一種膠輪路軌用車輪及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輪加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種膠輪路軌用車輪及其加工 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前的軌道交通由于輪軌之間的粘著力太小，不得不大幅提高機車的重量，獲得 較高的粘著力；但過大的自重也相應(yīng)的增加了線路的造價和損耗，并且由于軌輪之間的摩 擦太小，使彎道半徑增大，車輛的制動距離增加，安全性能下降，鐵路上行車的安全距離大， 降低了鐵路運營的效率，作為城市交通軌道應(yīng)用時，輪軌之間產(chǎn)生的污染較大。膠輪地鐵是 車輛采用膠輪車輪，并配以相匹配的軌道及專用導(dǎo)向裝置的地鐵系統(tǒng)。
[0003] 膠輪地鐵車輛的行走輪行駛在一對平行的帶型軌道上，平板軌道通常采用寬翼工 型鋼或混凝土筑成的板帶，兩條平行軌道分別設(shè)置在左右兩條鋼軌的外側(cè)，這種類型的膠 輪地鐵，由于采用充氣橡膠車輪，行車平穩(wěn)、噪聲低、振動小，又由于具有較高的粘著力，優(yōu) 化了許多動力性能。
[0004] 膠輪地鐵的一種通用形式是在傳統(tǒng)的鋼輪軌地鐵的基礎(chǔ)上增設(shè)膠輪行走系統(tǒng)構(gòu) 成，列車在正常行駛時使用膠輪行走系統(tǒng)，鋼輪軌作為安全備用裝置，在膠輪出現(xiàn)泄氣或 爆裂故障時使用，以及列車通過道岔區(qū)段時，因側(cè)面導(dǎo)向軌中斷，在此區(qū)段作導(dǎo)向和行走裝 置，是列車沿著確定的路線安全行駛。
[0005] 對于膠輪路軌系統(tǒng)所使用軌道不同，所使用鋼輪也無法使用常規(guī)的列車輪，在車 輪重量以及結(jié)構(gòu)上進行改進，改進后的車輪不但要求重量輕，還要具有足夠的結(jié)構(gòu)強度，因 而，如何在保證車輪結(jié)構(gòu)強度的基礎(chǔ)上減輕車輪重量是本領(lǐng)域的一大難題。
[0006] 中國專利【申請?zhí)枴?01110046426. 7,授權(quán)公告日：2012年12月5日，發(fā)明創(chuàng)造名稱 為：鐵路貨車用低合金車輪鋼及其車輪制備方法，該申請案公開了一種鐵路貨車用低合金 車輪鋼，其化學成分重量百分比為：C0. 70~0. 75%、SiO. 75~0. 95%、MnO. 75~0. 90%、 NiO. 15 ~0· 25%、CrO. 25 ~0· 35%，AlsO. 015 ~0· 030%、P彡 0· 010%、S彡 0· 010%、其 余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。熱處理工序為：在830-850°C保溫2. 0-2. 5小時，然后噴 水冷卻輪輞至550°C以下，輪輞內(nèi)部金屬以2°C/s~5°C/s的冷卻速度加速冷卻，然后在 500-520°C回火處理4. 5-5. 0小時。該方案主要的步驟在于熱處理，并沒有涉及如何對薄壁 輪輻車輪加工的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中車輪難以滿足膠輪路軌系統(tǒng)對重量及強度要 求的不足，提供了一種膠輪路軌用車輪及其加工方法，本發(fā)明的技術(shù)方案，所加工車輪輪輻 厚度僅為11. 8~12. 5mm，車輪重量輕，強度高，而且在加工過程中不易變形，保證了加工精 度。
[0009] 2.技術(shù)方案
[0010] 為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0011] 本發(fā)明的一種膠輪路軌用車輪，包括輪緣、輪輞、輪輻和輪轂，該車輪的踏面由錐 度為1:10的傾斜段和平直段組成，該車輪的輪輻與輪轂厚度相同，為11. 8~12. 5_;在車 輪輪輞上設(shè)有報廢線，該報廢線的終止端至踏面的距離為輪輞厚度的〇. 62倍。
[0012] 優(yōu)選地，其化學成分重量百分比為：C0. 49~0. 52%、Si0. 20~0. 40%、Μη 0· 50 ~0· 80%、Ρ彡 0· 02%、S彡 0· 015%、Cr0· 2 ~0· 3%、Ni彡 0· 30%、Μ〇 彡 0· 08%、 V< 0. 06%、Cu< 0. 30%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
[0013] 優(yōu)選地，所述Cr、Ni和Mo的含量之和不超過0· 5%。
[0014] 本發(fā)明的一種膠輪路軌用車輪的加工方法，其加工步驟為：
[0015] 步驟一、對車輪鋼進行熱處理，并對熱處理后的車輪鋼進行乳制、緩冷、粗加工，形 成車輪毛坯；
