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带有摩擦阻尼的路车辆转向架

申请号 CN201510331061.0 申请日 2015-06-16 公开(公告)号 CN105416330B 公开(公告)日 2017-12-05
申请人 阿母斯替德铁路公司; 发明人 P·S·怀克;
摘要 一种三件套式 铁 路货运车辆 转向架 ,包括两个侧向间隔开的侧架,一摇枕在这两个侧架之间延伸。悬挂 载荷 弹簧 支撑 摇枕,控制弹簧支撑摩擦闸瓦。摩擦闸瓦的两个变体具有空隙,所述空隙将允许摩擦闸瓦横跨摇枕侧向运动或允许摩擦闸瓦横跨侧架侧向运动。该侧向运动通过具有位于摇枕与摩擦闸瓦之间的低 摩擦材料 衬垫 或具有摩擦闸瓦与承靠侧架的磨耗板之间的低摩擦材料衬垫而实现。低摩擦材料的低滑动阻 力 允许侧向位移 能量 消散到整个侧向去耦合间隙上。
权利要求

1.一种路货运车辆转向架,包括:
两个侧架,每个侧架具有弹簧支撑基部,
位于侧架的弹簧支撑基部上的摇枕支撑弹簧,
横向于两个侧架延伸的摇枕,
所述摇枕具有两个端部,
每个摇枕端部延伸到其中一个弹簧支撑基部中并由支撑弹簧支撑在该其中一个弹簧支撑基部上,
每个侧架包括由两个侧架竖向侧壁形成的摇枕开口,
每个摇枕端部包括两个倾斜表面,每个倾斜表面形成一摇枕端部凹坑,具有倾斜面和竖向面的摩擦闸瓦,
所述摩擦闸瓦的倾斜面包括凹部,
第一低摩擦材料衬垫,所述第一低摩擦材料衬垫具有与摩擦闸瓦的倾斜面中的凹部互补的形状并被接收在该凹部中,
并且其中,所述第一低摩擦材料衬垫具有从摩擦闸瓦的倾斜面中的凹部向外延伸的高度,
所述摩擦闸瓦位于摇枕端部凹坑中,使得第一低摩擦材料衬垫邻近摇枕端部的倾斜表面定位
并且,摩擦闸瓦的竖向面邻近侧架竖向侧壁定位,其中,所述摩擦闸瓦还包括:
磨耗板,所述磨耗板具有从所述磨耗板延伸的杆,
第二低摩擦材料衬垫,所述第二低摩擦材料衬垫具有由两个相邻的突起形成的开口以接收所述磨耗板的杆,
和位于所述摩擦闸瓦的竖向面中的接收开口,所述第二低摩擦材料衬垫的两个突起被接收在所述接收开口中。
2.如权利要求1所述的铁路货运车辆转向架,其中,
磨耗板具有前表面和后表面,并且其中,所述磨耗板的杆从所述磨耗板的后表面横向延伸,
并且其中,第二低摩擦材料衬垫具有前表面和后表面,并且
其中,所述两个突起从所述第二低摩擦材料衬垫的后表面横向延伸。
3.如权利要求1所述的铁路货运车辆转向架,其中,
所述摩擦闸瓦的竖向面中的接收开口的平尺寸约等于所述两个突起的水平尺寸。
4.如权利要求1所述的铁路货运车辆转向架,其中,
从所述磨耗板延伸的所述杆的水平尺寸小于所述摩擦闸瓦的竖向面中的接收开口的水平尺寸。
5.一种铁路货运车辆转向架,包括:
两个侧架,每个侧架具有弹簧支撑基部,
接收在所述侧架的弹簧支撑基部上的摇枕支撑弹簧,
横向于两个侧架延伸的摇枕,
所述摇枕具有两个端部,
每个摇枕端部延伸到其中一个弹簧支撑基部中并由支撑弹簧支撑在该其中一个弹簧支撑基部上,
每个侧架包括由两个侧架竖向侧壁形成的摇枕开口,
每个摇枕端部包括两个倾斜表面,每个倾斜表面形成一摇枕端部凹坑,具有倾斜面和竖向面的摩擦闸瓦,
和位于摇枕端部的每个倾斜表面中的凹部,
第一低摩擦材料衬垫,所述第一低摩擦材料衬垫具有与摇枕端部的倾斜表面中的凹部互补的形状并被接收在该凹部中,
并且其中,所述第一低摩擦材料衬垫具有从摇枕端部的倾斜表面中的凹部向外延伸的高度,
所述摩擦闸瓦位于摇枕端部凹坑中,使得第一低摩擦材料衬垫邻近摩擦闸瓦的倾斜面定位,
并且,所述摩擦闸瓦的竖向面邻近侧架竖向侧壁定位,
磨耗板,所述磨耗板具有从所述磨耗板延伸的杆,
第二低摩擦材料衬垫,所述第二低摩擦材料衬垫具有由两个相邻的突起形成的开口以接收所述磨耗板的杆,
和位于所述摩擦闸瓦的竖向面中的接收开口,所述第二低摩擦材料衬垫的两个突起被接收在所述接收开口中。
6.如权利要求5所述的铁路货运车辆转向架,其中:
磨耗板具有前表面和后表面,并且其中,所述磨耗板的杆从磨耗板的后表面横向延伸,并且其中,第二低摩擦材料衬垫具有前表面和后表面,并且
其中,所述两个突起从所述第二低摩擦材料衬垫的后表面横向延伸。
7.如权利要求5所述的铁路货运车辆转向架,其中,
所述摩擦闸瓦的竖向面中的接收开口的水平尺寸在长度上约等于所述两个突起的水平尺寸。
8.如权利要求5所述的铁路货运车辆转向架,其中,
从所述磨耗板延伸的所述杆的水平尺寸小于所述摩擦闸瓦的竖向面中的接收开口的水平尺寸。

