铁道车辆悬架校准转向架的制作方法

专利名称：铁道车辆悬架校准转向架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁道车辆，特别是铁道车辆悬架。
铁道车辆通常包括位于也称为悬挂装置的转向架顶部的体部。转向架通常包括轴上的车轮，轴上的侧架以及位于侧架上的转向架摇枕。正如在美国铁路上所经常看到的，单一一个转向架的车轮总数是四个，一个转向架的侧架数是两个，转向架摇枕数是一个，而每一车体的转向架数是两个，位于轨道车的两端。转向架的侧架与钢轨对齐，且通常位于钢轨上方。各摇枕横交于侧架和钢轨。一中心杯位于顶部且一般作为各摇枕的一部分，一中心板配装于各中心杯中。中心板配装到车体上，车体与转向架间的枢转运动发生在中心板和中心杯之间。在货运服务时，转向架摇枕相对于转向架独立地形成，且车体与轨道之间的铅直运动发生在转向架摇枕和转向架侧架之间。摇枕和侧架间的各弹簧缓冲铅直运动。
上述传统的货运铁道车辆转向架作为铁道车辆悬架创下了有效和可靠使用的长期记录。同时，货运业务所负担的相当大的力和载荷对传统转向架造成了相当大的磨损和由此引发的各种问题。磨损的一个主要来源是货车转向架的不对准。在车轮通过弯曲轨道时，弯道的外轨固有地长于弯道的内轨，货车转向架倾向于变得不对准，转向架各部件承受应力，因为外车轮(弯道外轨上的车轮)落后于内车轮(弯道内轨上的车轮)。传统的货车转向架倾借助于摇枕和侧架件接合处的各摇枕档以及各轴上的普通轴承保持对准或处于正确位置。随着货车转向架老化，这些部件磨损，转向架各部件的对准的一致性降低。在多次和长距离通过弯道后转向架处于不对准状态。于是，各车轮轴不对准，且各车轮的凸缘承受加速磨损。各摇枕档也进一步磨损。中心杯在应力作用下变形，倾向于变成椭圆形。当中心杯变形时，各部件之间可能产生水平运动。几乎所有部件的相关表面发生更多的磨损。
为了解决这些问题，由通用钢铁工业公司(General Steel Industries，Inc.)生产的国家校准转向架(Commonwealth Aligned truck)于60年代投入使用。这种转向架包括于侧架外侧固定在侧架和转向架摇枕之间的拉杆，以及另外的位于侧架内侧并位于摇枕顶板上方的拉杆。虽然国家校准转向架在理论上是有效的，但实际上这种转向架是不合用的。部分地，自动模制设备目前用于大量轨道车转向架部件的同时铸造。国家校准转向架的设计不是标准的，且与当前自动模制设备的使用不合拍。
其槽磨损(trough wear)允许轨道车车体作显著运动的传统货运轨道车转向架在美国通常是可接受的，因为在美国降低设备成本一直是货运铁路经营方面的一个主要考虑因素。虽然高性能转向架可以或不可以得到，但传统转向架被使用。这些转向架的一个结果是，会由传统转向架所允许的运动损坏的产品和有效载荷不能通过铁路可靠地运输。一直需要复杂的装货缓冲装置。此外，列车速度因限制轨道车运动和其造成的损害而受到限制。
本发明的目的是改善货车转向架以提供这样的轨道车，其较之过去适于更敏感的有效载荷，运行更加平稳，更加“弯曲”，也就是说它们更容易地适应轨道弯段，适于更高的车速，然而却很经济并使用现有的生产设备。
