专利名称：具有拼接截面的铁路牵引杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及铁路车辆的底架，更具体地说涉及一种拼接与铸造相结合的牵引杆，它特别适用于超长车辆的联结。
当车辆具有一种固定用途的应用，如运煤，矿石，谷粒等诸如此类的东西时，每组车辆往往具有五或十辆车，而牵引杆是典型性地用于半永久性地联结若干组车辆组成一个长列车。在这些应用方式中，牵引杆替代传统的E及F型车钩，后者用于可摘式联结的车辆，一列车就是一组车辆。
更为特殊的是，旋转车钩使得多组车辆货车在卸货站卸货时，某节车辆可以在与后面等待卸货的车辆仍保持联钩的情况下，整节车辆旋转倾覆卸货。通过使用一种牵引杆联结装置，它的每一单元(组)的车辆，在牵引杆的一端具有一个固定端联结，而在另一端，有一个回转联结，这样，整车的卸货作业就得以完成。这种车辆的联结装置在一组的各个车辆中交替布置。可回转式联结器既可以是一个标准型球端面，也可以是一个具有回转能力的标准F型车钩。其固定端是一种典型的、具有垂直或水平销轴的牵引杆头。先前的技术可采用具有各种不同型式平头端的各类型式的牵引杆装置，但牵引杆必须是无游间型的。
上述各种不同型式的无游间型牵引杆在美国专利号5，000，330、4，700，854、4，593，827、4，580，686、4，456，133、4，420，088中有所叙述。这些专利中没有一件披露本发明的原理。
在卸货过程中，一个现场轨道车指示器(调车定位机车)及定位器用电子方法感受或查询车辆联接装置，然后，根据指示器在程控中碰到的联接器的特定区域，使一个装有指示器的推车机臂被定位到抓住车辆联接装置上的一个指定点。
一旦抓住后，调车定位机车会移动整个车辆组往卸货站台，其一组中第一辆车放置到卸货站台的正确卸货位置上。因为一根牵引杆的杆身不具有E及F型车钩联接头结构上的特点，牵引杆的杆身必须铸有一般E及F联接头的特点，为的是使指示器被哄骗，以为它已定位，且已指引到一种E或F型车钩头，以便放置推车机臂。这样，整列车辆可以卸货，而不需要整列车辆采用相同型式的联接头。
当车辆采用其它卸货方式，例如连同抖动式外壳的底卸式车辆时，每组车辆的牵引杆联接装置，通常包括具有两头都用垂直或水平销轴固定的联接器的车辆，例如在美国专利号4，700，853或美国系列号568，733中见到的，1991年10月21日许可批准的那种。
对全部牵引杆而言，普遍存在的一个问题是它们的联接件的大部份或者跟牵引杆本身一起铸成整体，或者由于复杂性的关系，铸成跟主牵引杆中间部份分开的联接件，然后焊成一体。此外，由于铸造是一种昂贵的制造方法，一种细长型的单个整体铸件不是一种最适宜的生产形状。牵引杆制造者面临的另一问题是由于经济原因加上运输上的原因，铁路车辆制造者正在制造较长的车辆，长的车辆需要长的牵引杆，能允许车辆安全成功地作水平方向的转弯动作，否则，出轨的可能性大大增加。
因牵引杆的总长可能超过某特定制造者工艺的铸造砂箱的能力，长牵引杆对生产者而言，可能成为一个制造问题。砂箱能力是浇注中间铁水包的容积的大小。若中间铁水包不能容纳浇铸长牵引杆需要的熔融金属的量，它就造不出来，造成机会损失。此外，即使一个生产者具有足够中间铁水包的容量，每次制造一种不同长度的新的牵引杆就跟着需要一个新的铸模。这样制造各种不同长度的整根浇铸的牵引杆会造成铸造过程非常昂贵。然而，由于铸造的高成本，即使在标准长度的牵引杆装置中，牵引杆也是铁路车辆底架的一个高成本部件。
另一方面，牵引杆及联结系统的铸造与拼接工艺相比在制作上具有一个主要优点，就是更容易地生产复杂端件的能力，无论它们是特殊平端头，还是F型平端头。
困此，本发明的一个目的是，当较复杂的牵引杆端件或者是整体铸成，或者是铸造/拼合结合件的形式时，提供一种生产铸造/拼合结合形式的牵引杆的方法，它将利用一种全是拼合的中间杆身。这样，使每种材料经济上及制造上的优势尽可能地发挥出来。
