Cấu trúc của bánh xe lửa hoàn toàn được xác định bởi đường kính bánh xe, vành, kích thước trục, bước vành trục, hình dạng tấm nan hoa và hình dạng rãnh của vành.Mỗi kích thước hoặc hình dạng đều có ý nghĩa đặc biệt của nó.
Đường kính bánh xe có ảnh hưởng lớn đến bản thân và toàn bộ chiếc xe.Một mặt, đường kính bánh xe càng lớn thì trọng tâm của xe càng cao thì hiệu suất động của xe càng kém.Mặt khác, việc tăng đường kính bánh xe có thể làm giảm ứng suất tiếp xúc của bánh xe và đường ray, giảm tốc độ mài mòn của bánh xe, tăng khả năng sinh nhiệt của bánh xe và cải thiện khả năng chịu tải nhiệt phanh trên mặt lốp. .Vì vậy, kích thước đường kính bánh xe phải được xác định tùy theo tình trạng xe.Nhưng nhìn chung, trọng lượng trục của xe càng lớn thì đường kính bánh xe càng lớn, để tăng khả năng sinh nhiệt của bánh xe và tăng diện tích tiếp xúc của bánh xe và ray, giảm hư hỏng và mài mòn mặt lốp.Ngoài ra, giá trị của đường kính bánh xe cũng cần chú ý đến việc tiêu chuẩn hóa các thông số kỹ thuật của hàng loạt vấn đề, để thuận tiện cho việc sản xuất và bảo trì bánh xe. MTJ có thể được tùy chỉnh để sản xuất bánh xe ray có đường kính 400 mm-1250 mm, có nhu cầu mua hàng chào mừng bạn đến tìm chúng tôi yêu cầu!
Kích thước chiều rộng vành phụ thuộc chủ yếu vào số lượng bánh xe và đường ray.Khi bánh xe chạy trên đường cong, vành bánh xe bên ngoài sát với đường ray, vành bánh xe bên trong cách xa đường ray.Chỉ có rãnh bánh xe bên trong trên đường ray mới đủ sức chịu tải để đảm bảo bộ bánh xe không bị trật bánh.
Sự khác biệt giữa độ dày vành mới và giới hạn vành là độ dày mòn hiệu quả của vành.Vành càng dày thì độ dày mài mòn hiệu quả càng lớn.Nhưng trọng lượng bánh xe cũng lớn.Độ dày mòn hiệu quả càng dày thì tuổi thọ của bánh xe càng dài và sự chênh lệch giữa đường kính bánh xe cũ và mới càng lớn.
Bảo dưỡng xe, để đáp ứng yêu cầu về hệ thống treo giữa xe, thường cần tăng tấm cân bằng ở tâm đĩa, ổ trục bên và các vị trí khác.Nếu chênh lệch đường kính giữa bánh xe cũ và bánh xe mới quá lớn thì tấm tăng lên tương ứng sẽ dày hơn.Vì vậy, bu lông đĩa tim rất dễ bị gãy nhưng cũng làm tăng khối lượng công việc bảo trì.
Chất lượng vành chiếm tỷ trọng lớn trong chất lượng bánh xe, tức là chất lượng vành quyết định phần lớn đến chất lượng của bánh xe.Đặc biệt đối với bánh xe thép đúc, do quá trình đúc nên khối lượng vành càng lớn thì yêu cầu tấm căm càng dày thì khối lượng bánh xe sẽ càng lớn.Đối với bánh xe có khối lượng không bị treo, sự gia tăng khối lượng của nó trên đường bánh xe sẽ tác động lên lực tác dụng thẳng đứng lớn hơn.
Để cải thiện độ cứng của vành nhằm tăng tuổi thọ sử dụng, rãnh bánh xe được tôi trong quá trình sản xuất.Do đặc điểm của quá trình đông cứng, độ sâu đông cứng bị hạn chế.Vành càng dày thì độ cứng bên trong càng thấp và khả năng chống mài mòn ngày càng kém.Mặc dù tuổi thọ của bánh xe được kéo dài khi độ dày vành tăng lên nhưng tỷ lệ mở rộng ngày càng nhỏ hơn.
Từ quan điểm về tuổi thọ của bánh xe, vành càng dày thì càng tốt.Tuy nhiên, từ quan điểm về trọng lượng bánh xe và chênh lệch đường kính giữa bánh xe cũ và bánh xe mới, độ dày vành phải càng nhỏ càng tốt.Kích thước độ dày vành xe có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cần căn cứ vào điều kiện sử dụng cụ thể của phương tiện và các yếu tố trên ảnh hưởng đến việc xác định toàn diện.