通过结合附图对本发明的优选实施例进行说明，本发明的这些和其他目的、优点和特征将更加明显。然而概括起来，且在一个方面，本发明提供了一种铁道车辆转向架总成，部分地包括下述具有纵向间隔开的横向延伸的轴的各轮组，安装于所述轴上的各车轮，安装于所述轴上的横向间隔开的纵向延伸的各侧架，一安装于所述各侧架上的横向延伸的摇枕，以及独特定位的各摇枕拉杆。转向架摇枕具有一中心杯以及从所述中心杯延伸出的相对的长形摇枕臂。各摇枕臂形成有各间隔开的结构侧壁，摇枕臂的各侧壁中的第一个上形成有一摇枕拉杆配装部，各结构壁中的第二个形成有一贯穿其中的摇枕拉杆孔。所述各结构壁还在其间限定一内腔，摇枕拉杆将各侧架连接于摇枕。它们在横向上位于各侧架之间，它们固紧于摇枕臂侧壁上的配装部，且它们从所述配装部穿过摇枕的内腔和摇枕拉杆孔并随后伸向安装于转向架侧架的支架。
采用上述的一个转向架、摇枕和各拉杆，本方面的各项目的得以实现。传统设备用于铸造转向架的各部件，转向架非常经济，且摇枕拉杆大大提高了各转向架的对准和性能。转向架运行显著平稳，弯曲顺畅，适于更高列车速度，且提供了适于更敏感有效载荷的轨道车。作为一个例子，转向架预期用于纳入高速、运动敏感更强的Amtrak列车的货运车辆。
下面参照附图中的实施例详细说明本发明，其中相同的附图标记表示相同的部件，其中


图1是本发明货运轨道车转向架的平面图；图2是图1转向架的侧视立面图；图3是通过其横向中心线的转向架的第一剖视图；图4是转向架的第二剖视图，具体地说是沿图1中的4-4线截取的通过摇枕的纵向剖视图；以及图5是本发明摇枕拉杆的细部图，拉杆的右半部以剖面图表示以展示内部细节。
参见图1，以平面图表示即从上面看到的本发明货运轨道车转向架的一优选形式以10表示。典型地，转向架与另一相同或基本类似的转向架串联使用，用于在铁路轨道上支撑并运送一或多个货运轨道车。较为传统地，两个转向架支撑一个轨道车，不那么传统地，转向架由相邻轨道车共用。
出于铺垫和定位，典型轨道的平行延伸方向定义为纵向。轨道彼此间隔开来的方向定义为横向。在使用中，转向架10安装在轨道上，如图2所示。无论是否处于使用状态，为了便于描述，转向架的纵向沿图1中心线11，且与上述纵向或转向架使用状态下的轨道的方向相同。沿横向中心线13的横向也是类似的。
转向架10包括各轮组12，其包括有带有凸缘的铁路车轮14，16，彼此沿横向间隔开并借由一横向延伸的轴18得以连接。象传统那样，所述的转向架10包括两组纵向间隔开的轮组12。在使用中，车轮14，16顺延着下伏轨线的轨道，并部分地通过相对的整体内凸缘20相对于轨道保持横向关系。车轮和轴分别用钢铸成并连接在一起。
横向间隔开的侧架22、24支撑在轮组12上。侧架22、24沿纵向成细长形，并参见图2，其中侧架24作为实例示出，侧架22、24沿卡口中心线27、29限定出纵向间隔开的向下开口的导框口26、28。轴箱30、32安装在卡口26、28中，而各轴箱旋转配装轴18的颈部。各轮组12和各侧架22、24通过轴箱30、32安装在一起。从而，卡口中心线27、29也通常是车轮14，16和轴18的中心线。
参见图1、2和3，横向延伸的摇枕34延伸于侧架22、24之间并穿过侧架。摇枕包括一中心杯36，其对准在转向架10的中心线11、13上。两个对置的长形摇枕臂38、40从中心杯36的下面横向向外延伸。臂38、40和摇枕34整体由也称为压件的一顶板或件42、也称为拉伸件的底板或件44、以及两个直立结构或侧臂46、48构成。如图4所示，件42、44和侧臂46、48在任一臂38、40的横剖面上构成一矩形。摇枕臂38、40向外伸出一长度，使得在使用中，摇枕臂38、40伸过侧架22、24上的摇枕臂孔口50。摇枕34安装在各螺旋弹簧51上，各螺旋弹簧也安装在摇枕臂孔口中并支撑在侧架22、24上。见图2、3和4，诸如例示性凸台52和54等的弹簧座台形成在摇枕臂38、40以及侧架22、24上，用于弹簧的安装。摇枕档56导引和控制摇枕34在弹簧以及轨道车重量和有效载荷的作用下相对于侧架22、24铅直运动。
