CN101108621B - 铁路货车侧支承 - Google Patents
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Abstract
轨道车用的长位移的稳定接触的侧支承，通过使用特征的多种组合，能提供更好的操作特性，获得改进的顺轨行驶和弯转性能。该侧支承包括基座和从基座向上延伸的大体圆筒形的壁部分。一个杯形帽包括大体圆形的顶部和从顶部向下延伸的大体圆筒形的壁部分。所述帽延伸进入基座的壁部分。至少一个卷簧设在基座内并延伸到帽的下侧。杯形帽包括一中心定位的切口部分，一弹性垫装在切口部分内。杯形帽的圆筒形壁部分可涂以润滑剂或硬化物质。
Description
技术领域
本发明涉及安装在轨道车转向架承梁上的改进的侧支承，其允许长的位移、明显的重量减轻、改进的曲折行车及弯转特性、更长的服务寿命和各种方便安装的特点。
背景技术
在如图1所示的典型的铁路货车车列中，轨道车12、14端对端地由连接器16、18连接起来。连接器16、18的每一个与液压缓冲器或牵引齿轮组件(未示出)一起接纳在各相应车的牵引梁20、22中。牵引梁20、22设在轨道车中心梁的端部，并包括安放在轨道车转向架26、28的中心板碗中的中心板。
如图2很好地显示，各典型的轨道车转向架26包括一对支承在车轮组34、36上的侧框架30、32。承梁38延伸在安装在侧框架上的弹簧40之间并支承在弹簧40上。承梁中心板24设有中心孔42。承梁中心板碗24接收并支承牵引梁20的圆形中心板。侧支承垫60横向于承梁38上的中心板24的各侧面设置。侧框架30、32包括顶元件44、压缩件46、张紧件48、柱50、吊杆52、轴架54、轴架顶56、轴承58和轴承适配器62。
稳定接触的侧支承一般用于轨道车转向架。它们典型地位于转向架承梁上，如在侧支承垫60上，但也可以位于其它地方。一些现有技术设计已使用安装在基座和帽之间的一个单螺旋弹簧。其他的设计使用多螺旋弹簧或弹性体元件。典型的已知侧支承安排包括授予纽曼(Neumann)等人的US3,748,001和授予莫卡(Mulcahy)的US4,130,066。
典型的侧支承布置被设计用来控制轨道车的曲折行驶。也就是说，当轨道车转向架的半锥形轮跨在轨道上时，在轨道车转向架中产生一个偏轴线运动。当转向架偏转时，使侧支承的一部分滑过栓接到轨道车体承梁上的耐磨板的下面。最终的摩擦产生作用来防止该偏转运动的相对的转矩。轨道车转向架侧支承的另一目的是控制或限制车体的摇晃运动。多数现有技术中的侧支承设计将支承的移动限制到约5/6英寸。美国铁道协会(AAR)标准规定了侧支承的最大位移。以前的标准(如M-948-77)对很多应用将位移限制到5/16英寸。
新标准已包括要求侧支承有改进的曲折行驶、弯转和其它性能以进一步改进轨道车的安全和设计。最近的AAR标准是M-976，该标准现在允许更长位移的侧支承，并且有一些新要求，如对支承预负载的新规定。预负载定义为当稳定接触侧支承设定在规定的高度时，弹簧元件施加的力。
在某些情况下，由于与侧支承接触，对车体承梁造成不希望的磨损。另外，当两个金属元件移动而相互接触时，在侧支承本身内也发生不希望的磨损。
发明内容
存在改进轨道车的侧支承以符合或超出新的AAR标准(如AAR办公室手册的M976或规则88，以及用于侧支承的M-948)的需求。
也存在使侧支承具有更好的抗磨特性以增加服务寿命的需求。
还存在对于以下侧支承的需求，该侧支承通过结合可防止应用时可更换不适当元件的设计特点，而可设计用于特定应用。
还存在对于以下侧支承的需求，该侧支承在接触货车车体承梁时具有改进的抗磨特性。