说明书全文

带有摩擦阻尼的路车辆转向架

背景技术

[0001] 传统三件套式铁路货运车辆转向架包括一个摇枕和两个侧架。侧架在其端部由轮对支撑。承载车身的摇枕在中央贯穿侧架延伸。摇枕利用阻尼摩擦闸瓦被支撑在悬挂弹簧上,所述阻尼摩擦闸瓦位于支撑摇枕的侧架中。悬挂装置包括支撑摇枕的载荷弹簧和支撑摩擦闸瓦的控制弹簧。摩擦闸瓦包括在凹坑中承靠摇枕上的倾斜表面,所述凹坑具有配合倾斜表面。弹簧作用于靠在摇枕的倾斜支撑件上的摩擦闸瓦,由此产生一楔入力作用于侧架。通过楔入力作用于靠着侧架的平表面并沿着该平表面滑动的摩擦闸瓦平表面而产生阻尼。由此在摩擦闸瓦平表面与侧架平表面之间形成的楔入力和摩擦力产生了相对于运动的滑动阻力。摩擦闸瓦滑动阻力随着弹簧的压缩而增大。摩擦闸瓦滑动阻力主要用于竖向阻尼;但是,摩擦闸瓦滑动阻力也与侧向运动有关。
[0002] 传统三件套式铁路货运车辆转向架的速度由于侧向轨道位移的不规则而受到限制,这种不规则引发车轮转向力不均匀。不均匀的转向力伴有转向架和车身惯性,导致转向架转向或摇摆。这种不稳定过程不断重复,呈现随着货运车辆速度增大的正弦曲线轨迹。这种不稳定被称作蛇行运动,是传统三件套式铁路货运车辆转向架中使用的锥形车轮胎面表面设计所固有的。侧向轨道位移的不规则被传递至轮对并被传递至侧架中,产生侧架的侧向位移。侧架的侧向位移通过摩擦闸瓦传递到摇枕中,最后从摇枕传递到车身中。侧向位移提供位移车身所需的能量。位移能量然后与足够的惯性一起回弹,以将车身经由中间位置返回。位移能量惯性继续经由转向架并经由轮对返回。每对锥形车轮由轮轴刚性地连接。刚性连接的车轮和轮轴被称作轮对。轮对之间相对于轨道位置的侧向位移导致锥形车轮的滚动半径产生差异。这种滚动半径变化则导致每个车轮沿导轨行进的距离产生差异,这使轮对摇摆并企图转动转向架。由此导致转向架在导轨上不稳定并导致车轮过度磨损。
[0003] 本发明涉及从轮对到车身的位移能量路径的去耦合以及返回到轮对的车身回弹能量的去耦合。通过侧向去耦合摩擦闸瓦将位移能量传递至轮对或车身或者摩擦闸瓦从轮对或车身传递位移能量的能力,防止位移能量使轮对相对于轨道位移。这转而又防止轮对摇摆以及防止货运车辆转向架在沿着导轨行进时的正弦曲线轨迹。

