專利名稱：三件套運(yùn)動控制轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于有軌機(jī)車的改進(jìn)的三件套轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)提供了用于改善穩(wěn)定性的長行程恒定接觸側(cè)軸承，一個(gè)具有改善的垂直度的摩擦瓦，一個(gè)用于改善曲線性能并增加磨損抗力的彈性支座墊，以及改善了乘坐平穩(wěn)質(zhì)量、增加了對懸架下垂的阻力、加大了振蕩極限速度的用于調(diào)整并優(yōu)化鐵路車的一個(gè)懸架系統(tǒng)。所述運(yùn)動控制轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)被認(rèn)為能夠符合或者超過美國鐵路協(xié)會(AAR)的M-976規(guī)范要求。
背景技術(shù)：
鐵路車相對的兩端通常支撐在間隔分離開的轉(zhuǎn)向架組件上，這允許所述轉(zhuǎn)向架沿著鐵軌運(yùn)行。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的鐵路車包括一對鐵路車轉(zhuǎn)向架，這個(gè)轉(zhuǎn)向架包括支撐于一對輪軸上的一對側(cè)架，每一個(gè)輪軸提供有一對車輪，車輪牢固在每個(gè)輪軸上并且以符合聯(lián)合的鐵路轉(zhuǎn)向架規(guī)格的距離彼此分離。側(cè)架沿著所述轉(zhuǎn)向架可以縱向操作并且平行于所述鐵路車的縱向軸線運(yùn)行。側(cè)架包括一個(gè)頂部構(gòu)件、一個(gè)壓縮構(gòu)件、一個(gè)張緊構(gòu)件、一個(gè)柱、一個(gè)凹字形楔、一個(gè)支座以及一個(gè)支座頂。
一個(gè)中空枕梁橫著設(shè)置在所述鐵路車的所述縱向軸線上，與所述側(cè)架連接，并且具有支撐于其上的鐵路車主體。一個(gè)枕梁中心凹體提供有一個(gè)中央開口。所述枕梁中心凹體接收并支撐與車體相聯(lián)合的牽引梁的一個(gè)凸出圓形中心盤。所述轉(zhuǎn)向架中心凹體提供有主支撐面以支撐在所述轉(zhuǎn)向架枕梁上的所述車體。轉(zhuǎn)向架中心凹體經(jīng)常與一個(gè)水平磨損板和一個(gè)垂直磨損環(huán)相適配，以改善磨損特性并且延長所述聯(lián)合轉(zhuǎn)向架枕梁的使用壽命。
每個(gè)側(cè)架包括用于枕梁端部并且用于支撐了所述枕梁的彈簧組的一個(gè)窗口部分，這個(gè)窗口部分允許枕梁相對于所述側(cè)架移動。每個(gè)彈簧組典型地包括多個(gè)卷簧，卷簧在一個(gè)側(cè)架彈簧座部分和所述枕梁端部的一個(gè)下表面之間延伸，所述枕梁端部在各自的側(cè)架彈簧座上方間隔開。
側(cè)軸承也可以在所述轉(zhuǎn)向架枕梁和車體之間布置，典型地從側(cè)面提供到中心盤凹體的每一邊上，枕梁上的中心盤凹體是在所述軸承墊上的。恒定接觸側(cè)軸承通常使用在鐵路車轉(zhuǎn)向架上。它們典型地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)向架枕梁上，比如在側(cè)軸承墊上，但是可以被設(shè)置在別處。一些以前的設(shè)計(jì)使用了安裝于底座和蓋之間的單獨(dú)的一個(gè)螺旋彈簧。其它設(shè)計(jì)使用了多個(gè)螺旋彈簧或者彈性元件。
美國鐵路協(xié)會(AAR)標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)貨車轉(zhuǎn)向架容量大小一般由裝備了這樣的轉(zhuǎn)向架的鐵路車的公稱承重容量或者額定承重容量來標(biāo)定。典型的轉(zhuǎn)向架容量指標(biāo)是40噸、50噸、70噸、100噸和125噸。轉(zhuǎn)向架容量的更特殊的指標(biāo)是裝備有特殊容量轉(zhuǎn)向架的鐵路車的鐵軌上的允許總毛重。像這樣的轉(zhuǎn)向架容量指標(biāo)的例子分別是142,000磅、177,000磅、220,000磅、263,000磅和315,000磅。自從1994年以來，AAR標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)貨車轉(zhuǎn)向架在商業(yè)上已經(jīng)可以用于具有286,000磅級別毛重的鐵路車。
在鐵軌上用于鐵路車轉(zhuǎn)向架的總允許毛重或者最大毛重通常是由在聯(lián)合的鐵路車轉(zhuǎn)向架輪軸上的軸頸軸承的承載能力所決定的。而且，與每個(gè)公稱鐵路車轉(zhuǎn)向架容量相聯(lián)合的是給定的車輪直徑大小，用以限制最大車輪/鐵軌接觸壓力。符合AAR標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸車轉(zhuǎn)向架的典型的軸頸軸承尺寸和車輪尺寸包括在下面的表格中。
表1公稱轉(zhuǎn)向架容量 鐵軌上的最大毛重 軸頸軸承尺寸 車輪尺寸直徑40噸142,000磅 5英寸×9英寸 33英寸50噸177,000磅 5.5英寸×10英寸 33英寸70噸220,000磅 6英寸×11英寸33英寸100噸 263,000磅 6.5英寸×12英寸 36英寸125噸 315,000磅 7英寸×12英寸38英寸美國鐵路協(xié)會(AAR)為鐵路車穩(wěn)定性、車輪載荷以及彈簧組結(jié)構(gòu)建立了標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的建立或確定是在這種情況下做出的，即，承認(rèn)像足夠幅度的搖擺那樣的鐵路車車體動態(tài)的振動模式會壓縮位于所述枕梁的間隔端部的所述彈簧組的個(gè)體彈簧，彈簧的壓縮甚至到了實(shí)體狀態(tài)或者接近實(shí)體狀態(tài)。這個(gè)間隔端部的彈簧壓縮伴隨著彈簧的伸展，這個(gè)作用-反作用能夠放大并擴(kuò)大在所述懸架系統(tǒng)上的“表面的”車輪載荷以及隨后的鐵路車搖擺運(yùn)動，就像與來自所述鐵路車以及其中的實(shí)際或“平均”重量或者載荷相反。作為放大的搖擺運(yùn)動的結(jié)果，并且在這樣的搖擺運(yùn)動的大振幅時(shí)，所述鐵軌和所述車輪之間的觸點(diǎn)壓力能夠在所述鐵路車的間隔側(cè)邊顯著減少。在一個(gè)極端的例子中，所述車輪能夠從所述轉(zhuǎn)向架提升并與之偏離，這增加了出軌的機(jī)會。
鐵路車車體運(yùn)動具有多種方式，有彈起、顛簸、偏轉(zhuǎn)和橫向振蕩以及上面提到的擺動。在車體擺動，或者由AAR定義的扭曲和擺動中，所述車體看起來是交替地在所述鐵路車的側(cè)邊和縱向軸線附近之間旋轉(zhuǎn)。車體顛簸可以看作是在橫向的鐵路車旋轉(zhuǎn)軸線附近的一個(gè)從前向后旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動，這樣述鐵路車可能看起來是在其向前和向后的縱向方向之間突進(jìn)。車體彈起指的是所述鐵路車的垂直且直線的運(yùn)動。偏轉(zhuǎn)被看作是在穿過所述鐵路車延伸的一個(gè)垂直軸線附近的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，這給出了隨著所述鐵路車將轉(zhuǎn)向架移到低處、所述車廂末端往復(fù)移動的表象。最后，橫向穩(wěn)定性被看作是所述車體的振蕩橫向轉(zhuǎn)移。作為選擇，轉(zhuǎn)向架振蕩指的是所述鐵路車轉(zhuǎn)向架的，而不是所述鐵路車車體的平行四邊形度或者變形度，這與上面提到的所述鐵路車車體的運(yùn)動是截然不同的分離的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)向架振蕩也是由于車輪橫截面是圓錐形因而產(chǎn)生的所述輪輻的振蕩橫向轉(zhuǎn)移。所有這些運(yùn)動形式都是不希望發(fā)生的，并且能夠?qū)е虏荒芙邮艿蔫F路車性能，并且不利于鐵路車的安全操作。
用來控制鐵路車轉(zhuǎn)向架和鐵路車車體的動態(tài)反應(yīng)的一個(gè)常用的裝置是摩擦瓦組件，它提供了振蕩運(yùn)動的從枕梁到側(cè)架的阻尼。摩擦瓦包括在枕梁凹穴中的一個(gè)摩擦楔，在這個(gè)枕梁凹穴中所述楔被偏置以保持與所述側(cè)架摩擦嚙合。摩擦瓦通過對所述枕梁和側(cè)架之間的相對運(yùn)動進(jìn)行摩擦阻尼從而消耗了懸架系統(tǒng)能量。
摩擦瓦最通常地是使用恒定或固定偏差的摩擦阻尼結(jié)構(gòu)，同時(shí)所述摩擦瓦接觸所述枕梁凹穴的補(bǔ)足的內(nèi)表面。使所述摩擦瓦有偏差并且保持該摩擦瓦抵靠在所述枕梁凹穴表面和所述側(cè)架柱磨損面上的一個(gè)保持彈簧或者控制彈簧被所述摩擦瓦下方的所述側(cè)架的彈簧基底或彈簧底座部分所支撐。通過一個(gè)固定的或者恒定的偏差或者阻尼彈簧組，所述控制彈簧并不承載，并且所述摩擦瓦組件彈簧的壓縮率在位于所述枕梁和側(cè)架之間的相對運(yùn)動期間基本上保持不變，該壓縮率是作為力的一個(gè)功能的位移。因此，在一個(gè)恒定偏置排列中，為了所述鐵路車負(fù)載的所有情況，作用于所述摩擦瓦的偏置力在整個(gè)操作范圍內(nèi)保持恒定，這個(gè)操作范圍不但用于所述相對運(yùn)動，而且用于所述枕梁和側(cè)架之間的偏置的彈簧位移。因此，所述摩擦瓦與柱磨損表面之間的摩擦力保持相對不變。
