BRPI0603200B1 - truque de vagão de carga e calço de desgaste polimérico para uma cunha usada em um conjunto de truque de vagão ferroviário - Google Patents

Abstract

"truque de vagão de carga e calço de desgaste polimérico para uma cunha usada em um conjunto de truque de vagão ferroviário". cunhas divididas deslocadas contra superfícies superiores inclinadas e as paredes laterais de cavidades nas extremidades da travessa de um truque de vagão ferroviário, são fornecidas com placas de desgaste não metálicas que interfaceiam com paredes laterais de cavidade para reduzir ou eliminar desgaste da parede lateral da cavidade. as placas de desgaste são calços poliméricos tipicamente fundidos selecionados dentre o grupo que compreende náilon, delrin, uhmw e uretano, têm uma dureza na faixa entre cerca de 700<198> a 900<198> e um coeficiente de atrito de deslizamento de cerca de 0,10 até cerca de 0,30. os calços são montados em recessos dentro das paredes laterais das cunhas, e são mantidos no lugar por dispositivos tais como fixadores rosqueados para facilidade de substituição.

Description

(54) Título: TRUQUE DE VAGÃO DE CARGA E CALÇO DE DESGASTE POLIMÉRICO PARA UMA CUNHA USADA EM UM CONJUNTO DE TRUQUE DE VAGÃO FERROVIÁRIO (51) lnt.CI.: B61F 5/12 (30) Prioridade Unionista: 12/08/2005 US 11/201814 (73) Titular(es): ASF-KEYSTONE, INC.

(72) Inventor(es): JOHN W. RUDIBAUGH; CHARLES VAN AUKEN (85) Data do Início da Fase Nacional: 11/08/2006 ··· • ··· · · · ΐ· . * “TRUQUE DE VAGÃO DE CARGA E CALÇO DE DESGASTE POLIMÉRJCO PARA UMA CUNHA USADA EM UM CONJUNTO DE TRUQUE DE VAGÃO FERROVIÁRIO”

4° —Ο

Campo da invenção

A presente invenção é relativa a truques para vagões de estrada de ferro que têm um par de estruturas laterais espaçadas lateralmente que carregam pares de conjuntos de rodas espaçados separados no qual cada estrutura lateral tem uma abertura entre os conjuntos de rodas para acomodar uma das extremidades de uma travessa que se estende transversalmente. As extremidades da travessa são suportadas por grupos de molas montados dentro da estrutura das aberturas da estrutura lateral. Mais particularmente, a invenção é relativa a melhoramentos a dispositivos de cunha montados dentro das aberturas da estrutura lateral para amortecer o movimento relativo entre a travessa e as estruturas laterais, mantendo com isto a quadratura do truque e reduzindo vibração.

Fundamento da invenção

Em conjuntos de truque para vagões de estrada de ferro do tipo ao qual esta invenção é relativa, é conhecido fornecer cunhas de atrito abrigadas dentro de pares de cavidades de travessa localizadas em lados opostos da travessa adjacente a suas extremidades. As cunhas de atrito são preferivelmente fornecidas em pares, que são deslocados para cima por meio de molas que os forçam contra uma superfície inclinada dentro de uma cavidade da travessa do vagão ferroviário e uma superfície de desgaste que define uma coluna de estrutura lateral em uma extremidade da abertura da estrutura lateral.

Em um truque de vagão ferroviário do tipo ao qual esta invenção é particularmente aplicável, as cavidades da travessa têm uma superfície traseira inclinada e utilizam um inserto de desgaste que apóia na superfície inclinada. Este inserto de desgaste é uma parte separada que

1°

Μ) interfaceia com superfícies correspondentemente inclinadas de um par de cunhas divididas. É conhecido fornecer as superfícies de cavidade inclinadas com uma inclinação ou chanfro que se estende lateralmente, de modo que a força de deslocamento exercida sobre uma cunha faz com que ela apoie contra uma superfície de parede lateral da cavidade da travessa. A ação da cunha dentro da cavidade produz assim forças de deslocamento conjuntamente contra a superfície inclinada da cavidade, a aresta lateral da abertura da estrutura lateral e contra as paredes laterais da cavidade, gerando forças de amortecimento que mantém o truque esquadrejado, equilibrando com isto a vibração do truque e reduzindo desgaste de roda.

