CN106132800A - 轨道车转向架滚柱轴承适配器垫系统 - Google Patents

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Abstract

一种轨道车转向架和适配器垫系统，所述轨道车转向架和适配器垫系统用于布置在三件套轨道车转向架的滚柱轴承与侧架轴箱顶板之间。所述垫和/或所述适配器垫交界部的许多不同特征结构被构造为改善刚度特性以满足所述轨道车转向架的曲线通过性能和高速性能。

Description

轨道车转向架滚柱轴承适配器垫系统
相关专利申请的交叉引用
本国际专利申请要求2013年12月30日提交的名称为“Railcar Truck RollerBearing Adapter-Pad Systems”(轨道车转向架滚柱轴承适配器垫系统)的美国临时专利申请No.61/921,961和2014年10月17日提交的名称为“Railcar Truck Roller BearingAdapter-Pad Systems”(轨道车转向架滚柱轴承适配器垫系统)的美国临时专利申请No.62/065,438的优先权，这些专利均以引用方式并入本文。本国际专利申请还要求2014年12月5日提交的名称为“Railcar Truck Roller Bearing Adapter-Pad Systems”(轨道车转向架滚柱轴承适配器垫系统)的美国专利申请No.14/561,897、2014年12月5日提交的名称为“Railcar Truck Roller Bearing Adapter-Pad Systems”(轨道车转向架滚柱轴承适配器垫系统)的美国专利申请No.14/562,005、以及2014年12月5日提交的名称为“RailcarTruck Roller Bearing Adapter-Pad Systems”(轨道车转向架滚柱轴承适配器垫系统)的美国专利申请No.14/562,082的优先权，这些专利均以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及轨道车转向架，并且更具体地讲涉及能够提高刚度、阻尼和位移特性以同时满足三件套轨道车转向架的曲线通过性能和高速性能的滚柱轴承适配器和适配器垫系统。
背景技术
在北美，几十年来人们一直使用三件套转向架作为传统轨道货运车厢的转向架，这种转向架包括一对由横向安装的摇枕连接起来的平行侧架。由多个单独的螺旋弹簧组成的弹簧组将摇枕支撑在侧架上。转向架的轮对容纳于放置在侧架的前后轴箱切口中的轴承适配器内，使得轮对的轮轴相对于两根铁轨在横向或侧向位置上平行。轨道车安装在摇枕的中心板上，从而允许转向架相对于车旋转。弹簧组以及侧架与摇枕间隙止动件允许侧架绕着纵向轴线、垂直轴线以及横向或侧向轴线相对于摇枕有些许移动。
长期以来，人们一直希望改进三件套转向架的性能。可通过下文中一个或多个众所周知的现象来表征对侧向和纵向载荷的耐受力和转向架性能。
当一个侧架相对于另一个侧架向前纵向移动时，前轮对和后轮对彼此会保持平行，但均不垂直于轨道，从而会发生“平行四边形”现象，如同轨道车转向架在遇到弯道时可能会发生的那样。侧架的这种平行四边形现象也称为转向架菱形变形。
“蛇行”描述了会引起轨道车车体左右摇摆的轮对振荡性正弦型纵向运动和侧向运动。这种正弦型运动是由轮对的锥形轮廓引起的谐波振荡。该锥形轮廓不仅促成了轮对的固有振荡，它也是允许轮对形成轮径差并通过弯道的主要结构特征。当振荡达到共振频率时，蛇行可能是很危险的。如果转向架在制造时未正确对齐或随时间推移经历了各种操作条件(诸如转向架部件磨损)而导致错误对齐，则更有可能发生蛇行。轨道车以更高速度运行时，也更有可能发生蛇行。观察到发生蛇行时的速度称为“蛇行阈值”。
目前已尝试若干方法来改进标准三件套转向架的稳定性，以防止发生平行四边形变形和蛇行，同时确保转向架能够形成适当的几何形状来适应车轮在弯道内侧和外侧上分别行进的不同距离。因此，需要进行额外的改进，以便既能满足转向架蛇行需求，同时又能改善刚度、阻尼和位移特性，进而实现良好的高速性能和曲线通过性能。
发明内容
本发明内容以简化形式介绍了与本发明相关的一些通用概念，这些概念将在下文的具体实施方式中进一步说明。
本文的公开内容的各个方面涉及轨道车转向架。在一个实例中，本公开提供了一种包括三件套转向架的轨道车转向架，该三件套转向架包括：摇枕、第一侧架和第二侧架，其中所述第一侧架具有呈AAR标准几何形状的第一轴箱和呈AAR标准几何形状的第二轴箱，所述第二侧架具有呈AAR标准几何形状的第三轴箱和呈AAR标准几何形状的第四轴箱，每个侧架轴箱限定第一外侧和第二外侧并且具有位于所述第一外侧与所述第二外侧之间且在其间延伸的轴箱顶板。轨道车转向架可包括与第一滚柱轴承接合并与第二滚柱轴承接合的第一轮对；第二轮对，所述第二轮对与第三滚柱轴承接合并且与第四滚柱轴承接合；第一滚柱轴承适配器，其具有与所述第一滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；第二滚柱轴承适配器，其具有与所述第二滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；第三滚柱轴承适配器，其具有与所述第三滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；以及第四滚柱轴承适配器，其具有与所述第四滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；每个滚柱轴承适配器关于侧向中心线对称且关于纵向中心线对称，并且限定底面和冠状顶面，该顶面限定在侧架的任一侧从顶面向上突出的相对的第一竖直肩部和第二竖直肩部。轨道车转向架还可包括与所述第一轴箱顶板和所述第一滚柱轴承适配器接合的第一适配器垫；与所述第二轴箱顶板和所述第二滚柱轴承适配器接合的第二适配器垫；与所述第三轴箱顶板和所述第三滚柱轴承适配器接合的第三适配器垫；与所述第四轴箱顶板和所述第四滚柱轴承适配器接合的第四适配器垫；每个适配器垫包括：连续顶板，该连续顶板具有中心部分、从中心部分的相对边缘向上突出的第一上翘区和第二上翘区、从第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；第一外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间并限定第一外边缘，并且该构件的静态厚度在0.15英寸至0.30英寸的范围内；第二外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间并限定第二外边缘，并且该构件的静态厚度在0.15英寸至0.30英寸的范围内；中心弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间并限定第三外边缘，该构件的厚度基本上一致并且其静态厚度在0.15英寸至0.25英寸的范围内；第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；第一侧向适配器夹紧件，该夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第一竖直肩部的内表面与所述底板的所述第一上翘区之间；第二侧向适配器夹紧件，该夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第二竖直肩部的内表面与所述底板的所述第二上翘区之间；第一侧向侧架夹紧件，该夹紧件设置在所述顶板的所述第一上翘区的外表面与所述接合的侧架轴箱的所述第一外侧之间；第二侧向侧架夹紧件，该夹紧件设置在所述顶板的所述第二上翘区的外表面与所述接合的侧架轴箱的所述第二外侧之间。每个适配器垫的顶板中心部分和底板中心部分以及中心弹性体构件可以至少部分地设置在接合的轴箱顶板下方，而每个适配器垫的顶板和底板的第一侧向突出凸缘和第二侧向突出凸缘以及第一外部弹性体构件和第二外部弹性体构件可以整个设置在接合的滚柱轴承适配器的竖直肩部上方并且处于接合的轴箱顶板之外；并且，当向适配器垫的中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，每个适配器垫的顶板、底板和弹性体构件的组合可提供：至少45,000磅/英寸的纵向刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生0.139英寸的纵向位移、至少45,000磅/英寸的侧向刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生0.234英寸的侧向位移以及至少250,000磅*英寸/转动弧度的转动刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生41毫弧度的转动位移。
在另一个实例中，本公开提供了包括三件套转向架的轨道车转向架，该三件套转向架具有摇枕和至少一个侧架，所述侧架具有至少一个限定第一外侧和第二外侧的侧架轴箱，以及位于所述第一外侧与所述第二外侧之间且在其间延伸的轴箱顶板。该轨道车可包括：至少一组轮对，其与所述至少一个侧架呈横向布置；至少一个滚柱轴承，其与所述至少一组轮对接合；至少一个滚柱轴承适配器，其限定底面和顶面，所述底面与所述滚柱轴承接合，所述顶面限定了在所述至少一个侧架的任一侧从顶面向上突出的、相对的第一和第二竖直肩部；至少一个适配器垫，其被构造为与所述至少一个滚柱轴承适配器和所述轴箱顶板接合，所述至少一个适配器垫包括顶板，该顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一上翘区和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；底板，该底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；第一外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间；第二外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间；中心弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间；第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；第二基本中空部分，该部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间。顶板中心部分和底板中心部分以及中心弹性体构件可以至少部分地设置在轴箱顶板下方，而顶板和底板的第一侧向突出凸缘和第二侧向突出凸缘以及第一外部弹性体构件和第二外部弹性体构件可以设置在滚柱轴承适配器的竖直肩部上方并且整个处于轴箱顶板之外；所述至少一个适配器垫的顶板可与所述至少一个侧架接合，使得所述顶板与所述至少一个侧架之间的移动受到限制，并且其中适配器垫的底板与滚柱轴承适配器接合，使得所述底板与所述滚柱轴承适配器之间的移动受到限制。