为了提供由各摇枕档56和轴承提供的对准以外的对准，内和外摇枕拉杆58、60两者相互连接侧架22、24和摇枕34。一个内摇枕拉杆58和一个外摇枕拉杆60相互连接每一侧架和摇枕，如图1所示。
参见图5，每一摇枕拉杆58、60构成一包括一长形中央系杆62的总成。优选地，系杆62是A.I.S.I.4140钢，并按照A.S.T.M.说明A193-B7进行热处理。系杆62的端部形成有螺纹。一细长的环状间隔件64套装在系杆62的中部。间隔件外侧，一拉杆缓冲子总成65位于系杆62的各端。在子总成65中，一橡胶垫66大致为球形，于半球67、69之间具有一环形或圈形间隙63。垫66通过一紧配合系杆槽道(channel)71滑套在系杆上。
一内杯形件68和一外杯形件70固定或罩扣垫66。杯形件68、70也通过各系杆槽道(未示)滑套在系杆上。相对的内杯形件68抵接间隔件64，其间也可以设置调整垫圈72。
垫66抵接内杯形件68，外杯形件70抵接垫66，且子总成和总总成通过旋装在系杆62端部的开槽螺母74和开口销76，以及可能的调整垫圈72，配装在一起。
参见图1和图2，外摇枕拉杆60于侧架外面安装在摇枕34和侧架22、24之间。一第一横向外伸的外摇枕拉杆架78安装于各摇枕臂38、40的外端。一第二横向外伸的外摇枕拉杆架80安装于侧架的外侧。外摇枕拉杆60安装于各架78、80。参见图5，各架78、80的板82伸入拉杆60的橡胶垫66间隙63中。即，拉杆60于各架78、80的的安装方式是，把橡胶垫66配装于架板82，使得板82置于间隙63中，且各垫66的半球67、69位于板82的两侧。外摇枕拉杆60适当地组装在架78、80之间。
参见图1、3和4，内摇枕拉杆58于侧架内面安装在摇枕34和侧架22、24之间。一横向内伸的内摇枕拉杆架84安装于各侧架22、24的内侧。与外拉杆60相对照，内拉杆58从架84延伸穿过摇枕34而抵达摇枕34的相对侧壁48。
参见图3和4，使用时在摇枕34相对于侧架22、24运动时，摇枕34的所述顶件42和底件44的运动的上下限限定了摇枕34的运动区域。摇枕34的侧壁48在摇枕的运动区域(“摇枕运动区域”)，而更为具体地说在摇枕顶件和底件42、44之间的敞开区域(“摇枕腔”)中包括摇枕拉杆配装部或配装座86。摇枕34的侧壁46形成有与侧壁48上的摇枕拉杆配装部86相对的摇枕拉杆孔88。孔88铅直尺寸确定得在使用时适应内拉杆58相对于配装部86的铅直枢转。就横向而言，配装部86和孔88两者沿着拉杆臂38、40位于摇枕侧支撑座90内侧和摇枕顶件减重孔(lightener opening)92外侧，如图1和3所示。
