改进铁路车辆转向架翘曲刚度的装置制造方法及图纸

一种侧架的油箱爪部开口容纳轴承适配器，将适配器锁紧在侧架上，从而防止其在轴箱爪部开口中的各种形式的运动。轴承适配器的锁紧迫使转向架轴保持与侧架成直角。保持这种直角关系基本可阻止转向架翘曲，而这种翘曲会引起车轮误对准，从而导致转向架摆动和高速时的不稳定性。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三件式铁路车辆转向架，更具体来说，涉及用于将转向架轴箱爪部的轴承适配器刚性地固定在侧架上以防止轴承轴颈在轴箱爪部开口内角位移的装置，上述角位移会导致轴相对于侧架的角位移，最终导致转向架翘曲。在轴箱爪部开口中锁紧轴承适配器防止角或转动位移可增加转向架的翘曲刚度，同时减少转向架摆动的倾向。另一方面，减小转向架摆动倾向可以改善转向架弯曲能力和高速时转向架的稳定性。在普通的四轮式转向架中，转向架的几何形状使得轴受到侧架和轴承适配器的限制，因此，在大多数运转条件下使其基本保持相互平行。在直的或弯曲轨道上行驶时，在轴轮组和侧架之最理想的是保持90度即直角关系，否则，就会发生称为翘曲的倾斜状况，这最终可能导致转向架不稳定。翘曲也可以称为“变平行四边形(parallelogramming)”或“变菱形(lezenging)”。翘曲是下述一种状态，即，侧架在运行中保持相互平行，但是一个侧架以周期性方式稍许移向另一侧架的前方。(见附图说明图10)形成翘曲的几个显著因素是在阈值速度以上动态不稳定性(转向架摆动)；造成轴承组件、轴承适配器和侧架之间角位移的轨道输入；或轴承适配器和轴在侧架轴箱爪部开口中的角或转动位移。翘曲也可引起车轮相对于轨道的误对准，这又可引起转向架沿轨道运行时车轮侧向移过路轨。翘曲在弯曲轨道上更为明显，通常提供了形成大攻角的机会，这也有害于转向架的总体弯曲。过去的研究注意到转向架翘曲(图10的转向架)和转向架摆动之间的显著关系。因此，如果转向架轴可以连续地使其与转向架径向轴线对准，无攻角的可操纵类型的转向架也是如此，这将是理想的。请参阅图5A。但是，对于本专利技术相关的非可操纵的转向架来说，由于转向架反抗轮轴工作，迫使它们和转向架出现倾斜的即翘曲的状态，因而这种情况是不会出现的。通过弯曲轨道时的倾斜的转向架，如现有技术中那样，出现大的攻角θ，该角是轮缘和轴轨间夹角。请参阅图5B。在可操纵的转向架和易于翘曲的转向架间的良好折衷是图5C所示的转向架，这种转向架基本保持方形即不翘曲，攻角小出现转向架摆动的阈值速度高。在控制转向架的不稳定性时，提高转向架抵抗翘曲的能力是一个很重要的工作变量，因为转向架摆动是一种连续轮组不稳定性，其中，转向架以一种摆动方式沿轨道摇摆，通常出现车轮侧的横过轮轨的运动。令人意外的是，这意味着甚至当转向架在直轨道上运行时，车轮也会侧向移过轮轨，从而在车轮和轮轨间出现显著的磨损量。因此，应该认识到，转向架摆动不仅浪费大量车头马力及燃料来克服摩擦阻力，而且这种状况也使车体和载荷损伤，例如对于象汽车那样的对振动敏感的载荷。为了改善在弯曲场合中转向架的翘曲，现有技术的结构将弹性装置夹在轴承适配器和侧架之间作为一种用于保持轮组和侧架相互间基本成直角关系的装置。据说这种装置显著减转向架的误对准，提供了反抗侧向侧架冲击的抗剪刚度，从而协助或保持了侧架和轮组间的直角关系。