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帶有摩擦阻尼的鐵路車輛轉向架.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510331061.0

申請日:

2015.06.16

公開號:

CN105416330A

公開日:

2016.03.23

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):B61F 5/04申請日:20150616|||公開
IPC分類號: B61F5/04; B61H1/00 主分類號: B61F5/04
申請人: 阿母斯替德鐵路公司
發明人: P·S·懷克
地址: 美國伊利諾斯
優先權: 14/474,889 2014.09.02 US
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038 代理人: 秦振
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510331061.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.12.05|||2016.04.20|||2016.03.23

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種三件套式鐵路貨運車輛轉向架,包括兩個側向間隔開的側架,一搖枕在這兩個側架之間延伸。懸掛載荷彈簧支撐搖枕,控制彈簧支撐摩擦閘瓦。摩擦閘瓦的兩個變體具有空隙,所述空隙將允許摩擦閘瓦橫跨搖枕側向運動或允許摩擦閘瓦橫跨側架側向運動。該側向運動通過具有位于搖枕與摩擦閘瓦之間的低摩擦材料襯墊或具有摩擦閘瓦與承靠側架的磨耗板之間的低摩擦材料襯墊而實現。低摩擦材料的低滑動阻力允許側向位移能量消散到整個側向去耦合間隙上。