[0016] 步驟二、對粗加工后的車輪毛坯進行淬火、回火處理；
[0017] 步驟三、對步驟二處理后的車輪進行精加工，加工至規(guī)定尺寸。
[0018]優(yōu)選地，步驟二中淬火時，車輪毛坯隨爐溫升至830~850°C，保溫2. 5~3h，并用 石棉上模12和石棉下模13把車輪輻板壓住，對輪緣和踏面處進行噴水冷卻200~250s; 回火時，在480~520°C內(nèi)保溫3~4小時。
[0019] 優(yōu)選地，所述石棉保護模由石棉上模和石棉下模通過螺栓連接而成，石棉上模和 石棉下模相對的一側(cè)與車輪輻板貼合。
[0020] 優(yōu)選地，步驟三中的精加工工藝為：
[0021] 1)把步驟二處理后的車輪毛坯吊裝到機床的第一支撐塊上，并由內(nèi)鋸齒夾鉗夾住 車輪輪輞將車輪水平固定，加工車輪內(nèi)側(cè)輪緣、輪輻和輪轂，輪轂處表面粗糙度<Ral2. 5;
[0022] 2)更換機床并反轉(zhuǎn)車輪，使第二支撐塊支撐步驟1)中加工的輪轂面，第三支撐塊 支撐步驟1)中加工的輪緣面，并用外鋸齒夾鉗夾住內(nèi)輪輞面；加工車輪外側(cè)輪轂面、輪輻 面和輪輞面，留5mm余量，其表面粗糙度<Ral2. 5 ;然后加工踏面，其表面粗糙度<Ra6. 3 ;
[0023] 3)加工車輪外側(cè)輪轂面、輪輻面和輪輞面至成品尺寸，在輪輞上加工報廢線至成 品尺寸，然后加工踏面和輪緣外側(cè)面，加工后各部分的表面粗糙度彡Ral. 6;加工中心孔；
[0024] 4)更換至步驟1)中機床并反轉(zhuǎn)車輪，按照步驟1)中方法固定，并將內(nèi)鋸齒夾鉗 的鉗口換為無齒鉗口，在第一支撐塊上增加橡膠墊，使其上表面高于墊鐵上表面〇. 08~ 0. 15mm，然后加工車輪內(nèi)側(cè)輪轂面、輪輻面至成品尺寸，加工中心孔，然后加工輪緣內(nèi)側(cè)面 至成品尺寸，輪轂面、輪輻面和輪緣內(nèi)側(cè)面的表面粗糙度<Ral. 6;
[0025] 5)加工中心孔至成品尺寸；
[0026] 6)利用數(shù)控加工中心在車輪輪轂上加工4個均布的螺紋孔和10個均布通孔。
[0027] 優(yōu)選地，步驟1)中的第一支撐塊有5個，5個第一支撐塊沿機床中心軸周向均布； 所述內(nèi)鋸齒夾鉗沿機床中心軸均布有3個，且內(nèi)鋸齒夾鉗與墊鐵間隔設(shè)置。
[0028] 優(yōu)選地，步驟2)中第三支撐塊和外鋸齒夾鉗均設(shè)置有3個，且第三支撐塊和外鋸 齒夾鉗沿機床中心軸周向均勻間隔分部。
[0029] 優(yōu)選地，精加工過程中車刀的線速度Vt= 230±30m/min。
[0030] 3.有益效果
[0031] 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
[0032] (1)本發(fā)明的一種膠輪路軌用車輪，其輪輻及輪轂厚度較小，大大減小了車輪重 量，所采用的合金設(shè)計和熱處理方法使得中碳鋼車輪在具有較高強度和硬度的基礎(chǔ)上顯著 提高斷裂韌性，從而保證車輪具有良好的使用安全性能；
[0033] (2)本發(fā)明的一種膠輪路軌用車輪的加工方法，采用支撐塊和鋸齒夾鉗相配合的 方法裝夾車輪，定位準確，裝夾牢固，保證在加工過程中車輪不變形；
[0034] (3)本發(fā)明的一種膠輪路軌用車輪的加工方法，采用車輪內(nèi)側(cè)和外側(cè)交替加工的 方法進行精加工處理，加工精度高，輪輻的徑向殘余應(yīng)力和周向殘余應(yīng)力明顯降低，表面光 潔度改善，消除可能成為疲勞裂紋源的過深刀痕等表面加工缺陷。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明的一種膠輪路軌用車輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明中石棉保護模的使用狀態(tài)圖；
[0037] 圖3為本發(fā)明中加工車輪內(nèi)側(cè)的裝夾加工結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖4為本發(fā)明中加工車輪外側(cè)的裝夾加工結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖5為本發(fā)明中最后加工車輪內(nèi)側(cè)的裝夾加工結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040] 示意圖中的標號說明：1、輪緣；2、輪輞；3、報廢線；4、輪輻；5、輪轂；6、中心孔；7、 內(nèi)鋸齒夾鉗；8、第一支撐塊；801、墊鐵；802、橡膠墊；9、第二支撐塊；10、外鋸齒夾鉗；11、 第三支