作為選擇，在可變偏差排列中的摩擦瓦的反應(yīng)隨著所述保持彈簧的壓縮長度而變化。因此，所述摩擦瓦與所述側(cè)架柱之間的摩擦力隨著所述枕梁的垂直運(yùn)動而變化。然而，在一個(gè)彈簧率可變的結(jié)構(gòu)中，所述控制彈簧的操作范圍或者彈簧率可能并不足以對所施加的力做出反應(yīng)，這些力也就是所述鐵路車的重量和振蕩的動態(tài)力，動態(tài)力是來自所述轉(zhuǎn)向架和操作條件的改變。至少在一些可變的摩擦力排列中，所述摩擦瓦與所述側(cè)架彈簧座之間的距離已經(jīng)被認(rèn)為是足以向摩擦瓦偏置彈簧提供合適的設(shè)計(jì)特性，以處理在所述鐵路車車輪轉(zhuǎn)向架組件中力的變化和范圍，甚至可以用于具有一個(gè)較高額定承載能力的鐵路車。
在固定或恒定偏差排列中，所述摩擦瓦經(jīng)常具有一個(gè)彈簧凹穴來接收具有足夠長度和卷簧直徑的一個(gè)控制彈簧，用以提供所需要的摩擦阻尼。
所述彈簧組排列連同所述摩擦瓦一起支撐所述鐵路車，并對所述枕梁和側(cè)架之間相對的相互作用進(jìn)行抑制。已經(jīng)存在用于鐵路車懸架系統(tǒng)的多個(gè)類型的彈簧組，比如在所述彈簧組內(nèi)部的同心彈簧；五、七和九彈簧排列；用于所述摩擦瓦的伸長彈簧；以及用于在多彈簧副內(nèi)部的所述摩擦瓦的短彈性長度彈簧。這些僅僅是設(shè)置在側(cè)架和枕梁端部組件之間的很多有名的彈簧排列中的幾個(gè)。這些彈簧組件必須符合美國鐵路協(xié)會(AAR)制定的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在完全壓縮狀態(tài)或者實(shí)體彈簧狀態(tài)下每個(gè)卷簧的固定彈簧高度。用于任何鐵路車的特殊彈簧排列依賴于所述鐵路車的物理結(jié)構(gòu)，它的額定承載能力以及車輪轉(zhuǎn)向架組件的結(jié)構(gòu)。也就是說，所述彈簧組排列必須對所述轉(zhuǎn)向架中的變化做出反應(yīng)，而且對所述鐵路車中的變化做出反應(yīng)，比如空的鐵路車重量、滿載鐵路車重量、鐵路車重量分配、鐵路車操作特性、所述側(cè)架彈簧平臺和所述枕梁端之間的可利用的垂直空間、特殊的摩擦瓦設(shè)計(jì)以及其它操作的和物理的參數(shù)。
以前的彈簧組設(shè)計(jì)根據(jù)AAR標(biāo)準(zhǔn)S-259和規(guī)則88被限制在1.5的最小儲備能力上。盡管這個(gè)允許的儲備能力最小值根據(jù)AAR標(biāo)準(zhǔn)是1.5，用于摩擦阻尼車懸架的懸架儲備能力卻已經(jīng)為了鐵路車的牽引機(jī)車而減少，因?yàn)樗鼈冄b備有自己的懸架系統(tǒng)。為了這些類型的載荷而減少儲備能力被認(rèn)為能夠改善乘坐平穩(wěn)質(zhì)量。除了鐵路車牽引機(jī)車以外，AAR1.5的最小儲備能力被認(rèn)為是能夠防止懸架下垂的最小允許彈簧能力。然而，以前的技術(shù)并沒有考慮所述鐵路車的長度或者在車內(nèi)部的所述懸架系統(tǒng)的相互作用。所有類型的車都使用同樣的懸架設(shè)計(jì)和阻尼。
所述鐵路車必須在物理上能夠承受額定負(fù)載重量，并且隨著鐵路車沿著不同的軌道輪廓以變化的速度運(yùn)行而保持與所述軌道接觸，而不同的軌道輪廓具有變化的軌道條件。同時(shí)，所述鐵路車和轉(zhuǎn)向架組件必須具有使自己能夠在空載、空車情況下的這些同樣變化的軌道條件下安全操作的操作特性。操作重量的兩個(gè)極端在任一情形下都必須在沒有造成緊急出軌的情況下被調(diào)節(jié)。
為了給鐵路車提供上面所需的操作范圍能力，與所述轉(zhuǎn)向架組件結(jié)合成一體的所述阻尼系統(tǒng)彈簧組必須具有確定的靜態(tài)和動態(tài)操作特性。也就是說，對在軌道和輪廓條件變化很寬的鐵軌上運(yùn)動的車進(jìn)行操作能夠?qū)е聛碜哉駝拥膭討B(tài)操作問題，這可以發(fā)展成所述鐵路車的無控制的不穩(wěn)定性，尤其是在極度升高的曲線上。軌道與車輪的分離是幾種條件的結(jié)果，包括鐵軌有缺陷的橫斷，并且與因?yàn)橥ㄟ^不統(tǒng)一軌道而發(fā)生的車的振動頻率協(xié)作，空載鐵路車的車輪脫離并不是少見的。盡管車輪從軌道脫離通常并不導(dǎo)致脫軌，然而像這樣的分離造成的隱含危險(xiǎn)很容易變成顯然的危險(xiǎn)，并且如果可能的話應(yīng)該避免。
處理鐵路車和轉(zhuǎn)向架組件的振動的主要方法之一是來自上面提到的摩擦瓦的阻尼，還有所述支撐彈簧的穩(wěn)定性影響。這些振動可能部分地是由于鐵路車在其操作期間所經(jīng)歷的物理軌道條件所產(chǎn)生的。舉個(gè)例子，軌道條件的改變能夠影響所述轉(zhuǎn)向架組件的操作，這個(gè)軌道變化的影響可以隨著它們通過車輪、輪軸和懸架被轉(zhuǎn)移到所述側(cè)架上從而被放大。這可以隨著鐵路車穿過軌道并且遭遇更多的這些軌道引起的操作問題從而影響鐵路車的操作。
典型的側(cè)軸承排列是被設(shè)計(jì)來控制所述鐵路車的振蕩的。也就是說，隨著所述鐵路車轉(zhuǎn)向架的半圓錐車輪沿著鐵軌行駛，在所述鐵路車轉(zhuǎn)向架中引發(fā)了一個(gè)偏轉(zhuǎn)軸心的運(yùn)動。因?yàn)檗D(zhuǎn)向架偏轉(zhuǎn)，所述側(cè)軸承的一部分被制成滑動越過所述鐵路車車體的下面。合成摩擦產(chǎn)生了一個(gè)相反的扭矩，這個(gè)扭矩產(chǎn)生了防止這個(gè)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動的效果。鐵路車轉(zhuǎn)向架的另一個(gè)目的是控制或限制所述車體的搖擺運(yùn)動。大多數(shù)以前的側(cè)軸承設(shè)計(jì)將所述軸承的行程限制在大約5/16”。像這樣的側(cè)軸承的最大行程被美國鐵路協(xié)會(AAR)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定。以前的標(biāo)準(zhǔn)，比如M-948-77，將很多應(yīng)用的行程限制在了5/16”。
新的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)展，這需要鐵路車轉(zhuǎn)向架符合更加嚴(yán)格的要求。最新的AAR標(biāo)準(zhǔn)是M-976，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)適用于具有超過268,000磅的總的軌道負(fù)載的鐵路車。

發(fā)明內(nèi)容
存在對用于鐵路車的改進(jìn)的轉(zhuǎn)向架的需要，該轉(zhuǎn)向架符合這些新的AAR標(biāo)準(zhǔn)，比如AAR官方手冊規(guī)定的M-976或者規(guī)則88。
也存在對一種改進(jìn)的鐵路車轉(zhuǎn)向架的需要，這種鐵路車轉(zhuǎn)向架具有一套共同工作的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，用以提供改善的運(yùn)動控制和操作特性，當(dāng)運(yùn)輸大容量負(fù)載的時(shí)候尤其有利。
上面的以及其它優(yōu)勢是通過本發(fā)明的實(shí)施例的變化而獲得的。
在優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)改進(jìn)的運(yùn)動控制轉(zhuǎn)向架合并了下面結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)或多個(gè)長行程恒定接觸側(cè)軸承；具有增加的垂直度的“寬”摩擦瓦結(jié)構(gòu)或與之類似的替換結(jié)構(gòu)，比如拼合楔摩擦瓦，或者復(fù)合斜角瓦；彈性支座墊以及/或者一個(gè)彈性支座墊；以及一個(gè)懸架系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)被“調(diào)整”和優(yōu)化以具有低于1.5的儲備能力。在一個(gè)最優(yōu)選的實(shí)施例中，所有這四個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)被合并到一個(gè)運(yùn)動控制轉(zhuǎn)向架中，并且被認(rèn)為是具有復(fù)合的作用，能夠使所述轉(zhuǎn)向架符合或者超過AAR標(biāo)準(zhǔn)，比如用于具有286,000磅總額定軌道負(fù)載的鐵路車的M-976。
長行程側(cè)軸承可以通過任意不同的傳統(tǒng)的或隨后發(fā)展的設(shè)計(jì)來獲得，在這些設(shè)計(jì)中，所述側(cè)軸承的行程允許超過5/16”，優(yōu)選地是至少5/8”。舉個(gè)例子，這可以通過使用一個(gè)彈性推進(jìn)元件來實(shí)現(xiàn)，比如一個(gè)彈性元件或者設(shè)置于底座和蓋之間的一個(gè)或多個(gè)彈簧。在示范性實(shí)施例中，長行程可以在用于鐵路車轉(zhuǎn)向架的一個(gè)側(cè)軸承排列中實(shí)現(xiàn)，這是通過幾個(gè)結(jié)構(gòu)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)的，包括底座和/或蓋高度的減小以及/或者所述彈性推進(jìn)元件實(shí)體高度的減小，以在所述推進(jìn)元件被完全壓縮(實(shí)體)之前并且在所述底座和蓋降至最低點(diǎn)之前容納至少5/8”的行程。