權利要求書

1.一種鐵路貨運車輛轉向架,包括:
兩個側架,每個側架具有彈簧支撐基部,
位于側架的彈簧支撐基部上的搖枕支撐彈簧,
橫向于兩個側架延伸的搖枕,
所述搖枕具有兩個端部,
每個搖枕端部延伸到其中一個彈簧支撐基部中并由支撐彈簧支撐
在該其中一個彈簧支撐基部上,
每個側架包括由兩個側架豎向側壁形成的搖枕開口,
每個搖枕端部包括兩個傾斜表面,每個傾斜表面形成一搖枕端部
凹坑,
具有傾斜面和豎向面的摩擦閘瓦,
所述摩擦閘瓦的傾斜面包括凹部,
第一低摩擦材料襯墊,所述第一低摩擦材料襯墊具有與摩擦閘瓦
的傾斜面中的凹部互補的形狀并被接收在該凹部中,
并且其中,所述第一低摩擦材料襯墊具有從摩擦閘瓦的傾斜面中
的凹部向外延伸的高度,
所述摩擦閘瓦位于搖枕端部凹坑中,使得第一低摩擦材料襯墊鄰
近搖枕端部的傾斜表面定位,
并且,摩擦閘瓦的豎向面鄰近側架豎向側壁定位。
2.如權利要求1所述的鐵路貨運車輛轉向架,其中,所述摩擦閘
瓦還包括:
磨耗板,所述磨耗板具有從所述磨耗板延伸的桿,
第二低摩擦材料襯墊,所述第二低摩擦材料襯墊具有由兩個相鄰
的突起形成的開口以接收所述磨耗板的桿,
和位于所述摩擦閘瓦的豎向面中的接收開口,所述第二低摩擦材
料襯墊的兩個突起被接收在所述接收開口中。
3.如權利要求2所述的鐵路貨運車輛轉向架,還包括:
磨耗板具有前表面和后表面,并且其中,所述磨耗板的桿從所述
磨耗板的后表面橫向延伸,
并且其中,第二低摩擦材料襯墊具有前表面和后表面,并且
其中,所述兩個突起從所述第二低摩擦材料襯墊的后表面橫向延
伸。
4.如權利要求2所述的鐵路貨運車輛轉向架,其中,
所述摩擦閘瓦的豎向面中的接收開口的水平尺寸約等于所述兩個
突起的水平尺寸。
5.如權利要求2所述的鐵路貨運車輛轉向架,其中,
從所述磨耗板延伸的所述桿的水平尺寸小于所述摩擦閘瓦的豎向
面中的接收開口的水平尺寸。
6.一種鐵路貨運車輛轉向架,包括:
兩個側架,每個側架具有彈簧支撐基部,
位于側架的彈簧支撐基部上的搖枕支撐彈簧,
橫向于兩個側架延伸的搖枕,
所述搖枕具有兩個端部,
每個搖枕端部延伸到其中一個彈簧支撐基部中并由支撐彈簧支撐
在該其中一個彈簧支撐基部上,
每個側架包括由兩個側架豎向側壁形成的搖枕開口,
每個搖枕端部包括兩個傾斜表面,每個傾斜表面形成一搖枕端部
凹坑,
具有傾斜面和豎向面的摩擦閘瓦,
和位于搖枕的每個傾斜表面中的凹部,
第一低摩擦材料襯墊,所述第一低摩擦材料襯墊具有與所述搖枕
的傾斜表面中的凹部互補的形狀并被接收在該凹部中,
并且其中,所述第一低摩擦材料襯墊具有從所述搖枕的傾斜表面
中的凹部向外延伸的高度,
所述摩擦閘瓦位于搖枕端部凹坑中,使得第一低摩擦材料襯墊鄰
近所述摩擦閘瓦的傾斜面定位,
并且,所述摩擦閘瓦的豎向面鄰近側架豎向側壁定位。
7.一種鐵路貨運車輛轉向架,包括:
兩個側架,每個側架具有彈簧支撐基部,
接收在所述側架的彈簧支撐基部上的搖枕支撐彈簧,
橫向于兩個側架延伸的搖枕,
所述搖枕具有兩個端部,
每個搖枕端部延伸到其中一個彈簧支撐基部中并由支撐彈簧支撐
在該其中一個彈簧支撐基部上,
每個側架包括由兩個側架豎向側壁形成的搖枕開口,
每個搖枕端部包括兩個傾斜表面,每個傾斜表面形成一搖枕端部
凹坑,
具有傾斜面和豎向面的摩擦閘瓦,
所述摩擦閘瓦的傾斜面包括凹部,
第一低摩擦材料襯墊,所述第一低摩擦材料襯墊具有與摩擦閘瓦
的傾斜面中的凹部互補的形狀并被接收在該凹部中,
并且其中,所述第一低摩擦材料襯墊具有從摩擦閘瓦的傾斜面中
的凹部向外延伸的高度,
所述摩擦閘瓦位于搖枕端部凹坑中,使得第一低摩擦材料襯墊鄰
近搖枕端部的傾斜表面定位,
并且,所述摩擦閘瓦的豎向面鄰近側架豎向側壁定位,
磨耗板,所述磨耗板具有從所述磨耗板延伸的桿,
第二低摩擦材料襯墊,所述第二低摩擦材料襯墊具有由兩個相鄰
的突起形成的開口以接收所述磨耗板的桿,
和位于所述摩擦閘瓦的豎向面中的接收開口,所述第二低摩擦材
料襯墊的兩個突起被接收在所述接收開口中。
8.如權利要求7所述的鐵路貨運車輛轉向架,還包括:
磨耗板具有前表面和后表面,并且其中,所述磨耗板的桿從磨耗
板的后表面橫向延伸,
并且其中,第二低摩擦材料襯墊具有前表面和后表面,并且
其中,所述兩個突起從所述第二低摩擦材料襯墊的后表面橫向延
伸。
9.如權利要求7所述的鐵路貨運車輛轉向架,其中,
所述摩擦閘瓦的材料面中的接收開口的水平尺寸在長度上約等于
所述兩個突起的水平尺寸。
10.如權利要求7所述的鐵路貨運車輛轉向架,其中,
從所述磨耗板延伸的所述桿的水平尺寸小于所述摩擦閘瓦的豎向
面中的接收開口的水平尺寸。

說明書

帶有摩擦阻尼的鐵路車輛轉向架

背景技術

傳統三件套式鐵路貨運車輛轉向架包括一個搖枕和兩個側架。側
架在其端部由輪對支撐。承載車身的搖枕在中央貫穿側架延伸。搖枕
利用阻尼摩擦閘瓦被支撐在懸掛彈簧上,所述阻尼摩擦閘瓦位于支撐
搖枕的側架中。懸掛裝置包括支撐搖枕的載荷彈簧和支撐摩擦閘瓦的
控制彈簧。摩擦閘瓦包括在凹坑中承靠搖枕上的傾斜表面,所述凹坑
具有配合傾斜表面。彈簧力作用于靠在搖枕的傾斜支撐件上的摩擦閘
瓦,由此產生一楔入力作用于側架。通過楔入力作用于靠著側架的平
表面并沿著該平表面滑動的摩擦閘瓦平表面而產生阻尼。由此在摩擦
閘瓦平表面與側架平表面之間形成的楔入力和摩擦力產生了相對于運
動的滑動阻力。摩擦閘瓦滑動阻力隨著彈簧的壓縮而增大。摩擦閘瓦
滑動阻力主要用于豎向阻尼;但是,摩擦閘瓦滑動阻力也與側向運動
有關。

