轨道车辆用弹性车轮是相对于传统的钢制车轮而言。弹性车轮是在轮箍与轮心之间镶嵌橡胶阻尼原件,使轮箍脱离轮心而不产生直接刚性接触,由于在车辆运行过程中,橡胶阻尼元件可以将来自轨道激扰的轮箍相对轮心振动转化为热能吸收,从而有效减少振动传递,提高车辆平稳性与乘座舒适度,同时由于弹性车轮对高频振动的迅速衰减作用,也能够在一定程度上降低轮轨啸叫噪音,提高环境品质。
由于弹性车轮具有减振降噪、降低转向架簧下质量、延长车轮使用寿命(轮心寿命可达到30年)、易于维护等特点,所以弹性车轮广泛应用于国、内外地面城市轨道交通车辆,尤其在低在板轻轨车辆和有轨电车车车辆上,几乎成为标配产品。
弹性车轮结构分类
弹性车轮根据其受力方式可分为三种结构:受压式、受剪式和剪切复合式。
承压式结构见图1,主要以承受垂向压力载荷为主,径向刚度远大于轴向刚度,在原有的非低地板有轨电车上有大量的运用,目前已经较少运用。
图1 承压式
承剪式结构见图2,主要以承受垂向剪切载荷为主,径向刚度与轴向刚度基本接近。新型的承剪型被称为超级弹性车轮,是非常特殊的一类弹性车轮,往往配合转向架第一系悬挂系统使用,或者解决无法设计一系悬挂的转向架结构。
图2 承剪式
剪切复合型见图3,是承受双向载荷,径向刚度与轴向刚度可以根据V型夹角调整,是目前被广泛采用的一种弹性车轮,代表了弹性车轮的主流方向。
图3 剪切复合式
典型弹性车轮结构
剪切复合型弹性车轮在我国的低地板有轨电车应用中,占较大比重,原因是其可以通过橡胶块的外形来调整最优化的垂向与横向刚度,使车辆运行性能达到最佳。弹性车轮主要由轮心、压环、橡胶块和轮箍组成,“V”形橡胶块安装在轮心和轮箍之间,通过扣环和螺栓固定。其详细结构见图4。
图4 典型弹性车轮结构爆炸图