在另一个实例中，本公开提供了包括三件套转向架的轨道车转向架，该三件套转向架具有摇枕和侧架，所述侧架具有限定第一外侧和第二外侧的侧架轴箱，以及位于所述第一外侧与所述第二外侧之间且在其间延伸的轴箱顶板。轨道车转向架还可包括轮对；与所述轮对接合的滚柱轴承；滚柱轴承适配器，其限定底面和顶面，所述底面与所述滚柱轴承接合，所述顶面限定了在侧架的任一侧从顶面向上突出的、相对的第一和第二竖直肩部；以及适配器垫，其被构造为与所述滚柱轴承适配器和所述轴箱顶板接合。该适配器垫可包括：顶板，该顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一上翘区和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；底板，该底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；第一外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间；第二外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间；中心弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间。顶板中心部分和底板中心部分以及中心弹性体构件可以至少部分地设置在轴箱顶板下方，而顶板和底板的第一侧向突出凸缘和第二侧向突出凸缘以及第一外部弹性体构件和第二外部弹性体构件可以设置在滚柱轴承适配器的竖直肩部上方并且整个处于轴箱顶板之外；适配器垫的顶板可与侧架固定接合，使得所述顶板与所述侧架之间的移动受到限制，并且其中所述适配器垫的底板与所述滚柱轴承固定接合，使得所述底板与所述滚柱轴承之间的移动受到限制；并且，在居中于顶板和底板的内表面之间的平面中穿过所述第一和第二外部弹性体构件的横截平面处的所述第一和第二外部弹性体构件的表面积总和可为在居中于顶板和底板的内表面之间的平面中穿过所述中心弹性体构件中心的横截平面处的所述中心弹性体构件表面积的至少10％。
本文的公开内容的各个方面还涉及适配器垫和适配器垫系统。在一个实例中，本公开提供了被构造为与三件套转向架一起使用的滚柱轴承适配器垫系统，该三件套转向架具有AAR标准几何形状并且包括被构造为接合滚柱轴承的滚柱轴承适配器。该滚柱轴承适配器可包括：冠状顶面；被构造为接合滚柱轴承的底面；从所述顶面的相对侧向边缘向上突出的第一和第二竖直肩部，每个竖直肩部的宽度为至少0.5英寸；从所述顶面的相对纵向边缘向上突出的第一和第二纵向止动件。滚柱轴承适配器可以关于侧向中心线对称且关于纵向中心线对称；在冠状顶面与底面之间测得的滚柱轴承适配器在纵向中心线处的厚度可小于0.75英寸；围绕轮轴中轴上方约5.2英寸处的侧向轴线，滚柱轴承适配器在滚柱轴承适配器的纵向中心线处可具有在约1.0in4至约2.0in4范围内的横截面惯性矩。并且围绕适配器中心处的垂直轴线，滚柱轴承适配器在滚柱轴承适配器的纵向中心线处可具有在约50in4至约100in4范围内的横截面惯性矩。滚柱轴承适配器系统还可包括与所述滚柱轴承适配器接合的适配器垫，该适配器垫被构造为接合侧架轴箱顶板，并且该适配器垫包括连续顶板，该连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一上翘区和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；第一外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间，并且具有基本上一致的在0.15英寸至0.30英寸范围内的静态厚度；第二外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间，并且具有在0.15英寸至0.30英寸范围内的静态厚度；中心弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间，并且具有在0.15英寸至0.25英寸范围内的静态厚度；第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；第一侧向适配器夹紧件，该夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第一竖直肩部的内表面与所述底板的所述第一上翘区之间；第二侧向适配器夹紧件，该夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第二竖直肩部的内表面与所述底板的所述第二上翘区之间；第一侧向侧架夹紧件，所述第一侧向侧架夹紧件设置在所述顶板的所述第一上翘区的外表面上；第二侧向侧架夹紧件，该夹紧件设置在所述顶板的所述第二上翘区的外表面之间。顶板和底板的第一和第二侧向突出凸缘以及每个适配器垫的第一和第二外部弹性体构件可以整个设置在滚柱轴承适配器的所述竖直肩部上方。
在另一个实例中，本公开提供了被构造为与三件套转向架一起使用的滚柱轴承适配器垫系统，该三件套转向架具有AAR标准几何形状并且包括被构造为接合滚柱轴承的滚柱轴承适配器。该轴承适配器可包括：顶面；被构造为接合滚柱轴承的底面；从所述顶面的相对侧向边缘向上突出的第一和第二竖直肩部，每个竖直肩部的宽度为至少0.5英寸并且高度在0.75英寸至1.5英寸的范围内。滚柱轴承适配器系统可包括与滚柱轴承适配器接合的适配器垫，该适配器垫被构造为接合侧架轴箱顶板，并且该适配器垫包括连续顶板，该连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一上翘区和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；第一外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间并限定第一外边缘；第二外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间并限定第二外边缘；中心弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间并限定第三外边缘；第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；第二基本中空部分，该部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间。顶板和底板的第一和第二侧向突出凸缘以及每个适配器垫的第一和第二外部弹性体构件可以整个设置在滚柱轴承适配器的所述竖直肩部上方；在居中于顶板和底板的内表面之间的平面中穿过所述第一和第二外部弹性体构件的横截平面处的所述第一和第二外部弹性体构件的表面积总和可为在居中于顶板和底板的内表面之间的平面中穿过所述中心弹性体构件中心的横截平面处的所述中心弹性体构件表面积的至少10％；并且，当向适配器垫的中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，顶板、底板和弹性体构件的组合提供：至少45,000磅/英寸的纵向刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生0.139英寸的纵向位移、至少45,000磅/英寸的侧向刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生0.234英寸的侧向位移以及至少250,000磅*英寸/转动弧度的转动刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生41毫弧度的转动位移。
在另一个实例中，本公开提供了被构造为与三件套转向架一起使用的滚柱轴承适配器垫，该三件套转向架包括连续顶板，该连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；第一外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间；第二外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间；中心弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间；第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；第二基本中空部分，该部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间。当向适配器垫的中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，适配器垫的顶板、底板和弹性体构件的组合可提供：至少45,000磅/英寸的纵向刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生0.139英寸的纵向位移、至少45,000磅/英寸的侧向刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生0.234英寸的侧向位移以及至少250,000磅*英寸/转动弧度的转动刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生41毫弧度的转动位移。
