BR102015014014B1

BR102015014014B1 - Truque de vagão de carga ferroviário

Info

Publication number: BR102015014014B1
Application number: BR102015014014-2A
Authority: BR
Inventors: Paul Steven Wike
Original assignee: Amsted Rail Company, Inc
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2023-01-10
Also published as: US9446774B2; ZA201503008B; PL2993104T3; CN105416330B; CA2891648C; MX2015008526A; US20160059870A1; UA114348C2; CN105416330A; RU2602912C1; MX360128B; EP2993104A1; EP2993104B1; BR102015014014A2; CA2891648A1; AU2015202723B1

Abstract

TRUQUE DE VAGÃO DE CARGA FERROVIÁRIO Um truque de vagão de carga ferroviário, de três peças, é composto de duas armações laterais, espaçados lateralmente, entre os quais um balancim se estende. Molas de carga de suspensão suportam o balancim, e molas de controle suportam sapatas de fricção. Ambas as variações de sapatas de fricção têm interstícios que permitirão o movimento lateral da sapata de fricção através do balancim ou das sapatas de fricção através da armação lateral. O movimento lateral é realizado por ter uma pastilha de material de baixa fricção entre o balancim e a sapata de fricção ou uma sapata de material de baixa fricção entre a sapata de fricção e a placa de desgaste que se suporta sobre a armação lateral. A baixa resistência ao desvio do material de baixa resistência permite que energia de deslocamento lateral seja dissipada sobre a folga de desacoplamento lateral.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[001] O tradicional truque de vagão de carga ferroviário, de três peças, consiste de um balancim e duas armações laterais. As armações laterais são suportadas em suas extremidades pelos conjuntos de rodas. O balancim que suporta o corpo de vagão se estende centralmente através das armações laterais. O balancim é suportado sobre molas de suspensão com sapatas de fricção de amortecimento, posicionadas nas armações laterais, que suportam o balancim. A suspensão contém molas de carga, que suportam o balancim, e molas de controle, que suportam as sapatas de fricção. As sapatas de fricção incluem superfícies anguladas, que se suportam contra o balancim em cavidades que têm superfícies anguladas conjugadas. O resultado da força de mola que atua sobre a sapata de fricção contra o suporte angulado do balancim é uma força de cunha que atua sobre a armação lateral. O amortecimento é o resultado da força de cunha sobre a superfície plana de sapata de fricção deslizando contra e ao longo da superfície plana da armação lateral. A força de cunha resultante e a fricção entre a superfície plana de sapata de fricção e a superfície plana de armação lateral cria resistência à força de deslizamento ao movimento. A resistência à força de deslizamento de sapata de fricção aumenta quando as molas são comprimidas. A resistência à força de deslizamento de sapata de fricção é principalmente destinada ao amortecimento vertical; todavia, a resistência à força de deslizamento de sapata de fricção é também acoplada ao movimento lateral.

[002] A tradicional velocidade do truque de vagão de carga ferroviário, de três peças, é limitada devido às irregularidades de deslocamento da trilha lateral, que iniciam as forças de direção desuniformes nas rodas. A força de direção irregular, acompanhada pelas inércias de truque e corpo de vagão, causa com que os truques se orientem ou apresentem guinada. O processo de instabilidade se repete por si próprio, descrevendo um trajeto senoidal que aumenta com a velocidade do vagão de carga. A instabilidade é chamada de instabilidade lateral e é inerente ao projeto de superfície de rodagem de roda cônica, como usado em um tradicional truque de carga ferroviário. Irregularidades de deslocamento de trilha lateral, transmitidas para os conjuntos de rodas e para as armações laterais, criam deslocamento lateral das armações laterais. O deslocamento lateral das armações laterais é transmitido através das sapatas de fricção e para dentro do balancim e finalmente do balancim para dentro do corpo de vagão. O deslocamento lateral provê a energia necessária para deslocar o corpo de vagão. A energia de deslocamento então repercute com suficiente inércia para retornar o corpo de vagão de volta através da posição neutra. A inércia de energia de deslocamento continua para trás através do truque, e através dos conjuntos de rodas. Cada par de rodas cônicas é rigidamente conexão por um eixo. As rodas rigidamente conectadas e o eixo são referidos como um conjunto de rodas. O deslocamento lateral entre o conjunto de rodas para a posição de trilha cria diferença no raio de mancal das rodas cônicas. A alteração do raio de mancal cria uma diferença na distância em que cada roda se desloca ao longo dos trilhos, que causa guinada do conjunto de rodas e tenta girar o truque. Isto conduz à instabilidade do truque sobre os trilhos e ao desgaste excessivo das rodas.

