本發明公開了一種機車整體車輪，包括輪轂、輻板和輪輞，所述輻板為彎曲結構，輻板的一端與輪轂連接，輻板的另一端與輪輞連接，輪輞上遠離輻板的一端設有輪緣和踏面。本發明的車輪可應用于鐵路機車上，適用于踏面制動或軸盤制動，且易于批量生產。輻板包括輪轂?輻板過渡區、輻板主體和輪輞?輻板過渡區，輪轂?輻板過渡區位于輪轂與輻板主體之間，輪輞?輻板過渡區位于輪輞與輻板主體之間。輪轂?輻板過渡區和輪輞?輻板過渡區均為圓弧結構，輪轂?輻板過渡區的圓弧方向與輪輞?輻板過渡區的圓弧方向相反，輻板主體為斜直結構，輻板主體的兩端部分別與輪轂?輻板過渡區和輪輞?輻板過渡區相切。本發明還公開了一種機車整體車輪的設計方法。

技術領域

本發明屬于機車車輪技術領域，具體涉及一種機車整體車輪及其設計方法。

背景技術

軌道車輛的車體重量直接影響能耗，車輛組成構件通過結構的優化設計及新材料的運用可有效降低重量，進而減少能耗。

軌道車輪主要由輪轂，輻板，輪輞三部分組成，車輪結構主要指的是輻板結構。輻板結構主要分為5種：S型輻板(分為正向S型輻板及反向S型輻板)，鈴形輻板(又稱雙S型輻板)，盆型輻板，直輻板，斜輻板。S型輻板，鈴型輻板(又稱雙S型輻板)，盆型輻板又可歸類于彎曲輻板。

設計踏面制動軌道車輪，須同時考慮應力及變形。輻板結構對軌道車輛車輪的剛度、強度及變形有直接影響。直輻板因便于安裝制動盤，常用于輪盤制動的軌道客車車輛，但其力學性能較差，導致重量較重。彎曲輻板因具有較小的徑向剛度及最優的熱力學性能，常用于踏面制動軌道車輛，也可用于軸盤制動軌道車輛。

歐洲的車輪設計校核標準UIC 510-5和EN 13979-1對由車輪-軌道接觸產生的機械載荷及由踏面制動產生的熱載荷方面對軌道車輪的設計做出了規定。正向S型輻板車輪及盆型輻板車輪因在踏面制動條件下，軸向變形超出UIC 510-5及EN 13979-1標準規定范圍，故不適用于UIC 510-5及EN 13979-1標準。歐洲的ORE920車輪是典型的鈴形輻板踏面制動車輪，定型于UIC 510-5及EN 13979-1標準問世前，目前，已安全運行幾十年，運用UIC510-5及EN 13979-1對其結構進行有限元計算，其靜強度及疲勞強度均超出標準規定范圍。直輻板車輪在踏面制動條件下，軸向變形較易符合UIC 510-5及EN 13979-1標準規定范圍，但因重量較重，不利于節能減排，故不推薦將其運用于踏面制動條件下。

美國的車輪設計校核標準AAR-S660及AAR-S669對由車輪-軌道接觸產生的機械載荷及由踏面制動產生的熱載荷方面對軌道車輪的設計做出了規定。在同等軸重載荷及車輪重量條件下，S型輻板(包括正向S型輻板及反向S型輻板)的計算結果符合AAR-S660及AAR-S669標準之規定，直輻板、斜輻板及鈴型輻板的計算結果很難符合AAR-S660及AAR-S669標準之規定。

設計軌道車輪，也需考慮其結構適合批量生產，特別是易于鍛造。在生產中發現，某些軌道車輪，力學性能優異，但鍛造有較大難度，鍛造合格率較低，導致成本升高、交貨期延遲。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供一種結構簡單、使用方便的機車整體車輪，本發明還提供了一種機車整體車輪的設計方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種機車整體車輪，其特征在于：包括輪轂、輻板和輪輞，所述輻板為彎曲結構，輻板的一端與輪轂連接，輻板的另一端與輪輞連接，輪輞上遠離輻板的一端設有輪緣和踏面。

進一步的，所述輻板包括輪轂-輻板過渡區、輻板主體和輪輞-輻板過渡區，輪轂-輻板過渡區位于輪轂與輻板主體之間，輪輞-輻板過渡區位于輪輞與輻板主體之間。

進一步的，所述輪轂-輻板過渡區和輪輞-輻板過渡區均為圓弧結構，輪轂-輻板過渡區的圓弧方向與輪輞-輻板過渡區的圓弧方向相反，輻板主體為斜直結構，輻板主體的兩端部分別與輪轂-輻板過渡區和輪輞-輻板過渡區相切。