Cấu trúc của một bánh xe đường sắt bao gồm vành bánh xe, rãnh bánh xe, trục bánh xe, nan hoa bánh xe và đường kính bánh xe, mỗi bộ phận có ý nghĩa riêng về hình dạng.

Đường kính bánh xe đường sắt

Đường kính của bánh xe lửa có tác động đáng kể đến cả bánh xe và toàn bộ chiếc xe.Một mặt, khi đường kính bánh xe tăng, trọng tâm của xe tăng lên, dẫn đến hiệu suất động kém hơn.Mặt khác, việc tăng đường kính bánh xe có thể làm giảm ứng suất tiếp xúc giữa bánh xe và đường ray, giảm tốc độ mài mòn của bánh xe, tăng khả năng sinh nhiệt của bánh xe và tăng cường khả năng chịu tải nhiệt phanh trên bề mặt gai lốp.

Do đó, kích thước đường kính bánh xe đường sắt phải được xác định một cách toàn diện dựa trên hoàn cảnh cụ thể của phương tiện.Nói chung, khi tải trọng trục của xe tăng, đường kính bánh xe cũng phải tăng để tăng khả năng chịu nhiệt của bánh xe và tăng diện tích tiếp xúc với ray, từ đó giảm hư hỏng và mài mòn mặt lốp.Ngoài ra, cần chú ý đến các vấn đề về tiêu chuẩn hóa hàng loạt khi lựa chọn giá trị đường kính bánh xe để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất và bảo trì bánh xe.

Vành bánh xe đường sắt

Chiều rộng của vành bánh xe đường ray chủ yếu phụ thuộc vào khả năng chịu tải của đường ray.Khi bộ bánh xe chạy trên đường cong, vành bánh xe ray bên ngoài gần với ray hơn trong khi vành bánh xe bên trong ở xa hơn.Khả năng chịu tải vừa đủ lên mặt bánh xe bên trong là điều cần thiết để ngăn ngừa trật bánh.

Khối lượng của vành bánh xe chiếm một phần đáng kể trong tổng khối lượng của bánh xe, trong đó chất lượng của vành bánh xe quyết định phần lớn đến chất lượng của bánh xe.Điều này đặc biệt đúng đối với bánh xe bằng thép đúc, nơi khối lượng ban đầu của vành bánh xe lớn hơn đòi hỏi các nan hoa dày hơn, dẫn đến khối lượng bánh xe tăng lên.Khi khối lượng của bánh xe tăng lên, nó tác dụng một lực thẳng đứng lớn hơn lên đường ray, tác động đến động lực học theo phương thẳng đứng.

Trung tâm bánh xe lửa

Các bánh xe và trục đường sắt được lắp ráp với nhau bằng khớp giao thoa.Chức năng chính của trục bánh xe là cố định bánh xe vào trục một cách chắc chắn và kích thước của nó chủ yếu được xác định bởi lực siết cần thiết để lắp trục bánh xe.Độ dày của trục bánh xe thay đổi tùy theo tải trọng trục khác nhau.Với một mức độ giao thoa nhất định giữa chiều dài trục bánh xe và trục, trục bánh xe càng dày thì khối lượng của bánh xe lửa càng lớn và lực siết giữa các trục càng lớn.

Độ dày tối ưu của trục bánh xe phải: càng mỏng càng tốt đồng thời đáp ứng được yêu cầu về lực siết trục, nhằm giảm khối lượng của trục bánh xe. bánh xe lửa.

Khoảng cách mặt bích trung tâm

Khoảng cách mặt bích trung tâm đề cập đến khoảng cách trục giữa mặt trong của mặt bích bánh xe và mặt trong của trục bánh xe.Giá trị này liên quan đến khoảng cách bên trong của cặp bánh xe và khoảng cách giữa hai ghế bánh của trục.Vì vậy, khi lựa chọn khoảng cách mặt bích trục bánh xe không nên chỉ xem xét từ góc độ bánh xe mà cần xem xét phối hợp với khoảng cách bên trong của cặp bánh xe và trục xe.

Hình nan hoa bánh xe lửa

Độ bền của các nan ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn chạy tàu nên các nan bánh xe phải có đủ độ bền.Hình dạng của nan hoa có tác động đáng kể đến độ bền kết cấu và độ cứng của bánh xe.Độ cứng xuyên tâm nhỏ hơn có thể giúp bánh xe có độ đàn hồi cao hơn, điều này có thể cải thiện trạng thái ứng suất của bánh xe khi chịu tải nhiệt phanh và giảm lực động lên bánh xe và đường ray.

Do đó, độ cứng xuyên tâm của nan hoa phải nhỏ vừa phải.Độ cứng dọc trục của nan hoa phải càng lớn càng tốt;nếu không, bánh xe sẽ bị biến dạng dọc trục đáng kể.Biến dạng trục quá mức có thể làm thay đổi vị trí tiếp xúc bình thường giữa bánh xe với đường ray và góc của mặt bích bánh xe, ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành của xe và làm tăng nguy cơ leo lên đường ray.Hình dạng nan hoa được thiết kế tốt có thể làm tăng đáng kể độ cứng kết cấu của bánh xe mà không tăng thêm trọng lượng, cải thiện độ cứng tổng thể của bánh xe.Do đó, nan hoa là lĩnh vực trọng tâm trong thiết kế và tối ưu hóa cấu trúc bánh xe.

Cấu hình bên ngoài của rãnh bánh xe

Khi thiết kế mặt cắt bên ngoài của mặt bánh xe, cần xem xét tính tương thích của nó với mặt cắt của đầu ray.Trạng thái phù hợp với biên dạng bánh xe-đường ray lý tưởng có thể làm giảm ứng suất và mài mòn khi tiếp xúc một cách hiệu quả, góp phần cải thiện hiệu suất của đoàn tàu khi vượt qua đường cong và tăng hiệu quả tốc độ tới hạn khiến đoàn tàu trở nên không ổn định.Đồng thời, các mặt lốp được thiết kế mới phải gần giống với hình dạng sau khi mòn để giảm thiểu lượng kim loại bị loại bỏ trong quá trình hiệu chỉnh mặt lốp.