Bánh xe và trục được lắp ráp bằng khớp nối, vai trò chính của trục bánh xe là bánh xe được cố định chắc chắn vào trục, kích thước của nó chủ yếu là do bánh xe và trục có lực buộc theo yêu cầu quyết định.Độ dày của trục thay đổi theo trọng lượng trục.Trong kích thước chiều dài trục và trục có sự giao thoa nhất định giữa vỏ, độ dày trục càng dày thì khối lượng bánh xe càng lớn và lực liên kết giữa bánh xe và trục càng lớn.Độ dày trung tâm hợp lý phải là: đáp ứng các yêu cầu về lực buộc trục với tiền đề là độ dày càng nhỏ càng tốt, để giảm khối lượng của bánh xe.
Khoảng cách vành trung tâm đề cập đến mặt trong của vành và trục của khoảng cách trục giữa mặt trong, giá trị của bánh xe với khoảng cách bên trong và khoảng cách trục giữa hai trục cơ sở, do đó, trong việc lựa chọn vành trung tâm Khoảng cách không thể chỉ xét từ góc độ bánh xe mà phải dựa vào khoảng cách bên trong của bánh xe và trục xe để phối hợp xem xét.
Độ bền của tấm nan hoa liên quan trực tiếp đến sự an toàn khi lái xe nên tấm nan hoa của bánh xe phải có đủ độ bền.Hình dạng tấm nan hoa của bánh xe có tác động lớn hơn đến độ bền và độ cứng của kết cấu.Độ cứng hướng tâm nhỏ hơn có thể làm cho bánh xe có độ đàn hồi cao hơn, cải thiện tải nhiệt phanh dưới tác động của trạng thái ứng suất bánh xe và giảm lực truyền động của bánh xe và đường ray, do đó độ cứng hướng tâm của tấm nan hoa phải nhỏ vừa phải.Độ cứng trục của tấm nan hoa phải càng lớn càng tốt, nếu không bánh xe sẽ tạo ra biến dạng trục lớn.Biến dạng trục quá lớn làm thay đổi vị trí tiếp xúc bình thường của bánh xe và góc ray và vành, ảnh hưởng đến hiệu suất của xe và tăng khả năng leo đường.Hình dạng tốt của tấm nan hoa có thể cải thiện đáng kể độ cứng kết cấu của bánh xe mà không làm tăng trọng lượng và cải thiện độ cứng của bánh xe, vì vậy tấm nan hoa là bộ phận quan trọng trong thiết kế và tối ưu hóa cấu trúc bánh xe.
Các dạng tấm nan thường được sử dụng trong và ngoài nước là: tấm nan thẳng, tấm nan chữ S, tấm nan gợn sóng và tấm nan kiểu chậu.
So với các hình dạng khác của tấm nan thẳng, ưu điểm là khối lượng nhỏ, nhược điểm là độ cứng xuyên tâm quá lớn và độ cứng dọc trục nhỏ.Nó không phải là một hình dạng tấm nói tốt.Tuy nhiên, trong trường hợp phanh đĩa phải sử dụng tấm nan thẳng để lắp đĩa phanh.
Các tấm nan hình chữ S và hình ống giúp bánh xe có độ cứng hợp lý và ứng suất nhiệt thấp.Mục đích chính của việc thiết kế tấm nan hoa hình chữ S hoặc hình chậu là để giảm ứng suất nhiệt.Hai dạng nan hoa này thường được sử dụng để phanh lốp.Tuy nhiên, do bản nan hình chữ S không thuận lợi cho dòng thép chảy nên không phù hợp với bánh xe thép đúc nên bánh xe thép đúc chủ yếu là bản nan hình chậu.
Tấm nan hoa lượn sóng và cấu trúc tấm nan hình chữ S khác nhau chủ yếu là độ lệch tâm của tấm nan (sát vành ở đường tâm của tấm nan và sát với tâm của tấm nan giữa đường tâm của khoảng cách trục) là khác nhau, dẫn đến sự khác biệt này chủ yếu là do khoảng cách giữa trục bánh xe.Bánh xe dạng tấm nan gợn sóng có độ cứng xuyên tâm ít hơn và bánh xe dạng tấm nan gợn sóng có độ cứng và ứng suất dọc trục cao hơn so với bánh xe hình chữ S.
Hình dạng tấm nan hoa có thể được thiết kế bằng phương pháp ưa thích hoặc phương pháp tối ưu hóa, bất kể phương pháp nào, hiệu suất tấm nan hoa tốt là mục tiêu duy nhất.Ngoài ra, trong thiết kế tấm nan bánh xe, hãy kiểm tra xem tấm nan và các ranh giới phía dưới của xe có giao thoa với nhau hay không.
