专利名称：轻重量和无顶的牵引臂的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及对轨道车牵引臂的改进，更具体的说涉及一种重量减轻的牵引臂。但是本发明不局限于所展示并描述的个别应用实例。
相关技术的描述轨道车牵引臂是一个位于轨道车底框架中梁及车钩之间的箱形构件。牵引臂设置在底框架中梁的两端，它沿着轨道车车体的长度方向伸展，成为底框架的一部分，因此每辆轨道车使用两个牵引臂。牵引臂与轨道车车体底框架的中梁焊接在一起。牵引臂有多种使用目的将中梁与车钩连接起来；在轨道车与下一辆轨道车之间传递牵引力及纵向缓冲载荷。另外，通过牵引臂轨道车车体与转向架相连接，转向架在轨道车的两端支撑着轨道车的车体。
牵引臂的内端焊接固定在中梁的每一端上。在牵引臂的外端上，或者整体铸有一个撞锤，或者焊接固定有一个独立的撞锤组件。一个车钩组件以及与之相连的车钩支架穿过该撞锤所形成的开口安装在牵引臂的外端上。该车钩组件及支架以一个牵引键固定在牵引臂上。该牵引键伸展通过一对相互对准的牵引臂键槽、撞锤键孔及与之相配的车钩和支架上的键孔。
除了在牵引臂的每个侧壁上设有一对互相对准的牵引键槽外，牵引臂还包括设在牵引臂内部的前、后牵引凸缘、一个中心板以及一个中心销孔。中心销孔是用来容纳从轨道车转向架上延伸的中心销或螺栓。中心板则提供了与转向架承梁上的中心滚子的连接。
牵引臂通常用铸钢制造。在轨道车的总重量中牵引臂占了显著的份额。为了保持车辆的良好状态及安全性，装车的货物重量是有限制的，轨道车的装货能力受轨道车车体、转向架及其它轨道车部件重量的影响。于是轨道车重量，包括牵引臂重量的降低将使铁路所有者承运货物的总能力增加。因而在不降低牵引臂强度的前提下降低牵引臂的重量是非常合乎需要的。
发明概述因此，本发明的一个目的是通过降低牵引臂的整体重量来降低轨道车的重量。本发明的另一个目的是在不降低牵引臂强度的前提下降低牵引臂的重量。本发明的又一个目的是消除轨道车车体底部与牵引臂顶部间材料的双层设置。
概括地说，本发明包括去除牵引臂顶部表面的金属材料；将横肋或支撑件设置在牵引臂的顶部以增加强度；将两个侧壁位于键槽下方部分的厚度减薄；以及将横跨两侧壁的稳定系杆设置在后牵引凸缘上方。此外，在与车体承梁相连接的法兰的非接触区域内增加法兰边的厚度，以降低应力。
去除牵引臂顶部表面的材料消除了传统的由车体底部及牵引臂顶部所形成的材料双层设置。车体底部成为牵引臂的顶部，从而有效地减轻轨道车的重量。
只有阅读了本说明书全文并对发明有了充分的理解，才能全面的了解本发明的目的、概念及优越性。所以，为了使说明书更加完整，在简要地对附图进行叙述以后将对发明以及优选实施例进行详细的叙述。
附图简述下面将结合附图来描述本发明的优选实施例。附图中各图的一般性能如下
图1为本发明牵引臂的平面视图；图2为图1所示牵引臂的侧向正视图；图3为图2所示牵引臂的端向正视图；图4为图3所示牵引臂按3-3剖切的局部剖面图。
在附图中，各图中的同一构件用相同的数码表示。
优选实施例描述图1所示为本发明牵引臂20的平面视图。图2为牵引臂20的侧向正视图。牵引臂20通常由高强度的B级钢铸成。牵引臂20一般包括一个带有垂直开口的内端22、一个带有垂直开口的外端24、对置的一对垂直侧壁26和28、一个带有水平开口的顶部表面30以及一个带有水平局部开口的底部表面32。每个侧壁26和28的下部都沿着底部表面32与向外延伸的法兰34相端接。在内端22附近，沿着底部表面设有一个带有中心销孔38的中心板36。中心销孔38的形状和尺寸设计成可安放从轨道车转向架(图中未表示)延伸的中心销(图中未表示)，因而可将牵引臂20可转动地连接到转向架上。内端22焊接固定在底框架中梁(图中未表示)内。外端24或是焊接固定到一个撞锤组件(striker assembly)(图中未表示)，或是与一个撞锤40铸成一体。于是，牵引臂在焊接安装到轨道车底框架上之后，在使用时牵引臂20位于中梁及撞锤之间，并通过中心销孔连到轨道车转向架上。
在一个优选实施例中，顶部表面30的主要部分是开口的，也就是说这部分表面是敞开的，没有金属层存在。由于结构上的原因而保留在顶部表面30上的金属包括位于撞锤区域42上方的部分、位于后牵引凸缘46上方横跨两个侧壁26和28的系杆44、位于中心板36对置的两个边缘上的支撑件48和50，以及位于带有垂直开口的内端22上方的支撑件52。