A Patente US 4.244.298, concedida em 13 de janeiro de 1981 e a Patente US 5.943.961, concedida em 31 de agosto de 1999, constituem a técnica precedente sobre a qual a presente invenção é um melhoramento. Nestas patentes, cunhas são mostradas, as quais são divididas em duas peças lado a lado em relação espaçada uma com a outra. De acordo com ambas estas Patentes as duas cunhas são deslocadas em engatamento de face completo com seções correspondentemente inclinadas da cavidade. Em ambas as Patentes, uma lateral de cada seção de cunha também é deslocada em engatamento face com face com uma superfície lateral da parede lateral da cavidade da travessa.

Na Patente U.S. Número 4.244.298 as superfícies inclinadas da cavidade são formadas de maneira integrada com a travessa. Na prática, isto é realizado ou soldando insertos foqados na cavidade que tem a forma requerida, fundindo a cavidade com a forma correspondente, ou construindo a cavidade por meio de soldagem. Na Patente 961 os problemas e despesa da operação de soldagem requerida são eliminados, fornecendo um inserto removível que tem a forma requerida que é suportada dentro da cavidade sem qualquer necessidade por soldá-la no lugar.

Em serviço, as forças que sustentam a lateral de uma cunha

• · · • · · • · · · * · · · • * · · • « ··* · · • · · « • · · • * · • · « · • ·«· ·

4° =0 contra a lateral da cavidade, ao mesmo tempo em que aumentam a capacidade das cunhas para esquadrejar o truque, resultam em desgaste da parede lateral da cavidade correspondente. Eventualmente, durante o curso de utilização normal do truque, este desgaste pode ser tão grande quanto 3,2 mm a 4,8 mm ou mesmo mais, requerendo uma reconstrução das cavidades da travessa.

Reconstruir uma cavidade desgastada é no mínimo uma operação difícil e consumidora de tempo. Um método empregado é construir a cavidade com material derretido por meio de soldagem, e então esmerilhar para as dimensões originais da cavidade o material adicionado por soldagem. Um método alternativo é soldar um pequeno calço de desgaste sobre as superfícies de parede lateral da cavidade. Contudo, construir a cavidade por qualquer destes métodos é uma proposição difícil, uma vez que os interiores das cavidades são relativamente inacessíveis, tendo somente 146 a cerca de 191 mm de largura para uma travessa típica de vagão de carga.

Sumário e objetivos da invenção

De acordo com a invenção, o problema descrito acima é solucionado fornecendo um inserto não metálico na lateral da cunha que interfaceia com uma parede lateral da cavidade da travessa. O inserto não metálico é preferivelmente um material polimérico que elimina desgaste na cavidade da travessa, uma vez que não há contato de metal com metal, apenas o contato do inserto polimérico contra a parede lateral da cavidade. Os insertos não metálicos da invenção são, cada um, presos de maneira destacável a uma parede lateral de cada um de um par de cunhas, e podem ser fácil e rapidamente substituídos quando necessário, quando os truques são inspecionados periodicamente. Por meio da utilização de tais insertos é razoavelmente esperado que a cavidade da travessa irá durar pela vida do vagão ferroviário.

A utilização de tais insertos alcança os objetivos de reduzir substancialmente custos de manutenção e prolongar a vida dos componentes —Ο do truque, ao mesmo tempo em que promove o esquadrejamento do truque, e consegue com isto uma redução de desgaste de roda.