[003] A presente invenção se refere ao desacoplamento do trajeto de energia de deslocamento a partir do conjunto de rodas para o corpo de vagão e a energia repercute do corpo de vagão de volta para os conjuntos de rodas. O desacoplamento lateral da capacidade das sapatas de fricção para transmitir energia de deslocamento para, ou a partir de, os conjuntos de rodas ou o corpo de vagão, impede que a energia de deslocamento desloque os conjuntos de rodas em relação à trilha. Isto, por sua vez, impede que o conjunto de rodas apresente guinada e o trajeto senoidal do truque de vagão de carga quando ele se desloca ao longo dos trilhos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] A tradicional velocidade de railway truque de vagão de carga de três peças é limitada devido à instabilidade do truque, que descreve um trajeto senoidal embaixo da trilha, que aumenta com a velocidade. A instabilidade é chamada instabilidade lateral e é inerente ao projeto de rodagem de roda cônica do tradicional truque de vagão de carga de railway de três peças. Irregularidades de deslocamento de trilha laterais, que são transmitidas para os conjuntos de rodas, através das armações laterais e de sapatas de fricção e para dentro do balancim e finalmente a partir do balancim para o corpo de vagão. O corpo de vagão repercute com suficiente inércia de energia de deslocamento de volta através do truque, e através dos conjuntos de rodas. O deslocamento lateral entre o conjunto de rodas em relação à posição de trilha cria diferença no raio de mancal das rodas cônicas, alterando a distância do deslocamento de rodas ao longo dos trilhos, o que causa guinadas no conjunto de rodas e gira o truque.