这样，内拉杆58从侧架22、24上的内架84延伸穿过相邻或邻近摇枕侧壁46上的摇枕拉杆孔88、摇枕顶件和底件42、44之间的摇枕腔，以及在摇枕运动区域，延伸到远侧摇枕侧壁48上的摇枕拉杆配装部86。参见图4，架84的板82伸入各拉杆60的橡胶垫66的间隙63中，且配装部86伸入相对橡胶垫66的间隙63中。如同外拉杆60，内拉杆58于架84和配装部86上的安装方式是，把橡胶垫66配装于架板82和配装部86，使得板82和配装部86置于间隙63中，且各垫66的半球67、69位于板82和配装部86的两侧。内摇枕拉杆58适当地组装在架84和配装部86之间。
如所提供和组装的那样，特别是在拉杆58如上所述进行配置和定位、于摇枕运动区域延伸穿过各摇枕拉杆孔以及摇枕腔的情况下，拉杆58、60以一种经济且提供高性能的结构以独特的方式校准(align)所述的货运轨道车转向架。本发明的目的和优点得以实现。在所述的转向架通过弯曲轨道时，各摇枕提供一种校准以及随后的回复力以相当完好地校准以及按照需要再校准转向架。在组装期间，调整垫圈72提供了一种准确校准转向架的手段，而无论是否存在有公差变化。而且，摇枕档在成型和使用期间可进行调整以避免与摇枕接触，并免除摇枕档咬合与磨损。各拉杆垫的橡胶的选择，以在轨道车车体与转向架之间有效传递加速度和制动力、同时不对摇枕在弹簧51上的铅直和侧向运动构成什么阻碍为准则。侧向运动由侧架上的挡块适应并可由侧架上的挡块限定。磨损寿命以及总的部件寿命得以延长。
各拉杆架和配装部的铅直位置选择成，使得当转向架使用且相关的轨道车一般加载并位于平道上时，各拉杆基本上水平对准。如图4所示，为此目的，拉杆配装部86朝向侧壁86的顶部。同样如图4所示，转向架上方有一空的轨道车，而各内拉杆由于缺少载荷朝向配装部86向上倾斜。如图2所示，各外拉杆架78、80相对于彼此以同样方式配置，从而在加载期间发生外拉杆60的水平定位，且如所示，各外拉杆朝向第一摇枕拉杆架78向上倾斜。
由于摇枕拉杆孔88，如果必要，对摇枕内部肋条予以加强。除了上述以外，带有本发明转向架的摇枕与传统的基本相同。各侧臂也是如此。轨道车车体与转向架之间的连接没有改变。轨道车车体没有改变。所有部件可基本象过去那样采用自动模制设备进行铸造。这样，相对于传统货车转向架和轨道车的变化得以最小化，同时本发明的优点得以实现。传统的设备可用来铸造转向架的各部件，转向架相当经济，摇枕拉杆大大提高了转向架的校准和性能。转向架运转显著平稳、拐弯更加顺畅，适于更高的列出速度，并提供适于更敏感有效载荷的轨道车。
业内人士应认识到，在不背离本发明精神和范围的前提下，可对本发明的优选实施例进行修改和润饰。例如，诸如摇枕等部件可以铸造成一单体钢件或组装成一钢制焊接件或其他。除了所指出的，通常所有所述部件由钢或等同材料制成。
权利要求
1.一种铁道车辆转向架总成，包括至少两个纵向间隔开的横向延伸的轴，安装于所述轴上的各车轮，安装于所述轴上的横向间隔开的纵向延伸的各侧架，一安装于所述各侧架上的横向延伸的摇枕，所述摇枕具有各结构壁，所述各壁之间限定一内腔，以及至少一个将至少一个侧架连接于摇枕的摇枕拉杆，所述至少一个摇枕拉杆在横向上位于各侧架之间并至少部分地延伸穿过所述摇枕的内腔。
2.根据权利要求1所述的铁道车辆转向架总成，其特征在于，还包括至少两个将各侧架连接于摇枕的摇枕拉杆，该至少两个摇枕拉杆在横向上都位于各侧架之间，且两者都至少部分地延伸穿过所述摇枕的内腔。
3.根据权利要求1或2所述的铁道车辆转向架总成，其特征在于，所述至少一个摇枕拉杆包括一个系杆和将系杆固定在所述至少一个侧架和摇枕之间的紧固件。
4.根据权利要求2铁道车辆转向架总成，其特征在于，所述至少两个摇枕拉杆包括有系杆和将系杆固定在所述侧架和摇枕之间的紧固件。