发明内容

[0004] 传统三件套式铁路货运车辆转向架的速度由于转向架的不稳定而受到限制,所述转向架的不稳定沿着轨道呈现随着速度而增大的正弦曲线轨迹。这种不稳定被称作蛇行运动,是传统三件套式铁路货运车辆转向架的锥形车轮胎面设计中所固有的。侧向轨道位移的不规则被传递至轮对,经由侧架和摩擦闸瓦传递到摇枕中,最后从摇枕传递到车身中。车身利用足够的位移能量惯性回弹经由转向架并经由轮对返回。轮对之间相对于轨道位置的侧向位移导致锥形车轮的滚动半径产生差异,从而改变车轮沿着导轨行进的距离,这使轮对摇摆并转动转向架。
[0005] 本发明涉及从轮对到车身的位移能量路径的去耦合以及返回到轮对的车身回弹能量的去耦合。通过侧向去耦合摩擦闸瓦将位移能量传递至轮对或车身或者摩擦闸瓦从轮对或车身传递位移能量的能力,防止位移能量使轮对相对于轨道位移,转而又防止轮对摇摆以及防止转向架在沿着导轨行进时的正弦曲线轨迹。附图说明
[0006] 在附图中,
[0007] 图1是适用于本发明的所有实施例的三件套式铁路货运车辆转向架组件的透视图;
[0008] 图2是本发明的第一实施例的传统三件套式铁路货运车辆转向架的局部细节剖视图;
[0009] 图3是本发明的第一实施例的带有低摩擦材料插件的摩擦闸瓦的视图;
[0010] 图3A是本发明的第一实施例的摩擦闸瓦和低摩擦材料的分解图;
[0011] 图4是本发明的第二实施例的铁路转向架摇枕端部的局部视图和摩擦闸瓦的分解图;
[0012] 图5是适用于本发明的所有实施例的摇枕端部和摩擦闸瓦侧向去耦合间隙的局部视图;
[0013] 图5A是适用于本发明的所有实施例的摇枕端部和摩擦闸瓦侧向去耦合间隙的局部视图;
[0014] 图6是依照本发明的第三实施例的三件套式铁路货运车辆转向架的局部细节剖视图;
[0015] 图7是依照本发明的第三实施例的摩擦闸瓦和低摩擦材料的视图;
[0016] 图7A是本发明的第三实施例的摩擦闸瓦和低摩擦材料的分解图以及摩擦闸瓦的楔入侧向去耦合间隙的视图;
[0017] 图8是本发明的第三实施例的三件套式铁路货运车辆转向架的摩擦闸瓦侧向去耦合间隙的透视剖视图;和
[0018] 图8A是本发明的第三实施例的三件套式铁路货运车辆转向架的摩擦闸瓦侧向去耦合间隙的透视剖视图。