弹性装置是一种在侧向冲击通过侧架，承梁和车体传递之前用于缓冲侧向冲击的装置。然而本专利技术是一种完全抑制冲击开始的装置。一种内装现有技术的弹性缓冲装置的侧架结构公开于美国专利第4,674,412号中，该专利转让给伊利诺斯州芝加哥的AMSTED工业公司，即本专利技术的受让人。虽然这种装置有助于防止在弯轨道中转向架的翘曲，但是，由弯曲力克服的转向架翘曲刚度仍未改变。后来的装置致力于具体限制每个侧架的翘曲，这样的一种装置如美国专利第4,870,914号，该专利也转让给AMSTED公司。在该专利中，一对横撑杆具体地与侧架连接在一起。虽然大大地减少了变平行四边形的趋势，但是，轴承适配器在轴箱切口中的运动仍使转向架在受限制的基础上摇摆，尽管提高了阈值速度。美国专利第5,450,799号解决与新装配转向架有关的转向架变菱形问题，该专利也被本申请的受让人共同拥有，其中，在侧架之间的不一致的轮距尺寸公差被发现会促成内在的转向架变菱形。在轴的中心线上在每个轴箱爪部垂向壁上增设了定位凸起。该凸起在一定的转向架倾斜条件下作用于轴，迫使轴相对于侧架保持基本“方形”的关系。但是，定位凸起并不限制轴承适配器在轴箱爪部开口中的运动，而这种运动使轴有足够的自由度来引起翘曲。本专利技术的目的在于通过使用在侧架轴箱爪部开口锁紧轴承适配器和轴承组件的装置来克服现有技术中遇到的缺陷，通过限制转向架轴改变与侧架的直角关系，从而增加铁路车辆转向架的翘曲刚度。为实现该目的，用于增加翘曲刚度的装置防止了轴承适配器及轴承组件在轴箱爪部开口中的转动位移。由于轴承组件被固定以防在侧架轴箱爪部开口中的转动位移，因而对轴也有同样的作用。轴的有效固定保持了轴与侧架间的直角关系，同时消除了通常导致转向架翘曲的轴的运动。为了保证防止轴的转动位移，本专利技术的轴承适配器一般制有一对向下伸出的轮档，装入每个轴承适配器的端面。每个轮档有一对腿，其伸过轴承组件的水平中心线，因而捕获了轴承外座圈的相当大的部分。上述延伸部锁紧了轴承适配器，甚至在极端的运转条件下也可防止其在轴箱爪部开口中的转动位移。现有技术的轴承适配器与本专利技术的轴承适配器的显著区别在于，它们只捕获轴承组件外座圈上象限部分的很小一部分。在某些极端运行条件如遇到弯曲时，现有技术的轴承适配器没有固定适配器使其抵抗各种形式的运动的能力。在上述条件中，所遇到的力可能作用在适配器上，使适配器松弛在轴承组件外座圈上的固定而在其顶部升起。当发生这种升起时，轴承组件和轴已经占据了相对于侧架的倾斜位置。应注意的是，即使轴承适配器已被防止转动位移，上述状态也会出现。然而本专利技术提供了伸过轴承组件水平中心线的轮档腿，因此，轴承适配器绝无升起的可能。由于这种现象是可导致轴承适配器在轴箱爪部开口中转动位移的最后遗留的运动，因此，转向架轴总是保持与每一侧架的直角关系。因此可以看到，装有本专利技术的轴承适配器的转向架对变平行四边形和摆动具有更大的结构阻力。也应当说明的是，按照本专利技术，为了防止轴承适配器的角位移，必须在侧向或纵向上限制轴承适配器在轴箱爪部开口中的运动。这消除了两个方向上的运动。由于为防止轴位移时遇到的力极大，因而本专利技术的轴承适配器确实地大于一般现有技术的轴承适配器，而较大的表面积可更好地接受和分布应力。装有本专利技术的转向架，即使轴被防止相对于侧架的偏摆位移，仍能够充分占据与弯曲轨道半径合理重合的位置。