底件內設有內肋的鐵路車架側架的製作方法
2023-09-17 05:20:40 6
專利名稱：底件內設有內肋的鐵路車架側架的製作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路車輛車架，更具體點說，涉及的鐵路車輛車架的側架具有改進的和增強的底件。
鐵路貨車車架通常為三件組合，其中每一車架具有兩個在側向上彼此間隔開的側架。每一側架有一中心孔或橫梁孔可用來接納沿側向在兩側架之間延伸的橫梁的兩端。兩個側架的兩端在側向上對齊以便在通常被稱為側架的軸架顎口內接納車輪車軸組。
典型的三件貨車車架曾在美國專利2,235,799、4,363,276和4,838,174號中示出。
典型的鐵路貨車車架的側架具有一個平行於鐵路軌道而沿縱長方向延伸的狹長的頂部抗壓件。側架還具有兩個從頂部受壓件兩端附近以銳角沿斜角方向延伸的抗拉件。另有一個底件沿縱向延伸將兩個斜角抗拉件的兩端連結起來。底件的頂部通常被稱為側架的彈簧座可用來接納彈簧組以便將橫梁的兩端支承在其上。橫梁沿側向在兩個側架之間延伸。應該知道側架和伴隨的橫梁一樣都是單獨的鑄鋼結構。還應知道側架為一加工的結構件，大部分被掏空以便減少重量。
隨著現代貨車載重的增加，車輛毛重已達286,000磅，對貨車車架特別是側架和橫梁的結構要求變得格外嚴峻。美國鐵路協會(AAR)曾根據載重服務條件制定過貨車車架的某些標準。這些標準包括動態試驗要求和靜態試驗要求。靜態試驗要求涉及鑄造側架和橫梁所用鋼的等級。從生產的經濟觀點出發，最好能利用等級最經濟的鋼面又要能滿足所要進行服務的各種載重要求。值得注意的是現有的重量減少的側架設計，其最大的靜態垂直方向的撓度已超過等級B鋼的限度。因此需要增強，特別是在側架的底件與相鄰斜角抗拉件之間的界面上。可用各種方法來增強，包括增厚度件的頂底和側壁及斜角抗拉件本身，還可以增大連結部的曲率半徑，從而將金屬添加到底件和斜角抗拉件的連結部上。最好在增加強度時能少增或不增貨車車架側架和橫梁的重量。
因此，本發明的目的是要提供一種改進的和增強的鐵路車架的側架。
本發明所提供的鐵路貨車側架具有改進的和增強的底件和斜角件。底件的頂表面和柱件的連結部也已被增強。圖2所示的整個側架具有一個平行於鐵路軌道而沿縱長方向延伸的狹長的頂部抗壓件。應該知道側架是一個單獨的鑄鋼結構。兩個端部各從頂部抗壓件的每一端沿縱向向外延伸出來並形成軸架的顎口可用來接納兩個車輪對的車軸支承端。兩個斜角抗拉件分別從頂部抗壓件端頭附近向下延伸與頂部抗壓件成為銳角。有一底件沿縱向延伸並將兩個對角抗拉件的另一端連結起來。還有兩個在縱向上彼此間隔開的柱件在底件和頂部抗壓件之間垂直地延伸。這兩個柱件形成每一個側架的橫梁孔或中心孔。底件的頂表面被稱為彈簧座可用來接納彈簧組而將橫梁端支承在其上。
隨著現代貨車載運重量的增加，人們對開裂和屈伏日益關心，特別是在每一柱件與彈簧座之間的界面的角落內。屈伏和應力斷裂曾在這個區域內發生並被認為是由於彈簧座的轉動及柱件和彈簧座在角落上的交叉所致。側架為一複雜的加工的結構，大部分為空心的。側架通常在其任一部分的剖面上可被說作是由一個頂部一個底部和兩個將頂部和底部連結起來的側邊部構成。底件也是這樣，可被說作是由一個也被稱為彈簧座的頂件、一個底件和兩個將頂件和底件連結起來的側邊件構成。側架過去的設計曾包括有一個中心支承肋，該支承肋位在底件內縱長方向的中心上並從該中心沿縱長方向延伸一段短距離。