在示范性實(shí)施例中，包括改善的控制和振動特性的所述側(cè)軸承的改進(jìn)操作通過小心控制所述蓋和底座之間的縱向間隙來實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這對于防止所述蓋和底座之間過度的移動是很重要的，而且減少了聯(lián)合的沖擊壓力、應(yīng)力和磨損。
在示范性實(shí)施例中，在沒有逆向影響振蕩特性的情況下獲得了改善的軌跡、曲線和負(fù)載水平特征，這是通過將所述側(cè)軸承的彈簧常數(shù)改變到預(yù)定范圍之內(nèi)從而實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)范圍優(yōu)選地是在4000-6000磅/英寸之間。
在示范性實(shí)施例中，一個(gè)具有一車體磨損板的更好的接觸表面排列是通過處理所述側(cè)軸承的蓋的邊角并且增加所述蓋的上接觸表面的平面度以改善磨損特性，比如減少擦傷，從而獲得的。
在示范性實(shí)施例中，改善的垂直度是通過使用一個(gè)寬的摩擦瓦設(shè)計(jì)來獲得的。在一個(gè)特殊實(shí)施例中，與典型的51/2”寬的摩擦瓦相比，所述摩擦瓦寬度大約是8”或者更寬。
在示范性實(shí)施例中，改善的垂直度也可以通過使用一個(gè)拼合楔摩擦瓦設(shè)計(jì)或者使用具有復(fù)合斜角以增加垂直度的一個(gè)瓦從而獲得。
在示范性實(shí)施例中，改善的曲線是通過使用一個(gè)彈性支座墊從而獲得的。
在示范性實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)向架由輕型鑄件加工成形以允許較高的有效負(fù)載能力。
在示范性實(shí)施例中，改善的乘坐平穩(wěn)質(zhì)量、對懸架下垂的阻力以及增加的振蕩極限速度是通過改善調(diào)整懸架獲得的，這個(gè)調(diào)整懸架具有卷簧組，該卷簧組具有低于1.5的最小儲備能力。舉個(gè)例子，這可以通過減少彈簧的總數(shù)量或者替代所使用的彈簧類型來獲得。


本發(fā)明將參考下面的附圖來描述，其中圖1是鐵路車車輪轉(zhuǎn)向架組件的斜視圖；圖2是在圖1的所述車輪轉(zhuǎn)向架組件一側(cè)的側(cè)架、彈簧組、枕梁端和摩擦瓦的局部剖視分解圖；圖3是圖2所示的裝配的車輪轉(zhuǎn)向架組件局部的斜視圖；圖4是一個(gè)枕梁端及其摩擦瓦凹穴的平面圖；圖5是所述彈簧組、枕梁端和摩擦瓦的局部的正視圖；圖6是有翼摩擦瓦的下斜仰視圖；圖7A是摩擦瓦的一個(gè)作為選擇的實(shí)施例的斜視圖；圖7B是摩擦瓦的一個(gè)作為選擇的實(shí)施例的斜視圖；圖7C是摩擦瓦的一個(gè)作為選擇的實(shí)施例的斜視圖；圖7D是摩擦瓦的一個(gè)作為選擇的實(shí)施例的分解圖；圖7E是圖7D中所示摩擦瓦的斜視圖；圖8A是在具有一個(gè)摩擦瓦的側(cè)架中的恒定阻尼懸架彈簧組的正視圖；圖8B是在具有一個(gè)摩擦瓦的側(cè)架中的可變阻尼懸架彈簧組的正視圖；
圖9是在具有一個(gè)摩擦瓦的側(cè)架中的彈簧組的正視圖；圖10A是在自由高度的一個(gè)示范性彈簧；圖10B是壓縮到空車狀態(tài)高度的圖10A的彈簧；圖10C是壓縮到滿載狀態(tài)高度的圖10A的彈簧；圖11是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)九卷簧組結(jié)構(gòu)的平面圖；以及圖12是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的九卷簧組結(jié)構(gòu)的平面圖；圖13是垂直加速度的圖表，展示了作為所述鐵路車速度的一個(gè)功能；圖14是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)七卷簧組結(jié)構(gòu)的平面圖；圖15是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的七卷簧組結(jié)構(gòu)的平面圖；圖16是轉(zhuǎn)向架表面墜落和彈起的變化的一個(gè)圖示；圖17是根據(jù)本發(fā)明的示范性恒定接觸側(cè)軸承的分解透視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的示范性側(cè)軸承底座的頂視圖；圖19是圖18的所述底座沿著線19-19的剖視圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明的示范性側(cè)軸承蓋的頂視圖；圖21是圖20的所述蓋沿著線21-21的剖視圖；圖22是圖20的所述蓋沿著線22-22的剖視圖，其構(gòu)造是用于接收一個(gè)或多個(gè)彈簧；圖23是用于本發(fā)明的示范性側(cè)軸承彈簧組合的一個(gè)表格；圖24是圖20的所述側(cè)軸承蓋沿著線22-22的剖視圖，展示了第一示范性彈簧鎖緊結(jié)構(gòu)；圖25是圖20的所述側(cè)軸承蓋沿著線22-22的剖視圖，展示了第二示范性彈簧鎖緊結(jié)構(gòu)；以及圖26是圖20的所述側(cè)軸承蓋沿著線22-22的剖視圖，展示了第三示范性彈簧鎖緊結(jié)構(gòu)，用于一個(gè)單獨(dú)的大的彈簧。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，一個(gè)示范性的鐵路車車輪轉(zhuǎn)向架組件10具有一個(gè)第一側(cè)架12和一個(gè)第二側(cè)架14，它們相互平行排列。橫枕梁16通常在第一側(cè)架12和第二側(cè)架14各自的彈簧窗18處將它們連接在一起，彈簧窗大致在第一和第二側(cè)架12、14的縱向中點(diǎn)處。第一輪軸和輪副20以及第二輪軸和輪副22設(shè)置在平行側(cè)架12和14的相對端。第一及第二輪軸和輪副20、22的每一個(gè)都具有一個(gè)輪軸軸線30，該輪軸軸線通常橫向于第一和第二側(cè)架12、14的縱軸線31，并且大致平行于枕梁16。第一和第二輪副20、22的每一個(gè)都包括輪24和26以及具有輪軸軸線30的輪軸28。
枕梁16具有第一端32和第二端34，它們通過圖1的第一和第二側(cè)架12、14的窗18分別延伸。窗18、枕梁端32、彈簧組36、側(cè)架12的第一摩擦瓦38和第二摩擦瓦40在圖2中以放大的、剖視的、分解的視圖被展示。因?yàn)檎砹憾?2和34、第一和第二側(cè)架12和14，以及側(cè)架窗18在結(jié)構(gòu)和功能上都類似，所以只有在第一側(cè)架12上的枕梁端32將被描述，但是這個(gè)描述也適合于第二側(cè)架14的枕梁端34和窗18。
在圖2中，側(cè)架窗18具有下支撐平臺42，該平臺具有第一和第二垂直側(cè)柱或者側(cè)面44和46，它們分別從平臺42垂直延伸。彈簧組36被圖示成由負(fù)載彈簧48、54和56組成的三三矩陣。在這個(gè)矩陣中，第一內(nèi)控制彈簧50和第二控制彈簧52同心地設(shè)置在外控制彈簧54和56中，它們分別提供控制彈簧組件，這些控制彈簧50、52、54和56也是鐵路車的承載元件。承載彈簧48，或者承載彈簧組件可以包括1、2或者3個(gè)體彈簧，它們以滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的方式或者能為懸簧組36提供優(yōu)化的動力性能的方式來排列。
所述彈簧組36可以通過改變彈簧的數(shù)量、彈簧的排列、以及/或者彈簧的類型從而達(dá)到調(diào)整。因此，像在此應(yīng)用中，術(shù)語“調(diào)整彈簧組”的定義意味著已經(jīng)從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彈簧組設(shè)計(jì)(典型地是在本發(fā)明有效的時(shí)候具有一個(gè)根據(jù)AAR(美國鐵路協(xié)會)要求大于1.5的儲備能力)修改后的彈簧組，這種修改是通過移除、代替、并且/或者重新排列一定類型的沒有附加的任何其它裝置的標(biāo)準(zhǔn)組彈簧來實(shí)現(xiàn)的，舉個(gè)例子，例如液體阻尼的添加，該液體阻尼在所述彈簧組組件內(nèi)部就位，這種協(xié)調(diào)按照預(yù)期減少了在此描述的所述彈簧組的儲備能力。彈簧的移除包括移除一套彈簧中的一個(gè)或者多個(gè)，或者在所述彈簧組內(nèi)部移除一套彈簧。特定類型彈簧的替代包括替代一套彈簧中的一個(gè)或者多個(gè)，或者在所述彈簧組內(nèi)部用一個(gè)不同的彈簧或者不同的一套彈簧來替代原來的一套彈簧，舉個(gè)例子，用不同硬度、尺寸或類似性質(zhì)的一個(gè)彈簧來替代。調(diào)整彈簧組組件的例子在下面被進(jìn)一步討論。
圖2和圖4中的枕梁端32在枕梁前邊緣58處具有前摩擦瓦凹穴61，并且在枕梁后邊緣60處具有后摩擦瓦凹穴63，摩擦瓦凹穴61和63接收第一和第二摩擦瓦38和40，它們各自在其中滑動操作。圖2的側(cè)架12、枕梁16和彈簧組36以裝配的形式在圖3中展示。在這個(gè)圖中，注意到在側(cè)柱磨損面46(圖2)和摩擦瓦40的摩擦面62之間有內(nèi)表面接觸。類似的摩擦面62也在摩擦瓦38和車輪轉(zhuǎn)向架的其它摩擦瓦中被提出。正是在一個(gè)摩擦瓦和一個(gè)磨損面之間，例如摩擦瓦40和磨損面46之間，的摩擦內(nèi)表面運(yùn)動才提供了摩擦瓦的阻尼力。通過控制彈簧50、52、54、56提供了作用于摩擦瓦38、40上的偏心力，如圖5所示這個(gè)偏心力作用在摩擦瓦下表面64處。