在另一个实例中，本公开提供了被构造为与三件套转向架一起使用的滚柱轴承适配器垫系统，该三件套转向架具有AAR标准几何形状。该滚柱轴承适配器垫系统可包括被构造为接合滚柱轴承的滚柱轴承适配器，其中该滚柱轴承适配器包括：冠状顶面；被构造为接合滚柱轴承的底面；其中围绕轮轴中轴上方约5.2英寸处的侧向轴线，所述滚柱轴承适配器在所述滚柱轴承适配器的纵向中心线处具有在约1.0in4至约2.0in4范围内的横截面惯性矩；并且其中围绕适配器中心处的垂直轴线，滚柱轴承适配器在滚柱轴承适配器的纵向中心线处具有在约50in4至约100in4范围内的横截面惯性矩。该滚柱轴承适配器垫系统还可包括适配器垫，该适配器垫与所述滚柱轴承适配器接合并且被构造为接合侧架轴箱顶板，其中所述适配器垫包括：连续顶板；连续底板；设置在所述顶板与底板之间的弹性体构件，其静态厚度在0.15英寸至0.30英寸的范围内；并且其中在居中于所述顶板和底板的内表面之间的横截平面处，所述弹性体构件的表面积大于约50平方英寸。当向适配器垫的中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，滚柱轴承适配器垫系统的顶板、底板和弹性体构件的组合可提供：至少45,000磅/英寸的纵向刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生0.139英寸的纵向位移、至少45,000磅/英寸的侧向刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生0.234英寸的侧向位移以及至少250,000磅*英寸/转动弧度的转动刚度使得顶板相对于底板从中心位置最多发生41毫弧度的转动位移。
本文的公开内容的各个方面还涉及用于形成轨道车转向架、适配器垫系统和适配器垫的方法。在一个实例中，本公开提供了用于形成轨道车转向架的方法，该方法包括提供三件套转向架。该方法可包括提供三件套转向架，该三件套转向架包括：摇枕、第一侧架和第二侧架，其中所述第一侧架具有呈AAR标准几何形状的第一轴箱和呈AAR标准几何形状的第二轴箱，所述第二侧架具有呈AAR标准几何形状的第三轴箱和呈AAR标准几何形状的第四轴箱，每个侧架轴箱限定第一外侧和第二外侧并且具有位于所述第一外侧与所述第二外侧之间且在其间延伸的轴箱顶板。该方法还可包括提供与第一滚柱轴承接合并与第二滚柱轴承接合的第一轮对；提供与第三滚柱轴承接合并与第四滚柱轴承接合的第二轮对；提供第一滚柱轴承适配器，其具有与所述第一滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；第二滚柱轴承适配器，其具有与所述第二滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；第三滚柱轴承适配器，其具有与所述第三滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；以及第四滚柱轴承适配器，其具有与所述第四滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；每个滚柱轴承适配器关于侧向中心线对称且关于纵向中心线对称，并且限定底面和冠状顶面，该顶面限定在侧架的任一侧从顶面向上突出的相对的第一和第二竖直肩部。该方法还可包括提供第一适配器垫、第二适配器垫、第三适配器垫和第四适配器垫，每个适配器垫包括连续顶板，该连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；第一外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间并限定第一外边缘，并且该构件的静态厚度在0.15英寸至0.30英寸的范围内；第二外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间并限定第二外边缘，并且该构件的静态厚度在0.15英寸至0.30英寸的范围内；中心弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间并限定第三外边缘，并且其静态厚度在0.15英寸至0.25英寸的范围内；第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；第一弹性体侧向适配器夹紧件，所述夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第一竖直肩部的内表面与所述底板的所述第一上翘区之间；第二弹性体侧向适配器夹紧件，所述夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第二竖直肩部的内表面与所述底板的所述第二上翘区之间；第一弹性体侧向侧架夹紧件，所述夹紧件设置在所述顶板的所述第一上翘区的外表面与所述接合的侧架轴箱的所述第一外侧之间；第二弹性体侧向侧架夹紧件，该夹紧件设置在所述顶板的所述第二上翘区的外表面与所述接合的侧架轴箱的所述第二外侧之间。该方法还可包括将所述第一适配器垫与所述第一轴箱顶板和所述第一滚柱轴承适配器接合，使得所述第一适配器垫的顶板相对于所述轴箱顶板的移动受到限制，并且使得所述第一适配器垫的底板相对于所述第一滚柱轴承适配器的移动受到限制；将所述第二适配器垫与所述第二轴箱顶板和所述第二滚柱轴承适配器接合，使得所述第二适配器垫的顶板相对于所述轴箱顶板的移动受到限制，并且使得所述第二适配器垫的底板相对于所述第二滚柱轴承适配器的移动受到限制；将所述第三适配器垫与所述第三轴箱顶板和所述第三滚柱轴承适配器接合，使得所述第三适配器垫的顶板相对于所述轴箱顶板的移动受到限制，并且使得所述第三适配器垫的底板相对于所述第三滚柱轴承适配器的移动受到限制；将所述第四适配器垫与所述第四轴箱顶板和所述第四滚柱轴承适配器接合，使得所述第四适配器垫的顶板相对于所述轴箱顶板的移动受到限制，并且使得所述第四适配器垫的底板相对于所述第四滚柱轴承适配器的移动受到限制。每个适配器垫的顶板中心部分和底板中心部分以及中心弹性体构件可以至少部分地设置在接合的轴箱顶板下方，而每个适配器垫的顶板和底板的第一侧向突出凸缘和第二侧向突出凸缘以及第一外部弹性体构件和第二外部弹性体构件可以整个设置在接合的滚柱轴承适配器的竖直肩部上方并且处于接合的轴箱顶板之外。
在另一个实例中，本公开提供了形成适配器垫系统的方法，其中该适配器垫系统被构造为与具有AAR标准几何形状的三件套转向架一起使用，该方法包括：提供滚柱轴承适配器，其具有与所述第一滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙，该滚柱轴承适配器关于侧向中心线对称且关于纵向中心线对称，并且限定底面和冠状顶面，该顶面限定从所述顶面向上突出的相对的第一和第二竖直肩部；以及提供适配器垫，该适配器垫被构造为接合轴箱顶板和滚柱轴承适配器，提供该适配器垫的步骤包括：提供连续顶板，该连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；提供连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；提供第一外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间；提供第二外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间；提供中心弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间；提供第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；提供第二基本中空部分，该部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间。该方法还可包括压缩所述第一和第二外部弹性体构件；以及将所述适配器垫与所述第一滚柱轴承适配器接合，使得所述第一适配器垫的底板相对于所述滚柱轴承适配器的移动受到限制。顶板和底板的第一和第二侧向突出凸缘以及每个适配器垫的第一和第二外部弹性体构件可以整个设置在滚柱轴承适配器的所述竖直肩部上方。
在另一个实例中，本公开提供了用于形成适配器垫的方法，该方法包括提供连续顶板，该连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；提供连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；将第一外部弹性体构件插入所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间；将第二外部弹性体构件插入所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间；将中心弹性体构件插入所述顶板和底板的所述中心部分之间；形成第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；形成第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；压缩所述第一外部弹性体构件；以及压缩所述第二外部弹性体构件。
附图说明
图1A为标准三件套转向架的透视图。
图1B为标准三件套转向架的分解图。
图2为根据本公开各个方面的滚柱轴承适配器和适配器垫的透视图。
图3为根据本公开各个方面的滚柱轴承适配器、适配器垫和侧架的剖视图。
图3A为图3的一部分的细部图。
图3B为图3的一部分的细部图。
图4为根据本公开各个方面的滚柱轴承适配器的透视图。
图5A-5D为根据本公开各个方面的滚柱轴承适配器的透视图。
图6为图4的滚柱轴承适配器沿中心线截取的剖视图。
图7为图4的滚柱轴承适配器的顶视图。
图8为图4的滚柱轴承适配器的侧视图。
图9为图4的滚柱轴承适配器的前视图。
图10为沿图8的线A-A截取的剖视图。
图11为根据本公开各个方面的适配器垫的顶视图。
图11A为沿图11的线A-A截取的剖视图。
图11B为沿图11的线B-B截取的剖视图。
图11C为图11的细部图。
图12为根据本公开各个方面的适配器垫底板的侧视图。
图13A为根据本公开各个方面的适配器垫的顶视图。
图13B为沿图13A的纵向线截取的剖视图。
图13C为根据本公开各个方面的沿适配器垫和一部分滚柱轴承适配器的纵向中心线截取的剖面图。
图13D为根据本公开各个方面的适配器垫的透视图，其中包括接地母线在内的所有弹性体材料均被移除。