本發明曾提出需要對彈簧座區域的一部分或彈簧座和柱件交接的區域進行增強。這種增強可通過設置整體澆鑄的內肋來完成，內肋在側向上位在底件外壁之內，但又從中心支承肋沿側向向外間隔開。本發明的每一條支承肋都是從一個靠近彈簧座區的轉動或柱件和底件的交接區的位置沿縱向延伸到一個不到底件中心的點。也可以說本發明的支承肋是從對角抗拉件和底件的交接區沿縱向延伸到一個不到底件中心的點。每一條支承肋都是一個一般為平面的結構從底件底壁的頂表面延伸到底件的頂壁。增加在底件頂表面和柱件或斜角件連結角落區域的厚度還可以進一步增強。
對於一個標準的5英尺10英寸輪基的鐵路車架，就等級為B、B+和C的鋼而言，在140,000磅的試驗載荷下，最大的垂直撓度如下鋼的等級 BB+C垂直撓度(英寸) 0.0420.051 0.058拉力試驗的結果如下鋼的等級 BB+C抗拉強度(磅/方英寸) 70,000 80,00090,000屈伏點(磅/方英寸)38,000 50,00060,0002英寸長的延伸率(％) 24 2422面積縮減率(％) 36 3645如上可見，如用等級為B+，而不是B的鋼來構成車架，那麼就能允許較大的撓度。但等級為B+的鋼是比較貴的。一般最好在滿足載荷撓度要求的條件下儘可能採用等級不貴的鋼。
在附圖中
圖1為由兩個側架和一根橫梁構成的鐵路車架的透視圖；圖2為按照本發明的側架的側視圖；圖3為按照本發明的側架的部分側視圖；圖4為按照本發明的側架的橫截面圖；圖5為按照本發明的側架的一部分的部分橫向剖視圖；圖6為現有技術的側架的部分側視圖。
現在參閱圖1和2，按照本發明的車架一般地用標號10指出。鐵路車架10具有相同的側架12和14彼此在側向上間隔開。在每一側架的兩個端部26和28上分別制出軸架開口27和29，車輪車軸組18和20就分別被接納在開口27和29內。橫梁在側架12和14之間沿側向延伸並被接納在兩個側架的兩個軸架端中間的橫梁孔內。圖2示出側架12上的橫梁孔40。
現在參閱圖2，側架12具有狹長的頂部抗壓件24沿縱向延伸越過側架12的頂部並終止在兩個端部26和28。可以看到，軸架開口27是在端部26的下部形成的，而軸架開口29是在端部28的下部形成的。斜角的抗拉件30和32分別從頂部抗壓件24的一個靠近端部26和28的點上向下延伸。斜角抗拉件30和32延伸時所取的角度約為45度。底部34沿縱向延伸並將斜角抗拉件30和32的下端部連結起來。柱件36和38在縱向上彼此間隔開並沿垂直方向延伸從底部34的上部靠近其與斜角受拉件30和32的連結處延伸到頂部抗壓件24的下表面上。可以看到，頂部抗壓件24的下部、底部34的上部及兩個柱件36和48結合形成一個一般為長方形的橫梁孔40。底部34的上表面也被稱為彈簧座42。
應該知道側架12和14都是單獨的鑄鋼結構。這些結構都是按照現代的鑄造實務澆鑄出來的，其中包括應用型芯來形成側架12上一般都是空心的構件，以致每一構件如頂部抗壓件24和底部34一般都是空心的，每一構件都具有一個底部、一個頂部和把頂部和底部連結起來的兩個側邊部。
側架可用等級為B、B+和C的各種碳鋼和合金鋼澆鑄。這些鋼的性能已在上面論述過。
現在參閱圖3和4，其中側架12用適當的橫截面較詳細地示出。可以看到底部34具有底壁62、頂壁64，頂壁的頂表面用作彈簧座42。彈簧導筒44從彈簧座42向上伸出。彈簧導筒44的作用是形式一個模型將圓柱形彈簧接納在其內並定位以便支承橫梁的端頭。底部34還具有側壁66和68從底壁62垂直向上延伸到頂壁64並形成底部34在縱向上的外部邊緣。可以看到壁部腹板70和72分別從壁66和68延伸出來與頂壁64的外部邊緣相交，從而給彈簧座42增添強度。