傳統三件套式鐵路貨運車輛轉向架的速度由于側向軌道位移的不
規則而受到限制,這種不規則引發車輪轉向力不均勻。不均勻的轉向
力伴有轉向架和車身慣性,導致轉向架轉向或搖擺。這種不穩定過程
不斷重復,呈現隨著貨運車輛速度增大的正弦曲線軌跡。這種不穩定
被稱作蛇行運動,是傳統三件套式鐵路貨運車輛轉向架中使用的錐形
車輪胎面表面設計所固有的。側向軌道位移的不規則被傳遞至輪對并
被傳遞至側架中,產生側架的側向位移。側架的側向位移通過摩擦閘
瓦傳遞到搖枕中,最后從搖枕傳遞到車身中。側向位移提供位移車身
所需的能量。位移能量然后與足夠的慣性一起回彈,以將車身經由中
間位置返回。位移能量慣性繼續經由轉向架并經由輪對返回。每對錐
形車輪由輪軸剛性地連接。剛性連接的車輪和輪軸被稱作輪對。輪對
之間相對于軌道位置的側向位移導致錐形車輪的滾動半徑產生差異。
這種滾動半徑變化則導致每個車輪沿導軌行進的距離產生差異,這使
輪對搖擺并企圖轉動轉向架。由此導致轉向架在導軌上不穩定并導致
車輪過度磨損。

本發明涉及從輪對到車身的位移能量路徑的去耦合以及返回到輪
對的車身回彈能量的去耦合。通過側向去耦合摩擦閘瓦將位移能量傳
遞至輪對或車身或者摩擦閘瓦從輪對或車身傳遞位移能量的能力,防
止位移能量使輪對相對于軌道位移。這轉而又防止輪對搖擺以及防止
貨運車輛轉向架在沿著導軌行進時的正弦曲線軌跡。

發明內容

傳統三件套式鐵路貨運車輛轉向架的速度由于轉向架的不穩定而
受到限制,所述轉向架的不穩定沿著軌道呈現隨著速度而增大的正弦
曲線軌跡。這種不穩定被稱作蛇行運動,是傳統三件套式鐵路貨運車
輛轉向架的錐形車輪胎面設計中所固有的。側向軌道位移的不規則被
傳遞至輪對,經由側架和摩擦閘瓦傳遞到搖枕中,最后從搖枕傳遞到
車身中。車身利用足夠的位移能量慣性回彈經由轉向架并經由輪對返
回。輪對之間相對于軌道位置的側向位移導致錐形車輪的滾動半徑產
生差異,從而改變車輪沿著導軌行進的距離,這使輪對搖擺并轉動轉
向架。

本發明涉及從輪對到車身的位移能量路徑的去耦合以及返回到輪
對的車身回彈能量的去耦合。通過側向去耦合摩擦閘瓦將位移能量傳
遞至輪對或車身或者摩擦閘瓦從輪對或車身傳遞位移能量的能力,防
止位移能量使輪對相對于軌道位移,轉而又防止輪對搖擺以及防止轉
向架在沿著導軌行進時的正弦曲線軌跡。

附圖說明

在附圖中,

圖1是適用于本發明的所有實施例的三件套式鐵路貨運車輛轉向
架組件的透視圖;

圖2是本發明的第一實施例的傳統三件套式鐵路貨運車輛轉向架
的局部細節剖視圖;

圖3是本發明的第一實施例的帶有低摩擦材料插件的摩擦閘瓦的
視圖;

圖3A是本發明的第一實施例的摩擦閘瓦和低摩擦材料的分解圖;

圖4是本發明的第二實施例的鐵路轉向架搖枕端部的局部視圖和
摩擦閘瓦的分解圖;

圖5是適用于本發明的所有實施例的搖枕端部和摩擦閘瓦側向去
耦合間隙的局部視圖;

圖5A是適用于本發明的所有實施例的搖枕端部和摩擦閘瓦側向
去耦合間隙的局部視圖;

圖6是依照本發明的第三實施例的三件套式鐵路貨運車輛轉向架
的局部細節剖視圖;

圖7是依照本發明的第三實施例的摩擦閘瓦和低摩擦材料的視
圖;