[005] A presente invenção se refere ao desacoplamento do trajeto de energia de deslocamento a partir do conjunto de rodas para o corpo de vagão e a energia de repercussão de corpo de vagão de volta para os conjuntos de rodas. O desacoplamento lateral da capacidade de sapatas de fricção de transmitir energia de deslocamento para, ou a partir de, os conjuntos de rodas ou corpo de vagão, impede que a energia de deslocamento desloque os conjuntos de rodas para a trilha e, por sua vez, impede que o conjunto de rodas apresente guinada e o trajeto senoidal do truque quando ele se desloca ao longo dos trilhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] Nos desenhos, a figura 1 é uma vista em perspectiva de um conjunto de truque de vagão de carga ferroviário de um aplicável a todas as modalidades da presente invenção; a figura 2 uma vista recortada detalhada, parcial, de um tradicional truque de vagão de carga ferroviário, de três peças, de uma primeira modalidade da presente invenção; a figura 3 é uma vista de uma sapata de fricção com inserto de material de baixa fricção; e uma primeira modalidade da presente invenção; a figura 3A é uma vista explodida de uma sapata de fricção e material de baixa fricção de uma primeira modalidade da presente invenção; a figura 4 é uma vista parcial da extremidade de balancim de truque ferroviário e uma vista explodida de uma sapata de fricção de uma segunda modalidade da presente invenção; a figura 5 é uma vista parcial da extremidade de balancim e espaçamento de desacoplamento lateral de sapata de fricção, aplicável a todas as modalidades da presente invenção; a figura 5A é uma vista parcial da extremidade de balancim e espaçamento de desacoplamento lateral de sapata de fricção, aplicável a todas as modalidades da presente invenção; a figura 6 é uma vista recortada detalhada, parcial, de um truque de vagão de carga ferroviário, de três peças, com uma terceira modalidades da presente invenção; a figura 7 é uma vista de uma sapata de fricção e material de baixa fricção de acordo com uma terceira modalidades da presente invenção; a figura 7A é uma vista explodida de uma sapata de fricção e material de baixa fricção bem como uma vista do espaçamento de desacoplamento lateral de cunha da sapata de fricção de uma terceira modalidade da presente invenção; a figura 8 é uma vista recortada em perspectiva da folga de desacoplamento lateral de sapata de fricção de um truque de vagão de carga ferroviário, de três peças, de uma terceira modalidade da presente invenção; e a figura 8A é uma vista recortada em perspectiva da folga de desacoplamento lateral de sapata de fricção de um truque de vagão de carga ferroviário, de três peças, de uma terceira modalidades da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[007] Com referência agora à figura 1, é mostrada uma vista em perspectiva de um conjunto de truque de vagão de carga ferroviário, de três peças, 1, que é composto de duas armações laterais 2 e 13, lateralmente espaçadas, entre as quais se estende um balancim 3. O balancim 3 é visto como incluindo as extremidades de balancim 14 e 15, as quais se estendem através de aberturas de armação laterais 16. Molas de suspensão 10 suportam a extremidade de balancim 15, bem como, variantes para sapatas de fricção de desacoplamento lateral 11; deve ser entendido que o conjunto de truque de vagão de carga ferroviário 1, como mostrado na figura 1, pode também ser disposto para acomodar a sapata de fricção 11 ou, com a introdução do rebaixo 21 na superfície inclinada de balancim, como mostrado na figura 4, também acomoda a sapata de fricção 19. A primeira variante é o desacoplamento lateral entre o balancim 3 e as sapatas de fricção 11 ou 19, vistas nas figuras 3 e 4. As sapatas de fricção 11 ou 19 diferem na constante de fricção da pastilha de material 17 ou pastilha colheitadeira 20, de baixa fricção, e o rebaixo, no qual as respectivas pastilhas são recebidas. A segunda variante é o desacoplamento lateral entre a sapata de fricção 26, como visto na figura 7, e as armações laterais 2 e 13. As sapatas de fricção 11, ou 19, ou 26, têm um mecanismo de desacoplamento, o qual provê o amortecimento lateral na forma de resistência de deslizamento ao movimento entre as armações laterais 2 e 13 e balancim 3. O balancim 3 é visto como incluindo em sua superfície superior um cesto central de balancim 12, e um par de mancais laterais 4, lateralmente espaçados. O conjunto de rodas 5 tem mancais 8 montados em ambas as extremidades do eixo 7. Os mancais 8 do conjunto de rodas 5 suportam as armações laterais 2 e 13 sobre adaptadores de mancal 9.

[008] As armações laterais 2 e 13 e o balancim 3 são usualmente compostos de uma única estrutura de aço fundido. O eixo 7 é usualmente composto de uma estrutura unitária de aço fundido. As rodas 6 são usualmente estruturas unitárias de aço fundido.

[009] Com referência à figura 2, uma vista recortada detalhada, parcial, de um conjunto de truque de vagão de carga ferroviário 1 é mostrado, juntamente com vistas detalhadas de balancim 3 e armação lateral 2, em seção transversal parcial. A extremidade de balancim 15 se estende através da abertura de armação lateral 16 e é suportada por molas de suspensão 10, as quais são propriamente suportadas sobre uma seção de suporte de mola da armação lateral 2. As molas de suspensão 10 consistem de molas de carga 24, as quais suportam o balancim 3. As molas de suspensão 10 incluem também molas de controle 23, as quais suportam as sapatas de fricção 11 ou 19, que se suportam contra uma pastilha de material de baixa fricção 17 ou 20, que se suporta angularmente contra uma superfície inclinada complementar do balancim 3. O amortecimento é o resultado da força de cunha sobre a superfície plana da sapata de fricção 11 ou 19, deslizando contra, e ao longo, da placa de desgaste vertical 25 da armação lateral 2.