可以看到支承肋50和51沿縱向在底部34內延伸。每一支承肋50和51都在側向上與中心支承肋60間隔開並從底壁62沿垂直方向延伸到頂壁64。支承肋50和51完全相同只是它們在側向上的位置不同。還應知道側架12包括另一組支承肋位在縱向上遠離支承肋50和52的地方並從底部34向斜角抗拉件32延伸。為了簡潔起見，只有支承肋50和51詳細說明，該支承肋從底部34向斜角抗拉件30延伸。也可說支承件50和51向柱件36延伸。
可以看到支承肋50終止在邊緣52，該邊緣是由金屬形成的肋50與在側架12澆鑄時所用型芯連結而成。支承肋另一縱向邊緣在54處示出，該邊緣是由金屬形成的肋50與形成底部內在中空部的中心型芯接觸而成。在側架12從底壁62向對角抗拉件30延伸的部分旁有一型芯孔在底壁62上形成。該型芯孔是在邊緣56和58之間形成的並且在側向上位在底壁內的中間。可以看到支承50必須在側向上向側壁68間隔開，而支承肋51必須在側向上向側壁66間隔開，以免這個型心孔的一部分靠近開口的邊緣58。
支承肋50和類似的支承肋的一般尺寸為厚度從0.44英寸到1.75英寸(1.12cm到1.90cm)，在底部34內的縱向延伸長度約為5英寸(13cm)。
還應注意到在本發明中，柱件36和彈簧座42在46的連結部的金屬厚度已從現有技術的約為0.69英寸(1.75cm)的厚度增加到約為0.94英寸(2.39cm)。這個增加的厚度可使在彈簧座和柱件36之間的連結區域增強，從而可使側架12具有提高的強度和效能。
現在參閱圖5，其中示出支承肋50的詳圖。可以看到支承肋50是從支承邊緣52延伸到支承肋的邊緣54，該邊緣54是在澆注時由支承肋金屬與在34和斜角件30內形成空心部的特殊型芯接觸而形成的。可以看到上面所說型芯孔是沿縱向從受拉件開口邊緣56延伸到底部的開口邊緣58。可以看到支承肋50在側向上的位置必須從型芯孔的開口向側壁68間隔開以便離開型芯孔的開口。在連結部36和頂壁64上厚度已被增加，這也可立即從圖5上看到。
現在參閱圖6，其中示出現有技術的側架112。側架112具有沿縱向延伸到端部126的頂部抗壓件124。當然，可以看到圖6為一部分側視圖，還有一個相似的端部未被示出。端部126有一向下延伸的部分以便形成軸架顎口127從而接納車輪車軸組。斜角抗拉件130從端部126附近以銳角向下延伸到形成底部134。底部134沿縱向延伸以便連結另一個未示出而向側架112另一端延伸的另一個斜角抗拉件。
底部134本身是由底壁162和頂壁164及兩個側壁(未示出)構成的，兩個側壁在側向上彼此間隔開並連結到底壁162和頂壁164上。可以看到中心支承肋160在側向上位在兩個側壁的正中間並在垂直方向上從底壁162延伸到頂壁164。彈簧座144是由頂壁164的頂表面形成的。柱件136沿垂直方向從彈簧座144的角落連結部146向上延伸到頂部受壓件124的底表面。一個一般為長方形的橫梁孔140在柱件136和另一個在縱向上與它離開的相同的柱件之間形成。還有一個型芯孔是在向斜角抗拉件130的底表面延伸的底壁162內用縱長方向上的邊緣156和158形成。
權利要求
1.用於鐵路車輛車架的側架，所說側架具有一個沿縱向延伸的狹長的頂部抗壓件，兩個端部分別從所說頂部抗壓件的端頭沿縱向伸出並各形成一個軸架顎口，兩個斜角抗拉件分別從所說頂部抗壓件的所說端頭附近與所說頂部抗壓件成為銳角地向下延伸，一個沿縱向延伸的底件連結在每一個所說斜角抗拉件的下端上，兩個在縱向上彼此間隔開的柱件在所說底件和所說頂部抗壓件之間垂直地延伸，所說底件和鄰接的斜角抗拉件一般都是空心的，所說底件具有一個頂壁、一個底壁和兩個將所說頂壁連結到所說底壁的側壁，所說底件還有四個支承肋，分別在所說頂壁和所說底壁之間垂直地延伸，並各從所說底件和所說鄰接的斜角抗拉件的交界附近沿縱向延伸到所說底件內，所說支承肋在側向上成對相互間隔開地設置，並各在側向上向內離開所說底件的所說側壁。