按照传统方式，牵引臂20的整个顶部表面30都设有金属层，并以此表面焊接到轨道车车体底框架上，结果造成材料的双层设置。在优选实施例中，顶部表面材料层的去除有利地消除了传统牵引臂中材料的双层设置，车体底框架有效地成为牵引臂的顶层。传统牵引臂顶部表面材料的去除减轻了牵引臂的重量，而系杆和支撑件仍保持了牵引臂的强度。在牵引臂的强度保持不变的情况下使牵引臂的重量减轻，这就使轨道车的载重量增加。
在优选实施例中，牵引臂20的底部表面32是开了口的，在底部表面32的牵引盒区域54上没有设置材料层，以便安装牵引装置(图中未表示)。此外，在前牵引凸缘58与后牵引凸缘46之间穿过底部表面32有一个开口56，以便安装车钩支架(图中未表示)。底部表面32的其余部位如传统牵引臂一样由金属层封闭。
支撑件48、50和52垂直地横跨两个侧壁26、28，并与它们铸成一体。支撑件48和50从顶部表面30一直伸展到底部表面32。系杆44布置于后牵引凸缘46的上方，沿着顶部表面30垂直于两个侧壁26和28伸展，并将侧壁26、28连接起来。系杆44的用途为在铸造过程中使侧壁26和28保持稳定，并且在使用中增加牵引臂20的强度。
肋60紧邻着侧壁26和28，并与它们成为一体。肋60的用途为加固中心板36，并在中心销孔38附近形成一个良好的横向载荷支撑。肋60位于侧壁26和28的外侧，作为例子如图2所示，从横向伸出的法兰34开始，沿着侧壁26、28一直伸展到顶部表面30。
本发明的向外伸出的法兰34可含有一个如图1所示的非接触区62。在应用中，该非接触区62使得牵引臂20能够连接到轨道车车体承梁(图中未表示)上。非接触区的曲线形状有助于减轻应力集中。由于非接触区62中法兰宽度的减小可能使法兰的强度下降，为了缓和在这个问题上的忧虑，如图2所示，增加法兰34在96区段上的厚度以保持法兰34的强度。
如图1及2所示，牵引臂20的外端24包括一个撞锤区42。撞锤区42可包括一个与其铸成一体的撞锤40或包括一个焊接固定到牵引臂20上的撞锤组件。当轨道车经受强烈的缓冲载荷时，也就是当牵引装置(图中未表示)行经其全行程而到了底时，撞锤40接受来自车钩头部(图中未表示)的冲击。牵引臂20的外端24附近有一对互相对准的牵引键槽64，两个侧壁26、28上各有一个牵引键槽64。牵引键槽64水平配置在侧壁26和28上，以容纳牵引键(图中未表示)。如图4所示，围绕着牵引键槽64有一圈牵引键槽肋66。牵引键槽肋66与和它相连的侧壁26和28的内表面形成为一体。键槽肋66的用途为对撞锤40在键槽64附近进行加强。此外，牵引键槽64的尺寸设计成与装在牵引臂20外端24内的车钩组件上的键槽(图中未表示)相协调。由于铸造拔模原因的制约，传统牵引臂位于键槽64下方部分的侧壁厚度比强度要求的厚度值大。为了去除这些冗余的材料，减少侧壁26和28位于键槽64下方部分的厚度，如图3所示，将牵引臂20位于98部位的侧壁26和28内表面之间的内侧加宽，而同时保持侧壁26和28外表面之间的距离不变。与传统的牵引臂不同，这样的侧壁26、28位于键槽64上方及下方部分的厚度是基本上相同的。这样做的优点是既降低了牵引臂的整体重量，同时仍能将牵引臂从铸模中拔出。
如图3所示，撞锤40的外端是敞开的，以便接纳车钩组件。侧壁26、28的下端部分用一个水平元件68连接起来，水平元件68用来作为车钩承载件，并可提供一个适于支撑车钩组件的耐磨板。水平元件68与所连接的侧壁26和28铸成为一体。在撞锤40的外端上有一个与侧壁26、28成为整体的锤面70，以及一个水平的撞锤40顶壁72。当经受剧烈缓冲载荷时，车钩头部与撞锤40相触，锤面70便用作支承界面。在接纳车钩组件的孔口的相对两侧垂直地配置有部件74，其作用为对侧壁26、28进行加强，并形成一个附加的支承界面。在牵引键槽64的上方紧邻键槽内端处有前牵引凸缘58。前牵引凸缘58帮助吸收轨道车的缓冲载荷。前牵引凸缘58从侧壁26、28的内表面上延伸出，并与侧壁26、28形成为一体。前牵引凸缘58形成一个支承界面，在使用时该界面成为阻挡牵引装置(图中未表示)纵向运动的挡壁。前牵引凸缘58从每个侧壁26和28上相互对置，凸缘58之间留有用以安装牵引装置的间隔或开口。