[0010] Com referência agora à figura 3 e à figura 3A, uma vista explodida de uma sapata de fricção 11 e material de baixa fricção 17 de um truque de vagão de carga ferroviário é mostrada. A sapata de fricção 11 é tipicamente composta de aço ou ferro fundido, que foi tratado termicamente para uma dureza Brinell de cerca de 500, para impedir a perda de material devido às superfícies adjacentes se friccionando entre si. A sapata de fricção 11 em sua superfície inclinada tem um rebaixo 18 de uma profundidade e formato complementar para suportar a pastilha de material de baixa fricção 17. A pastilha de material de baixa fricção 17 é preferivelmente composta de um fenólico infundido com linho e grafite ou um polímero infundido com fibra de vidro e grafite e um típico coeficiente estático de fricção para a pastilha 17 é 0,2 a 0,5, com um coeficiente de fricção de mancal de 0,01 a 0,2.

[0011] Com referência agora às figuras 4 e 4A, uma vista da extremidade de balancim 15 e sapata de fricção 19 de um truque de vagão de carga ferroviário, de três peças. O balancim 3 é mostrado com o rebaixo 21 na extremidade de balancim 15. O rebaixo 21 é de profundidade e formato complementar para suportar a pastilha de material de baixa fricção 20. A pastilha de material de baixa fricção 20 preferivelmente é composta de um fenólico infundido com linho e grafite ou um polímero infundido com fibra de vidro e grafite. A sapata de fricção 19 é tipicamente composta de aço ou ferro fundido que foi tratada termicamente para uma dureza Brinell de cerca de 500, para impedir perda de material devido às superfícies adjacentes se friccionando uma contra a outra. O típico coeficiente estático de fricção para a pastilha 20 é 0,2 a 0,5, com um coeficiente de fricção de mancal de 0,01 a 0,2.

[0012] Com referência agora à figura 5, uma vista da extremidade de balancim 15 e folga de desacoplamento lateral de sapata de fricção 11 de um truque de vagão de carga ferroviário. Este arranjo é igualmente aplicável à sapata de fricção 19 e à pastilha 20. As sapatas de fricção 11 e 19 têm interstícios 22 a partir das paredes 22A, 22B formando cavidade de sapata de fricção no balancim 3, que permitirá o movimento lateral através da extremidade de balancim 15. As sapatas de fricção 11 ou 19 suportam a pastilha de material de baixa fricção 17 ou 20 , que, por sua vez, suportam sobre o balancim 3. A resistência de baixo desvio da pastilha de material de baixa fricção 17 ou 20 permite que a energia de deslocamento lateral seja dissipada sobre a folga de desacoplamento lateral. Por meio do desacoplamento lateral, a capacidade das sapatas de fricção de transmitir energia de deslocamento para, ou a partir de, os conjuntos de rodas ou do corpo de vagão, impede que a energia de deslocamento desloque os conjuntos de rodas para a pista, que, por sua vez, impede a guinada do conjunto de rodas e o trajeto senoidal do conjunto de truque de vagão de carga ferroviário 1 quando ele se desloca ao longo dos trilhos. A dimensão preferida do interstício 22 é 0,76 a conjunto de truque de vagão de carga ferroviário 1,27 cm (0,3 a 0,5 polegada).

[0013] Com referência agora à figura 6, uma vista recortada detalhada, parcial, de um conjunto de truque de vagão de carga ferroviário 1, de três peças, é mostrada, juntamente com vistas parciais detalhadas do balancim 3 e a armação lateral 2, em seção transversal parcial. A extremidade de balancim 15 se estende através da abertura de armação lateral 16; a extremidade de balancim 15 é suportada pelas molas de suspensão 10. As molas de suspensão 10 consistem de molas de carga 24, as quais suportam a extremidade de balancim 15 e assim o balancim 3. Também incluídas são molas de controle 23, as quais suportam as sapatas de fricção 26, que se suportam angularmente contra o balancim 3. A superfície plana da sapata de fricção 26 tem uma pastilha de material de baixa fricção 27 entre ela e a face de desgaste 28. O amortecimento da pastilha resulta da força de cunha sobre a superfície plana de sapata de fricção 26 através da pastilha de material de baixa fricção 27 e face de desgaste 28 deslizando contra a placa de desgaste 25 da armação lateral 2.