O que precede, e outros objetivos e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir de uma configuração preferencial, tomada em conjunto com os desenhos que acompanham. Descrição detalhada dos desenhos

A Figura 1 é uma vista em perspectiva explodida de uma forma preferencial de conjunto de cunha dividida que incorpora os princípios da presente invenção; e

A Figura 2 é uma vista lateral fragmentada, parcialmente em corte, que ilustra um fragmento da estrutura lateral do truque e a cavidade de travessa com um conjunto de cunha dividida no lugar.

Descrição detalhada das configurações preferenciais

A Figura 1 é uma vista de um conjunto de cunha da técnica precedente do tipo mostrado na Patente U.S. Número 5. 943.961, modificado para incluir os ensinamentos da presente invenção. Como ilustrado na Figura 1, o conjunto cunha preferivelmente compreende um par de cunhas divididas 10 e 12, cada uma tendo uma superfície de apoio de carga inclinada voltada para cima 14. As cunhas divididas são vistas na Figura 1 como separados pela aba 15 de um inserto 16 que se ajusta dentro de um de um par de cavidades 22a em uma travessa 22 mostrada na Figura 2. Como mostrado na Figura 1 do presente Pedido, o inserto 16 tem um par de superfícies inclinadas e identificadas respectivamente pelos caracteres de referência 18 e 20 e uma superfície inclinada voltada para cima 21, que apóia contra a parede traseira inclinada da cavidade 22a. As superfícies inclinadas 18 e 20 ainda se inclinam para fora no sentido das arestas laterais do inserto para longe da aba localizada de maneira centralizada 15 no sentido das arestas laterais da cavidade e se estende para dentro, para o interior do espaço na traseira da cavidade. No conjunto ilustrado, o inserto 16 é completamente destacado da

cavidade 22a, porém sua superfície superior 21 é projetada para estar em contato de face com face com a parede traseira inclinada da cavidade. Em outros conjuntos, como por exemplo no conjunto da cavidade da 298, as cunhas podem apoiar diretamente contra a parede traseira inclinada da cavidade ou contra um inserto que é soldado à, ou preso de outra forma à parede traseira. Como pode ser visto na Figura 1, o inserto 16 é chanfrado para longe de sua porção central no sentido de suas arestas laterais.

A Figura 2 é uma vista olhando no sentido de uma estrutura lateral do truque 26, com a extremidade da travessa 22 mostrada em corte. A ] 0 travessa 22 se estende de maneira transversal a um par de estruturas laterais, com cada extremidade se projetando lateralmente através da abertura da estrutura lateral 24. Somente uma de tais estruturas laterais e a abertura da estrutura lateral e uma porção da travessa estão ilustradas na Figura 2. Cada extremidade da travessa tem um par das cavidades 22a voltados no sentido de lados opostos de uma abertura da estrutura lateral 24.

Com referência adicional à Figura 2, cada estrutura lateral 26 ainda inclui colunas de estrutura lateral espaçadas separadas 28, somente uma das quais está ilustrada. Cada coluna 28 tem uma superfície de desgaste 30 que se projeta para dentro para o interior da abertura 24 em relação de

W faceamento com uma cavidade da travessa 22a. Como observado acima, o inserto 16 tem uma tela divisora localizada de maneira centralizada 15. A cunha dividida 12, voltada para longe do observador, está mostrada em vista lateral na Figura 2 com sua lateral posicionada atrás da aba 15. Ambas as cunhas são suportadas por dispositivo de deslocamento tal como uma ou mais molas espiral 44. Como ilustrado na Figura 2, uma cunha pode ser vista com seu lado oposto apoiando contra aquele lado da cavidade da travessa 22a afastada do observador. Como explicado em mais detalhe na Patente U.S. Número 5.943.961 e visto na Figura 1, as cunhas divididas são deslocados contra as respectivas superfícies 18 e 20 no inserto 16. As cunhas divididas

• · • · • · * · • ·· • ♦ • · · • · • * « • · ♦ · · ······ • · · ♦ » * · · · * • · · · · ··♦ · * são também deslocadas para fora contra as paredes laterais da travessa 22a.