因为转向架具有绕中心板回转能力，所以这是可能的。例如，当开始转弯时轴被防止相对于侧架的偏摆时，因为轴通过侧架将偏摆力传入整个转向架，使转向架绕其自身的中心转动或偏摆，因此转向架仍可转弯。附图的简要说明图1是装有本专利技术轴承适配器的一个实施例的铁路车辆转向架的立体图；图2是一侧架的局部剖视图，表示本专利技术在轴箱切口中的位置；图3是图2所示本专利技术的顶剖视图；图4是本专利技术的轴承适配器的侧剖图；图5A是在弯曲轨道上可转向的转向架的示意图，主要表示轮缘和轨道间的零攻角；图5B是带有大的攻角的在弯曲轨道上的倾斜的转向架的示意图；图5C是方转向器的示意图，其显示小的攻角，甚至转向架没有显示可转向的能力；图6是本专利技术的轴承适配器的立体图；图6A是图6的轴承适配器的立体图，其中，轮档在顶部上方延伸；图7是在轴箱切口中的现有技术的轴承适配器的顶视图；图7A是侧架轴箱切口的局部视图，表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的铁路车辆转向架，它具有一个第一侧架和一个第二侧架，每个侧架具有一内置表面、一外置表面、一个带有第一轴箱爪部的第一端、一个带有第二轴箱爪部的第二端和一个两者之间的中截面，每个所述第一和第二轴箱爪部具有相应于所述侧架内置和外置表面的内置和外置侧面，每个所述侧架相互侧向间隔开来，且沿一纵轴线设置，每个第一和第二轴箱爪部由一垂向前壁、一垂向后壁和一个连接所述前、后壁的水平设置的轴箱顶部构成，从而在每个所述侧架上限定了各自的第一和第二轴箱爪部开口，每个所述轴箱爪部开口具有一侧向尺寸和一纵向尺寸，其中，所述纵向尺寸基本相应于所述前壁和所述后壁之间的距离，所述侧向尺寸基本相应于所述侧架内置和外置表面之间的宽度，一横向设置的承梁在每个所述侧架中截面上在所述侧架之间延伸，一根第一轴和一根第二轴，所述第一轴和第二 轴在纵向上相互间隔开来并横跨在所述侧架之间，所述轴基本相互平行，每根所述第一和第二轴各具有内置和外置端，各自的轴承组件装在其上，每个所述轴箱爪部开口容纳一个所述轴承组件和一个所述轴端，每个所述轴承组件具有一个基本圆筒形体，它是由以所述组 件的水平和垂向轴线为中心的外座圈构成的，从而限定了轴承组件的上、下象限部分，所述垂向轴线穿过所述轴承组件的纵向中点，所述水平轴线穿过所述轴承组件的垂向中点，所述圆筒形体形成一个基本呈圆形的轴承组件横截面，它在所述水平轴线上有第一直径，多 个车轮轴承适配器，其中，每个所述轴箱爪部开口容纳一个轴承适配器，每个轴承适配器具有一个由拱形底面、顶面、内置侧面和外置侧面构成的本体，在每个轴承适配器本体上的所述顶面与一个所述轴箱顶部接触，每个所述适配器本体的所述拱形底面连接一有关轴承组件外座圈，其特征在于：设有用于将每个所述轴承适配器锁紧在有关的所述轴箱爪部开口中的装置，以便防止轴承适配器在所述轴箱爪部开口中的转动位移，同时保持每根所述轴端与每个所述侧架的基本成直角的关系，从而增加转向架的翘曲刚性。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：V泰里霍索恩，查尔斯P斯潘塞，查尔斯L范奥肯，特里L皮奇福德，
申请(专利权)人：阿姆斯泰德工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]