图13E为根据本公开各个方面的适配器垫的透视图，其包括接地母线。
图14为示出根据本公开各个方面的适配器垫侧向力与位移的关系的示例性曲线图。
图15为示出根据本公开各个方面在装载适配器垫的过程中温度与时间的关系的示例性曲线图。
图16A为根据本公开各个方面的适配器垫在卸下顶板后的顶视图。
图16B为根据本公开各个方面的适配器垫的剖视图。
图17A为根据本公开各个方面的适配器垫的顶视图。
图17B为示出发生了纵向位移的图17A适配器垫的顶视图。
图17C为示出发生了侧向位移的图17A适配器垫的顶视图。
图17D为示出发生了转动位移的图17A适配器垫的顶视图。
图18为根据本公开各个方面的制备适配器垫的方法的图示。
图19为根据本公开各个方面的适配器垫的弹性体构件的透视图。
图20A-C为根据本公开各个方面的适配器垫的一部分的竖直剖视图，其示出当适配器垫处于未装载构造时多个间隙的各种几何形状。
图21A-C分别为示意性地示出向适配器垫施加载荷时图20A-20C的间隙的几何形状所发生的改变。
图22为根据本公开各个方面的适配器垫的一部分的剖视图，其示出弹性体部分内多个间隙的代表性对齐方式。
图23为根据本公开各个方面的适配器垫的一部分的剖视图，其示出仅在弹性体层的部分厚度中延伸的多个间隙。
图24为根据本公开各个方面的制备适配器垫的方法的图示。
图25为根据本公开各个方面的制备适配器垫的方法的图示。
图25A-25I为根据本公开各个方面的适配器垫的透视图。
图26为根据本公开各个方面的制备适配器垫的方法的图示。
图27为示出对根据本公开各个方面的适配器垫进行测试的结果的示例性曲线图。
具体实施方式
在对根据本发明的各种示例性结构的如下描述中，将参照构成本说明书的一部分的附图，在附图中以举例说明的方式示出了可实施本发明各方面的各种示例性设备、系统和环境。应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，可采用其他具体部件布置方式、示例性设备、系统和环境，并且可以进行结构性或功能性修改。另外，虽然在本说明书中可使用术语“顶部”、“底部”、“前”、“背”、“侧”、“后”等来描述本发明的各种示例性特征结构和元件，但这些术语在本文中是为了便利而使用，例如，基于图中所示的示例性取向或典型使用过程中的取向而使用。此外，如本文所用，术语“多个”表示分开的或结合的大于一的任何数量，如有必要，最多至无限数量。本说明书中的任何内容都不应理解为，需要特定的三维结构取向才能落在本发明的范围内。此外，读者应注意，附图未必按比例绘制。
总体上，本发明的各方面涉及轨道车转向架、轨道车转向架滚柱轴承适配器和适配器垫。根据各个方面和实施例，在不脱离本发明范围的情况下，轨道车转向架、轨道车转向架滚柱轴承适配器和适配器垫可由多种材料中的一种或多种形成，诸如金属(包括金属合金)、聚合物和复合物，并且可形成为各种构造中的一种。应当理解，轨道车转向架滚柱轴承适配器和适配器垫可包括由若干种不同材料制成的部件。此外，这些部件可以通过各种成型方法来形成。例如，金属部件可以通过锻造、模制、铸造、冲压、机械加工和/或其他已知技术来形成。此外，聚合物组分(诸如弹性体)可以通过聚合物加工技术诸如各种模制和铸造技术和/或其他已知技术来制造。
本专利申请的多张图说明了根据本发明的轨道车转向架、轨道车转向架滚柱轴承适配器和适配器垫的实例。当相同的参考标号出现在不止一张图中时，该参考标号在本说明书中将会被一致地使用并且在这些图中始终表示相同或相似的部件。
如图1A和图1B所示，典型的铁路货运车厢转向架包括由以下部件构成的组件：两组轮对1(每组轮对包括两个轮子2)、两个侧架4、一个摇枕6、两个弹簧组8、摩擦阻尼系统以及四个适配器10。图1A和1B示出了示例性转向架组件。
侧架4在例如转向架所处的轨道方向上呈纵向布置。摇枕6相对于侧架4横向地或侧向地排列，并且延伸穿过每个侧架4的中部。
摇枕心盘12是摇枕6的圆形部分，其包括向上伸出的缘。车身的主体中心板安置于摇枕心盘12中，充当转向架和车身的旋转点。货运车厢的大部分垂直载荷正是在该界面处产生影响的。通常，摇枕心盘12配备有耐磨板或耐磨衬垫，使得摇枕铸件6在货运车厢的使用寿命期间避免被磨损。此外，在摇枕6的顶面距离中心线25英寸处设置有侧轴承14，其有助于使车身保持稳定，并且在接触类型不变的情况下可在一定程度上防止转向架蛇行。图1B所示侧轴承14的接触类型并非固定不变的，而是由辊和箱体组成。
摇枕6安置于弹簧组8顶部，该弹簧组下方由侧架的弹簧座支撑。通常称为减振器或侧弹簧17的额外弹簧也可作为弹簧组的一部分并安置于所述弹簧座上，该弹簧座向上延伸至摩擦楔形件16的底部，而该摩擦楔形件可作为摩擦阻尼系统的一部分。
摩擦楔形件16可位于摇枕6端部和各侧的凹坑中。摇枕的所述摩擦楔形件凹坑可与匹配于摩擦楔形件倾斜表面的水平面成角度，通常为约60°的角度。摩擦楔形件16的相对面通常是竖直的，并且与侧架的所谓柱面接触。减振器弹簧17的弹簧力抵靠摇枕摩擦楔形件凹坑的倾斜表面推压摩擦楔形件16，从而抵靠侧架的竖直柱面产生作用力。
随着摇枕6因安置于转向架上的货运车厢载荷而上下移动，摩擦楔形件16会抵靠柱面滑动，从而产生柱摩擦阻尼。这种阻尼可造成能量耗散，防止铁路运营中货运车厢在移动时发生不期望的振动/振荡。经由摩擦楔形件16而作用在摇枕6与侧架4之间的这些力也会力图防止转向架在操作中变成平行四边形的几何形状。硬止动件(诸如扁栓和旋转止动件)有助于防止转向架变成极端的平行形状。这种抵抗发生平行四边形变形的抗性通常称为抗菱刚度。
如图1A和1B所示，转向架组件的轮对1由两个轮子2、轮轴3以及两个滚柱轴承5构成。这两个轮子被压装在轮轴的凸起轮座上。轮轴的轴颈向轮子外侧延伸，并为滚柱轴承5提供安装表面。滚柱轴承5被压装在轮轴的轴颈上。滚柱轴承5与侧架4之间的交界部可由轴承适配器7构成。通常，铁路货运车厢转向架已配备有金属适配器，该金属适配器经过精密加工以便相当牢靠地装配在滚柱轴承上，同时又较松散地装配至钢制侧架轴箱，该轴箱包封滚柱轴承与侧架之间的交界部。该交界部会使轮对与侧架之间产生小幅移动，这一小幅移动受到货运车厢中存在的垂直载荷以及适配器顶部的滑动金属表面(称为适配器冠部)与钢制轴箱顶板的底部(通常配备有钢制耐磨板)之间存在的摩擦力的控制。
由于所述垂直载荷会随货运车厢的提单重量以及货运车厢在转向架上的摇摆运动而变化，因此金属适配器冠部和钢制轴箱顶板耐磨板处的摩擦力可发生显著变化，并且在传统转向架中不受控制。由于金属滑动连接具有粘滑性，因此这种金属与金属的连接需要较大的轮对力来迫使交界表面处发生滑动。最近的转向架设计，诸如符合美国铁路协会(American Association of Railroads，“AAR”)M-976规范的那些转向架，现已在钢制适配器与轴箱顶板之间的交界部处加入了适配器垫。
通过允许在侧架与轮轴之间的较低刚度顺应性，一些适配器垫系统已成功地降低了轨道车通过曲线时的轮对力。这增加了由适配器垫产生的顺应性，也减小了牵拉或推动轨道车通过弯道所需的力，如M-976规范所要求，此规范以引用的方式并入本文。不利的是，这些设计降低了货运车厢在切线轨道行进期间产生共振时的速度，也可描述为降低了货运车厢的蛇行速度。由于蛇行速度降低会限制列车的运行速度并增加货运车厢脱轨或轨道受损的风险，因此是不利的。其他设计采用优质侧架对正设备(诸如横梁、框架支撑件、转向臂、弹簧托板、偏航阻尼器、交叉撑条或额外的摩擦楔形件)来改善蛇行性能。这些一般被称为先进转向架技术的系统通常会使轮对力增大，并且因此使曲线通过时的牵拉阻力增大。除了增加弯道阻力，这些设计由于增添了耐磨部件并且系统复杂性增加，因此也增加了转向架维护成本。
本文所述的适配器垫系统实施例可以满足M-976所规定的曲线通过性能标准，而不会降低临界蛇行阈值。本文所述的适配器垫系统也无需在标准三件套转向架中添加任何额外的侧架对正设备，诸如横梁、框架支撑件、转向臂、弹簧托板、偏航阻尼器、交叉撑条或额外的摩擦楔形件。所得的本文所述的转向架系统可以延长轮对的寿命、保持较高蛇行阈值、提高垫系统的耐久性并且最大程度地减小施加在铁轨上的磨损和力。
作为背景技术，现有许多源自北美铁路工业的不同轨道车类型和服务，其需要不同的转向架尺寸。设计用于70吨级运营的货运车厢的总载重为220,000磅，并且普遍使用28英寸或33英寸的轮子以及6英寸×11英寸的轴承。设计用于100吨级运营的车辆的总载重为263,000磅，并且普遍使用36英寸的轮子以及6.5英寸×12英寸的轴承。设计用于110吨级运营的车辆的总载重为286,000磅，并且必须满足如上所述的M-976性能规范。这类110吨的车辆通常使用36英寸的轮子以及6.5英寸×9英寸的轴承。北美所用的典型末尾车厢类型被设计用于125吨级的运营，并且总载重为315,000磅。这种车厢类型通常使用38英寸的轮子以及7英寸×12英寸的轴承。其他转向架尺寸—70吨、100吨和125吨不受制于相同的严格性能标准，因此到目前为止未要求使用垫。
滚柱轴承适配器和相匹配的适配器垫是本专利申请所关注的焦点。本发明所公开的适配器和相匹配的适配器垫系统的实施例可与被设计用于110吨级运营的车厢一起使用，还可扩展为与用于全部车厢载重能力(包括70吨、100吨、110吨和125吨)的转向架一起使用并改进这些转向架的性能，包括那些无需符合M-976标准的转向架。
适配器垫系统198的一个实施例在至少图2和3中示出。适配器垫系统198可包括滚柱轴承适配器199和适配器垫200，该滚柱轴承适配器和适配器垫被构造为设置在轮对滚柱轴承或滚柱轴承5与三件套轨道车转向架的侧架轴箱顶板152之间。侧架可包括第一外侧154和第二外侧156。适配器垫200还包括支承垂直载荷的弹性体构件360，并且与传统的钢与钢滑动适配器系统相比，该弹性体构件允许(与侧架接合的)顶板220在较小力的作用下相对于(与滚柱轴承适配器接合的)底板240发生纵向、侧向和旋转运动。
在一些实施例中，如至少在图2-3中所示，当适配器垫系统198被安装在转向架系统内时，由于适配器垫200所承载的轨道车和转向架部件具有一定重量，因此该适配器垫系统会被该重量产生的恒定垂直载荷进行压缩，并且最终将该载荷经由轮对传递至轨道。如果施加到适配器垫200中心部分上的垂直载荷会随着轨道车的不同载荷而自然发生变化，假设对于总载重为约286,000磅的车辆而言，相应的垂直载荷可为每个适配器垫约35,000磅。