具体实施方式

[0019] 现在参照图1,是三件套式铁路货运车辆转向架组件1的透视图,可以看到,该转向架组件1包括两个侧向间隔开的侧架2和13,摇枕3在这两个侧架2和13之间延伸。可以看到,摇枕3包括贯穿侧架开口16延伸的摇枕端部14和15。可以看到,悬挂弹簧10支撑摇枕端部15以及支撑用于侧向去耦合摩擦闸瓦11的变体,应当明白,如图1所示的铁路货运车辆转向架组件1也可以布置成容置摩擦闸瓦11,或者还通过引入如图4所示的位于摇枕倾斜表面上的凹部21而容置摩擦闸瓦19。第一变体是在摇枕3与摩擦闸瓦11或19之间的侧向去耦合,参见图3和图4。摩擦闸瓦11或19的摩擦常数与低摩擦材料衬垫17或衬垫20以及接收相应衬垫的凹部不同。第二变体是在如图7所示的摩擦闸瓦26与侧架2、13之间的侧向去耦合。摩擦闸瓦11或19或26提供了侧架2、13与摇枕3之间的滑动阻力形式的竖向阻尼。摩擦闸瓦11或19或
26具有去耦合机构,该去耦合机构提供了相对于侧架2、13与摇枕3之间的运动的滑动阻力形式的侧向阻尼。可以看到,摇枕3包括一对侧向间隔开的侧轴承4和位于摇枕的上表面上的摇枕心盘12。轮对5包括套压在轮轴7上的两个车轮6。轮对5具有安装在轮轴7的两端处的轴承8。轮对5的轴承8在轴承适配器9上支撑侧架2和13。
[0020] 侧架2、13和摇枕3通常由单个铸结构构成。轮轴7通常由锻钢单体结构构成。车轮6通常为单体铸钢结构。
[0021] 现在参照图2,显示了三件套式铁路货运车辆转向架组件1的局部细节剖视图以及摇枕3和侧架2的局部横截面的细节图。摇枕端部15贯穿侧架开口16延伸并由悬挂弹簧10支撑,悬挂弹簧10自己则支撑在侧架2的弹簧支撑区段上。悬挂弹簧10包括支撑摇枕3的载荷弹簧24。悬挂弹簧10还包括支撑摩擦闸瓦11或19的控制弹簧23,摩擦闸瓦承靠低摩擦材料衬垫17或20,低摩擦材料衬垫17或20倾斜地承靠摇枕3的互补倾斜表面。通过楔入力作用于摩擦闸瓦11或19的平表面而产生阻尼,该平表面靠着侧架2的竖向磨耗板25并沿着该竖向磨耗板滑动。
[0022] 现在参照图3和3A,显示了三件套式铁路货运车辆转向架的摩擦闸瓦11和低摩擦材料17的分解图。摩擦闸瓦11典型地由已被热处理成布氏硬度约为500以防止由于相邻表面彼此摩擦引起的材料损耗的铸钢或铁构成。摩擦闸瓦11在其倾斜表面上具有凹部18,该凹部18具有互补的深度和形状来保持低摩擦材料衬垫17。低摩擦材料衬垫17优选是充有亚麻布和石墨苯酚或注有玻璃纤维和石墨的聚合物,衬垫17的典型静摩擦系数为0.2到0.5,动摩擦系数为0.01到0.2。
[0023] 现在参照图4和4A,显示了三件套式铁路货运车辆转向架的摇枕端部15和摩擦闸瓦19的视图。摇枕3显示为在摇枕端部15中具有凹部21。凹部21具有互补的深度和形状来保持低摩擦材料衬垫20。低摩擦材料衬垫20优选由充有亚麻布和石墨的苯酚或注有玻璃纤维和石墨的聚合物构成。摩擦闸瓦19典型地由已被热处理成布氏硬度约为500以防止由于相邻表面彼此摩擦引起的材料损耗的铸钢或铁构成。衬垫20的典型静摩擦系数为0.2到0.5,动摩擦系数为0.01到0.2。