还存在对于标准化弹簧组的需求，该弹簧组能减少各种定制弹簧尺寸的零件库存。
上述和其它优点可通过本发明的各种实施例实现。
根据本发明的第一方面，一种用在轨道车转向架中的侧支承，包括：
基座部分，其具有底部和大体圆筒形的壁部分；
杯形帽，其具有大体圆形的顶部和向下延伸的大体圆筒形的壁部分，所述壁部分以伸缩方式延伸进入基座部分的壁部分中并在两者之间具有预定的空间间隙；和
在基座部分和杯形帽之间延伸的、设在基座部分内的至少一个卷簧，所述卷簧具有小于6000磅/英寸的额定负载以及从负载的静态高度到完全压缩的最大压缩高度至少为5/8英寸的位移长度；
其中所述杯形帽和所述基座部分的壁部分被构造成在负载的静态高度状态保持搭接，并允许在杯形帽和基座部分上的部分相互邻接之前有至少5/8英寸的弹簧位移长度并防止进一步的弹簧位移，其中所述杯形帽包括大体中心定位的切口部分以及在所述切口部分中的弹性体嵌件，所述切口部分位于所述杯形帽的顶表面，所述弹性体嵌件突出于所述切口部分的上方。
根据本发明的第二方面，一种用在轨道车辆转向架中的侧支承，包括：
基座，其具有一底部和一向上延伸的、大体圆筒形的壁部分；
杯形帽，其具有大体圆形的顶部和向下延伸的大体圆筒形的壁部分，所述壁部分以伸缩方式延伸进入基座的壁部分中并且在两者之间有精确控制在0.006-0.046英寸之间的预定的空间间隙；和
在基座和杯形帽之间延伸的设在基座内的至少一个卷簧，所述至少一个卷簧具有2500-4000磅/英寸的组合额定负载，以及从负载的静态高度到完全压缩的最大压缩高度的至少5/8英寸的位移长度；
其中所述杯形帽和所述基座的壁部分被构造成在负载的静态高度状态下保持搭接，并且允许在杯形帽和基座上的部分相互邻接之前有至少5/8英寸的弹簧位移长度，并防止进一步的弹簧位移，其中所述杯形帽包括大体中心定位的切口部分以及在所述切口部分中的弹性体嵌件，所述切口部分位于所述杯形帽的顶表面，所述弹性体嵌件突出于所述切口部分的上方。
根据本发明的第三方面，一种用在轨道车转向架中的侧支承，包括：
基座，其具有底部和大体圆筒形的壁部分；
杯形帽，其具有大体圆形的顶部和向下延伸的大体圆筒形的壁部分，所述圆筒形的壁部分以伸缩的方式延伸进入基座部分的壁部分中并且在两者之间有精确控制在0.006-0.046英寸之间的预定的空间间隙以改善轨道车转向架的控制和曲折行驶特性，所述杯形帽的顶表面包括一大致平直的表面，所述顶表面具有从外表面的所述大致平直表面延伸到杯形帽的大体圆筒形壁部分的大体中心定位并圆化的边；
在基座和杯形帽之间延伸的、设在基座内的至少一个卷簧，所述至少一个卷簧具有在2500-4000磅/英寸之间的组合额定负载以及从负载的静态高度到完全压缩的最大压缩高度的至少5/8英寸的位移长度；
其中所述杯形帽和所述基座的壁部分被构造成在负载的静态高度状态保持搭接，并允许在杯形帽和基座的部分相互邻接之前有至少5/8英寸的弹簧位移长度并防止进一步的弹簧位移；
其中所述基座的内部和所述杯形帽的外部具有匹配的键锁结构，以防止杯形帽在基座内转动，并且
其中所述基座包括在底部上的第一开口和在壁部分中的相应的第二开口，以允许扳手接近在底部的第一开口中的螺栓头；
其中所述杯形帽包括大体中心设置的切口部分以及位于所述切口部分中的弹性体嵌件，所述切口部分位于所述杯形帽的顶面，所述弹性体嵌件突出于所述切口部分的上方。
在示范性实施例中，通过结合下面的特点能够在轨道车转向架的侧支承布置中实现长的位移，所述特点包括减小基座和/或帽的高度和/或减小弹簧最大压缩高度以在弹簧完全压缩(紧密)前和在基座和帽探底之前适应5/8英寸的位移或更多。