當(dāng)與所述負(fù)載彈簧48一起分擔(dān)載荷的時(shí)候，摩擦瓦38、40就作為阻尼裝置來操作。圖6中的摩擦瓦40是一個(gè)有翼摩擦瓦，它具有中心部分41、第一翼43和第二翼45。摩擦瓦中心部分41可以滑動地在枕梁端32的槽61或63中移動，如圖4所示，這是為了保持摩擦瓦40在適當(dāng)位置，并且在鐵路車經(jīng)過鐵軌時(shí)的摩擦瓦垂直往復(fù)運(yùn)動過程中對其進(jìn)行引導(dǎo)。然而，控制彈簧，彈簧組件或偶聯(lián)體50、54以及52、56的所述偏心操作在與它們聯(lián)合的摩擦瓦38、40上提供了可變的偏心運(yùn)動，這調(diào)節(jié)了車輪轉(zhuǎn)向架組件10和車輪轉(zhuǎn)向架(未示出)的動力操作范圍。在圖6中，通常設(shè)置在下表面64中心的環(huán)形盤或環(huán)帶物47從下表面64延伸進(jìn)入控制卷簧52，以將彈簧52維持在一條直線上。彈簧52與下瓦表面64接觸，并且偏壓摩擦瓦40，用于給枕梁12和轉(zhuǎn)向架10提供阻尼，并且因此為所述鐵路車提供阻尼。
在一個(gè)鐵路車的通常操作中，彈簧組36偏壓枕梁16，并且因此所述鐵路車被枕梁16在中心盤66處支撐。所述偏心力控制或者調(diào)節(jié)所述鐵路車的振動或者跳躍，在經(jīng)過所述鐵軌過程中保持鐵路車的穩(wěn)定，并且對任何來自各種不確定影響的擾動進(jìn)行阻尼，就像上面所提到的。
在以前的典型結(jié)構(gòu)中，摩擦瓦具有大約5.5”寬度的橫斷摩擦面62。然而，在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)較寬的摩擦瓦有利于改善垂直度，并且有利于在與其它像調(diào)整彈簧組36那樣的不同的轉(zhuǎn)向架零件協(xié)作的時(shí)候運(yùn)轉(zhuǎn)良好，用以獲得一個(gè)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)能夠滿足最近AAR對于像M-976那樣的大鐵路車的規(guī)范。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有一個(gè)大約8”寬或者甚至更寬的摩擦面62的“寬”摩擦瓦提供了改善的矩形。所述摩擦瓦寬度的增加減少了在曲線附近的運(yùn)輸過程中所述側(cè)架12、14相對于枕梁16“搖擺”的幅度。這使得所述轉(zhuǎn)向架在所有時(shí)間都保持矩形(也就是說所述側(cè)架實(shí)質(zhì)上垂至于所述枕梁)并且在通過一個(gè)轉(zhuǎn)彎以后幫助所述轉(zhuǎn)向架恢復(fù)“矩形”。這減少了在所述轉(zhuǎn)向架、車輪和鐵軌上的磨損。
在圖7A-7E、8A和8B中表示出了用于所述摩擦瓦以及用于具有彈簧組的所述摩擦瓦的作為選擇的結(jié)構(gòu)。應(yīng)該注意到不同的摩擦瓦設(shè)計(jì)能夠在本發(fā)明的鐵路轉(zhuǎn)向架懸架設(shè)計(jì)中被使用。改善性能的主要關(guān)鍵在于摩擦瓦結(jié)合其它設(shè)計(jì)特征來使用，通過增加所述轉(zhuǎn)向架的垂直度從而改善轉(zhuǎn)向架的運(yùn)動質(zhì)量。
圖7A圖示了一個(gè)沒有雙翼結(jié)構(gòu)的摩擦瓦150。圖7B圖示了具有一個(gè)襯墊151的摩擦瓦150。圖7C圖示了具有一對襯墊153的一個(gè)作為選擇的摩擦瓦152。在圖7D和圖E中另一個(gè)作為選擇的摩擦瓦154是具有一個(gè)插入物155的分離楔結(jié)構(gòu)。通過這個(gè)作為選擇的摩擦瓦，插入物155與一個(gè)枕梁凹穴結(jié)合。在運(yùn)輸過程中，當(dāng)枕梁16向下移動的時(shí)候，構(gòu)成摩擦瓦154的兩個(gè)分離的楔元件向外伸展。這隨著運(yùn)輸?shù)脑黾佣饾u增加了所述摩擦瓦的有效寬度，從而增加了施加的偏心力，導(dǎo)致了改善的垂直度，這個(gè)垂直度能夠比得上通過固定“寬度”的摩擦瓦設(shè)計(jì)而獲得的垂直度。
在圖8A中，在一個(gè)側(cè)架和枕梁中的一個(gè)恒定阻尼懸架彈簧組的一個(gè)說明性部分中表示了第二個(gè)作為選擇的摩擦瓦247。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，摩擦瓦247具有開向摩擦瓦247的內(nèi)室251的下口249。在室251中的控制彈簧52偏壓瓦247使之緊靠枕梁36。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，摩擦瓦247可以具有任意形狀，像雙翼或者單斜面。在圖8B中，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中的一個(gè)側(cè)架和枕梁的說明性可變阻尼懸架彈簧組表示了所述第二個(gè)作為選擇的摩擦瓦247。
如圖9所示，車輪轉(zhuǎn)向架組件(在圖1中的10)的元件的典型磨損發(fā)生在磨損面46、摩擦面62和所述摩擦瓦斜表面51。這樣的磨損造成所述摩擦瓦在所述枕梁16的所述瓦凹穴63內(nèi)部升高。隨著所述摩擦瓦40升高，所述控制卷簧57減壓，造成柱負(fù)載55減少。因此，所述摩擦瓦高度的測量是全部控制元件磨損的全面的測量。所述摩擦瓦具有一個(gè)可見的指示器49，用以確定什么時(shí)候所述摩擦瓦應(yīng)該因?yàn)楸砻婺p而被替換。
所述阻尼作用經(jīng)常通過像摩擦瓦38和40那樣的裝置來實(shí)施，在相對的枕梁端32、34以及在前邊緣和后邊緣58、60處都是可以操作的。然而，并不僅僅是一個(gè)偏心力對枕梁端32、34和摩擦瓦38、40的施加，還有靜態(tài)負(fù)載(在所述彈簧上的壓力)的施加，才是所述鐵路車在或者卸載或者滿負(fù)載時(shí)的重量。然而，對于任何特定的鐵路車來講，所述鐵路車的重量是可變的，這個(gè)重量具有較寬的范圍，從一個(gè)空車，車皮重量延伸到一個(gè)滿載容量的鐵路車重量，并且可能超過額定的車輛負(fù)載重量。因?yàn)樗鲨F路車在軌道上運(yùn)行，所以它經(jīng)歷了彈簧上的動態(tài)壓縮力，并且它容易受到所有上面引用的軌道條件影響，同時(shí)也易受無數(shù)其它條件的影響，這些影響能夠造成振動。彈簧組36和摩擦瓦38、40一致行動以提供所需的阻尼給所述鐵路車和車輪轉(zhuǎn)向架組件10，以用于其安全操作。
在圖10A中，一個(gè)示范性彈簧270圖示了彈簧的自由高度X和完全壓縮或者機(jī)械的實(shí)體高度A。在圖10B中，彈簧270被壓縮了一個(gè)壓縮距離y’，達(dá)到靜態(tài)空車時(shí)的彈簧高度y，并且在圖10C中，滿載容量車將彈簧270壓縮了一個(gè)壓縮距離z’，達(dá)到彈簧高度z。在動態(tài)操作中，所述鐵路車將在靜態(tài)高度附近振蕩，它將在這些靜態(tài)高度附近壓縮和伸展所述彈簧。在圖10C中的距離A’是設(shè)計(jì)到彈簧中的儲備距離或者安全距離，用于調(diào)節(jié)任何超越了常規(guī)期望值的隨機(jī)的車輛振蕩。
在減少的鐵路車重量和增加的運(yùn)輸能力之間的結(jié)構(gòu)上和操作上的矛盾是一個(gè)主要的操作情形，這個(gè)情形必須要調(diào)節(jié)。更加復(fù)雜的因素包括AAR為了在互換中利用的鐵路車而制定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這是針對很多鐵路車而不是單一的用戶，因此這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范受到AAR的保護(hù)。受限制的重量因素對設(shè)計(jì)者來講導(dǎo)致了操作上的約束。盡管用戶希望鐵路車的運(yùn)輸能力最大化而重量最小化，然而安全的操作特性對鐵路車的供應(yīng)商和用戶來講都是首先要關(guān)心的。
可以指示鐵路車懸架和阻尼結(jié)構(gòu)的是彈簧組36。對于一個(gè)單獨(dú)的同心彈簧排列的彈簧的比率或者響應(yīng)，以及在一個(gè)特定彈簧組36中需要的不同排列的所需彈簧的數(shù)量都將為一個(gè)特定的車輪轉(zhuǎn)向架組件10和鐵路車的類型而改變。通過改變彈簧的數(shù)量、彈簧的排列，以及/或者彈簧的類型，乘坐平穩(wěn)質(zhì)量和振蕩極限被顯著改善了。舉個(gè)例子，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的九盤簧組36包括九個(gè)外彈簧36A和八個(gè)內(nèi)彈簧36B，如圖11所示。對于使用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)九盤簧組件設(shè)計(jì)的286,000磅鐵路車和轉(zhuǎn)向架組件(未示出)來講，所述柱負(fù)載是4,744磅，所述彈簧的組比率是每英寸29,143磅；所述阻尼力是2,134磅；并且儲備比是1.61。比較地說起來，對于圖12所示的一個(gè)使用9個(gè)外盤簧36A和6個(gè)內(nèi)盤簧36B的“調(diào)整”彈簧組設(shè)計(jì)來講，所述柱負(fù)載是5,996磅，所述彈簧的組比率是每英寸26,061磅；所述阻尼力是2,698磅；并且儲備比是1.47。所述調(diào)整設(shè)計(jì)根據(jù)車主體的質(zhì)量和幾何形狀以及轉(zhuǎn)向架的位置而增加了阻尼并減少了彈簧儲備能力。以這個(gè)方式設(shè)計(jì)懸架系統(tǒng)需要減少儲備能力以向低于AAR標(biāo)準(zhǔn)的1.5看齊。這已經(jīng)在很多車上被測試過了，并且表明在乘坐平穩(wěn)質(zhì)量和振蕩極限上得到了顯著的改善。