[0014] Com referência agora às figuras 7 e 7A, uma vista em perspectiva e uma vista explodida de uma sapata de fricção 26 de um conjunto de truque de vagão de carga ferroviário, de três peças, é mostrada. A sapata de fricção 26 consiste da pastilha de material de baixa fricção 27 e da face de desgaste 28. A sapata de fricção 26 é tipicamente composta de aço ou ferro fundido. A pastilha de material de baixa fricção 27 é preferivelmente composta de um fenólico infundido com linho e grafite ou um polímero infundido com fibra de vidro e grafite. A face de desgaste 28 é tipicamente composta de aço ou ferro que foi tratado termicamente para uma dureza Brinell de cerca de 500, para impedir perda de material para as superfícies adjacentes que se friccionam uma contra a outra. A face de desgaste 28 tem uma barra elevada 29, que é restringida verticalmente e lateralmente entre as extensões complementares 30 e 30A da pastilha de material de baixa fricção 27. A pastilha de material de baixa fricção 27 é formada com a abertura 31 entre as extensões 30 e 30A da pastilha de material de baixa fricção 27. Por sua vez, as extensões 30 e 30A no inserto inferior e superior dentro da abertura 32 na sapata de fricção 26. As extensões de pastilha de material de baixa fricção 30 e 30A servem como guias para o movimento lateral da face de desgaste 28 com a barra elevada 29.

[0015] Com referência agora à figura 8, uma vista recortada detalhada, em perspectiva, da sapata de fricção 26 com folga de desacoplamento lateral de um truque de vagão de carga ferroviário, de três peças, é mostrada. A sapata de fricção 26 tem interstícios 33, que permitem o movimento lateral da face de desgaste 28 através da sapata de fricção 26. A face de desgaste 28 suporta-se sobre a pastilha de material de baixa fricção 27, que, por sua vez, suporta-se sobre a sapata de fricção 26. A baixa resistência ao deslizamento da pastilha de material de baixa fricção 27 permite que a energia de deslocamento lateral seja dissipada sobre a folga de desacoplamento lateral. O desacoplamento lateral da capacidade de as sapatas de fricção transmitir energia de deslocamento para, ou a partir de, os conjuntos de rodas ou corpo de vagão, impede que a energia de deslocamento desloque os conjuntos de rodas para a trilha, que por sua vez impede a guinada do conjunto de rodas e o trajeto senoidal do truque quando ele se desloca ao longo do trilho.

Claims

1. Truque de vagão de carga ferroviário, caracterizado pelo fato de que compreende: duas armações laterais (2, 13), cada uma tendo uma base de suporte de mola, molas de suporte de balancim sobre a base de suporte de mola da armação lateral, um balancim (3) se estendendo transversalmente às duas armações laterais, o balancim tendo duas seções de extremidade (14, 15), cada seção de extremidade de balancim se estendendo para dentro de, e sendo suportada sobre, uma das bases de suporte de mola pelas molas de suporte, cada armação lateral incluindo uma abertura de balancim (16), formada pelas duas paredes laterais verticais de armação lateral, cada extremidade de balancim incluindo duas superfícies inclinadas, cada uma formando uma cavidade de extremidade de balancim, uma sapata de fricção (11, 19, 26) tendo uma face inclinada e uma face vertical, a face inclinada da sapata de fricção incluindo um rebaixo (18), uma primeira pastilha de material de baixa fricção (17) de um formato complementar a, e recebida no rebaixo (18) na face inclinada da sapata de fricção (11), e em que a primeira pastilha de material de baixa fricção é de uma altura que se estende para fora do rebaixo (18) na face inclinada da sapata de fricção, a sapata de fricção posicionada na cavidade de extremidade de balancim, de forma que a primeira pastilha de material de baixa fricção (17) é posicionada adjacente à superfície inclinada de extremidade de balancim, e a face vertical de sapata de fricção é posicionada adjacente à parede lateral vertical de armação lateral, em que a sapata de fricção compreende ainda: uma placa de desgaste (28) tendo uma barra (29) se estendendo a partir da mesma, uma segunda pastilha de material de baixa fricção (27) tendo uma abertura (31) formada por duas protuberâncias adjacentes (30) para receber a barra de placa de desgaste (29), e uma abertura de recepção na face vertical de sapata de fricção, na qual as duas protuberâncias (30) da segunda pastilha de material de baixa fricção são recebidas.