在示范性实施例中，通过在不需要结构刚性的区域中减小基座和帽的侧边和厚度而实现明显的重量减轻。
在示范性实施例中，非金属嵌件被设在侧支承的帽的平直顶表面中以减少与货车车体承梁的摩擦接触。
在示范性实施例中，非金属涂层被涂覆在侧支承帽的外表面上以减少侧支承中的磨损。
在示范性实施例中，通过仔细控制帽和基座之间的纵向间隙达到改进的侧支承的工作，包括改进控制和曲折行驶特性。已发现防止帽和基座之间过分的运动及减小相关的冲击力、应力和磨损是重要的。
附图说明
下面参照附图详细说明本发明。
图1是两个典型的轨道车连接端的示意性正视图；
图2是用于本发明的典型的轨道车转向架的透视图；
图3是本发明的一个示范性稳定接触的侧支承的分解透视图；
图4是本发明的一个示范性稳定接触的侧支承的剖视图；
图4A是本发明一个实施例的卷簧和弹簧基座的局部放大图；
图4B是本发明一个示范性稳定接触的侧支承的剖视图；
图5是根据本发明的一个实施例的弹簧基座的透视图；
图6是本发明的第一示范性稳定接触的侧支承基座的透视图；
图7是第一示范性侧支承基座的剖视图；
图8是第一示范性侧支承基座的顶视图；
图9是本发明的一个示范性侧支承帽的透视图；
图10是本发明的一个示范性不带非金属嵌件的侧支承帽的透视图。
具体实施方式
下面参见图3-10说明本发明的侧支承的第一实施例。侧支承组件100具有一个与轨道车的纵轴线重合的主纵轴线。也就是说，当侧支承安装在轨道车转向架承梁38上时，侧支承的主轴线与承梁的纵轴线垂直。侧支承组件100包括作为主要元件的基座110、帽120、一个或多个弹性推进元件130(如弹簧或弹性体元件)和弹簧基座131。在图示示范性实施例中，设有两个弹簧，用作推进元件的外弹簧130A和内弹簧130B，各个弹簧可有不同的弹簧常数，以提供一个总的组合额定负载。
基座110用合适的装置固定到承梁38上。如图所示，基座110用穿过设在基座凸缘112上的安装孔146的安装螺栓(未示出)栓接到承梁38上。
如图3-4及6-8很好地示出，基座110有从基座110向上延伸的大体敞开的圆筒壁116。壁116可包括两个开口114。开口114用作用于扳手头部的开口，扳手用来拧紧穿过螺栓孔146的螺栓。开口114也用来减轻基座110的重量。
为了增加侧支承的位移长度，壁116从现有技术设计(如US3,748,001所用)的总高度减少5/16”。这有助于在帽120和基座110配合前弹簧有更大的位移并防止进一步位移。在一个示范性实施例中，基底110有约4.188(±0.030)英寸的总高度，壁116在凸缘112上方延伸约3.626英寸。
参见图3-4和9-10，帽120是杯型的，并包括大体圆形的顶端119，及向下延伸大体为圆筒形的侧壁121，该侧壁121以伸缩方式进入基座110的开口壁116中。如图4B所示，帽侧壁121可包括设在侧壁121上的U或V形的凸脊124，与基座壁116的内表面上的开口114的位置相应，以限制或阻止帽120在基座110中的转动。帽120的向下延伸的侧壁121以这种方式进入基座110的壁116，也就是甚至当弹簧130处在其自由高度或在非压缩状态时，仍在侧壁121和圆筒壁116之间提供有一定的搭接量。
帽120还设有一个顶接触面128、下止挡边123和下面的凹形的弹簧支承面127。优选地，所有周边129被盖着或倒圆成从顶接触面128延伸到周边129的一个凹进的或平直的过渡区129A。这有几个目的。该过渡区减少了帽的重量。另外，通过盖住拐角，有紧贴轨道车车体抗磨板(未示出，但在使用中直接位于帽120上方及在轨道车车体的下面)的更好的接触面。特别是，通过具有盖住的拐角，已经发现在使用时，当帽滑动及转动成与车体抗磨板摩擦接合时，有较少的擦伤产生在车体的抗磨板上。为了更有助于有更好的接触表面，顶部接触面128形成为大致平的，优选地，在凹下0.010英寸或凸起0.030英寸范围内，以进一步改善抗磨特性。特别是，该偏差减少了边缘“咬住”抗磨板的机会，并且容易制造。