參考圖13，一個(gè)圖表展示了鐵路車的垂直加速度速度，這是作為其速度函數(shù)被圖示的。作為具有標(biāo)準(zhǔn)九盤簧組的286,000磅鐵路車和轉(zhuǎn)向架接近加速到55mph，其最大記錄垂直加速度接近2.5克’秒。比較來講，作為具有調(diào)整彈簧組設(shè)計(jì)的286,000磅鐵路車和轉(zhuǎn)向架接近加速到55mph，其最大記錄垂直加速度接近1.1克’秒。通過減少儲備能力達(dá)到低于1.5，最大垂直加速度顯著地減少了，改善了乘坐平穩(wěn)質(zhì)量和振蕩極限。
這個(gè)調(diào)整設(shè)計(jì)提供了改善的乘坐平穩(wěn)質(zhì)量，增加了對懸架下垂的阻力，并且加大了鐵路車的振蕩極限速度，并因此是使轉(zhuǎn)向架能夠符合新的AAR轉(zhuǎn)向架性能規(guī)范M-976的起作用的因素，盡管單獨(dú)使用所述調(diào)整彈簧組對于使轉(zhuǎn)向架滿足這樣的新規(guī)范來講可能是不夠的。更合適地，可能需要幾個(gè)轉(zhuǎn)向架零件的聯(lián)合，像下面零件的一個(gè)或多個(gè)彈性支座墊；長行程恒定接觸側(cè)軸承；具有增加的垂直度的“寬”摩擦瓦或其它摩擦瓦；以及/或者一個(gè)輕質(zhì)鑄架。優(yōu)選的實(shí)施例至少包括所述調(diào)整彈簧組和長行程側(cè)軸承，但是可以進(jìn)一步包括改善的摩擦瓦設(shè)計(jì)和/或彈性支座墊。最優(yōu)選的實(shí)施例使用了所有這四個(gè)轉(zhuǎn)向架零件。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的七盤簧設(shè)計(jì)組件被調(diào)整以改善乘坐平穩(wěn)質(zhì)量和振蕩極限。明確地，如圖14所示，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)七盤簧組36具有7個(gè)外彈簧36A，9個(gè)內(nèi)彈簧36B和5個(gè)內(nèi)彈簧36C。對于286,000磅鐵路車來講，這個(gè)設(shè)計(jì)具有4,744磅的柱負(fù)載，30,562磅每英寸的彈簧組比率；相當(dāng)于2,134磅的阻尼力并且儲備比是1.57。通過移除所述內(nèi)-內(nèi)彈簧36C并且替代所述控制彈簧，如圖15所示，對于286,000磅鐵路車來講，所述柱負(fù)載增加到5,996磅，所述組比率下降到每英寸25,781磅；所述阻尼力增加到2,698磅；并且儲備比下降到1.42。再一次，一個(gè)低于1.5的儲備比導(dǎo)致了改善的乘坐平穩(wěn)質(zhì)量和振蕩極限。
應(yīng)該注意到很多不同的標(biāo)準(zhǔn)盤簧設(shè)計(jì)普遍地使用著，比如說，舉個(gè)例子，這些組件包括1)帶有7個(gè)內(nèi)彈簧的9個(gè)外彈簧；2)帶有7個(gè)內(nèi)彈簧、2個(gè)內(nèi)-內(nèi)彈簧和雙控制卷簧的7個(gè)外彈簧，；3)帶有7個(gè)內(nèi)彈簧和雙控制彈簧的7個(gè)外彈簧；4)帶有7個(gè)內(nèi)彈簧、2個(gè)內(nèi)-內(nèi)彈簧和雙側(cè)盤簧的7個(gè)外彈簧；5)帶有7個(gè)內(nèi)彈簧、4個(gè)內(nèi)-內(nèi)彈簧和雙側(cè)盤簧的6個(gè)外彈簧。這些標(biāo)準(zhǔn)盤簧設(shè)計(jì)的每一個(gè)都可以如上面討論的那樣被調(diào)整以具有低于1.5的儲備能力。
注意到所述調(diào)整設(shè)計(jì)是用于車的特殊長度和所述車內(nèi)部懸架系統(tǒng)的相互作用的一個(gè)例子是很重要的。用于不同車類型的彈簧組件被調(diào)整以獲得優(yōu)化的性能，這可以導(dǎo)致低于1.5的儲備比。通過將給定重量和結(jié)構(gòu)的鐵路車和轉(zhuǎn)向架的彈簧組件儲備能力減少到低于1.5，就獲得了減少最大垂直加速度的意想不到的結(jié)果。垂直加速的減少允許了乘坐平穩(wěn)質(zhì)量的改善，增加了對懸架下垂的阻力并增加了所述鐵路車的振蕩極限速度。
如上面所述，將彈簧組的儲備能力調(diào)整到低于1.5，更優(yōu)選地是在1.35到低于1.48范圍內(nèi)，并且/或者在1.40到低于1.47范圍內(nèi)的優(yōu)選方法是減少內(nèi)彈簧的數(shù)量，包括內(nèi)-內(nèi)彈簧，來自特定的鐵路車以前所使用的彈簧組件，這些組件具有根據(jù)AAR規(guī)范所要求的大于1.5的彈簧組件儲備能力。為了在彈簧組件中獲得調(diào)整的儲備能力而移除的彈簧特別順序和數(shù)量沒有特別的限制，并且本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員能夠由任意給定的鐵路車類型很容易確定這些順序和數(shù)量。
這個(gè)具有適當(dāng)盤簧直徑、彈簧桿直徑、彈簧材料和彈簧高度的特殊排列已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能提供操作性的反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)有助于使轉(zhuǎn)向架能夠滿足AAR制定的轉(zhuǎn)向架性能規(guī)范M-976。
圖12和圖15的這種結(jié)構(gòu)排列并不是唯一可以利用的彈簧結(jié)構(gòu)或者排列，但是它實(shí)現(xiàn)了側(cè)架窗18的空間約束并且考慮到乘坐平穩(wěn)質(zhì)量的改善，增加了對懸架下垂的阻力，并且增加了鐵路車的振蕩極限速度。任何彈簧卷的操作反應(yīng)或特性都被看作是所述卷簧材料的一個(gè)限制，它的熱處理、用于制造彈簧的所述彈簧桿或彈簧線的直徑以及彈簧的長度和高度。因此，有一點(diǎn)被認(rèn)為是可以想象到的，即準(zhǔn)備由不同結(jié)構(gòu)并且具有不同直徑不同數(shù)量的彈簧組成的一個(gè)彈簧組，這個(gè)彈簧組將是可以操作的，以滿足所述規(guī)范的約束從而滿足性能需要，但是彈簧組具有低于1.5的儲備能力。
有關(guān)示范性調(diào)節(jié)彈簧組的附加細(xì)節(jié)可以在申請?zhí)枮?0/770,463，于2004年2月4日申請的共同待審專利中發(fā)現(xiàn)，該公開內(nèi)容在此合并以提供完整的參考。
認(rèn)為是使轉(zhuǎn)向架能夠符合新的AAR轉(zhuǎn)向架性能規(guī)范M-976的起作用的因素的另一個(gè)設(shè)計(jì)考慮在于長行程恒定接觸側(cè)軸承的使用。一個(gè)優(yōu)選的乘坐控制長行程側(cè)軸承設(shè)計(jì)是在共同待審的申請?zhí)枮?0/808,535，于2004年3月25日申請的共同待審專利中公開，該公開內(nèi)容在此合并以提供完整的參考。然而，能夠獲得至少5/8”行程的其它長行程側(cè)軸承也能夠使用。這樣的長行程側(cè)軸承可以使用彈性推進(jìn)元件以取代一個(gè)或多個(gè)盤簧。
根據(jù)本發(fā)明的長行程側(cè)軸承的第一實(shí)施例將參考圖17-22進(jìn)行描述。側(cè)軸承組件300具有與鐵路車的縱向軸線重合的一個(gè)主縱向軸線。換句話說，當(dāng)所述側(cè)軸承安裝在鐵路轉(zhuǎn)向架枕梁16(在圖17中只是部分地展示)上的時(shí)候，所述側(cè)軸承的主軸線垂直于所述枕梁的縱向軸線。換句話說，側(cè)軸承300符合圖1中的軸線31并且枕梁16符合圖1中的軸線30。
側(cè)軸承組件300包括作為主元件的一個(gè)底座310，一個(gè)蓋320，以及一個(gè)或多個(gè)彈性推進(jìn)元件330，例如一個(gè)彈簧或者彈性元件。在所示的示范性實(shí)施例中，提供了三個(gè)彈簧，外彈簧330A、中間彈簧330B以及內(nèi)彈簧330C是用作推進(jìn)元件的，這些彈簧的每一個(gè)都具有一個(gè)不同的彈簧常數(shù)，以提供總的綜合負(fù)載率。
底座310通過合適的裝置被固定在枕梁16上。如圖所示，底座310通過裝配螺栓340被栓緊在枕梁16上，墊圈342和裝配螺母344通過裝配孔346被提供到底座法蘭312上。作為選擇，底座310能夠被鉚釘固定就位。然后，優(yōu)選地，底座310沿著至少橫向側(cè)面被焊接到枕梁16上。
如圖18-19中最佳展示的那樣，底座310相對的側(cè)壁316以及前壁和后壁318。前壁和后壁318的每一個(gè)包括一個(gè)大的、通常是V形的開口。開口314作為觀看窗允許在使用所述側(cè)軸承期間對所述彈簧330A-C進(jìn)行可視檢查。