Cần xem xét thiết kế mặt lốp vành với mặt cắt đầu ray có mặt cắt bánh xe lý tưởng với trạng thái có thể giảm ứng suất tiếp xúc và mài mòn một cách hiệu quả, giúp cải thiện hiệu suất của tàu qua đường cong và cải thiện hiệu quả tốc độ tới hạn của sự mất ổn định của đoàn tàu.Đồng thời, mặt lốp mới phải được thiết kế càng gần với hình dạng sau mài mòn càng tốt, nhằm giảm lượng vết cắt kim loại khi hiệu chỉnh mặt lốp.Các nguyên tắc thiết kế của biên dạng gai lốp là:
(1) Nếu xảy ra tiếp xúc hai điểm giữa rãnh vành và đường ray thì phải có một điểm trượt, điểm trượt sẽ bị mòn nghiêm trọng, vì vậy nên cố gắng tránh tiếp xúc hai điểm giữa rãnh vành và đường ray.Ngoài ra, nếu bánh xe ở bất kỳ vị trí nào, điểm tiếp xúc của bánh xe và đường ray tại giao diện ngang của bánh xe và đường ray có bán kính chênh lệch độ cong không được quá lớn, để tăng bề mặt tiếp xúc giữa bánh xe và đường ray, giảm ứng suất tiếp xúc, từ đó giảm độ mài mòn của bánh xe và đường ray cũng như hư hỏng do mỏi đối với bánh xe và đường ray.
(2) Đảm bảo rằng bộ bánh xe có tốc độ tới hạn cao khi chạy trên đường thẳng, yêu cầu bộ bánh xe có quãng đường di chuyển không quá nhỏ, độ dốc tương đương của điểm tiếp xúc mặt lốp bánh xe nhỏ, nghĩa là sự khác biệt giữa bán kính điểm tiếp xúc của bánh xe bên trái và bên phải nhỏ nên bánh xe không dễ chạy theo đường thẳng khi xảy ra chuyển động ngoằn ngoèo.
(3) Hiệu suất của đường cong là tốt, nghĩa là khi bộ bánh xe chạy trên đường cong, giữa bộ bánh xe và đường ray phải duy trì một góc xung nhỏ, điều này đòi hỏi bộ bánh xe phải di chuyển theo quãng đường của điểm tiếp xúc mặt lốp bánh xe tại độ dốc tương đương phải lớn, nghĩa là điểm tiếp xúc bên trái và bên phải ở chênh lệch bán kính phải lớn, điều đó có lợi cho việc phục hồi vị trí của bộ bánh xe, có thể làm giảm độ mài mòn của vành bánh xe, độ mòn của đường ray và bánh xe theo đường cong của tác động.
(4) trong quá trình sử dụng, do mòn, bong tróc, mài mòn và các lý do khác, rãnh vành cần phải được sửa chữa quay thường xuyên, nếu hình dạng sau khi mòn và chênh lệch ban đầu của rãnh vành lớn thì sửa chữa quay khi quay hết số lượng kim loại sẽ nhiều hơn, điều này sẽ làm giảm tuổi thọ của bánh xe, vì vậy, khi thiết kế rãnh vành, không chỉ phải tính đến các yếu tố hiệu suất nêu trên mà còn phải tính đến yếu tố kinh tế.
Vành bánh xe cần có độ cao nhất định, quá thấp dễ bị trật bánh;nếu thiết kế vành quá cao thì độ sâu mòn của gai lốp sẽ lớn hơn khi phần trên của vành có thể chạm vào bu lông tấm đuôi cá ray và vai tấm đuôi cá.Chiều cao của vành bánh xe thường nằm trong khoảng 26 ~ 30 mm.Xét đến mức độ an toàn khi tham gia cử tri, đường kính bánh xe càng nhỏ thì vành bánh xe càng cao.Vành bánh xe có chức năng chống lệch bánh xe, để chống bánh xe leo tốc độ thấp và nhảy bánh xe tốc độ cao, vành bánh xe giữa mặt ngoài của vành và mặt phẳng ngang có góc vành đủ, thường khoảng 70 °, quá nhỏ và dễ dàng leo lên đường ray, không thể đảm bảo an toàn;Hình dạng sửa chữa Ambassador quá lớn khi số lượng vết cắt tăng lên và khi cặp bánh xe có góc đột đỉnh của vành bánh xe rất dễ tiếp xúc với đường ray.
Hình dạng mặt lốp của vành bánh xe chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện đường và tốc độ tàu, nhưng bản thân cấu trúc của bánh xe không liên quan gì.Khi hoạt động của tuyến đường và tốc độ tàu không có sự thay đổi lớn thì ngay cả khi kết cấu bánh xe thay đổi thì hình dạng gai lốp cũng không cần thay đổi.Thông thường, mặt lốp có hình dạng tiêu chuẩn.Các tiêu chuẩn tính toán thiết kế bánh xe thường không bao gồm việc tính toán thiết kế hình dạng gai lốp.