La rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles (1),

que contiene llanta (2) y cubo (3), acoplados mediante secciones curvilíneas de transición (4) con el disco (5) el cual está formado por superficies curvilíneas exterior (6) e interior (7) realzadas de tal manera que la superficie curvilínea exterior (6) del disco (5) del lado de llanta (2) está formada por una primera curva radial exterior (R1), del lado de cubo (3) y una segunda curva radial exterior (R2) con una curvatura que coincide en dirección con la curvatura de la primera curva radial exterior (R1), y acoplados entre sí por una tercera curva radial exterior (R3) con una curvatura de dirección contraria a la curvatura de la primera curva radial exterior (R1) y de la segunda curva radial exterior (R2), mientras la superficie curvilínea interior (7) del disco (5) del lado de llanta (2) está formada por una primera curva radial interior (R4) del lado del cubo (3) y una segunda curva radial interior (R5) con una curvatura que coincide en dirección con la curvatura de la primera curva radial interior (R4), y que se unen y acoplan entre sí por medio de la tercera curva radial interior (R6) con una curvatura de dirección contraria a la curvatura de la primera curva radial interior (R4) y la segunda curva radial interior (R5) y se diferencian, en que para la superficie curvilínea exterior (6) el radio de la primera curva radial exterior (R1) es de 0.09 a 0.14 de diámetro de corona de rodadura el radio de la segunda curva radial exterior (R2) es de 0.1 a 0.15 de diámetro de corona de rodadura, el radio de la tercera curva radial exterior (R3) es de 0.12 a 0.18 de diámetro de corona de rodadura, y para la superficie curvilínea interior (7) el radio de la primera curva radial interior (R4) es de 0.12 a 0.18 de diámetro de corona de rodadura, el radio de la segunda curva radial interior (R5) es de 0.1 a 0.15 de diámetro de corona de rodadura el radio de la tercera curva radial interior (R6) es de 0.12 a 0.17 de diámetro de corona de rodadura

Rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles.

Campo de la técnica

Esta invención pertenece al ámbito de la fabricación de ruedas de disco para vehículos ferrocarriles en la que el disco es realizado de una sola pieza conjuntamente con la llanta conteniendo los elementos de enganche del carril.

Antecedentes de la invención

Recientemente las condiciones de explotación de los vehículos ferrocarriles han cambiado considerablemente. Estos cambios son motivados por la elevación de la velocidad de movimiento y por el aumento de las cargas hasta 30 toneladas por eje.

Durante el proceso de la explotación la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles está expuesta a una amplia gama de factores, bien como consecuencia de las cargas externas por la parte de la vía, bien por parte de los elementos del material rodante, así como los impactos del estrés térmico aparecidos en la rueda durante el frenado. Como resultado surgen las tensiones reales que determinan la resistencia de las ruedas a los daños y, en conclusión, su vida de servicio.

Uno de los factores más importantes que afectan a la vida de servicio de la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles son los valores del total de las tensiones internas que surgen durante su explotación, así como el carácter de la distribución de las tensiones en el volumen de la rueda.

La aparición de magnitudes considerables de tensiones en la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles es consecuencia de la influencia combinada sobre ella tanto de cargas normales estáticas y de cargas dinámicas que actúan en las direcciones radial y axial, así como de estreses térmicos, causados por la fricción de la zapata de freno sobre la llanta de la rueda durante el frenado del material rodante.

En caso en que las magnitudes de los valores del total de las tensiones están cerca o durante un largo período de tiempo superan el límite de resistencia del material de la rueda, en la rueda se forman las grietas de fatiga que pueden ocasionar una destrucción prematura de la rueda.

En condiciones desfavorables de carga en la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles se produce una concentración de las tensiones producidas por cargas externas y por la temperatura, por este motivo el valor total de las tensiones internas puede superar el límite de la fluidez del material con el que se fabrica la rueda. En este caso en la rueda surgen deformaciones residuales que ocasionan un cambio de las condiciones de explotación de la rueda que, a su vez, produce la reducción de su vida de servicio.

La experiencia de la explotación de las ruedas de laminación única sin uniones para ferrocarriles muestra que en la mayoría parte de los casos de la avería de las ruedas a causa de la destrucción del disco guarda relación con la aparición de tensiones considerables de fatiga. Por ello, como regla, la destrucción ocurre en el lugar del acoplamiento del disco con la llanta.

La forma tradicional para reducir el total de tensiones internas y su distribución óptima en el volumen de la rueda es la selección de la construcción racional del disco de la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles, así como la disposición mutua de sus elementos.

A nivel técnico, es conocida la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles que contiene llanta, cubo y disco formado por superficies exterior e interior /RU 2085403 C1 100 101 27,07.1997).

Es conocida la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles con las superficies exterior e interior, que forman el disco de la rueda, realizadas de forma rectilínea e inclinadas al eje de la rueda en 71 a 75 grados.

Las desventajas de la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles conocida son la distribución desigual del total de las tensiones internas en el volumen de la rueda y un movimiento importante axial de la llanta de la rueda respecto al cubo, que, a su vez, causa la reducción de su vida de servicio. Estas desventajas son producidas por las altas magnitudes de las tensiones internas en la superficie interior del disco en el lugar de su acoplamiento con la llanta que son causadas por fas cargas externas, y por altas magnitudes de fas tensiones internas en la superficie exterior del disco en el lugar de su acoplamiento con el cubo, que, a su vez, son consecuencia de la acción común de los estreses térmicos importantes producidos por la fricción de las zapatas sobre la llanta de la rueda durante el frenado y por las cargas laterales en el bordón de la rueda cuando el material rodante pasa las zonas curvas de la vía ferroviaria.