圖7A是本發明的第三實施例的摩擦閘瓦和低摩擦材料的分解圖
以及摩擦閘瓦的楔入側向去耦合間隙的視圖;

圖8是本發明的第三實施例的三件套式鐵路貨運車輛轉向架的摩
擦閘瓦側向去耦合間隙的透視剖視圖;和

圖8A是本發明的第三實施例的三件套式鐵路貨運車輛轉向架的
摩擦閘瓦側向去耦合間隙的透視剖視圖。

具體實施方式

現在參照圖1,是三件套式鐵路貨運車輛轉向架組件1的透視圖,
可以看到,該轉向架組件1包括兩個側向間隔開的側架2和13,搖枕
3在這兩個側架2和13之間延伸。可以看到,搖枕3包括貫穿側架開
口16延伸的搖枕端部14和15。可以看到,懸掛彈簧10支撐搖枕端
部15以及支撐用于側向去耦合摩擦閘瓦11的變體,應當明白,如圖
1所示的鐵路貨運車輛轉向架組件1也可以布置成容置摩擦閘瓦11,
或者還通過引入如圖4所示的位于搖枕傾斜表面上的凹部21而容置摩
擦閘瓦19。第一變體是在搖枕3與摩擦閘瓦11或19之間的側向去耦
合,參見圖3和圖4。摩擦閘瓦11或19的摩擦常數與低摩擦材料襯
墊17或襯墊20以及接收相應襯墊的凹部不同。第二變體是在如圖7
所示的摩擦閘瓦26與側架2、13之間的側向去耦合。摩擦閘瓦11或
19或26提供了側架2、13與搖枕3之間的滑動阻力形式的豎向阻尼。
摩擦閘瓦11或19或26具有去耦合機構,該去耦合機構提供了相對于
側架2、13與搖枕3之間的運動的滑動阻力形式的側向阻尼。可以看
到,搖枕3包括一對側向間隔開的側軸承4和位于搖枕的上表面上的
搖枕心盤12。輪對5包括套壓在輪軸7上的兩個車輪6。輪對5具有
安裝在輪軸7的兩端處的軸承8。輪對5的軸承8在軸承適配器9上
支撐側架2和13。

側架2、13和搖枕3通常由單個鑄鋼結構構成。輪軸7通常由鍛
鋼單體結構構成。車輪6通常為單體鑄鋼結構。

現在參照圖2,顯示了三件套式鐵路貨運車輛轉向架組件1的局
部細節剖視圖以及搖枕3和側架2的局部橫截面的細節圖。搖枕端部
15貫穿側架開口16延伸并由懸掛彈簧10支撐,懸掛彈簧10自己則
支撐在側架2的彈簧支撐區段上。懸掛彈簧10包括支撐搖枕3的載荷
彈簧24。懸掛彈簧10還包括支撐摩擦閘瓦11或19的控制彈簧23,
摩擦閘瓦承靠低摩擦材料襯墊17或20,低摩擦材料襯墊17或20傾
斜地承靠搖枕3的互補傾斜表面。通過楔入力作用于摩擦閘瓦11或
19的平表面而產生阻尼,該平表面靠著側架2的豎向磨耗板25并沿
著該豎向磨耗板滑動。

現在參照圖3和3A,顯示了三件套式鐵路貨運車輛轉向架的摩擦
閘瓦11和低摩擦材料17的分解圖。摩擦閘瓦11典型地由已被熱處理
成布氏硬度約為500以防止由于相鄰表面彼此摩擦引起的材料損耗的
鑄鋼或鐵構成。摩擦閘瓦11在其傾斜表面上具有凹部18,該凹部18
具有互補的深度和形狀來保持低摩擦材料襯墊17。低摩擦材料襯墊17
優選是充有亞麻布和石墨的苯酚或注有玻璃纖維和石墨的聚合物,襯
墊17的典型靜摩擦系數為0.2到0.5,動摩擦系數為0.01到0.2。

現在參照圖4和4A,顯示了三件套式鐵路貨運車輛轉向架的搖枕
端部15和摩擦閘瓦19的視圖。搖枕3顯示為在搖枕端部15中具有凹
部21。凹部21具有互補的深度和形狀來保持低摩擦材料襯墊20。低
摩擦材料襯墊20優選由充有亞麻布和石墨的苯酚或注有玻璃纖維和
石墨的聚合物構成。摩擦閘瓦19典型地由已被熱處理成布氏硬度約為
500以防止由于相鄰表面彼此摩擦引起的材料損耗的鑄鋼或鐵構成。
襯墊20的典型靜摩擦系數為0.2到0.5,動摩擦系數為0.01到0.2。