另外，为了改进帽120对着货车车体承梁的顶接触面128的磨损，顶接触面128包括一个大体圆形的切口段119。圆形切口段或井119通常深约0.187英寸。另外，大体圆形的弹性体或其它合适的非金属垫122被接纳在切口段119中。垫122通常厚约0.25英寸，因此其典型地从切口段119突出。缺口129可设成围绕切口段119的边缘，以帮助插入工具以移去和替换弹性体垫122。井119的实际深度和垫122的高度不是关键的；垫122突出于井119的上方是本发明的一部分。
非金属弹性体垫122可以是几种合成物。其中一种合物是模制形成的碳、橡胶和增强纤维的混合物。其它的非金属弹性体合成物也是可实施的。
另外，帽120的侧壁121可涂敷有润滑剂以减少帽120在基座110的壁116内的磨损。这种涂料或侧壁121可以是浸渍入金属表面的石墨润滑剂或可以是硬化但减少摩擦的涂料，如氮化钛。类似的涂料可应用到基座110的壁116的里面。
为了有助于提供弹簧长的位移，帽120可类似于基座110那样弄短。在一个示范性实施例中，帽120的高度可比以前的设计缩短5/16”，以允许在帽120和基座110配合前弹簧130有进一步的位移并防止进一步位移。帽120优选地有总的帽高度为3.875英寸，侧壁121向下延伸低于下支承面127约3.375英寸。这允许在下止挡边与基座110的内表面接触前，帽可进一步往前插到基座110上。
如所提到的，本发明的侧支承帽120和基座110可与一个或多个推进元件(如弹簧130)一起使用。为达到至少5/8英寸的长的位移，优选地，减小用在现有设计中的弹簧最大压缩高度。这是因为现有技术的弹簧设计在达到5/8英寸的位移前就已经紧密了。也就是说，单个簧圈已经相互压靠着，使得不可能进一步压缩。
虽然在实施例中说明了每个侧支承有两个弹簧，但本发明不限于此，而可用更少或甚至更多的弹簧。事实上，对于具体的应用，可以修改弹簧的数目及尺寸。例如，更轻的轨道车可使用更软的弹簧刚度和可使用更软的或更少的弹簧。类似地，多单元铰接车可使用更轻的或更少的弹簧，这是因为这些车使用四个侧支承代替每转向架两个侧支承。这样，各侧支承的负荷承载能力必定减少。而且，还发现通过使用比以前用的明显更刚性的弹簧常数可获得更好的性能。已经发现提供具有更慢反应时间的悬挂系统，可达到改进的顺轨行驶和弯曲性能，而不会不利地影响曲折行驶。已经发现导致对设定高度变量或元件公差有降低的敏感性，以便在转向架系统上获得更稳定的预负载。这倾向于使装载均衡，并允许轨道车保持更水平，在静态上和动态上有较小的偏斜或侧倾。
为获得更长的疲劳寿命，用于基座110和帽120的材料是E级钢或铸铁。为了有助于更长的服务寿命，在基座壁116的内表面上设有硬化的耐磨面。
另外，在一个示范性优选实施例中，为了防止过度的运动和加速的磨损，通过由现有技术值中降低公差而提供帽120和基座110之间的减小的纵向间隙。例如，这可以通过更严密地控制帽120和基座110的侧壁116的铸造法或其它成形方法来实现。在一个优选实施例中，基座100在侧壁116的内表面和帽120的侧壁121的外表面之间有7.000(+0.005/-0.015)英寸的纵向距离，并且帽120有7.031(+0.000/-0.020)英寸的纵向距离。这导致严密控制的组合的纵向空间间隙最小为0.006英寸、最大为0.046英寸。当基座侧壁116在最大公差(7.005英寸)并且帽侧壁121在最小公差(7.011英寸)时，可达到该最小值。当基座侧壁116在最小公差(6.985英寸)并且帽侧壁121在最大公差(7.031英寸)时，可达到该最大值。