Na Figura 1, um dos pares de calços 34 está mostrado posicionado para se ajustar dentro de um recesso 36 na lateral da cunha 12, sendo entendido que o segundo calço conformado de maneira similar 34 é preso dentro de um recesso conformado de maneira similar na lateral da cunha 10 voltado para longe do observador. Os calços 34 servem como elementos de desgaste que interfaceiam com as superfícies laterais de uma cavidade de travessa 22a. Calços 34 são formados de um material não metálico, um material preferido sendo um polímero como discutido mais abaixo. A espessura do calço é tal que ele se projeta além da superfície lateral da cunha por uma quantidade significativa, e fornece toda a superfície de contato para a cunha com a parede lateral da cavidade da travessa. Na configuração atualmente preferencial da invenção, o recesso em cada cunha tem cerca de 6,35 mm de profundidade e o calço tem uma espessura de 7,87 mm permitindo assim à superfície externa do calço se projetar além da superfície externa da cunha por cerca de 1,52 mm. Uma vez que o calço tenha desgastado até o ponto onde desgaste da superfície lateral da cunha é provável ocorrer breve, o calço estará pronto para substituição.

Para prender os calços dentro dos recessos nas cunhas, cada calço 34 é preferivelmente dotado de um furo rebaixado 38, geralmente localizado de maneira centralizada em alinhamento com um furo rosqueado 40 na parede lateral da cunha. Um fixador rosqueado de cabeça chata 42 se ajusta dentro do furo 38 e é rosqueado no furo rosqueado 40 para prender o calço à parede lateral da cunha, A cabeça do fixador deverá estar em nível com a superfície de cunha ou ligeiramente recuado quando o fixador está apertado. Preferivelmente os fixadores são feitos do mesmo material que o calço. Se um fixador metálico é empregado, o furo 38 deveria ser rebaixado de maneira suficiente para evitar contato da cabeça do fixador com a parede lateral da cavidade sob condições normais de desgaste. O calço também tem

um furo 46 alinhado com aberturas 48 nas cunhas divididas 10 e 12 e o recesso 36 na aba do inserto para inserção temporária de um pino de travamento utilizado durante a instalação, como explicado na Patente 961.

Na configuração preferencial da invenção, os calços são formados de náilon, embora outros polímeros resistentes a desgaste, tais como Delrin, uretano ou UHMW possam ser empregados. Por UHMW quer-se significar polietileno de peso molecular ultra elevado, preferivelmente tendo um peso molecular entre cerca de 3 e cerca de 6 milhões. Os calços preferivelmente têm uma dureza na faixa de cerca de 700 até cerca de 900, e mais preferivelmente uma dureza de cerca de 800.

Calços feitos de tais materiais podem ser fornecidos por meio de fundição ou moldagem.

Em utilização, as cunhas 10 e 12 são deslocadas para cima por dispositivo de deslocamento tal como molas espirais 44, contra as superfícies inclinadas 18 e 20 dentro da cavidade 22a, a superfície de desgaste 30 e as paredes laterais da cavidade, fornecendo com isto suporte para a travessa e a carroceria do vagão, e fornecendo forças de amortecimento que promovem quadratura do truques e reduzem vibração. Com a utilização de calços não metálicos resistente a desgaste, o desgaste das paredes laterais da cavidade é substancialmente eliminado. Os calços 34 são extremamente duráveis e apresentam pouco desgaste em utilização, porém são, não obstante, facilmente substituíveis se desgaste observável é encontrado. Os calços são relativamente econômicos, podem ser trocados rápida e facilmente sem a necessidade de soldagem e, com inspeção periódica e substituição quando necessário, são esperados prolongar indefinidamente a vida da cavidade de travessa.

Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Truque de vagão de carga de atrito, caracterizado pelo fato de que compreende cunhas de atrito divididas (10, 12) para utilização em um conjunto truque de vagão ferroviário, o conjunto truque incluindo um par de

   5 estruturas laterais (26), cada uma tendo uma abertura de estrutura lateral (24) posicionada de maneira centralizada, e uma travessa (22) que se estende através de cada uma das aberturas (24) do par de estruturas laterais (26), a travessa (22) incluindo cavidades de travessa (22a) posicionadas dentro das aberturas de estrutura lateral (24) em relação de faceamento com as laterais

   10 das aberturas da estrutura lateral (26), as cavidades (22a) tendo, cada uma, uma parte de parede traseira inclinada, a parte de parede traseira inclinada sendo chanfrada para longe a partir de uma região central até arestas laterais adjacentes das paredes laterais da cavidade de travessa (22a), um par de cunhas divididas dentro de cada cavidade, cada cunha tendo uma superfície

   15 inclinada e inter-engatável com uma das partes de parede chanfrada, um dispositivo de deslocamento para deslocar as cunhas para cima contra as partes chanfradas e para longe da região central contra as paredes laterais da cavidade, e calços de desgaste poliméricos (34), cada um tendo uma superfície de desgaste (30) entre uma parede lateral de uma cavidade (22a) e

   20 uma lateral de uma cunha para engatamento com a superfície de parede lateral da cavidade.
2. 2. Truque de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda um dispositivo (42) para prender de maneira destacável os calços de desgaste (34) às laterais das cunhas (10, 12).

   25
3. 3. Truque de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para prender de maneira destacável o calço de desgaste inclui um fixador rosqueado (42) constituído de um material polimérico, o calço de desgaste (34) tendo um furo rebaixado (38) que se estende através de todo ele para acomodar o fixador, o fixador (42) tendo uma

   Petição 870180046381, de 30/05/2018, pág. 7/9 cabeça dentro da porção rebaixada do furo, a superfície externa da cabeça não se salientando além da superfície de desgaste (30) do calço (34).
4. 4. Truque de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os calços de desgaste (34) têm uma dureza na faixa de 700 a 900.
5. 5 5. Truque de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os calços de desgaste (34) são constituídos de um material polimérico selecionado dentre o grupo que compreende náilon, Delrin, UHMW e uretano.
6. 6. Truque de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo 10 fato de que os calços de desgaste (34) são fundidos.
7. 7. Calço de desgaste polimérico (34) para uma cunha (10, 12) usada em um conjunto de truque de vagão ferroviário, caracterizado pelo fato de que a cunha (10, 12) é deslocada de maneira resiliente para cima dentro de uma cavidade de travessa (22a) e tem uma superfície inclinada que

   15 corresponde com uma superfície inclinada correspondente dentro de uma cavidade de travessa (22a), a cunha ainda tendo uma superfície lateral voltada para uma superfície lateral da cavidade (22a) e na qual a cunha é deslocada contra a parede lateral da cavidade, o calço de desgaste (34) sendo preso de maneira removível à superfície lateral da cunha em relação de faceamento

   20 com a superfície lateral da cavidade, o calço de desgaste (34) mantendo a cunha fora de contato com a parede lateral da cavidade e estando em engatamento de atrito com ela e ainda sendo formada de um material polimérico que tem um coeficiente de atrito relativamente baixo.
8. 8. Calço de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo

   25 fato de que inclui ainda um furo rosqueado (40) com um fixador rosqueado (42) para prender de maneira destacável o calço de desgaste (34) à cunha.
9. 9. Calço de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o calço de desgaste (34) é um elemento fundido que tem uma dureza na faixa de 700 a 900 e um coeficiente de atrito de deshzamento na

   Petição 870180046381, de 30/05/2018, pág. 8/9 faixa de 0,10 a 0,30.
10. 10. Calço de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o calço de desgaste (34) é constituído de um material polimérico selecionado dentre o grupo que compreende náilon, Delrin, UHMW e

    5 uretano.
11. 11. Calço de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o calço de desgaste (34) é fundido.

    Petição 870180046381, de 30/05/2018, pág. 9/9

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