经测试确定，适配器垫200的刚度会对转向架系统的性能产生很大影响。更具体地讲，在某些实施例中，已经确定，可通过改进适配器垫系统性能来改进转向架性能。通过提高适配器垫系统198的刚度(以力/位移(磅/英寸)测得)，可改进适配器垫系统的性能。另外，例如，已经确定，当刚度满足以下条件时，类似于本文所述实施例中的适配器垫200预计具有可接受的预期使用寿命(以在转向架系统负载下行进的距离测得，该转向架系统包括所安装的适配器垫200，该适配器垫的设计使用寿命已经确定为轨道车行进100万英里)：纵向刚度为至少45,000磅/英寸或在约45,000磅/英寸至约80,000磅/英寸的范围内，并且/或者侧向刚度为至少45,000磅/英寸或在约45,000磅/英寸至约80,000磅/英寸的范围内，并且/或者转动刚度(即，抵抗围绕垂直轴线旋转的刚度)为至少250,000磅*英尺/弧度或在约250,000磅*英尺/弧度至约840,000磅*英尺/弧度的范围内(这三种刚度均在向适配器200的中心部分施加35,000磅垂直载荷的情况下测得)。这些独特的刚度组合可以使蛇行阈值速度最大化，同时仍使弯道阻力保持为低于0.40磅/吨/弯曲度，如M-976规范所要求的那样，而无需采用先进转向架技术，即无需利用横梁、框架支撑件、转向臂、弹簧托板、偏航阻尼器、交叉撑条或额外的摩擦楔形件来改进性能。
通过测量适配器组件对于(与侧架接合的)顶板和(与滚柱轴承适配器接合的)底板的相对剪切位移的抵抗力，量化适配器垫系统的刚度。要确定刚度，可相对于侧架将适配器组件设置在多个方向上，诸如纵向(在轨道车行进的方向上)、侧向(横贯铁轨)、偏航(围绕垂直轴线旋转，并且与轮轴中心线一致)以及垂直(侧架轴箱顶板与适配器垫顶面之间)。在剪切刚度测试过程中应保持35,000的垂直载荷，以模拟负载的车厢场景。
在测试过程中，可使用附接到力致动器的测力传感器来测量将顶板相对于底板移动的力。可使用位移传感器、表盘指示器、电位差计或其他位移测量仪器来采集位移测量值。如下文更详细的描述，将力与位移进行绘制，滞后回线的斜率表示在各方向上的刚度。回线内包含的面积与载荷周期中转移的能量成正比。
本文所述的适配器垫系统198的实施例提供了止推片开口宽度和间距，所述宽度和间距即使是在使用了本文所述的高刚度剪切垫的情况下，也足以不使位移量限制于AAR值之内。本发明所公开的适配器设计可以利用下表1所示的目标适配器位移量。
表1
本发明所公开的具有本文所述纵向、侧向和转动剪切刚度的适配器垫系统198的实施例可为三件套转向架系统提供高速稳定性和低弯道阻力的有利组合。与其他适配器垫设计相比，本发明所公开的适配器垫系统198的实施例可增大三件套转向架系统的抗菱约束力。这样可允许高速稳定性得到改善。除了在高速稳定性方面的改进，本文所述的适配器垫系统198的实施例也可促进轮对在通过曲线时的纵向位移，从而允许转向架组件的前轮轴与后轮轴形成与弯道成比例的、可降低轮辐力的轮轴间偏航角。总的来说，适配器垫系统198会促使侧向轮对偏移，从而在通过曲线时形成最佳轮径差。本文所公开的适配器垫系统刚度和位移范围可允许最佳轮轴间偏航角和侧向轮对偏移，从而获得可通过弯道的低轮辐力解决方案。减小的转弯力和增加的高速稳定性可有助于延长轮对和轨道的使用寿命。
一些适配器垫设计利用多个弹性体层以减少剪切应变。所述多个层可显著增加适配器系统的厚度，并且在用于常规转向架时可增大车厢高度。增大车厢高度带来了有关与其他车厢的连接的问题，还会使重心升高。因此，一些设计需要使用特殊的非常规的侧架来最小化高度差。本文所论述的实施例可获得改进的动态性能，同时无需使用特殊的非常规的转向架部件。
本文所论述的实施例可与具有AAR标准几何形状的侧架一起使用，所述AAR标准几何形状包括AAR标准轴箱几何形状和AAR标准止推片间隙，如Association of AmericanRailroads Manual of Standards and Recommended Practices,Section SII(10/25/2010),Specification S-325(6/11/2009)–“Side Frame,Narrow Pedestal-LimitingDimensions”(美国铁路协会标准手册和建议规范，第SII节(2010年10月25日)，S-325规范(2009年6月11日)，“侧架、窄轴箱—极限尺寸”)中所述，该规范以引用方式并入本文。AAR标准轴箱几何形状可描述为包括约7.25-8.25英寸的标称纵向止推片间距；约3.5-3.75英寸的标称止推片宽度；约8.88-11.06英寸的标称纵向切口间距；以及在轮轴的中心线上方的约5.38-6.89英寸的标称轴箱顶板高度。本文所公开的适配器垫系统198的实施例可与现有和/或标准三件套转向架系统一起使用，包括具有AAR标准几何形状的转向架系统，如Association of American Railroads Manual of Standards and RecommendedPractices,Section H(1/1/2012),Specification M-924(2/1/2014)-“Journal RollerBearing Adapters for Freight Cars”美国铁路协会标准手册和建议规范，第H节(2012年1月1日)，M-924规范(2014年2月1日)，“用于货运车厢的轴颈滚柱轴承适配器”)中所述，该规范以引用方式并入本文。AAR标准止推片间隙可见于上表1以获得新的铸型制造尺寸。止推片间隙通过轴箱区与滚柱轴承适配器开口之间的距离测得。标准AAR适配器尺寸可包括约7.156-8.656英寸的标称纵向止推片轴承表面间距；以及约3.812-4.062英寸的标称侧向止推片开口。本文所述的适配器垫系统198的实施例还可符合American Association ofRailroads(“AAR”)M-976specification(AAR Manual of Standards and RecommendedPractices,Section D(9/1/2010),Specification M-976(12/19/2013)-“TruckPerformance for Rail Cars”)(美国铁路协会(“AAR”)M-976规范(AAR标准手册和建议规范，第D节(2010年9月1日)，M-976规范(2013年12月19日)，“轨道车的转向架性能”))，该规范以引用方式并入本文。例如，适配器垫系统198的实施例可用于现有和/或标准三件套转向架系统，而无需使用另外的工件，诸如横梁、框架支撑件或弹簧托板。另外，例如，本文所公开的适配器垫系统198可配合于现有转向架的滚柱轴承5与轴箱顶板152之间。因此，本文所公开的适配器垫系统198在滚柱轴承5的上表面与轴箱顶板152之间测得的总高度可为约1.3英寸或在约1.1英寸至约1.5英寸的范围内。虽然本文所述的实施例特定于110T级转向架，但是本发明所公开的适配器和相匹配的适配器垫系统还可扩展为用于所有车厢载重能力(70吨、100吨、110吨和125吨)的转向架并提高这些转向架的性能，包括那些无需符合M-976标准的转向架。
根据本公开的滚柱轴承适配器198在图4-10中示出。如图4所示，滚柱轴承适配器199包括轴箱冠面102。在一些实施例中，轴箱冠面或顶面102可为冠状或弯曲表面，使得所述轴箱冠面的中心区域高于侧向边缘。因此，轴箱冠面102可以在纵向方向上为基本平坦的，并且在侧向方向上弯曲。轴箱冠面102可为AAR标准轴箱冠面，但可具有比典型滚柱轴承适配器更小的横截面厚度。例如，在一些实施例中，滚柱轴承适配器厚度可介于约0.6英寸厚(沿中心线从轴承表面117至轴箱冠面102测得)至约0.75英寸厚之间，并且在一些实施例中，小于约0.75英寸厚。
如图4-8所示，滚柱轴承适配器199可具有约4.83英寸或在约4英寸至约6英寸的范围内的总高度；约9.97英寸或在约9英寸至约11英寸的范围内的总长度；以及约10英寸或至少7.5英寸或在约9英寸至约11英寸的范围内的总宽度。
滚柱轴承适配器199可包括用于限制适配器垫200相对于滚柱轴承适配器199的运动的特征结构。例如，滚柱轴承适配器可包括纵向适配器垫止动件104。如图4所示，纵向垫止动件104可相对于轴箱冠面102的侧向边缘竖直升高。纵向适配器垫止动件104被设计成与适配器垫200的底板240的狭槽、凹槽或边缘对接，并且可接合适配器垫200以使得适配器垫200的纵向运动可被限制或控制为指定值，而不会限制该适配器垫的侧向运动。虽然在图4中示出了四个纵向适配器垫止动件104，但可使用任何数量或设计的纵向垫止动件，包括延伸轴箱冠面102的侧向边缘的整个长度的连续纵向垫止动件。其他可能的纵向止动件104的实例在图5A-5D中示出。例如，纵向止动件104的每个侧向侧可包括两个凸台，如图5A所示。图5A中示出的纵向止动件104可与适配器垫200的底板240中的凸起对接，这些凸起可接合这些止动件104以使得纵向运动可受到限制。类似于图5A，图5B示出了可以相同方式约束适配器垫200相对于适配器199的纵向运动的三个止动件104。
纵向止动件可结合到适配器垫的其他部分中。例如，如图5C和5D所示，纵向止动件104可结合到竖直肩部106的顶面中。类似地，在这些实例中，适配器垫的底板240中的凸起可配合在止动件104或凸台周围，并对底板240相对于顶板220的纵向运动提供约束。
纵向止动件104也可采用各种其他大小、形状和位置的组合，以便提供期望的运动约束。
如图4-8所示，滚柱轴承适配器199还包括竖直肩部106。竖直肩部106可相对于轴箱冠面102的纵向边缘竖直升高。竖直肩部106被设计成改进适配器199的弯曲强度，并且使适配器199在适配器垫200施加的较高力下的扭曲最小化。通过最小化适配器垫200在载荷下的扭曲，竖直肩部106可改善滚柱轴承部件的载荷分布，并且可延长轴承使用寿命。竖直肩部106被设计成与适配器垫200的底板240的狭槽、凹槽、边缘或表面对接，使得底板240的侧向运动被限制或控制为指定值。除了限制底板运动之外，在一些实施例中，竖直肩部可对适配器垫200的侧向突出凸缘116、118提供竖直支承。对于6.5英寸×9英寸适配器，竖直肩部106可侧向延伸至10英寸宽，并且在标准轴箱冠面上方竖直延伸约1英寸。在一些实施例中，竖直肩部106的上表面可在轴箱冠面102上方最高约0.75英寸或最高约3英寸处。竖直肩部还可在纵向方向上最高约8英寸处。竖直肩部可整体铸造到该适配器上，并且在标准适配器上用于70T级、100T级、110T级或125T级运营。虽然示出了连续竖直肩部，但也可使用任何数量的竖直肩部。所述竖直肩部的宽度可为至少0.5英寸。