另外，看到基座110有中心定位在凸缘112之间的大体圆筒形的开口147。如图5所示，弹簧基座149位于圆筒形开口147中。弹簧基座149大体是圆形的，带有两个同样的弹簧支座151、152从接近中心的位置向上延伸。弹簧支座151、152立起在内支承弹簧130A的侧面。这些支座安排来拒绝不包括在对于识别标签153规定的预负荷正确的组中的弹簧。弹簧基座149通常是装配式钢部件。
Claims (24)
1.一种用在轨道车转向架中的侧支承，包括：
基座部分，其具有底部和大体圆筒形的壁部分；
杯形帽，其具有大体圆形的顶部和向下延伸的大体圆筒形的壁部分，所述壁部分以伸缩方式延伸进入基座部分的壁部分中并在两者之间具有预定的空间间隙；和
在基座部分和杯形帽之间延伸的、设在基座部分内的至少一个卷簧，所述卷簧具有小于6000磅/英寸的额定负载以及从负载的静态高度到完全压缩的最大压缩高度至少为5/8英寸的位移长度；
其中所述杯形帽和所述基座部分的壁部分被构造成在负载的静态高度状态保持搭接，并允许在杯形帽和基座部分上的部分相互邻接之前有至少5/8英寸的弹簧位移长度并防止进一步的弹簧位移，其中所述杯形帽包括大体中心定位的切口部分以及在所述切口部分中的弹性体嵌件，所述切口部分位于所述杯形帽的顶表面，所述弹性体嵌件突出于所述切口部分的上方。
2.按照权利要求1的侧支承，其特征在于：所述杯形帽的所述切口部分大体是圆形的，并且具有0.187英寸的深度，并且弹性体嵌件具有0.25英寸的高度。
3.按照权利要求1的侧支承，其特征在于：所述弹性体嵌件由碳、橡胶和增强纤维的组合组成，并且被模制成形。
4.按照权利要求1的侧支承，其特征在于：所述杯形帽的大体圆筒形壁部分表面涂有浸渍石墨润滑剂。
5.按照权利要求1的侧支承，其特征在于：所述杯形帽的大体圆筒形壁部分表面涂有氮化钛。
6.按照权利要求1的侧支承，其特征在于：所述杯形帽的顶表面包括一大致平直的表面，所述顶表面具有从所述大致平直的表面延伸到杯形帽的大体圆筒形壁部分的大体中心定位并圆化的边，并且所述切口部分大体中心定位在所述杯形帽的顶表面的所述大致平直表面中。
7.按照权利要求1的侧支承，其特征在于：所述杯形帽和所述基座部分由奥氏体回火的易延展铁形成，并且所述杯形帽的壁部分涂有氮化钛。
8.按照权利要求1的侧支承，其特征在于：所述基座部分的内侧和所述杯形帽的外侧具有匹配的键锁结构，以防止杯形帽在基座内转动。
9.按照权利要求8的侧支承，其特征在于：所述键锁结构包括从杯形帽的壁部分的外表面伸出的一突起以及在所述基座部分壁部分的内表面中的一匹配槽。
10.按照权利要求1的侧支承，其特征在于：所述至少一个卷簧为两个或更多个的卷簧，所述两个或更多个的卷簧设在所述基座部分内，每个卷簧具有不同的直径，所述两个或更多个的卷簧各有足够低的弹簧额定负载使得组合的弹簧额定负载在2500-4000磅/英寸之间。
11.按照权利要求1的侧支承，其特征在于：还包括一个弹簧基座，其设在所述基座部分的底部的一开口中。
12.一种用在轨道车辆转向架中的侧支承，包括：
基座，其具有一底部和一向上延伸的、大体圆筒形的壁部分；
杯形帽，其具有大体圆形的顶部和向下延伸的大体圆筒形的壁部分，所述壁部分以伸缩方式延伸进入基座的壁部分中并且在两者之间有精确控制在0.006-0.046英寸之间的预定的空间间隙；和