本发明的另一目的是在受铸造砂箱能力的限制下能生产任一需要长度的牵引杆。
本发明的一个次要目的是，在保持全部由铸造而成的牵引杆装置的安全、强度、耐用及装配方便的优点的同时，通过提供一种轻些的牵引杆装置，达到减轻车辆的重量。
本发明涉及一种无游间的牵引杆，用于联接两辆铁路车辆，在上述每辆车辆的每端具有一个车体底梁上的车钩冲击座，改进措施包括一个伸长的中间杆身部份，一对附属于上述杆身部份的每端的联接端件;
上述联接端件铸造成整体件，且由一个中央躯体部份、一个附属于上述中央躯体部份一端的平端头、及一个附属于上述中央躯体部份另端的缩颈套筒部份形成;
上述杆身部份包含一个拼合金属结构，一般具有直线形状，上述杆身包括平截端;
上述车钩头的上述缩颈套筒部份的形状与上述中间杆身部份的上述平截端互相配合，且为后者所接受。
下面参照附图，说明本发明的实施例，其中，
图1是一种双端头、采用垂直销轴的牵引杆的顶视图，图中显示拼合制成的中间中心段。
图2是图1中显示的牵引杆的侧视图。
图3是一种铸造的联结器端件的局部顶视图，它采用标准垂直销轴固定端的牵引杆，此端件与中间段的一个局部相联结。
图4是图3中显示的牵引杆的端视图。
图5是图3中显示的联结端件及中间段的局部侧视图。
图6是本发明的一种适用于回转式卸货操作的牵引杆的顶视图，它的一端固定，另端可以回转，中间段含有一般联结器的特点，适用于一种自动调车及定位的机器。
图7是图6中显示的牵引杆的侧视图。
图8是一种用本发明的牵引杆结构相联接的两辆车一组的铁路车辆的侧视图。
参考各图，图8展示一对铁路车辆100，它包括车身105，装在底架110上，后者由传统的车辆转向架115支撑。车辆100的前后端都有传统的车钩130，而车辆的中端通过一个牵引杆5联结起来。
参见图1及2，表示的牵引杆5是一种标准固定端的牵引杆，它包括位于每一平头端12及14上的垂直孔8及10。一只销钉(未显示)插入孔8或10，将牵引杆5紧固于铁路车辆100的中梁上(未显示)。
牵引杆5包括一个伸长的中间杆身部份50，它是一种拼合件，端联结铸件16和18装在两端，杆身部份50可看作拼合而成，它可由大剖面的方形、长方形或圆形无缝管或其它类似型材制成。无论如何，杆身部份50可以根据任何已知的工程原理制成任何几何形状，只要它能承受住遇到的外力，例如弯曲、扭转、剪切、拉伸或压缩。例如，当被牵引的全部铁路车辆100，仅仅只由牵引杆互联起来，形成一个单一的车组，典型数是5或10辆连成一组，具有固定的用途，只承受纵向的缓冲及牵引力。另一方面，图8展示的一种车辆联接装置将被典型地采纳应用于一个车辆卸货站。
联接车组中每一车辆的联接件130，将是一种可回转式联接件，以使每一车辆100可以单独翻倒卸货。若一组以上车辆被牵引时，可用牵引杆5，将几个车组联起来。在卸货中存在扭转力，则杆身部份50最好是制成圆形的，因根据已知工程原理，那种形状能承受的扭转力比非圆形的大得多。在实现本发明时，中间杆身部份50可制成任意所需长度，以便可以制成如图2所示的任一长度A的牵引杆。
参见图3-5，牵引杆5的较复杂的联接端件16及18，或可保持为整体的铸件，或如同以后将要谈到的可制成铸/拼合的结合形式。在图示具体装置中，两个端件16、18含有一个单一的铸件，它包括在牵引杆5每端的平端形状12、14。因铸造的端件16、18是互相全等的，只需说明端件16即可。然而，务必理介的是，虽图示每个端件16及18的构造相等，但是端头12及14不需要互相全等。通过现场应用可知那种端头将被使用，且此状况在图6及7中可看到，以后还将说明。