現在參照圖5,顯示了三件套式鐵路貨運車輛轉向架的搖枕端部
15和摩擦閘瓦11的側向去耦合間隙的視圖。該配置同樣適用于摩擦
閘瓦19和襯墊20。摩擦閘瓦11或19與形成搖枕3中的摩擦閘瓦凹
坑的壁22A、22B之間具有空隙22,該空隙允許橫跨搖枕端部15側
向運動。摩擦閘瓦11或19承靠低摩擦材料襯墊17或20,低摩擦材
料襯墊轉而又承靠搖枕3。低摩擦材料襯墊17或20的低滑動阻力允
許側向位移能量消散到整個側向去耦合間隙上。通過側向去耦合摩擦
閘瓦將位移能量傳遞至輪對或車身或者摩擦閘瓦從輪對或車身傳遞位
移能量的能力,防止位移能量使輪對相對于軌道位移,這轉而又防止
輪對搖擺以及防止貨運車輛轉向架組件1在沿著導軌行進時的正弦曲
線軌跡。空隙22的優選尺寸是0.3英寸到0.5英寸(0.76cm到1.27cm)。

現在參照圖6,顯示了三件套式鐵路貨運車輛轉向架組件1的局
部細節剖視圖以及搖枕3和側架2的局部橫截面的局部細節圖。搖枕
端部15貫穿側架開口16延伸;搖枕端部15由懸掛彈簧10支撐。懸
掛彈簧10包括支撐搖枕端部15并因而支撐搖枕3的載荷彈簧24。懸
掛彈簧10還包括支撐摩擦閘瓦26的控制彈簧23,摩擦閘瓦26傾斜
地承靠搖枕3。摩擦閘瓦26的平表面具有在該平表面與磨耗面28之
間的低摩擦材料襯墊27。阻尼襯墊由楔入力經由低摩擦材料襯墊27
和靠著側架2的磨耗板25滑動的磨耗面28作用于摩擦閘瓦26的平表
面而形成。

現在參照圖7和7A,顯示了三件套式鐵路貨運車輛轉向架的摩擦
閘瓦26的透視圖和分解圖。摩擦閘瓦26包括低摩擦材料襯墊27和磨
耗板28。摩擦閘瓦26典型由鑄鋼或鐵構成。低摩擦材料襯墊27優選
由注有亞麻布和石墨的苯酚或注有玻璃纖維和石墨的聚合物構成。磨
耗板28典型地由已被熱處理成布氏硬度約為500以防止由于相鄰表面
彼此摩擦引起的材料損耗的鑄鋼或鐵構成。磨耗板28具有凸起桿29,
該凸起桿被豎向地且側向地約束在低摩擦材料襯墊27的互補延伸部
30和30A之間。低摩擦材料襯墊27在低摩擦材料襯墊27的延伸部
30、30A與低摩擦材料襯墊27之間形成有開口31。頂部和底部的延
伸部30和30A轉而插入到摩擦閘瓦26上的開口32中。低摩擦材料
襯墊的延伸部30和30A充當用于帶有凸起桿29的磨耗板28的側向
運動的引導件。

現在參照圖8,顯示了三件套式鐵路貨運車輛轉向架的帶有側向
去耦合間隙的摩擦閘瓦26的透視剖視圖。摩擦閘瓦26具有允許磨耗
板28橫跨摩擦閘瓦26側向運動的空隙33。磨耗板28承靠低摩擦材
料襯墊27,低摩擦材料襯墊27轉而承靠摩擦閘瓦26。低摩擦材料襯
墊27的低滑動阻力允許側向位移能量消散到整個側向去耦合間隙上。
通過側向去耦合摩擦閘瓦將位移能量傳遞至輪對或車身或者摩擦閘瓦
從輪對或車身傳遞位移能量的能力,防止位移能量使輪對相對于軌道
位移,轉而又防止輪對搖擺以及防止轉向架在沿著導軌行進時的正弦
曲線軌跡。

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帶有 摩擦 阻尼 鐵路車輛 轉向架
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