2.按照權利要求1的側架，其特徵為，每一底件在所說底壁上具有兩個中心型芯孔，每一所說中心型芯孔在側向上位在所說底件的所說側壁之間，並在縱向上靠近所說斜角抗拉件和所說底件的連結部，每一所說支承肋在所說底件的所說頂壁和所說底壁之間垂直地延伸並在側向上在所說中心型芯孔和所說底件的一個所說側壁之間從一個位置開始沿著所說底壁延伸。
3.按照權利要求2的側架，其特徵為，每一個所說支承肋都是所說側架整體鑄鋼的一個部分，每一個所說支承肋的側向厚度約為0.44英寸到0.75英寸(1.12cm到1.90cm)。
4.按照權利要求2的側架，其特徵為，在澆鑄所說側架時所設置的底部中心型芯限制著所說支承肋的縱向長度使它在沿縱向旁越所說底件時只能延伸到一個不到一半路程的點。
5.按照權利要求2的側架，其特徵為，每一所說支承肋沿縱向延伸超過所說底件和所說鄰接的斜角抗拉件的交界部直到所說斜角抗拉件內的一個點。
6.用於鐵路車輛車架的側架，所說側架具有一個狹長的頂部受壓件，兩個斜角抗拉件分別從所說頂部抗壓件的端頭附近向斜下方延伸，一個底件連結在每一個所說斜角抗拉件的下端上，兩個柱件在所說底件和所說頂部抗壓件之間垂直地延伸，所說底件和所說斜角抗拉件一般都是空心的，所說底件具有一個頂壁、一個底壁和兩個將所說頂壁連結到所說底壁的側壁，在所說底件內有四個支承肋，所說支承肋在所說頂壁和所說底壁之間垂直地延伸，並從所說底件和所說鄰接的斜角抗拉件的交界附近沿縱向延伸到所說底件內的一個點。
7.按照權利要求6的側架，其特徵為，每一底件在所說底壁上具有兩個中心型芯孔，每一所說中心型芯孔在側向上位在所說底件的所說側壁之間，並在縱向上靠近所說斜角抗拉件和所說底件的連結部，每一所說支承肋在所說底件的所說頂壁和所說底壁之間垂直地延伸並在側向上與所說中心型芯孔和所說底件的一個所說側壁間隔開從一個連結部開始沿著所說底壁延伸。
8.按照權利要求7的側架，其特徵為，每一個所說支承肋都是所說側架整體鑄鋼的一個部分，每一個所說支承肋的側向厚度為從0.44英寸到0.75英寸(1.12cm到1.90cm)。
9.按照權利要求7的側架，其特徵為，在澆鑄所說側架時所設置的底部中心型芯限制著所說支承肋的縱向長度使它在沿縱向穿越所說底件時只能延伸到一個不到一半路程的點。
10.按照權利要求7的側架，其特徵為，每一所說支承肋沿縱向延伸超過所說底件和所說鄰接的斜角抗拉件的交界部直到所說斜角抗拉件內的一個點。
11.按照權利要求6的側架，其特徵為，所說側架是由等級為B+的鋼構成的。
12.按照權利要求7的側架，其特徵為，所說底件的所說頂壁與每一個所說拉件在角部上相交，所說角部具有約為0.94英寸(2.39釐米)的厚度。
全文摘要
本發明所提供的鐵路車架的側架具有增強的底件。側架具有一個狹長的頂部抗壓件兩個斜角抗拉件從頂部抗壓件端部附近開始以銳角向下延伸和一個底件將對角抗拉件的另一端連結起來。底件的頂表面常被稱為彈簧座,因為它支承著彈簧組,而彈簧組支承著橫梁。在一般為空心的底件內,在它與斜角抗拉件交界的附近增添內部支承肋以便使底件和連結的斜角抗拉件增強。底件的頂表面與斜角抗拉件及/或柱件的交接處也被加厚。
文檔編號B61F5/00GK1188055SQ9810398
公開日1998年7月22日 申請日期1998年1月13日 優先權日1998年1月13日
發明者羅伯特D·朗克維茨, 布雷恩A·圖森特 申請人:阿姆斯泰德工業公司