滚柱轴承适配器199还可包括特征结构诸如竖直肩部106，以便改善适配器199的弯曲强度或横截面惯性矩，以使适配器199在适配器垫200施加的较高力下的扭曲最小化。例如，对于图4和6-10所示的实施例，并且更具体地讲图8和10所示的实施例，适配器199的横截面可近似地穿过滚柱轴承适配器199的纵向中心获得，如图8和10所示。如图10所示，中心Y轴108可沿竖直方向延伸穿过适配器199的侧向中心。中心Z轴110可沿侧向方向在轴线111的中心轴上方延伸约5.2英寸，或在约5.0英寸与5.5英寸的范围内。图10中示出的横截面的围绕中心Z轴110在适配器中心的横截面惯性矩I z-z可为约1.4in4，或在约1.0至约2.0in4的范围内。横截面的围绕中心Y轴108在适配器中心的横截面惯性矩I y-y可为约86.8in4，或在约50至约100in4的范围内。未采用竖直肩部的适配器设计具有显著更低的穿过侧向截面的面积惯性矩。例如，如图10所示但在相同侧向中心线横截面处没有竖直肩部106的适配器设计可具有围绕中心Z轴的约0.2in4的惯性矩，并且可具有围绕中心Y轴的约32.9in4的惯性矩。所得的与本发明所公开的适配器相比更低的惯性矩可导致适配器在类似载荷配置下的更低的刚度和更高的应力，并有可能降低滚柱轴承性能。
滚柱轴承适配器199可由具有合适强度以及其他性能特性的一种或多种不同类型的钢合金制成。例如，滚柱轴承适配器199可由ASTM A-220级、A-536级铸铁或由ASTM A-148级、A-126级、A-236级或A-201级铸钢或锻钢制成。在一些实施例中，整个滚柱轴承适配器199由单个整体构件形成(铸造、加工、压制或其他合适的金属成型操作)。
现在参见适配器系统198的适配器垫200，其被构造为设置在滚柱轴承适配器199与侧架4的侧架轴箱顶板152之间，并且可与这两者接合。如图11-11C所示并且主要地如图11A所示，适配器垫200一般包括具有内表面222和外表面224的上部构件或顶板220、具有内表面242和外表面244的下部构件或底板240以及沿着适配器垫200的一部分设置在顶板220的内表面222与底板240的内表面242之间的弹性体构件360。适配器垫200包括设置在轴箱顶板152的下表面下方的中心部分210，其中每个板220、240具有对应的中心部分226、246。适配器垫200还包括第一上翘区212和第二上翘区214以及第一侧凸缘216和第二侧凸缘218。顶板220具有从顶板220的中心部分226的相对边缘向上突出的对应的第一上翘区228和第二上翘区230、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘232以及从第二上翘区230向外突出的第二侧凸缘234。类似地，底板240具有从底板240的中心部分246的相对边缘向上突出的对应的第一上翘区248和第二上翘区250、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘252以及从第二上翘区250向外突出的第二侧凸缘254。如图3所示，在组装转向架系统时，侧凸缘216、218侧向地设置在轴箱顶板152外侧，并且中心部分210设置在轴箱顶板152下方。第一上翘区212和第二上翘区214设置在中心部分210与相应的第一侧凸缘216和第二侧凸缘218之间，并且在其间提供过渡。
首先参见中心部分210，在一些实施例中，其主要可包括三个部件，包括顶板的中心部分226、底板的中心部分246和设置在两者间的弹性体构件360。如上所述，适配器垫200设置在大致具有基本上平坦的水平接合表面的侧架轴箱顶板152与可大致具有弯曲或冠状顶部的滚柱轴承适配器199之间。如图11A和12所示，底板240的中心部分246可具有弯曲的下表面244，使得外表面244大体上适形于适配器199的弯曲或冠部。更具体地讲，在一些实施例中，中心部分246朝向中心部分246的边缘261、262可具有比中心部分246的中心更大的厚度。例如，如图12所示，中心部分246的中心处的厚度可为约0.15英寸或在约0.06英寸至约0.35英寸的范围内，而边缘261,262处的厚度可为约0.26英寸或在约0.15英寸至约0.5英寸的范围内。
在一些实施例中，顶板220的中心部分226可包括基本上水平且平行的外表面224和内表面222，如图11A所示。顶板220的中心部分226的厚度可为约0.28英寸或在约0.15英寸至约0.4英寸的范围内。在这种系统中，弹性体部分360的厚度可以在整个中心部分210上是基本上类似的，在一些实施例中，这可提高性能特性。
已经发现的是，在一些情况下，具有均匀厚度的弹性体部分可具有某些优点。例如，在某些实施例中，如果多个弹性体层在所有构件中具有相同的长度尺寸和宽度尺寸，那么沿该垫的长度和宽度的线性热收缩可为恒定的。例如，在一些实施例中，在模制过程中，形成弹性体构件的橡胶可在约300华氏度下注入模具中，并且随后可将其冷却至室温。垂直于剪切平面的线性热收缩可与部分厚度“T”、温度变化和热膨胀系数有关。在冷却过程中，不均匀的弹性体厚度可导致不均匀的收缩。不均匀的收缩可导致最后冷却的区域中存在残余拉伸应力，该残余拉伸应力会不利地影响疲劳寿命。
进一步参见图11-11C，并且主要参见图11C，在一些实施例中，顶板220的第一上翘部分228和第二上翘部分230可包括外部平面部分228a、230a(仅第一上翘区示出于图11C中)和内部平面部分228d、230d。在一些实施例中，平面部分228a、230a和228d、230d可相对于沿中心部分226的外表面224延伸的平面P以角度Δ延伸。在一些实施例中，角度Δ可为钝角，并且在一些实施例中，该角度可在约95度至约115度的范围内，例如105度或此范围内的任何其他角度。在其中第一上翘部分212和/或第二上翘部分214包括夹紧件的实施例中，如下文更详细地描述，平表面可围绕夹紧件的一侧或两侧，或可相对于夹紧件交替布置。顶板220的第一上翘部分228和第二上翘部分230还可包括在中心部分226与平面部分228a、230a和228d、230d之间形成过渡的下部弯曲部分228b、230b和228e、230e。类似地，顶板220的第一上翘部分228和第二上翘部分230还可包括在侧凸缘232、234与平面部分228a、230a和228d、230d之间形成过渡的上部弯曲部分228c、230c和228f、230f。上部弯曲部分228c、230c、228f、230f和下部弯曲部分228b、230b、228e、230e可形成为具有恒定曲率和/或变化曲率。底板240可包括类似平面部分以及类似的上部弯曲区域和下部弯曲区域。在一些实施例中，上翘区212、214可不包括平面部分，并且可形成为具有恒定曲率和/或变化曲率。
另外参见图11A，第一侧凸缘216和第二侧凸缘218可在侧架4外侧侧向延伸，并且设置在不同于或高于中心部分210的竖直高度处或平面中，所述中心部分设置在轴箱顶板152的下方并与其接触。因此，第一侧凸缘216和第二侧凸缘218设置在相对于中心部分210的竖直升高位置。突出的侧凸缘216、218可以为弹性体提供更多空间，并且如下所述，可增加适配器垫的刚度。在一些实施例中，如图13B所示，底板240的第一侧凸缘252和第二侧凸缘254的外表面244可高于底板240的最下边缘的外表面244约0.92英寸或在约0.25英寸至约2英寸的范围内。在一些实施例中，第一侧凸缘216和第二侧凸缘218可包括平面且水平的外表面224、244，它们可平行于中心部分226的外表面244。在一些实施例中，底板240的第一侧凸缘252和第二侧凸缘254的外表面244可安置在滚柱轴承适配器199的竖直肩部106上。在其他实施例中，底板240的第一侧凸缘252和第二侧凸缘254的外表面244不接触竖直肩部106。而且，在其他实施例中，底板240的第一侧凸缘252和第二侧凸缘254的外表面244可通过另一工件(诸如压缩垫片)间接地接触竖直肩部106。如下文将更详细地论述，在一些实施例中，当向适配器垫的中心部分210施加竖直力时，适配器垫侧凸缘216、218可各自分担来自轴箱顶板152的竖直力的约10％至30％。
虽然至少在图11-图13中示出的适配器垫200的实施例包括上翘部分212、214和侧凸缘216、218，但无需在所有实施例中都包括这些部分。在一些实施例中，中心部分210可在没有侧凸缘216、218和/或没有上翘部分212、214的情况下使用，但此类设计可能会影响性能。在一个实施例中，侧凸缘216、218可从无上翘部分的中心部分延伸，并且不会降低性能特性。类似地，在一些实施例中，侧凸缘可在中心部分外侧延伸，但与中心部分处于相同平面中。在其他实施例中，适配器垫200可包括能够连接到侧凸缘的下翘部分。
顶板220可由具有合适强度以及其他性能特性的一种或多种不同类型的合金制成。例如，顶板220可由ASTM A36钢板或具有相当于或高于ASTM A-572中规定的那些的强度的钢制成。在一些实施例中，整个顶板220由单个整体构件形成(铸造、加工、压制、轧制、冲压、锻造或其他合适的金属成型操作)。在一些实施例中，顶板220可由在整体上具有恒定厚度的材料形成。在其他实施例中，顶板220具有可变厚度。例如，在一些实施例中，顶板220的侧凸缘232、236的厚度可大于或小于中心部分226的厚度。类似地，并且如前所述，底板240可具有恒定或变化的厚度。在一些实施例中，顶板220的拐角233中的一个、一些或全部可为弯曲的。
在一些实施例中，顶板220的外表面226可接收弹性体材料265的涂层，该弹性体材料可为接触轴箱顶板152的材料。如在本文中的其他地方所述，弹性体层265可为垫提供阻尼和经校准的柔韧性，并提供可压缩表面以使适配器垫199与轴箱顶板152之间的磨损最小化。弹性体涂层265可形成为具有适形于顶板220的钢制部分的几何轮廓的平坦外表面，并且可沿整个顶板220具有均匀厚度，或者在其他实施例中，在垫的离散部分内具有均匀厚度(诸如在中心部分210中具有均匀厚度、在上部侧凸缘232、234中的一个或两个上具有(可能不同或可能相同的)均匀厚度、在上翘部分228、230中的一个或两个上具有(可能不同或可能相同的)均匀厚度等等)。