再次参见图3-5中唯一的端件16，虽平端12是标准结构且通常是金属铸件，而件24可以是整体铸件，或仅仅一部份躯体是铸件。唯一的限制是无论中间杆身部份50的结构选择是什么几何形状，端件体24的同一端或套筒部份40必需跟中间杆身部份的端头保持同样形状。这就是说，端件体24可能不铸成跟中间杆身部份50同样的几何形状，这是可能的。举例来说，若已知牵引杆是应用于非回转式卸货，中间杆身部份50按照已知工程原理会是一种矩形构造，因矩形件承受弯曲负载比圆截面大得多。但若已知此同一牵引杆将会用于卸货作业中，在卸货过程中，扭转力是主要的，一个圆形体24是理想的，因圆形截面承受扭转比矩形的好得多，这是已知的事实。对技术界人士来说，亦属已知的是在卸货过程中，遇到的最关键的扭转力只是发生在牵引杆5的一个特定部位。在特殊情况下，那个在端件体24上的关键断面以长度B标出。因此，为配合沿着牵引杆5的全长上遇到的力的方式而得出的理想的结构件，以最佳地承受这些力的办法是可能的。可以想到的是不论端件体24是拼合的还是铸造的，它可制成为只在B段内是一个圆形结构截面。在图示实施例中，端件体24是一种单一结构设计及构造，它是全部铸造的，且属单一形状，以匹配杆身部份50。若端件体24的形状跟杆身部份50不同，则必须要求件24的缩颈套筒部份40的构造为需要跟中间杆身部份50的构造互相配合的唯一部份，以便两个截面容易联接起来。从概念上来说，若只有端头12、14是铸造的，则铸件仍将包含直接附属于端头的缩颈套筒部份40，而拼合的杆身部份50的长度将要增加，从而，取代一种实际躯体部份的需要。
牵引杆5的最好的结构是极大地降低制造成本及牵引杆的重量。为此，牵引杆5的其它部份是拼制成的，只是将平头端12由铸件制成。下面所述仅为说明意图，图3-7述及一种牵引杆，它具有一个全部铸造的端件16，它与杆身部份50的几何形状相同，仅中间杆身部份50为拼合部份。在图3中，端件16的躯体24，如图所示，是一个矩形截面的铸件，由于铸造特点，此铸件从长度B的开端到过渡突出部36为止，具有一个稍为向外张开的躯体。突出部36代表介乎躯体24及缩颈套筒部份40之间的过渡带或区。过渡突出部36是向下倾角的，允许套筒部份40配合地进入杆身部份50。缩颈套筒部份40的形状必须跟中间杆身部份50的空端54的形状互相配合。否则，两件间的最后接合不会有足够的整体性以承受正常的操作力。尤其是，套筒部份40具有外壁42，后者跟中间杆身部份50的几何形状互相配合。且此外壁特别设计成为榫头进入榫眼，因此，当套筒部份40的外壁42滑入杆身部份50的空端54中时，杆身50的端头56接触到端件16上的过渡突出部36。这样形成的榫接48在强度及完整性上比平接头优越得多。而后者的形成是仅仅通过将一个在形状与尺寸上互相配合的端件16跟杆身50进行对接，然后将两件焊成一体。从图中了解到端件体24及套筒部份40都是空心的，且唯一的实心铸件是平端12及其相关部件。若将此部份铸成空心的，制造费用及牵引杆的重量可以降低。
一旦铸端件16的缩颈套筒部份40滑入杆身部份50的空端54中，两件被紧固在一起最好是通过沿接头48的整个周边进行焊接。虽说别的方法，例如，键接或螺栓亦可使用，但不如焊接好。牵引杆部份16、18及50的焊接，按照特定的方式进行，这是重要的，否则，会影响牵引杆结构上的完整性。此外，不论端件16及中间杆身部份50是矩形或圆形的，将使装配工序的进行稍有不同。在任何一种应用中，重要的是在焊接开始前，装配开始是预热沿接头48的每边，在大约两英寸区域内至250°F左右。焊接前的予热将减小焊接过程产生的应力，一旦温度达到，焊接即可进行。若端件断面16、18及杆身部分50两者都是矩形的，矩形接头48的对角必须先进行临时点焊。采用对角焊接方法，必须检查接头的正方度，以使端件16、18不会在焊接过程中产生向上卷边。若部件是圆形断面，则按照一种留有相似间隔的方法进行临时性点焊，如同有焊接经验者所熟悉的做法。