為了增加所述側(cè)軸承的行程長度，壁316、318的總高度從原來的設(shè)計(jì)減少5/16”，比如在美國專利號3,748,001中所示用的那樣。這有助于在蓋320和底座310配合之前使所述彈簧獲得更大的行程并防止更遠(yuǎn)的行程。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，底座310具有3.312”(+/-0.030)的總高度，其壁316、318在法蘭312之上延伸接進(jìn)2.812”。
參考圖20-22，蓋320是杯形的并且包括向下延伸的側(cè)壁321，以及向下延伸的前壁和后壁322，前壁和后壁以套筒方式圍繞著底座310。前壁和后壁322提供有一個(gè)大的、通常是反向V形的凹槽324，凹槽相應(yīng)地在某一位置，在這個(gè)位置底座310上的凹槽324幫助形成觀察窗。側(cè)壁321也包括一個(gè)凹槽326。蓋320的所述向下延伸壁321、322以這樣一種方式遮蓋了底座310，即即使在所述彈簧330在其自由高度或者是在未受壓情況下，仍然在壁321、322和壁316、318之間提供有很多遮蓋。這消除了用止動銷來防止所述蓋相對所述底座分離開的需要。
蓋320進(jìn)一步提供有一個(gè)上接觸表面328、下止動表面323以及下凹入彈簧支撐表面327。優(yōu)選地，所有外邊緣329都加了頂蓋。這提供了幾個(gè)目的。它減少了所述蓋的重量。而且，通過給所述邊角加上頂蓋，產(chǎn)生了緊靠著車體磨損板(未示出，但是在使用中位于車體的下方，蓋320的正上方)的更好的接觸表面。特別地，通過具有加頂蓋的邊角，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在使用期間當(dāng)所述蓋同所述車主體磨損板以摩擦嚙合的方式進(jìn)行滑動并旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，很少有擦傷情況發(fā)生。為了進(jìn)一步幫助形成更好的接觸表面，上接觸表面328實(shí)質(zhì)上形成平面，優(yōu)選地在0.010”之內(nèi)以進(jìn)一步改善磨損特性。
為了幫助提供所述彈簧的長行程，蓋320被縮短到與底座310的長度接進(jìn)。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，蓋320高度縮短5/16”，超過了以前的設(shè)計(jì)以允許在蓋320和底座310配合之前加長彈簧330的行程并防止進(jìn)一步的行程。蓋320優(yōu)選地是具有3.50”的高度，其側(cè)壁321和322在下支撐表面327下方向下延伸接進(jìn)2.88”。這允許所述蓋在側(cè)壁321、322碰撞法蘭312之前更深地遮蓋在底座310上。
正如所提到的那樣，本發(fā)明的側(cè)軸承蓋320和底座310能夠使用一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)元件，像彈簧330或者彈性元件(未示出)。
為了獲得至少5/8”的長行程，最好將所述彈簧的實(shí)體高度從以前設(shè)計(jì)中所使用的高度進(jìn)行減少。這是因?yàn)橐郧暗膹椈稍O(shè)計(jì)在獲得5/8”的行程之前就變成實(shí)體的了。也就是說，單獨(dú)的彈簧卷將彼此壓縮所以進(jìn)一步的壓縮是不可能的。
這里設(shè)計(jì)并測試了很多示范性彈簧結(jié)構(gòu)。在圖23中的表格里提供了合適的示范性類型。這些每一個(gè)都能在使用中具有超過5/8”(0.625”)的行程。也就是說，每一個(gè)都具有從負(fù)載高度(比如4.44”)到完全壓縮高度(比如3.68”)的行程，在完全壓縮高度時(shí)彈簧被完全壓縮或者所述蓋和底座配合超過了5/8”的行程。一個(gè)優(yōu)選的彈簧組合是#6。
盡管每個(gè)側(cè)軸承的三個(gè)彈簧都在很多實(shí)施例中被描述，然而本發(fā)明能夠使用的彈簧并不局限于這個(gè)表中的彈簧和更少的彈簧，乃至更多的彈簧。實(shí)際上，側(cè)軸承的數(shù)量和尺寸可以因?yàn)橐粋€(gè)特殊應(yīng)用而特制。舉個(gè)例子，輕型車將使用較軟的彈簧率并且可以使用較軟的彈簧或者使用更少的彈簧。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過使用比以前使用的彈簧具有實(shí)質(zhì)上更軟的彈簧常數(shù)的彈簧，能夠獲得更好的性能。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這給懸架系統(tǒng)提供了較慢的反應(yīng)時(shí)間，而這已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能夠在沒有逆向影響振蕩的情況下獲得改善的彈簧軌跡和曲線。這也被發(fā)現(xiàn)能夠?qū)е聦Y(jié)構(gòu)高度變化或元件公差的敏感性降低，因此在轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)中獲得更一致的預(yù)加負(fù)載。這更容易平衡負(fù)載并且允許鐵路車保持更加平穩(wěn)，具有更小的傾斜度或者不但靜態(tài)滾動而且動態(tài)滾動。
為了獲得較長的疲勞壽命，用于底座310和蓋320的材料已經(jīng)從C級鋼改變成E級鋼，后者具有更大的硬度和強(qiáng)度。為了幫助獲得較長的疲勞壽命，在底座壁316的外表面上提供了硬化磨損表面。此外，為了防止過多的移動和加速的磨損，通過減少以前使用的公差值從而在蓋320和底座310之間提供了的減小的縱向余隙。舉個(gè)例子，這可以獲得對所述蓋320和底座310的側(cè)壁的鑄造以及其它成形過程的更加嚴(yán)格的控制。舉個(gè)例子，底座310在側(cè)壁316的外表面之間具有7.000”(+0.005/-0.015)的縱向距離，并且在側(cè)壁322的內(nèi)表面之間具有7.031”(+0.000/-0.020)縱向距離。這導(dǎo)致了一個(gè)在大約0.006”到0.024”之間的受控的最小/最大空間間隙，這是比以前使用的更加緊密的公差和更小的間隙，并且導(dǎo)致對所述轉(zhuǎn)向架實(shí)質(zhì)上改善了的控制。當(dāng)?shù)鬃鶄?cè)壁316處于最大公差7.005”并且所述蓋側(cè)壁處于最小公差7.011”的時(shí)候就獲得了最小間隙。當(dāng)?shù)鬃鶄?cè)壁316處于最小公差6.985”并且所述蓋側(cè)壁處于最大公差7.031”的時(shí)候就獲得了最大間隙。而且，保持上表面327與下表面323之間1.25”(+/-0.030)的距離也是很重要的，這樣能夠在蓋320被完全壓縮在底座310上之前保證至少5/8”的行程。
因?yàn)椴煌瑥椈山M合的可能性，也期待提供一個(gè)安全的特征，這個(gè)特征對于給定的應(yīng)用能夠防止不合適元件的互換性。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，示范性實(shí)施例不但對蓋320而且對底座310都提供了楔緊結(jié)構(gòu)以防止元件的錯(cuò)配。而且，能夠給蓋320提供彈簧鎖結(jié)構(gòu)，這個(gè)彈簧鎖結(jié)構(gòu)防止了將被使用的彈簧不合適的結(jié)合。
使用了所有三個(gè)彈簧130A、130B、130C的第一示范性實(shí)施例回頭看在圖17中被展示出來。這個(gè)應(yīng)用將被用于重型鐵路車并且能夠使用圖23中所列舉的任意三彈簧組合。然而，一個(gè)優(yōu)選的彈簧組合是圖23中的#6。三彈簧組合的使用尤其適合于超過65,000磅的鐵路車，典型地是在65,000磅到110,000磅之間。像這樣的鐵路車經(jīng)常是貨車車廂、全鋼煤車、多層汽車架車廂以及在鐵軌等級方面具有286,000磅總重的類似車體。
這個(gè)結(jié)構(gòu)包括由垂直半圓楔緊結(jié)構(gòu)350構(gòu)成的一個(gè)第一楔緊結(jié)構(gòu)，這個(gè)垂直半圓楔緊結(jié)構(gòu)350提供在底座310的相對的對角線上的外邊角上(見圖18)并且相應(yīng)的垂直半圓凸起楔緊結(jié)構(gòu)360(見圖20)提供在蓋320的相應(yīng)的內(nèi)邊角上。通過這些楔緊結(jié)構(gòu)，僅用于這個(gè)應(yīng)用的底座和蓋將被允許配合并疊蓋。這防止了元件的錯(cuò)配。而且，所述楔緊結(jié)構(gòu)350、360最好能防止元件的不合適定位。舉個(gè)例子，所述楔緊結(jié)構(gòu)最好應(yīng)該防止一個(gè)合適的、但卻從正確的方向旋轉(zhuǎn)了180°的蓋的使用。不同的楔緊結(jié)構(gòu)可以提供給其它應(yīng)用，像中型輕便鐵路車或者輕型車。作為選擇的實(shí)施例的附加細(xì)節(jié)可以在申請?zhí)枮?0/808,535、于2004年3月25日申請的共同待審專利中發(fā)現(xiàn)。