在使用过程中，可通过垫200的摩擦以及相对于侧架轴箱顶板152和/或相对于轴承适配器199的滑动在适配器垫200中产生热量；和/或通过适配器垫200的弹性体构件360的滞后阻尼在适配器垫200中产生热量。这些热源可导致适配器垫温度的增加，这会导致更低的耐久性和降低的刚度。
在一些实施例中，第一侧凸缘216和第二侧凸缘218可包括暴露于包封在轴箱区处的侧架外侧的空气的上表面和下表面(当适配器垫安装在转向架轴箱内时)。暴露表面可容易地允许在轨道车的运行过程中热量从适配器垫(其充当散热片)耗散，并且可使得净热从适配器垫200的中心部分210朝向侧凸缘216、218流动。如易于理解的那样，并且如下所述，热量在轨道车的运行过程中由于各种原因在适配器垫200内产生，诸如由于抵抗适配器垫200与侧架之间以及适配器垫200与轴承适配器199之间的相对平移或旋转而产生的摩擦。另外，由于适配器垫200与侧架4和轴承适配器199形成表面与表面的接触，因此适配器垫200可接收在其他地方生成并传递到适配器垫200的热量。弹性体部分的环形阻尼也会产生热量。此热量最终必须除去，以避免适配器垫200的部件的温度显著增加，从而延长部件使用寿命，并且减少可能的设计约束条件，所述设计约束条件可能是当适配器垫200(或适配器垫200的各部分)在没有除热的情况下于更高温度连续工作时所必需的。可利用适配器垫200的热设计和转向架系统的其余部分来帮助使该热量从适配器垫200流出，这可能具有各种设计益处，诸如拓宽可能的弹性体材料选择范围、通过降低其操作温度来延长弹性体材料的使用寿命以及其他可能益处。
在一些实施例中，适配器垫200可包括能够提高其减少适配器垫200中的热量的能力的另外特征结构。例如，在一些实施例中，第一侧凸缘216和/或第二侧凸缘218可包括从侧架轴箱区的侧壁侧向延伸的部分。在使用过程中，与由金属滚柱轴承适配器和钢制侧架轴箱区隔绝的中心部分相反，侧向突出的凸缘会与移动车厢产生的空气流直接接触。这些侧向突出的凸缘可提供空余的表面积以将热量从适配器垫200传递到大气。这样可有助于耗散来自弹性体滞后循环的热量、滚柱轴承温度的增加和适配器垫200中的任何其他热量。在某些实施例中，在具有第一侧凸缘216和/或第二侧凸缘218的情况下，可降低适配器垫系统198的操作温度。例如，在正常侧向剪切循环下，如下所述，在使5mph恒定流速的空气流流过第一侧凸缘216和第二侧凸缘218上方的情况下，侧凸缘216、218与垫的中心之间的温差可为约15华氏度或在约5华氏度至约25华氏度的范围内。从垫的中心到侧凸缘所增加的温度传递可允许进一步增加到大气的温度传递，并且因此提高了耐久性。
在一些实施例中，中心部分226的外表面224或中心部分246的内表面244中的一者或两者可包括各种表面特征结构中的一种或多种，并且在一些实施例中，可包括表面特征结构图案以使得这些表面不平滑。例如，上表面可包括隆起块、脊和谷、粗糙表面、“粘性”表面等等中的一种或多种。这些表面可通过多种方法来形成，包括喷丸处理表面、加工表面、将不同物质(诸如不同类型橡胶)施加到表面等等。这些表面特征结构(在提供时)可降低适配器垫相对于轴箱顶板152侧向和/或纵向滑动和/或相对旋转的可能性，这可改善适配器垫200动态装载和强度性能，并且还可减小由于适配器垫200与轴箱顶板152之间的摩擦在适配器垫800内生成的局部热量，该热量必须从适配器垫200中除去(如在本文中的其他地方所述)。类似地，热障涂层(诸如陶瓷或瓷)可施加到顶板220或底板240上。任选地，热障板可用于热隔离在高振幅期间的摩擦滑动生成的热量。这可结合通常与钢-钢适配器板一起使用的耐磨板来实现。该板可形成为使得气隙得以维持并且接触区域位于适配器的外侧边缘。
底板240可与顶板220以类似的构造和材料来形成。类似地，底板的外表面244可包括弹性体材料265的表面处理剂和涂层作为顶部构件。
在一些实施例中，适配器垫200的整体或大部分可包括弹性体材料265的涂层，例如图13C和图13E所示。在一些实施例中，例如，弹性体材料涂层可接触轴箱顶板152、侧架4和滚柱轴承适配器垫199，包括轴箱冠面102和竖直肩部106。在其他实施例中，适配器垫200的接触轴箱顶板152、侧架4和滚柱轴承适配器垫199的部分可不含弹性体材料。如在本文中的其他地方所述，弹性体层265可为垫提供阻尼和经校准的柔韧性，并提供可压缩表面以使适配器垫200、轴箱顶板152和滚柱轴承适配器垫199之间的磨损最小化。弹性体涂层265可适形于适配器垫200的外表面，并且可沿适配器垫200的外表面具有均匀厚度，或者在其他实施例中，在垫的离散部分内具有均匀厚度，诸如在中心部分210中具有均匀厚度、在上部侧凸缘232、234中的一个或两个上具有(可能不同或可能相同的)均匀厚度、在上翘部分228、230的一个或两个上具有(可能不同或可能相同的)均匀厚度等等。
在一些实施例中，可在本文所述弹性体材料中使用导电添加剂来提供导电性和通过顶板220和底板240的分流能力。这些添加剂颗粒可包括诸如镀镍石墨、镀银铝或镀银铜的材料。这些添加剂的量可小至弹性体总量的0.5％，以便提供足够的导电性。类似地，为了在转向架侧架与适配器之间形成电连接，可将柔性导体模制到弹性体垫中，从而将上部垫板连接到底板。包封导体可保护导体免因环境因素而腐蚀。其柔韧性允许其在弹性体(例如，橡胶)材料应变时弯曲。在一些实施例中，如图13D-13E所示，侧架4与适配器199之间的电气连接通过使用接地母线266而实现。如图13D-13E所示，接地母线266可使用可与板的边缘相距小于约0.20英寸的孔隙267附接到顶板220和底板240。接地母线266穿过顶板220和底板240中的孔隙267。板的边缘可压陷或变形268以卷曲或固定接地母线266。在一些实施例中，接地母线266可为不锈钢编织物，其直径为约0.100英寸，但也可小至0.050英寸。
在一些实施例中，如图11所示，适配器垫200被构造成使得其关于穿过适配器垫的几何中心C(在图11中示出为切割穿过线B)切割的侧向竖直平面对称，和/或关于穿过适配器垫200的几何中心C(在图11中示出为切割穿过线A)切割的纵向竖直平面对称。
在一些实施例中，顶板220和底板240的侧凸缘281、282各自沿相同竖直平面对齐，如图11C充分示出。在这些实施例中，底板240的侧凸缘的侧向长度小于顶板220的侧凸缘的侧向长度。
在该应用中，示出并描述了适配器垫200的示例性尺寸；然而，适配器垫的各部分也可以使用其他尺寸，具体取决于与特定轨道车转向架系统一起使用的侧架和轴承的固定尺寸。
在一些实施例中，如例如图3和11-11C所示，适配器垫200还可包括位于适配器垫的顶板220和底板240上的垫或夹紧件，它们可被构造为将适配器垫200相对于侧架轴箱顶板152和轴承适配器199定位，并且还实现或限制适配器垫200相对于轴箱顶板152和轴承适配器199的运动，从而可将适配器垫200的运动(即，剪切)集中到弹性体构件360。将适配器垫200组装到滚柱轴承适配器199可通过使用竖直肩部106并包括夹紧件来迫使适配器垫200相对于滚柱轴承适配器199和轴承合理地居中。另外，适配器垫系统198促使适配器200和轮对返回至居中的或力接近为零的中心位置。
例如，适配器垫200可包括：设置在适配器199的第一竖直肩部106与底板240的第一上翘区248之间的第一侧向适配器夹紧件270；以及设置在适配器199的第二竖直肩部106与底板240的第二上翘区250之间的第二侧向适配器夹紧件271。侧向适配器夹紧件270、271可延伸适配器垫200的整个纵向长度或适配器垫200的纵向长度的一部分。在其他实施例中，侧向适配器夹紧件270、271可包括延伸适配器垫200的整个侧向长度或其任一部分的多个侧向适配器夹紧件。
侧向适配器垫夹紧件270、271可与底板240一体成型，包括其中与适配器垫200上的任何弹性体涂层265一体成型。在其他实施例中，侧向适配器垫夹紧件270、271可与适配器199一体成型。在其他实施例中，侧向适配器垫夹紧件270、271可通过使用粘合剂或其他已知方法附接到适配器199和/或适配器垫200。
适配器垫200还可包括设置在顶板220的第一上翘区228的外表面224上的第一侧向侧架夹紧件272；以及设置在顶板220的第二上翘区230的外表面224上的第二侧向侧架夹紧件273。在一些实施例中，第一侧向侧架夹紧件272可设置在顶板220的第一侧凸缘232的外表面224上；并且第二侧向侧架夹紧件273设置在顶板220的第二侧凸缘234的外表面224上。侧向侧架夹紧件272、273可延伸适配器垫200的整个纵向长度或适配器垫200的纵向长度的一部分。在其他实施例中，侧向适配器夹紧件272、273可包括延伸适配器垫200的整个侧向长度或其任一部分的多个侧向适配器夹紧件。
夹紧件270、271、272、273可由弹性体材料或任何其他合适材料形成，并且在某些实施例中，可用来使适配器垫200相对于侧架轴箱152和适配器199正确定位。另外，第一侧向适配器夹紧件270和第二侧向适配器夹紧件271可构造用于减少或消除在适配器199与适配器垫200的底板240之间发生的滑动。类似地，第一侧向侧架夹紧件272和第二侧向侧架夹紧件273可构造用于减少或消除在顶板220的外表面224与轴箱152之间发生的滑动。在某些实施例中，这可减少或消除系统操作期间在适配器199与适配器垫200的配合表面之间以及在侧架轴箱顶板199与适配器垫200的配合表面之间发生的滑动。另外，在一些实施例中，接触表面之间此类滑动的减少可减少由任何此类滑动产生的热量。
如上所述，夹紧特征结构可通过维持适配器垫组件的竖直配合表面之间的密切配合接触来显著减小适配器垫系统的水平表面之间的相对运动。侧架轴箱152与适配器垫200之间的相对运动的减少可改善适配器垫200的刚度特性。如图14所示，例如，对比具有和不具有夹紧件的适配器垫系统，若适配器垫/轴线界面在更长的侧向行进而非滑动方面展示出比不包括夹紧件的适配器垫系统更大的阻力，则可在行程结束时观察到改善。部件之间滑动的减少还可减少适配器垫系统的物理磨损。
在某些实施例中，可通过适配器垫200相对于滚柱轴承适配器199和轴箱顶板152的移动生成热量。该热量是通过在剪切位移中循环的弹性体材料的滞后所生成的。如上所述，过量的热可对弹性体构件360的性能造成负面影响，并降低适配器垫的耐久性。如图15所示，对具有和不具有夹紧件的适配器垫疲劳动态特性进行比较，具有夹紧件的适配器垫200与不具有夹紧件的适配器垫200相比生成更少热量。在一些实施例中，当适配器垫200位于滚柱轴承适配器199与移动轨道车侧架的轴箱顶板152之间时，适配器垫200将不会超过约130华氏度。在一些实施例中，适配器垫系统198可被构造为将弹性体温度限制在垫结构中所使用的特定弹性体和/或粘合剂材料的降解温度以下，并且在一些实施例中，适配器垫系统可被构造为降低弹性体构件的熔点。