A nivel técnico es conocida la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles que contiene llanta, cubo y disco formado por superficies curvilíneas exterior e interior /DE 23 20 726 A1 (KLOECKNER-WERKE AG, 41000 DUISBURG), 14.11.1974/.

En la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles conocida el grosor del disco desde el cubo de la rueda hasta su llanta se disminuye uniformemente por toda la anchura hasta el grosor mínimo, y las zonas de la curva abocelada del disco de la rueda, que se sitúa entre los arcos de la curvatura opuesta, discurren por la tangente que une estos arcos a la longitud mínima de 5 mm.

La desventaja de la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles conocida, es la rigidez inestable en las direcciones radial y axial. Esta desventaja es causada por la distribución desigual del total de las tensiones internas en el volumen de la rueda en fondón de la dirección de la acción de las cargas.

A nivel técnico es conocida la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles que contiene llanta, cubo y disco formado por superficies curvilíneas exterior e interior /FR 2 717 122 (SARDQU MAX (FR)), 15.09.19952/.

En esta rueda la línea central de la sección axial del disco en el lugar de su acoplamiento con la llanta coincide en la dirección axial con la línea central de la sección axial del disco en el lugar de su acoplamiento con el cubo.

Las desventajas de esta rueda son la distribución desigual del total de las tensiones internas en el volumen de la rueda y asimismo un importante desplazamiento axial de la llanta de la rueda. Estas desventajas son producidas por la gran proporción de tensiones internas en la superficie interior en la parte central del disco, que son causadas por las cargas externas por efecto del calentamiento durante el frenado o cuando el material rodante pasa las zonas curvas de la vía ferroviaria (cuando las cargas laterales en el bordón de la rueda son altos), que, a su vez, causa una reducción de la vida de servicio de la rueda.

A nivel técnico es conocida la rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles que contiene llanta, cubo y disco formado por superficies curvilíneas exterior e interior /EP 1 225 065 (CONSTRUCCIONES Y AUX DE FERROC (ES)), 24.07.2002/.

En esta rueda el plano del lado exterior de la llanta pasa por el punto de la curva máxima de la superficie curvilínea exterior y la línea central de la sección axial del disco en el lugar de su acoplamiento con la llanta es posicionada en medio de la llanta hacia la superficie curvilínea exterior y coincide en la dirección axial con la línea central de la sección axial del disco en el lugar de su acoplamiento con el cubo.

La desventaja de esta rueda es una baja rigidez radial condicionada por gran magnitud de 1a curva de la parte central del disco de la rueda, que, a su vez, causa grandes tensiones térmicas en la superficie interna en la parte central del disco de la rueda.

Además, en esta rueda surgen unos desplazamientos axiales considerables de la llanta de la rueda en el caso de una acción común de la carga lateral en el bordón de la rueda y la carga vertical, 1a acción de la cual se desplaza hacia el bordón, que a su vez ocasiona unas grandes tensiones internas en el lugar del acoplamiento del disco de la rueda con la llanta. Esta desventaja es causada por la suma de las tensiones derivadas de la acción del momento de flexión que se produce durante el desplazamiento del punto de la aplicación de la carga vertical respecto a la línea central de la sección axial del disco en el lugar de su acopiamiento con la llanta hacia la superficie...

1. La rueda de laminación única sin uniones para ferrocarriles (1), que contiene llanta (2) y cubo (3), acoplados mediante secciones curvilíneas de transición (4) con el disco (5) el cual está formado por superficies curvilíneas exterior (6) e interior (7) realzadas de tal manera que la superficie curvilínea exterior (6) del disco (5) del lado de llanta (2) está formada por una primera curva radial exterior (R1), del lado de cubo (3) y una segunda curva radial exterior (R2) con una curvatura que coincide en dirección con la curvatura de la primera curva radial exterior (R1), y acoplados entre sí por una tercera curva radial exterior (R3) con una curvatura de dirección contraria a la curvatura de la primera curva radial exterior (R1) y de la segunda curva radial exterior (R2), mientras la superficie curvilínea interior (7) del disco (5) del lado de llanta (2) está formada por una primera curva radial interior (R4) del lado del cubo (3) y una segunda curva radial interior (R5) con una curvatura que coincide en dirección con la curvatura de la primera curva radial interior (R4), y que se unen y acoplan entre sí por medio de la tercera curva radial interior (R6) con una curvatura de dirección contraria a la curvatura de la primera curva radial interior (R4) y la segunda curva radial interior (R5) y se diferencian, en que para la superficie curvilínea exterior (6) el radio de la primera curva radial exterior (R1) es de 0.09 a 0.14 de diámetro de corona de rodadura el radio de la segunda curva radial exterior (R2) es de 0.1 a 0.15 de diámetro de corona de rodadura, el radio de la tercera curva radial exterior (R3) es de 0.12 a 0.18 de diámetro de corona de rodadura, y para la superficie curvilínea interior (7) el radio de la primera curva radial interior (R4) es de 0.12 a 0.18 de diámetro de corona de rodadura, el radio de la segunda curva radial interior (R5) es de 0.1 a 0.15 de diámetro de corona de rodadura el radio de la tercera curva radial interior (R6) es de 0.12 a 0.17 de diámetro de corona de rodadura.