耗损，滚动摩擦力大大小于滑动摩擦力，有助于降低无用功耗。

4、减少运行中的冲击振动，增加乘坐车辆时的舒适度。

5、保证车辆运行平稳，不会有脱轨事故的产生。

附图说明

图1为传统轨道交通车轮与导轨的接触结构的示意图；

图2为本发明低噪音、少磨耗的轨道交通车轮与导轨的纯滚动接触结构一较优实施例的示意图；

图3为图2中滚动导向部件的结构示意图。