上述楔緊結(jié)構(gòu)350、360的使用獲得了底座和蓋元件的合適配合。然而，還需要附加的結(jié)構(gòu)以保證合適的彈簧組合被用于特殊的應(yīng)用。圖17中的實(shí)施例使用了所有三個(gè)彈簧。因?yàn)檫@一點(diǎn)，不再需要彈簧鎖結(jié)構(gòu)。同樣地，這個(gè)實(shí)施例的蓋320的下側(cè)將如圖22中呈現(xiàn)出來。然而，在其它實(shí)施例中，可以使用彈簧330A-330C的不同組合。為了防止彈簧330C的使用，圖24中的蓋320的下凹入彈簧支撐表面327提供有一個(gè)合適的彈簧鎖結(jié)構(gòu)370，它防止了不合適彈簧的插入。在這種情況下，彈簧鎖結(jié)構(gòu)370可以是向下凸出的一個(gè)凸臺，并且其尺寸能夠防止小彈簧330C的使用，但是其尺寸并不防礙彈簧330A或者330B倚靠著蓋320內(nèi)部的彈簧支撐表面327布置。相似的，為了防止中間彈簧330B的使用，蓋320的下凹入彈簧支撐表面327可以提供有一個(gè)第二示范性彈簧鎖結(jié)構(gòu)370，如圖25所示，該彈簧鎖結(jié)構(gòu)向下凸出并且在沒有防礙彈簧330A或者330C的布置的情況下防止了中間彈簧330B的使用。彈簧鎖結(jié)構(gòu)的其它構(gòu)造都被考慮。舉個(gè)例子，如果只期望使用外彈簧330A，那么如圖26所示的一個(gè)第三示范性彈簧鎖結(jié)構(gòu)370就可以提供以防止內(nèi)彈簧和中間彈簧330B、330C的使用。因此，底座和蓋楔緊結(jié)構(gòu)350、360的結(jié)合以及所述彈簧鎖結(jié)構(gòu)370防止了用于一個(gè)特殊應(yīng)用的不合適元件的互換。
通過在本發(fā)明的側(cè)軸承中使用特殊的彈簧常數(shù)從而獲得了附加的優(yōu)勢。以前的三彈簧設(shè)計(jì)具有極高的彈簧常數(shù)，這個(gè)極高的彈簧常數(shù)被認(rèn)為是獲得合適的負(fù)載支撐以及給鐵路車減震所必須的。舉個(gè)例子，對于65,000磅的鐵路車，很多以前的設(shè)計(jì)具有大約7100磅/英寸的綜合負(fù)載率(外彈簧3705磅/英寸，中間彈簧2134磅/英寸，內(nèi)彈簧1261磅/英寸)。在圖23的上面的例子落入了這個(gè)種類。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過顯著減少所述彈簧的負(fù)載率，實(shí)際上使它們變得更軟，可以獲得實(shí)質(zhì)上改善的乘坐和負(fù)載平衡特性。如果所述綜合負(fù)載率在大約4,000到6,000磅/英寸之間，那么就可以獲得很多好處。如果這個(gè)比率遠(yuǎn)低于4，000磅/英寸，有可能側(cè)軸承將與所述車主體的底面脫離接觸，這是不希望的。隨著負(fù)載率向著6,000磅/英寸增加，就可以獲得類似的好處。然而，越是高于這個(gè)范圍，所述彈簧就越是對制造公差和結(jié)構(gòu)偏差敏感。
圖23的底部(例子#6)展示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，這個(gè)實(shí)施例使用了大約4506磅/英寸的總的綜合負(fù)載率(外彈簧2483磅/英寸，中間彈簧1525磅/英寸，內(nèi)彈簧498磅/英寸)。在所述優(yōu)選范圍4,000到6,000磅/英寸的底限附近的一個(gè)彈簧組合。首先，它允許所述側(cè)軸承對于結(jié)構(gòu)高度變化和公差變得敏感性降低。換句話說，從轉(zhuǎn)向架上的一個(gè)側(cè)軸承到另一個(gè)側(cè)軸承的小的偏差已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對實(shí)際預(yù)載具有很小的影響。因此，具有這個(gè)預(yù)載范圍的彈簧已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能夠從側(cè)軸承到側(cè)軸承具有更加一致的預(yù)載，即使存在較小的結(jié)構(gòu)高度或其它公差變化或者存在軸承的不統(tǒng)一。這容易使負(fù)載平衡并且允許鐵路車保持平穩(wěn)，具有更小的傾斜度或者不但靜態(tài)滾動而且動態(tài)滾動。第二，像這樣的低負(fù)載率為懸架系統(tǒng)提供了較慢的反應(yīng)時(shí)間，而這已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能夠在沒有逆向影響振蕩的情況下獲得改善的彈簧軌跡和曲線。然而，正如所提到的，能夠使用接進(jìn)6,000磅/英寸的增加的彈簧旅率。然而，為了獲得相似的性能，不同的設(shè)計(jì)公差必須被嚴(yán)格地控制，因?yàn)殡S著所述彈簧率向著6,000磅/英寸增加，對結(jié)構(gòu)和公差變化的敏感性也在增加。因此，如果沒有對這些公差適當(dāng)?shù)目刂?，像這樣的偏差就會導(dǎo)致不均勻的負(fù)載，導(dǎo)致了如果轉(zhuǎn)向架上的一個(gè)側(cè)軸承在結(jié)構(gòu)上與其它軸承不一樣，所述車主體會從一個(gè)平面的狀態(tài)變成有不希望的傾斜角的狀態(tài)。
這個(gè)結(jié)構(gòu)的組合也獲得了相對以前設(shè)計(jì)的重量上的巨大較少。舉個(gè)例子，示范性的側(cè)軸承100已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有僅僅47.3磅的重量，這比以前設(shè)計(jì)的55.9磅降低了。
被認(rèn)為是能夠使轉(zhuǎn)向架符合新的AAR轉(zhuǎn)向架性能規(guī)范M-976的起作用的因素的另一個(gè)設(shè)計(jì)考慮是彈性支座墊的使用。在美國專利6,371,033中Smith公開了一種合適的彈性支座墊，該公開內(nèi)容在此合并以提供完整的參考。
回頭參考圖1，每一個(gè)典型的轉(zhuǎn)向架10包括支撐在輪副20、22上的一對側(cè)架12、14。一個(gè)中空枕梁16在安裝于所述側(cè)架上的彈簧組36之間延伸并且支撐在彈簧組上。側(cè)架12、14包括一個(gè)頂部構(gòu)件400、壓縮構(gòu)件410、張緊構(gòu)件420、柱430、支座440、支座頂450、軸承460和軸承適配器470。枕梁16的每一端包括一個(gè)凸出翼，稱為凹字形楔480。側(cè)架12、14的每一端提供有一個(gè)支座440，支座的尺寸設(shè)計(jì)得能夠與軸承組件460分別嚙合，并且可以包括一個(gè)開口，該開口與軸承適配器470嚙合。在大多數(shù)以前的設(shè)計(jì)中，所述軸承適配器470與支座頂450直接接觸并且勉強(qiáng)通過支座頂。然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在此之前只是在有限應(yīng)用中使用的一個(gè)有彈性的彈性體支座墊490減少了鐵軌力并且與本發(fā)明的其它轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)一起工作來改善轉(zhuǎn)向架的運(yùn)動控制，并且?guī)椭@得符合M-976規(guī)范的轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)，這個(gè)支座墊是位于所述支座頂450和所述軸承適配器470之間的。
一個(gè)優(yōu)選的支座墊是賓夕附加適配器系統(tǒng)(Pennsy AdapterPlussyetem)。這個(gè)墊在所述側(cè)架和所述適配器之間相互作用以改善曲線性能。所述賓夕附加適配器可以從賓夕法尼亞州的西切斯特賓夕公司(Pennsy Corporation of West Chester)購得。支座墊的另一種類型是由勞德公司(Lord Corporation)生產(chǎn)的彈性墊，它是由天然橡膠制成的。它是耐疲勞性的并且垂直硬度非常大。同樣地，它能夠支撐所述鐵路車的負(fù)載。然而，它是在剪應(yīng)力下工作的，所以在轉(zhuǎn)彎或者曲線運(yùn)動時(shí)它使所述轉(zhuǎn)向架組件運(yùn)行軌跡變直，退出了曲線軌跡。通過給鐵軌力減少車輪，磨損狀況被改善了，駕駛控制也得到了改善。因此，曲線性能被極大改善了，而同時(shí)減少了轉(zhuǎn)向架元件的磨損。
同樣地，本發(fā)明提供了多個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的一個(gè)組合，這個(gè)組合協(xié)調(diào)地工作以獲得改善的運(yùn)動控制，而改善的運(yùn)動控制改善了乘坐平穩(wěn)質(zhì)量，增加了對懸架下垂的阻力，加大了鐵路車的振蕩極限速度，改善了垂直度，改善了曲線性能，并且改善了磨損特性因此符合或者超過最近AAR制定的轉(zhuǎn)向架性能規(guī)范M-976。多個(gè)結(jié)構(gòu)的這種組合包括兩個(gè)或更多的以下結(jié)構(gòu)一個(gè)“調(diào)整的”彈簧組，長行程恒定接觸側(cè)軸承，具有增加的垂直度的“寬”摩擦瓦或其它摩擦瓦，以及/或者一個(gè)彈性支座墊。
當(dāng)本發(fā)明的唯一特殊實(shí)施例被描述并展示的時(shí)候，很明顯，不同的選擇和修改能夠以此做出。本領(lǐng)域技術(shù)人員也將認(rèn)識到在這些說明性實(shí)施例中能夠加入某些附加物。因此，附加的權(quán)利要求的目的是覆蓋可以落入本發(fā)明真正范圍內(nèi)的所有這些選擇、修改和附加物。