在基座和杯形帽之间延伸的设在基座内的至少一个卷簧，所述至少一个卷簧具有2500-4000磅/英寸的组合额定负载，以及从负载的静态高度到完全压缩的最大压缩高度的至少5/8英寸的位移长度；
其中所述杯形帽和所述基座的壁部分被构造成在负载的静态高度状态下保持搭接，并且允许在杯形帽和基座上的部分相互邻接之前有至少5/8英寸的弹簧位移长度，并防止进一步的弹簧位移，其中所述杯形帽包括大体中心定位的切口部分以及在所述切口部分中的弹性体嵌件，所述切口部分位于所述杯形帽的顶表面，所述弹性体嵌件突出于所述切口部分的上方。
13.按照权利要求12的侧支承，其特征在于：所述杯形帽的所述切口部分大体是圆形的，并且具有0.187英寸的深度，并且弹性体嵌件具有0.25英寸的高度。
14.按照权利要求12的侧支承，其特征在于：所述弹性体嵌件由碳、橡胶和增强纤维的组合组成，并且被模制成形。
15.按照权利要求12的侧支承，其特征在于：所述杯形帽的大体圆筒形的壁部分表面涂有浸渍石墨润滑剂。
16.按照权利要求12的侧支承，其特征在于：所述杯形帽的大体圆筒形壁部分表面涂有氮化钛。
17.按照权利要求12的侧支承，其特征在于：所述杯形帽的顶表面包括一大致平直的表面，所述顶表面具有从所述大致平直的表面延伸到杯形帽的大体圆筒形壁部分的外表面的大体中心定位并圆化的边，并且所述切口部分大体中心定位在所述杯形帽的顶表面的所述大致平直表面中。
18.按照权利要求12的侧支承，其特征在于：所述基座的内侧和所述杯形帽的外侧具有匹配的键锁结构，以防止杯形帽在基座内转动。
19.按照权利要求12的侧支承，其特征在于：还包括位于所述基座部分的底部中的开口内的一弹簧基座。
20.一种用在轨道车转向架中的侧支承，包括：
基座，其具有底部和大体圆筒形的壁部分；
杯形帽，其具有大体圆形的顶部和向下延伸的大体圆筒形的壁部分，所述圆筒形的壁部分以伸缩的方式延伸进入基座部分的壁部分中并且在两者之间有精确控制在0.006-0.046英寸之间的预定的空间间隙以改善轨道车转向架的控制和曲折行驶特性，所述杯形帽的顶表面包括一大致平直的表面，所述顶表面具有从外表面的所述大致平直表面延伸到杯形帽的大体圆筒形壁部分的大体中心定位并圆化的边；
在基座和杯形帽之间延伸的、设在基座内的至少一个卷簧，所述至少一个卷簧具有在2500-4000磅/英寸之间的组合额定负载以及从负载的静态高度到完全压缩的最大压缩高度的至少5/8英寸的位移长度；
其中所述杯形帽和所述基座的壁部分被构造成在负载的静态高度状态保持搭接，并允许在杯形帽和基座的部分相互邻接之前有至少5/8英寸的弹簧位移长度并防止进一步的弹簧位移；
其中所述基座的内部和所述杯形帽的外部具有匹配的键锁结构，以防止杯形帽在基座内转动，并且
其中所述基座包括在底部上的第一开口和在壁部分中的相应的第二开口，以允许扳手接近在底部的第一开口中的螺栓头；
其中所述杯形帽包括大体中心设置的切口部分以及位于所述切口部分中的弹性体嵌件，所述切口部分位于所述杯形帽的顶表面，所述弹性体嵌件突出于所述切口部分的上方。
21.按照权利要求20的侧支承，其特征在于：所述杯形帽的所述切口部分大体是圆形的，并且具有0.187英寸的深度，并且弹性体嵌件具有0.25英寸的高度。
22.按照权利要求20的侧支承，其特征在于：所述弹性体嵌件由碳、橡胶和增强纤维的组合组成，并且被模制成形。
23.按照权利要求20的侧支承，其特征在于：所述杯形帽的大体圆筒形的壁部分表面涂有浸渍石墨润滑剂。
24.按照权利要求20的侧支承，其特征在于：所述杯形帽的大体圆筒形壁部分表面涂有氮化钛。
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