【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道车辆，具体而言，尤其涉及一种适用于uic60轨的车轮踏面结构、车轮、转向系统及车辆。
技术介绍
1、在轨道交通领域，轮轨关系一直是国内外学者研究的热点问题，轮轨关系直接影响着车辆运行的安全性、稳定性和乘客舒适性。由于车辆与轨道之间形成多自由度的耦合关系，因此车轮踏面的选取通常与轨道的截面形状、轨底坡、轮对内侧距有着密切的关联。
2、目前，我国客运列车用轨道通常采用cn50、cn60、cn75轨等，1:40的轨底坡，而国外轨道外形轮廓样式各异，轨底坡也与国内存在差异。uic60轨作为欧洲标准钢轨之一，由于其高强度和较大的重量，常用于国际化高速铁路和重载货运铁路线路。针对标准轨距1435mm、轨底坡1:20、uic60轨的线路条件，目前尚未发现基于车辆轮对内侧距1353mm，适配该线路条件的车轮踏面结构，车轮与轨道间的匹配性直接影响着车辆动力学性能。因此为应对出口海外项目，基于国外uic60轨、1:20轨底坡、1435mm标准轨距的线路条件，在车辆轮对内侧距1353mm基础上需设计出一种平稳性高、曲线通过能力强的车轮踏面。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，而提供一种适用于uic60轨的车轮踏面结构、车轮、转向系统及车辆。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种适用于uic60轨的车轮踏面结构，包括：依次连接的轮缘区域、高锥度区域、常工作区域、低锥度区域和倒角区域，各区域之间以相切的方式进行连续平滑连接，所述轮缘区域和
4、所述轮缘区域包括至少两段弧形段和两段直线段，各段之间首尾相连并以相切的方式进行连续平滑连接，各弧形段同向弯曲。
5、进一步地，所述轮缘区域包括首尾依次平滑连接的轮缘区域第一直线段、轮缘区域第一弧形段、轮缘区域第二弧形段和轮缘区域第二直线段，所述轮缘区域第二直线段的尾端与高锥度区域平滑连接。
6、进一步地，所述轮缘区域第一弧形段的半径r1满足9mm≤r1≤11mm；所述轮缘区域第二弧形段的半径r2满足17mm≤r2≤19mm；
7、所述轮缘区域的最高点e3与踏面水平基准线之间的距离为31.2mm；
8、取踏面水平基准线向车轮踏面外侧平移10mm与踏面轮廓线相交于点k，点k与轮缘区域的起始点e1之间的水平距离为轮缘厚度，该轮缘厚度为30.8246mm。
9、进一步地，所述高锥度区域包括首尾相连并以相切的方式平滑连接的高锥度区域第一弧形段和高锥度区域第二弧形段，所述高锥度区域第一弧形段的起始端与轮缘区域平滑连接，所述高锥度区域第二弧形段的尾端与常工作区域平滑连接，所述高锥度区域第一弧形段与高锥度区域第二弧形段同向弯曲；
10、所述高锥度区域第一弧形段的半径r3满足14mm≤r3≤16mm；所述高锥度区域第二弧形段的半径r4满足24mm≤r4≤26mm。
11、进一步地，所述常工作区域包括首尾相连并以相切的方式平滑连接的常工作区域第一弧形段、常工作区域第二弧形段和常工作区域直线段，所述常工作区域第一弧形段的起始端与高锥度区域平滑连接，所述常工作区域直线段的尾端与低锥度区域平滑连接，所述常工作区域第一弧形段和常工作区域第二弧形段同向弯曲；
12、所述常工作区域第一弧形段的半径r5满足116mm≤r5≤124mm；所述常工作区域第二弧形段的半径r6满足396mm≤r6≤404mm；所述常工作区域直线段为倾斜的直线，直线斜率为1/50。
13、进一步地，所述低锥度区域包括低锥度区域直线段，所述低锥度区域直线段的起始端与常工作区域平滑连接，尾端与倒角区域平滑连接；
14、所述低锥度区域直线段为倾斜的直线，直线斜率为1/10。
15、进一步地，所述倒角区域包括倒角区域直线段，所述倒角区域直线段位于车轮踏面轮廓的最尾端，所述倒角区域直线段的起始端与低锥度区域平滑连接；所述倒角区域为45°的倒角，倒角的直角边长度为6mm。
16、本专利技术还提供了一种车轮，包括如上所述的适用于uic60轨的车轮踏面结构。
17、本专利技术还提供了一种转向系统，包括转向架以及如上所述的车轮，所述车轮安装在转向架上。
18、本专利技术还提供了一种车辆，包括如上所述的转向系统。
19、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
20、1、本专利技术车轮踏面结构可以满足车辆轮对内侧距1353mm及轨距1435mm、轨底坡1:20、uic60轨的线路条件。基于该车轮踏面结构，可以使轮轨间具有良好的接触关系，轮轨接触点分布合理，保证车轮与钢轨间均匀磨耗，在高接触应力区域范围内接触点分布分散。车辆在线路直线区间可平稳运行，在小曲线半径的线路条件下可实现良好的曲线通过能力，进而提高车轮的镟修周期，延长轨道的使用寿命，降低维护及运营成本。