如图1及2所示，位于牵引臂20底部表面32的中心板36包括一个处于中心位置的内置中心销支座76，该支座76确定了垂直的中心销孔38。中心销支座76与辐板78相连接，辐板78由许多横向延伸垂直取向的肋80、82、84及86组成。肋80、82、84和86为中心销支座76提供了纵向及横向的支撑。各条肋的一端与中心销支座76连成一体，肋80和84的另一端与侧壁26、28连成一体，肋82和86与支撑件48和50连成一体。支撑件48、50不但为牵引臂20在侧壁26、28之间提供横向支撑，还为中心销支座76因而也为中心销孔38提供了纵向支撑。
如图2所示，中心销孔38包括一个位于中心销支座76中央的上圆柱段88。中心销孔38还包括一个直径比上圆柱段88稍小并与其同心的中圆柱段90。中心销孔38还包括一个直径比中圆柱段90稍大并与其同心的下圆柱段92。中心销孔38的下圆柱段92一直延伸到中心板表面94。
如图2所示，中心板36沿着牵引臂20的底部表面32与牵引臂20连为一体，并从水平的底部表面32凸起并终止，形成与水平的底部表面32平行的中心板表面94。和本发明的构思和范围一致的是，中心板36可以是一个独立的焊接在牵引臂20底部表面32上的平板。
后牵引凸缘46突出于侧壁26、28的内表面上，它们沿着底部表面从侧壁26、28的内表面向牵引臂20的纵轴横向伸展，并与牵引臂20铸成为一体。后牵引凸缘46形成一个支承界面，在使用时该界面成为阻挡车钩支架纵向运动的挡壁。后牵引凸缘46从两个侧壁26和28上相互对置，凸缘46之间留有用以安装车钩支架的间隔或开口。
至此已对本发明的优选实施例作了描述，其目的为帮助普通专业人员制造并利用它们。在不超出本发明范围的情况下可以有许多优选实施例方案。所以，为了具体地指出并清晰地提出有关本发明主题内容的专利要求，以下面的权利要求书来结束本说明书。
权利要求
1.一种重量相对较轻的铸造牵引臂，用于纵向对准地排列在撞锤与中梁之间的轨道车，该铸造牵引臂包括一对垂直侧壁，该侧壁终止于一对向外伸展的下法兰；一个水平开口的顶部表面，该表面与所述一对垂直侧壁所形成的平面相垂直；一个横跨所述一对垂直侧壁的系杆，该系杆紧靠着所述水平开口的顶部表面；和一个水平底部表面。
2.如权利要求1的铸造牵引臂，其中还包括至少一个横跨所述一对垂直侧壁的支撑件。
3.如权利要求1的铸造牵引臂，其中所述水平底部表面被部分开口。
4.一种重量相对较轻的铸造牵引臂，用于纵向对准地排列在撞锤与中梁之间的轨道车，该铸造牵引臂包括一对垂直侧壁，该侧壁终止于一对向外伸展的下法兰；一个水平开口的顶部表面，该表面与所述一对垂直侧壁所形成的平面相垂直；一个横跨所述一对垂直侧壁的系杆，该系杆紧靠着所述水平开口的顶部表面；至少一个横跨所述一对垂直侧壁的支撑件，这些支撑件紧靠着所述水平开口的顶部表面；和一个水平的部分被开口的底部表面。
5.一种重量相对较轻的铸造牵引臂，用于纵向对准地排列在撞锤与中梁之间的轨道车，该铸造牵引臂具有一对水平配置的键槽，该铸造牵引臂包括一对垂直侧壁，该侧壁终止于一对向外伸展的下法兰，所述一对垂直侧壁在所述一对水平配置的键槽上、下两个部位上的厚度相对保持不变；一个水平开口的顶部表面，该表面与所述一对垂直侧壁所形成的平面相垂直；一个横跨所述一对垂直侧壁的系杆，该系杆紧靠着所述水平开口的顶部表面；至少一个横跨所述一对垂直侧壁的支撑件，这些支撑件紧靠着所述水平开口的顶部表面；和一个水平的部分被开口的底部表面。
全文摘要
本发明公开了一个用于轨道车的轻重量和无顶的牵引臂(20)。牵引臂(20)包括一个开口的去除了金属层的顶部表面(30);横向支撑件(48、50、52);用来增加牵引臂强度而横跨侧壁(26、28)的系杆(44),较薄侧壁(26、28)位于键槽(64)下方。牵引臂(20)顶部表面(30)金属材料的去除,消除了传统的由车体底部与牵引臂(20)顶部所形成的材料双层设置。车体的底部成为牵引臂(20)的顶部,从而有效地减轻了轨道车的重量。
文档编号B61G9/00GK1272085SQ98809608
公开日2000年11月1日 申请日期1998年10月2日 优先权日1997年10月2日
发明者约翰·R·唐斯, 肯尼思·W·特雷纳 申请人:巴克伊铸钢公司