一旦每一端件16、18的点焊已牢固，且相对杆身50来说已垂直，则焊件的第一焊道全部围绕结构的周边，即全部围绕接头48。当焊接每个焊道时，在下次焊件的全部焊道被焊前，焊件在此时期内，允许在空气中进行冷却。因每个焊道亦可能要作淬火冷却，故此举是有利的而且最好采取此方法。但淬火冷却需要最后装配好的牵引杆进行热处理，或退火处理以消除内应力。在较好的制造方法下，退火是不需要的，因为一旦焊接下一个焊道，在焊接中产生的热量使前一个焊道被退火，因而，消除掉由焊接过程产生的在接头中的应力。较好的做法是最后的焊道是由锤头敲击以消除应力，因为由于建造特长的牵引杆而需要的大的退火炉是不可能获得的。若能获得的话，焊件焊道之间的淬火就可以完成，且最后产品就可在炉中退火。但是，更喜欢的退火方法是较快而且较便宜的方法。最低限度，至少焊接两个焊道，但在使用中遇到巨大的力后，为保证结构的完整性，更好的做法是至少焊接五个焊道。
图7及图8所示的是第二实施例，除牵引杆5'显示出铸端件16'具有一个牵引杆固定端的平端件12'以及铸端件18'如图所示具有一个回转端14'外，保持着第一实施例的一般特点。当一整列车具有固定的服务，例如运输，它的车辆必须适用于该处理设施的卸料设备时，将会遇到该特殊的实施例。在发电厂或钢铁厂中，铁路车辆100，在一个固定卸货溜槽或料仑上，通常通过回转整个车辆至翻倒位置进行卸货。在那种情况下即使牵引杆的另一端件16'具有一个固定端头12'，而使一辆车仍与邻接的一辆车联结一起时，回转头端14'也允许在卸货站使该车卸货。此外，在卸货过程中，一辆现场铁路车辆的指示器/定位器(未显示)用电子技术感受铁路车辆的车钩，且根据该信息使一只推车机臂向外抓住车钩或者铁路车辆本身上的一个指定点。一旦抓住，就推动车辆至卸货站内的正确位置。因为一个典型的牵引杆杆身，如同图1及2所示，不会与一个离开车钩头为基准的指示器共同起作用，故牵引杆5'拼合制成具有一个标准E或F型车钩的标准关节及车钩头的特点。从牵引杆5'的杆身部份50'的侧壁67的旁边突出的耳状物60及62，在尺度上代表两个联结一起的E或F式车钩的外形。模拟车钩钩角线的突出部64及模拟钩舌顶部的突出部66，两者皆从侧壁67垂直向上突出，且加到杆身50'上，模拟车钩钩肩线;当输送车辆进入卸料站时，它将给指示器/定位器一个紧固及推动点。这样，若采用牵引杆代替车钩，一整列车可以卸货，而不需要采用相同的联结端件。突出部64、66及耳状物60、62亦属拼合件，它用电焊焊接在杆身部份50'上。如同先前说过的那样，此特殊实施例不仅限于完全从一个铸件来制造端件16'，而且强调了在此特殊应用中，端头12'是一个铸件，而其余牵引杆部件及截面，在此实施例中是拼合的，而不是铸件。
权利要求
1.一种无游间的牵引杆，用于联接两辆铁路车辆，在上述每辆车辆的每端具有一个车体底梁上的车钩冲击座，改进措施包括一个伸长的中间杆身部份，一对附属于上述杆身部份的每端的联接端件；上述联接端件铸造成整体件，且由一个中央躯体部份、一个附属于上述中央躯体部份一端的平端头、及一个附属于上述中央躯体部份另端的缩颈套筒部份形成；上述杆身部份包含一个拼合金属结构，具有一般直线形状，上述杆身包括平截端；上述车钩头的上述缩颈套筒部份的形状与上述中间杆身部份的上述平截端互相配合，且为后者所接受。
2.根据权利要求1中所述的牵引杆，其特征在于，上述中间杆身部份是由一般曲线金属件拼合制成。
3.根据权利要求2中所述的牵引杆，其特征在于，上述中间杆身部份是空心的。
4.根据权利要求1中所述的牵引杆，其特征在于，上述牵引杆端件的每一件是一个单一的铸件。
5.根据权利要求4中所述的牵引杆，其特征在于，上述牵引杆端件的每一件含有一个拼合及铸造部分。
6.根据权利要求5中的所述牵引杆，其特征在于，上述牵引杆端件的上述铸造部分的每一件仅含有平端。