21、2、本专利技术车轮踏面结构在车辆速度100km/h及以下范围内，车轴横向力较低，车辆平稳性高，脱轨系数小，具有良好的乘客舒适性。
22、基于上述理由本专利技术可在轨道车辆等领域广泛推广。
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1.一种适用于UIC60轨的车轮踏面结构，其特征在于，包括：依次连接的轮缘区域(1)、高锥度区域(2)、常工作区域(3)、低锥度区域(4)和倒角区域(5)，各区域之间以相切的方式进行连续平滑连接，所述轮缘区域(1)和高锥度区域(2)之间具有相反的弧形面，所述常工作区域(3)内具有车轮滚动圆位置，穿过滚动圆位置的水平直线为踏面水平基准线；
2.根据权利要求1所述的适用于UIC60轨的车轮踏面结构，其特征在于，所述轮缘区域(1)包括首尾依次平滑连接的轮缘区域第一直线段(1-1)、轮缘区域第一弧形段(1-2)、轮缘区域第二弧形段(1-3)和轮缘区域第二直线段(1-4)，所述轮缘区域第二直线段(1-4)的尾端与高锥度区域(2)平滑连接。
3.根据权利要求2所述的适用于UIC60轨的车轮踏面结构，其特征在于，所述轮缘区域第一弧形段(1-2)的半径R1满足9mm≤R1≤11mm；所述轮缘区域第二弧形段(1-3)的半径R2满足17mm≤R2≤19mm；
4.根据权利要求1所述的适用于UIC60轨的车轮踏面结构，其特征在于，所述高锥度区域(2)包括首尾相连并以
5.根据权利要求1所述的适用于UIC60轨的车轮踏面结构，其特征在于，所述常工作区域(3)包括首尾相连并以相切的方式平滑连接的常工作区域第一弧形段(3-1)、常工作区域第二弧形段(3-2)和常工作区域直线段(3-3)，所述常工作区域第一弧形段(3-1)的起始端与高锥度区域(2)平滑连接，所述常工作区域直线段(3-3)的尾端与低锥度区域(4)平滑连接，所述常工作区域第一弧形段(3-1)和常工作区域第二弧形段(3-2)同向弯曲；
6.根据权利要求1所述的适用于UIC60轨的车轮踏面结构，其特征在于，所述低锥度区域(4)包括低锥度区域直线段(4-1)，所述低锥度区域直线段(4-1)的起始端与常工作区域(3)平滑连接，尾端与倒角区域(5)平滑连接；
7.根据权利要求1所述的适用于UIC60轨的车轮踏面结构，其特征在于，所述倒角区域(5)包括倒角区域直线段(5-1)，所述倒角区域直线段(5-1)位于车轮踏面轮廓的最尾端，所述倒角区域直线段(5-1)的起始端与低锥度区域(4)平滑连接；所述倒角区域(5)为45°的倒角，倒角的直角边长度为6mm。
8.一种车轮，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项权利要求所述的适用于UIC60轨的车轮踏面结构。
9.一种转向系统，其特征在于，包括转向架以及如权利要求8所述的车轮，所述车轮安装在转向架上。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的转向系统。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于uic60轨的车轮踏面结构，其特征在于，包括：依次连接的轮缘区域(1)、高锥度区域(2)、常工作区域(3)、低锥度区域(4)和倒角区域(5)，各区域之间以相切的方式进行连续平滑连接，所述轮缘区域(1)和高锥度区域(2)之间具有相反的弧形面，所述常工作区域(3)内具有车轮滚动圆位置，穿过滚动圆位置的水平直线为踏面水平基准线；
2.根据权利要求1所述的适用于uic60轨的车轮踏面结构，其特征在于，所述轮缘区域(1)包括首尾依次平滑连接的轮缘区域第一直线段(1-1)、轮缘区域第一弧形段(1-2)、轮缘区域第二弧形段(1-3)和轮缘区域第二直线段(1-4)，所述轮缘区域第二直线段(1-4)的尾端与高锥度区域(2)平滑连接。
3.根据权利要求2所述的适用于uic60轨的车轮踏面结构，其特征在于，所述轮缘区域第一弧形段(1-2)的半径r1满足9mm≤r1≤11mm；所述轮缘区域第二弧形段(1-3)的半径r2满足17mm≤r2≤19mm；
4.根据权利要求1所述的适用于uic60轨的车轮踏面结构，其特征在于，所述高锥度区域(2)包括首尾相连并以相切的方式平滑连接的高锥度区域第一弧形段(2-1)和高锥度区域第二弧形段(2-2)，所述高锥度区域第一弧形段(2-1)的起始端与轮缘区域(1)平滑连接，所述高锥度区域第二弧形段(2-2)的尾端与常工作区域(3)平滑连接，所述高锥度区域第一弧形段(2-1)与高锥度区域第二弧形段(2-2)同向弯...
【专利技术属性】
技术研发人员：王欣宇，粱飞，李春波，张吉悦，张世卓，王瑞亮，崔欢，张泽帅，李子鹏，
申请(专利权)人：中车大连机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：
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