權(quán)利要求
1.一種鐵路車轉(zhuǎn)向架，用于具有至少286,000磅的額定鐵軌總重量的鐵路車，包括兩個(gè)側(cè)架，每個(gè)側(cè)架具有形成于其相對端部的一個(gè)支座以及限定了位于所述支座中間的一個(gè)側(cè)架開口的大致豎直的柱，提供在所述豎直柱上的摩擦表面，每個(gè)支座具有一個(gè)底座開口，其尺寸能夠接收一個(gè)軸承適配器；一個(gè)枕梁，它相對于所述側(cè)架橫著設(shè)置并且在所述側(cè)架開口內(nèi)部受到支撐，所述枕梁包括在所述側(cè)架之間的所述枕梁的一個(gè)上表面上的側(cè)軸承墊；以及下面至少兩個(gè)長行程側(cè)軸承，設(shè)置在每個(gè)側(cè)軸承墊上，所述長行程側(cè)軸承包括一個(gè)底座、一個(gè)蓋以及至少一個(gè)彈性推進(jìn)元件，在所述彈性推進(jìn)元件被完全壓縮之前或者在所述底座和蓋降至最低點(diǎn)之前，該彈性推進(jìn)元件具有至少5/8”的行程；一轉(zhuǎn)向架懸架，它由提供在每個(gè)側(cè)架開口里的一個(gè)彈簧組構(gòu)成，支撐了所述枕梁相應(yīng)的端部，所述彈簧組具有小于1.5的最小儲備能力；高垂直度的摩擦瓦，設(shè)置在所述枕梁和所述側(cè)架開口之間，每個(gè)摩擦瓦包括一大體上垂直的壁和一摩擦面，所述垂直壁能夠與摩擦表面嚙合；以及一彈性墊，它設(shè)置在所述支架開口的頂之上，因此在使用中能設(shè)置在所述支架和所述軸承適配器之間。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述摩擦瓦具有一個(gè)至少大約8英寸的有效摩擦面。
3.如權(quán)利要求2所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述摩擦瓦是具有兩個(gè)分離瓦部件和一個(gè)插入部件的拼合楔設(shè)計(jì)，所述兩個(gè)分離瓦部件在枕梁行進(jìn)以獲得有效摩擦面期間向外展開。
4.如權(quán)利要求2所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述摩擦瓦是一個(gè)復(fù)合斜角瓦。
5.如權(quán)利要求2所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述摩擦瓦是固定偏差類型的。
6.如權(quán)利要求2所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述摩擦瓦是可變偏差類型的。
7.如權(quán)利要求1所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述轉(zhuǎn)向架至少包括長行程側(cè)軸承、具有小于1.5的儲備能力的一個(gè)轉(zhuǎn)向架懸架以及具有至少8英寸的有效摩擦面的高垂直度摩擦瓦。
8.如權(quán)利要求1所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述轉(zhuǎn)向架至少包括長行程側(cè)軸承、具有小于1.5的儲備能力的一個(gè)轉(zhuǎn)向架懸架以及設(shè)置在所述支架開口的頂之上，因此在使用中能設(shè)置在所述支架和所述軸承適配器之間的一個(gè)彈性墊。
9.如權(quán)利要求8所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述彈性墊由天然橡膠或塑料制成。
10.如權(quán)利要求1所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述長行程側(cè)軸承具有在大約4,000到6,000磅/英寸之間的組合負(fù)載率。
11.如權(quán)利要求10所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述長行程側(cè)軸承具有在所述底座和所述蓋之間的一個(gè)縱向空間縫隙，這個(gè)縫隙在大約0.006到0.046英寸之間。
12.如權(quán)利要求1所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述長行程側(cè)軸承具有以至少一個(gè)卷簧形式存在的一個(gè)彈性推進(jìn)元件。
13.一種鐵路車轉(zhuǎn)向架，用于具有至少286,000磅的額定鐵軌總重量的鐵路車，包括兩個(gè)側(cè)架，每個(gè)側(cè)架具有形成于其相對端部的一個(gè)支座以及限定了位于所述支座之間的一個(gè)側(cè)架開口的大致豎直的柱，提供在所述豎直柱上的摩擦表面，每個(gè)支座具有一個(gè)底座開口，其尺寸能夠接收一個(gè)軸承適配器；一個(gè)枕梁，它相對于所述側(cè)架橫著設(shè)置并且在所述側(cè)架開口內(nèi)部支撐，所述枕梁包括在所述側(cè)架之間的所述枕梁的一個(gè)上表面上的側(cè)軸承墊；長行程側(cè)軸承，設(shè)置在每個(gè)側(cè)軸承墊上，所述長行程側(cè)軸承包括一個(gè)底座、一個(gè)蓋以及至少一個(gè)彈性推進(jìn)元件，在所述彈性推進(jìn)元件被完全壓縮之前或者在所述底座和蓋降至最低點(diǎn)之前，該彈性推進(jìn)元件具有至少5/8”的行程；一轉(zhuǎn)向架懸架，它由提供在每個(gè)側(cè)架開口里的一個(gè)彈簧組構(gòu)成，支撐了相應(yīng)的所述枕梁端部，所述彈簧組具有小于1.5的最小儲備能力；高垂直度的摩擦瓦，它設(shè)置在所述枕梁和所述側(cè)架開口之間，每個(gè)摩擦瓦包括一大體上垂直的壁和一摩擦面，所述垂直壁能夠與摩擦表面嚙合，其中，所述摩擦瓦維持所述枕梁與所述側(cè)架的基本垂直度；以及一彈性墊，它設(shè)置在所述支架開口的頂之上，因此在使用中能設(shè)置在所述支架和所述軸承適配器之間。
14.如權(quán)利要求13所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述摩擦瓦具有一個(gè)至少大約8英寸的有效摩擦面。
15.如權(quán)利要求14所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述摩擦瓦是具有兩個(gè)分離瓦部件和一個(gè)插入部件的拼合楔設(shè)計(jì)，所述兩個(gè)分離瓦部件在枕梁行進(jìn)以獲得有效摩擦面期間向外展開。
16.如權(quán)利要求13所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述摩擦瓦是一個(gè)復(fù)合斜角瓦。
17.如權(quán)利要求13所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述長行程側(cè)軸承具有以至少一個(gè)卷簧形式存在的一個(gè)彈性推進(jìn)元件。
18.如權(quán)利要求13所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述彈性墊由天然橡膠或塑料制成。
19.如權(quán)利要求13所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述長行程側(cè)軸承具有在大約4,000到6,000磅/英寸之間的組合負(fù)載率。
20.如權(quán)利要求19所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述長行程側(cè)軸承具有在所述底座和所述蓋之間的一個(gè)縱向空間縫隙，這個(gè)縫隙在大約0.006到0.046英寸之間。
21.如權(quán)利要求14所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述摩擦瓦是固定偏差類型的。
22.如權(quán)利要求2所述的鐵路車轉(zhuǎn)向架，其中所述摩擦瓦是可變偏差類型的。
全文摘要
一種用于鐵路車的改進(jìn)的三件套轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)提供了用于改善穩(wěn)定性的長行程恒定接觸側(cè)軸承，一個(gè)用于改善側(cè)架和枕梁的垂直度的“寬”摩擦瓦設(shè)計(jì)或等同結(jié)構(gòu)，一個(gè)用于改善曲線性能并增加磨損抗力的彈性支座墊，以及改善了乘坐平穩(wěn)質(zhì)量、增加了對懸架下垂的阻力、加大了振蕩極限速度的用于調(diào)整并優(yōu)化具有小于1.5的儲備能力的鐵路車的一個(gè)懸架系統(tǒng)。這樣的運(yùn)動控制轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)能夠符合最近的美國鐵路協(xié)會嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，比如用于具有286,000磅總的額定軌道負(fù)載的鐵路車的M－976。
文檔編號B61F5/14GK1576129SQ20041006006
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月25日
發(fā)明者托馬斯·伯格, 內(nèi)森·里斯, 拉爾夫·肖爾, 杰夫·魯拜克, 朱利葉斯·珀施威茨 申請人:Asf-基斯通公司