5.根据权利要求3所述的铁道车辆转向架总成，其特征在于，所述系杆固定在所述侧架和摇枕的一结构壁之间。
6.根据权利要求4所述的铁道车辆转向架总成，其特征在于，所述各系杆固定在所述各侧架和摇枕的各相对结构壁之间。
7.一种铁道车辆转向架总成，包括两个横向间隔开的纵向延伸的侧架，安装于所述各侧架上的一横向延伸的摇枕，所述摇枕具有各结构壁，所述各壁之间限定一内腔，以及至少一个将至少一个侧架连接于摇枕的摇枕拉杆，所述至少一个摇枕拉杆在横向上位于各侧架之间并至少部分地延伸穿过所述摇枕的内腔。
8.一种铁道车辆转向架摇枕，包括一中心杯以及从所述中心杯延伸出的相对的长形摇枕臂，各摇枕臂形成各间隔开的结构壁，每一摇枕臂的各结构壁中的第一个上形成有一摇枕拉杆配装部，而每一摇枕臂的各结构壁中的第二个形成有一贯穿其中的摇枕拉杆孔。
9.根据权利要求8所述的铁道车辆转向架摇枕，其特征在于，形成有所述贯穿其中的摇枕拉杆孔的每一摇枕臂的各结构壁中的所述第二个还将摇枕拉杆孔限定为一铅直长孔，用于摇枕拉杆相于所述第二结构壁在相对于第二结构壁的各位置范围内无阻碍的运动。
10.根据权利要求8所述的铁道车辆转向架摇枕，其特征在于，所述摇枕拉杆配装部包括一垫，用于将摇枕拉杆紧固其上。
11.根据权利要求8所述的铁道车辆转向架摇枕，其特征在于，所述摇枕还包括接合所述各结构壁的一顶板和一底板。
12.一种铁道车辆转向架总成，包括至少两个纵向间隔开的横向延伸的轴，安装于所述轴上的各车轮，安装于所述轴上的横向间隔开的纵向延伸的各侧架，一安装于所述各侧架上的横向延伸的摇枕，所述摇枕具有一中心杯以及从所述中心杯延伸出的相对的长形摇枕臂，各摇枕臂形成有各间隔开的结构壁，至少一个摇枕臂的各结构壁中的第一个上形成有一摇枕拉杆配装部，而至少一个摇枕臂的各结构壁中的第二个形成有一贯穿其中的摇枕拉杆孔，所述各结构壁还在其间限定一内腔，以及至少一个将至少一个侧架连接于摇枕的摇枕拉杆，所述至少一个摇枕拉杆在横向上位于各侧架之间，所述至少一个摇枕拉杆还伸向所述配装部且至少部分地延伸穿过所述摇枕的内腔而伸向所述至少一个侧架。
13.根据权利要求12所述的铁道车辆转向架总成，其特征在于，摇枕限定一摇枕运动区，所述配装部位于所述摇枕运动区。
14.根据权利要求12所述的铁道车辆转向架总成，其特征在于，所述摇枕配装部位置靠近所述摇枕腔。
全文摘要
一种铁道车辆转向架总成,包括纵向间隔开的横向延伸的轴(18)的各轮组(12),安装于所述轴上的各车轮(14,16),安装于所述轴(18)上的横向间隔开的纵向延伸的各侧架(22,24),以及一安装于所述各侧架(22,24)上的横向延伸的摇枕(34)。所述摇枕具有一中心杯(36)以及从所述中心杯(36)延伸出的相对的长形摇枕臂(38,40)。各摇枕臂(38,40)形成有各间隔开的结构壁,摇枕臂(38,40)的各结构壁中的第一个上形成有一摇枕拉杆配装部,各结构壁中的第二个形成有一贯穿其中的摇枕拉杆孔。所述各结构壁还在其间限定一内腔,摇枕拉杆(58,60)将各侧架(22,24)连接于摇枕(34)。
文档编号B61F5/00GK1261310SQ98806619
公开日2000年7月26日 申请日期1998年5月14日 优先权日1997年5月19日
发明者金·T·吉尔伯特, 理查德·B·波利, 托德·A·波特 申请人:巴克伊铸钢公司