[0024] 现在参照图5,显示了三件套式铁路货运车辆转向架的摇枕端部15和摩擦闸瓦11的侧向去耦合间隙的视图。该配置同样适用于摩擦闸瓦19和衬垫20。摩擦闸瓦11或19与形成摇枕3中的摩擦闸瓦凹坑的壁22A、22B之间具有空隙22,该空隙允许横跨摇枕端部15侧向运动。摩擦闸瓦11或19承靠低摩擦材料衬垫17或20,低摩擦材料衬垫转而又承靠摇枕3。低摩擦材料衬垫17或20的低滑动阻力允许侧向位移能量消散到整个侧向去耦合间隙上。通过侧向去耦合摩擦闸瓦将位移能量传递至轮对或车身或者摩擦闸瓦从轮对或车身传递位移能量的能力,防止位移能量使轮对相对于轨道位移,这转而又防止轮对摇摆以及防止货运车辆转向架组件1在沿着导轨行进时的正弦曲线轨迹。空隙22的优选尺寸是0.3英寸到0.5英寸(0.76cm到1.27cm)。
[0025] 现在参照图6,显示了三件套式铁路货运车辆转向架组件1的局部细节剖视图以及摇枕3和侧架2的局部横截面的局部细节图。摇枕端部15贯穿侧架开口16延伸;摇枕端部15由悬挂弹簧10支撑。悬挂弹簧10包括支撑摇枕端部15并因而支撑摇枕3的载荷弹簧24。悬挂弹簧10还包括支撑摩擦闸瓦26的控制弹簧23,摩擦闸瓦26倾斜地承靠摇枕3。摩擦闸瓦26的平表面具有在该平表面与磨耗面28之间的低摩擦材料衬垫27。阻尼衬垫由楔入力经由低摩擦材料衬垫27和靠着侧架2的磨耗板25滑动的磨耗面28作用于摩擦闸瓦26的平表面而形成。
[0026] 现在参照图7和7A,显示了三件套式铁路货运车辆转向架的摩擦闸瓦26的透视图和分解图。摩擦闸瓦26包括低摩擦材料衬垫27和磨耗板28。摩擦闸瓦26典型由铸钢或铁构成。低摩擦材料衬垫27优选由注有亚麻布和石墨的苯酚或注有玻璃纤维和石墨的聚合物构成。磨耗板28典型地由已被热处理成布氏硬度约为500以防止由于相邻表面彼此摩擦引起的材料损耗的铸钢或铁构成。磨耗板28具有凸起杆29,该凸起杆被竖向地且侧向地约束在低摩擦材料衬垫27的互补延伸部30和30A之间。低摩擦材料衬垫27在低摩擦材料衬垫27的延伸部30、30A与低摩擦材料衬垫27之间形成有开口31。顶部和底部的延伸部30和30A转而插入到摩擦闸瓦26上的开口32中。低摩擦材料衬垫的延伸部30和30A充当用于带有凸起杆29的磨耗板28的侧向运动的引导件。
[0027] 现在参照图8,显示了三件套式铁路货运车辆转向架的带有侧向去耦合间隙的摩擦闸瓦26的透视剖视图。摩擦闸瓦26具有允许磨耗板28横跨摩擦闸瓦26侧向运动的空隙33。磨耗板28承靠低摩擦材料衬垫27,低摩擦材料衬垫27转而承靠摩擦闸瓦26。低摩擦材料衬垫27的低滑动阻力允许侧向位移能量消散到整个侧向去耦合间隙上。通过侧向去耦合摩擦闸瓦将位移能量传递至轮对或车身或者摩擦闸瓦从轮对或车身传递位移能量的能力,防止位移能量使轮对相对于轨道位移,转而又防止轮对摇摆以及防止转向架在沿着导轨行进时的正弦曲线轨迹。
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