2. Truque de vagão de carga ferroviário de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: a placa de desgaste (28) tendo uma face dianteira e uma face traseira, e em que a barra de placa de desgaste (29) se estende transversalmente a partir da face traseira da placa de desgaste, e em que a segunda pastilha de material de baixa fricção (27) tem uma face dianteira e uma face traseira, e em que as duas protuberâncias se estendem transversalmente à face traseira da segunda pastilha de material de baixa fricção.

3. Truque de vagão de carga ferroviário de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a abertura de recepção na face vertical de sapata de fricção, em uma dimensão horizontal, é aproximadamente igual às duas protuberâncias nas dimensões horizontais.

4. Truque de vagão de carga ferroviário de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a barra se estendendo da placa de desgaste em uma dimensão horizontal é menor que a abertura de recepção na face vertical de sapata de fricção em uma dimensão horizontal.

5. Truque de vagão de carga ferroviário, caracterizado pelo fato de que compreende: duas armações laterais (2, 13), cada uma tendo uma base de suporte de mola, molas de suporte de balancim recebidas na base de suporte de mola de armação lateral, um balancim (3) se estendendo transversalmente às duas armações laterais, o balancim tendo duas seções de extremidade (14, 15), cada seção de extremidade de balancim se estendendo para dentro de, e sendo suportada sobre, uma das bases de suporte de mola pelas molas de suporte, cada armação lateral incluindo uma abertura de balancim (16), formada pelas duas paredes laterais verticais de armação lateral, cada seção de extremidade de balancim incluindo duas superfícies inclinadas, cada uma formando uma cavidade de extremidade de balancim, uma sapata de fricção (11, 19, 26) tendo uma face inclinada e uma face vertical, a face inclinada da sapata de fricção incluindo um rebaixo; uma primeira pastilha de material de baixa fricção de um formato complementar a, e recebida no rebaixo na superfície inclinada do suporte, e em que a primeira pastilha de material de baixa fricção é de uma altura que se estende para fora do rebaixo na face inclinada da sapata de fricção, a sapata de fricção posicionada na cavidade de extremidade de balancim, de forma que a primeira pastilha de material de baixa fricção é posicionada adjacente à superfície inclinada de extremidade de balancim, e a face vertical de sapata de fricção é posicionada adjacente à parede lateral vertical de armação lateral; uma placa de desgaste (28) tendo uma barra (29) se estendendo a partir da mesma, uma segunda pastilha de material de baixa fricção (27) tendo uma abertura (31) formada por duas protuberâncias (30) adjacentes para receber a barra de placa de desgaste (29), e uma abertura de recepção na face vertical de sapata de fricção, na qual as duas protuberâncias (30) da segunda pastilha de material de baixa fricção são recebidas.

6. Truque de vagão de carga ferroviário de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: a placa de desgaste (28) tendo uma face dianteira e uma face traseira, e em que a barra de placa de desgaste (29) se estende transversalmente a partir da face traseira de placa de desgaste, e em que a segunda pastilha de material de baixa fricção (27) tem uma face dianteira e uma face traseira, e em que as duas protuberâncias se estendem transversalmente a partir da face traseira da segunda pastilha de material de baixa fricção.

7. Truque de vagão de carga ferroviário de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que: a recepção voltada na face de material de sapata de fricção em uma dimensão horizontal é aproximadamente igual em comprimento às duas protuberâncias em uma dimensão horizontal.

8. Truque de vagão de carga ferroviário de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que: a barra se estendendo a partir da placa de desgaste em uma dimensão horizontal é menor que a abertura de recepção na face vertical de sapata de fricção em uma dimensão horizontal.