7.根据权利要求6中所述的牵引杆，其特征在于，上述牵引杆端件的上述拼合部分的每一个含有一个几何形状的金属件，它跟上述中间杆身部份的形状互相配合。
8.根据权利要求7中所述的牵引杆，其特征在于，上述中央躯体及上述牵引杆每一端件的上述缩颈套筒部份确定一个过渡的向下倾角的突出部。
9.根据权利要求8中所述的牵引杆，其特征在于，上述每一联接端件的上述缩颈套筒部份是空心的。
10.根据权利要求9中所述的牵引杆，其特征在于，上述每一联接端件的上述缩颈套筒部份是以雄榫方式插入上述中间杆身部份的上述每一空心端，直至上述过渡的向下倾角的突出部接触上述平截端。
11.根据权利要求1中所述的牵引杆，其特征在于，上述牵引杆的每端联接到插入上述每一个铁路车辆的车体底梁上的车钩冲击座中，从而联接上述车辆。
12.一种制作改良的铁路牵引杆的方法，此杆具有一个伸长的拼合金属的中间杆身部份及一对附属于上述杆身部份两端的牵引杆的铸造端件，上述杆身部份是由一种拼合金属件制成，具有包括平截端的一般直线形状，上述牵引杆端件包括一个中央躯体部份、一个附属于一端的平端及一个附属于上述中央躯体部份的另端的缩颈套筒部份，上述缩颈套筒部份是空心的，且其形状跟上述中间杆身部份的上述平截端互相配合，上述缩颈套筒部份及上述牵引杆端件的上述中央躯体部份确定了一个向下倾角的突出部，制作方法包括下列步骤将上述联结端件的上述缩颈套筒部份滑入上述中间杆身部份的上述空心端内进行接合，直至上述向下倾角的突出部接触到上述中间杆身部份的上述平截端，由此形成一个接头;对离开上述接头的每边约两英寸的区域预热到约250°F;相继地对上述每个接头的对面部份进行临时性点焊，以使上述中间杆身部份与上述联结端件紧固在一起，且互成直角;在上述每个接头的整个周围，至少两次焊接焊件的连续焊道。
13.根据权利要求12中所述的方法，其特征在于上述应力是由本次焊道产生的热量来消除的，每个焊道是由空气冷却的。
14.根据权利要求13中所述的方法，其特征在于，最后一个焊道是由锤尖敲击焊件的表面进行应力消除的。
15.根据权利要求12中所述的方法，其特征在于应用于上述牵引杆的全部焊件通过在退火炉内退火热处理以消除应力。
16.根据权利要求12中所述的方法，其特征在于，上述牵引杆的中间杆身部份具有一般曲线形状。
17.根据权利要求12中所述的方法，其特征在于，上述牵引杆的中间杆身部份是圆的。
18.根据权利要求12中所述的方法，其特征在于，上述牵引杆的中间杆身部份是方的。
19.根据权利要求12中所述的方法，其特征在于，上述牵引杆的每个端件是个单一铸件。
20.根据权利要求12中所述的方法，其特征在于，上述牵引杆的每个端件含有一个拼合及铸造部份。
21.根据权利要求20中所述的方法，其特征在于，上述铸造部份含有牵引杆平端。
22.根据权利要求21中所述的方法，其特征在于上述牵引杆端件的上述每个拼合部分包括一个几何学成形的金属件，它与上述中间杆身部份的形状互相配合。
全文摘要
为单元(组)列车服务，提供一种具有无游间牵引杆装置等诸如此类的铁路车辆，而且包括一种具有拼合截面的牵引杆。拼合的中间截面是将无缝管或普通管切割而成，或从板材拼合制成，而附属于杆身两端的联接端件是用典型的铸造方法制成的铸件。联接端件可以铸成标准的固定式，或回转式牵引杆端，或甚至是它的一种具有回转能力的组合装置。中间截面的几何形状是根据用途而变化的，以便抵抗扭转或弯曲负载达到最高值。拼合的杆身部分，以及联接端件的躯体的一部分，都是空心的，因而减少铁路车辆制造的重量及成本。
文档编号B61G5/02GK1084464SQ9310423
公开日1994年3月30日 申请日期1993年4月15日 优先权日1992年7月6日
发明者V·特里·霍索恩, 豪斯·T·考夫霍尔德 申请人:阿姆斯泰德工业公司