如上所述，并且主要如图16A-B和11B-C所示，弹性体构件360被设置在顶板220和底板240之间。弹性体构件360支撑垂直载荷并且允许顶板220(支撑侧架)相对于底板240(由适配器支撑)进行有限的纵向、侧向和旋转运动。这样可通过相比于滑动适配器设计以低刚度、也因而低载荷来实现侧架相对于适配器的相对运动。如图17A-17D所示，能够以纵向位移(图17B)、侧向位移(图17C)和旋转位移(图17D)来测量顶板220相对于底板240的移动。适配器垫弹性体材料360可以是滞后材料并且在偏转循环期间具有材料阻尼。根据选择的材料和阻尼，这提供了另一种能量吸收特征结构。例如，具有太多阻尼的材料可能导致弹性体构件360的过热并且降低其短期刚度和长期耐久性。弹性体构件360可由具有合适的强度、柔性和刚度特性的任何合适的弹性体材料(诸如橡胶)形成。在一些实施例中，用于弹性体材料的材料应当具有肖氏硬度A 70+/-10的硬度计(硬度)。可使用的弹性体可包括但不限于：天然橡胶；丁腈；氢化丁腈；丁二烯；异戊二烯或聚氨酯并且可具有约60-80肖氏硬度A的硬度计(硬度)。
一般来讲，弹性体构件360可通过注模来附接到顶板220和底板240。通常，顶板220和底板240可置于模具内。在一些实施例中，顶板220和底板240的部分可涂布有粘合剂以允许弹性体构件360粘附到板上。此外，在一些实施例中，间隔件可置于模具内的某些不需要弹性体材料的区域中。一旦设置完成，可将弹性体材料加热并且插入模具中，并且弹性体材料可在整个模具腔体中流动，从而粘附到涂覆有粘合剂的区域。弹性体随后可经历硫化和/或固化。
弹性体构件360可在适配器垫200内提供阻尼，允许适配器垫200内的刚度和/或柔性的离散改变，并允许在适配器垫200的不同部分内存在阻尼、刚度、柔性或其他参数的差异，以便允许合适的设计。
如图11A所示，弹性体构件360包括：设置在适配器垫200的中心部分210内的中心部分362，以及设置在相应的第一侧凸缘216和第二侧凸缘218内的第一外部弹性体构件364和第二外部弹性体构件366。外部弹性体构件364、366通过使用侧凸缘216、218将弹性体材料延伸到标准适配器间隙包络区域外，来增加弹性体层360的剪切面积和体积。这为弹性体构件360提供更大了的面积，并且可增加适配器垫200的刚度。
如在图16A中最佳所示，从顶视图看，中心弹性体部分362可以是大体正方形的，并且在一些实施例中，如图16A所示，可具有一个或多个圆角363。与具有方角的弹性体构件360相比，贯穿弹性体构件360的圆角可减少或消除应力集中。如以上讨论的，弹性体构件362的厚度可在整个中心部分210上具有均匀厚度。
中心弹性体部分362可主要设置在中心部分210中，但在一些实施例中也可设置在第一上翘区212和第二上翘区214中(如图16B所示)以及设置在侧凸缘216、218中。如图16B所示，中心弹性体构件362可具有约6.7英寸的侧向长度，或在约6.5英寸至约10英寸的范围内。在一些实施例中，以及如图16B所示，弹性体360可设置在上翘区212、214中的顶板220与底板240之间。在一些实施例中，若弹性体360设置在上翘区中的板之间，则该弹性体可在侧向载荷下压缩或剪切。上翘区212、214中弹性体的此类压缩(与其他区中弹性体的剪切一致)可允许适配器垫达到可提升性能的高刚度。
如在图16A中最佳所示，从顶视图看，第一侧凸缘216和第二侧凸缘218中的一者或两者内的外部弹性体部分364、366分别形成外边缘374、376。外边缘374、376可设置在顶板220与底板240之间，使得顶板220或底板240中的一者或两者的一部分径向向外延伸超过弹性体部分的外边缘374、376的至少一部分。
在一些实施例中，外边缘374、376可以是外侧纵边(374a、376a)(即，当适配器垫200被安装在转向架系统内时，可大体在纵向上延伸)，并且可包括与顶板220和/或底板240的外侧纵边形状不同且不对齐的弯曲部分。使用术语“外侧纵边”时，旨在限定在相对的侧边缘280、282之间延伸的外边缘部分(即，在第一侧凸缘216与第二侧凸缘218之间侧向延伸并且通过中心部分210的两个凸缘)，并且如本文讨论的可以是弯曲的，其中每个弯曲部分包括至少一个朝向侧向的矢量分量(即，垂直于接收适配器垫200的转向架的运动方向)。
例如，外边缘374、376的至少一部分374R、376R可以相对于所述适配器垫的几何中心(如在图16A上注释为“C”)、以连续半径(R)为半径形成。在一些实施例中，每个外边缘374、376可包括两个不连续弯曲边缘374R、376R，两者具有恒定半径的、具有介于可以是直的或处于与恒定半径部分不同的曲线的两者之间的中心部分。在其他实施例中，恒定半径部分可以是连续的并且从近侧向相应侧凸缘上的两个相对侧边缘380、382延伸，诸如在相应侧凸缘的整体上延伸，或在相对侧边缘之间延伸但与从相应上翘部分212、214延伸到具有半径几何形状的边缘374、376的一部分374z、376z匹配。
在一些实施例中，侧边缘380、382和外侧纵边374a、376a以及弹性体部分360的任何其他边缘可包括向内凹陷的轮廓381，如在图11A-11C中最佳描绘的。在一些实施例中，向内凹陷的轮廓381可以是围绕弹性体构件360的整个周长的相同轮廓，而在其他实施例中；向内凹陷的轮廓381可根据弹性体构件360的对应部分感受到的预期压缩而形成不同轮廓。
如可理解的，以及本文中别处讨论的，弹性体构件360在载荷下压缩和形变，并且弹性体材料径向向外按压靠近外边缘。向内凹陷的轮廓381最小化或消除弹性体构件360中超过构件360的标称外边缘的形变，在某些实施例中，这样可延长适配器垫200的疲劳寿命。
向内凹陷的轮廓381可包括从顶板220的下表面大体向下延伸的第一部分383、从底板240的上表面大体向上延伸的第二部分385以及在其间的过渡部分384。在一些实施例中，第一部分383和第二部分385中的一者或两者可以是平面的(沿弹性体部分的笔直部分)或线性的(沿弹性体部分的弯曲部分)(总体为线性部分)，其从顶板220和底板240的相应表面以角度α和β延伸。
在一些实施例中，第一部分383和第二部分385可能以相同的相对角度延伸，而在其他实施例中，第一部分383和第二部分385可能以不同的相对角度延伸。在一些实施例中，角度可为相对顶板220或底板240的相邻表面约30度，诸如在约15度与约45度之间范围内的一个角度，包括此范围内的所有角度。如图11B所示，中心弹性体部分362可同样包括围绕中心部分的外边缘延伸的类似的向内凹陷的轮廓381。
如在图11A、11C和16B中最佳所示，上翘部分212、214中的一者或两者可包括在顶板220与底板240之间形成的腔体内的中空部分372，该中空部分是其中基本上不具有弹性体材料的空隙，并且可在第一上翘部分212和/或第二上翘部分214内相应的弹性体构件中形成间断。中空部分372可在设置在中心部分210内的弹性体构件360与设置在侧凸缘216、218中的弹性体构件之间提供完全分离。在某些实施例中，空隙可包括通过过渡部分接触顶板220和底板240中的每一者的非常小厚度的弹性体材料层，其可取决于模制过程中所用到的工具作业的可能的限制，但此薄层(当存在时)不会在实质上有助于适配器垫200的性能。另外，在一些实施例中，中空部分372可包括在顶板220与底板240之间延伸的小部分弹性体材料，但其他情况下它基本上是中空的。在一些实施例中，中空部分372的宽度可以是约0.25英寸或在约0.1英寸至约0.5英寸的范围内，或至少与适配器垫200上的最大侧向和旋转运动一样宽。在一些实施例中，中空部分372被构造为提供在顶板220与底板240之间的延伸通过相应过渡部分212、214的侧向空隙，使得在其间发生侧向或旋转相对运动和/或用设置在轨道车转向架上的适配器垫200操作轨道车进行侧向和/或旋转位移时，顶板220和底板240在过渡部分内的相应内表面不彼此接触。
中空部分372可起到限制顶板220和底板240中的弯曲应力的作用。中空部分372可为约0.25英寸。在约0.25英寸的运动范围内，顶板220和底板240的上翘区可接合并且防止进一步的相对运动。这可对侧向上的弹性体应变和金属应力设置上限。
如下文所详述，弹性体构件360且特别是外部弹性体构件364、366可能以这种方式构造：使得弹性体通过高达41毫弧度位移获得的旋转剪切应力不大于其的通过高达0.23英寸的侧向位移以及高达0.14英寸的纵向位移获得的侧向和纵向剪切应力。例如，外部弹性体构件364、366可被构造成，使得在曲线374R、376R上的任何点都具有小于或等于侧向或纵向剪切位移的旋转剪切位移。并且因为剪切应力与剪切位移成正比，沿弯曲部374R、376R的所有点均可承受相同的应力。
可在穿过居于顶板220与底板240的内表面正中间的弹性体材料360的中心附近的横截面上测量弹性体构件360。在一些实施例中，若存在多个弹性体构件，则每个构件可单独测量，并且每个构件可相加以便确定整个弹性体构件360的测量值。在一些实施例中，弹性体构件360的总剪切宽度或在侧向上的长度可为约9.6英寸或在约6英寸至约14英寸的范围内。类似地，弹性体构件360的总剪切长度或在纵向方向上的长度可为约6.9英寸或在约6英寸至约10英寸的范围内。弹性体构件的复合剪切周长或所有部分的周长可为约51.70英寸或在约35英寸至约75英寸的范围内。在一些实施例中，弹性体构件360在剪切平面中的总表面积可为约55.5平方英寸或在约50平方英寸至约70平方英寸的范围内。弹性体构件360在中心部分之外的总表面积可为约15.5平方英寸或在约5平方英寸至约30平方英寸的范围内、或大于5平方英寸。因此，弹性体构件在侧凸缘216、218中的表面积可为每个约7.75平方英寸或在约2.5平方英寸至约15平方英寸的范围内或大于2.5平方英寸。
如下文所详述，在中心区域210之外的弹性体层364、366可有助于适配器垫200的总刚度。例如在一些实施例中，在中心区域210之外的弹性体构件360可占适配器垫的总侧向和纵向刚度的约15％或在约5％至约30％的范围内，以及适配器垫200的旋转刚度的33％或在约15％至约60％的范围内。
如先前所论述，当适配器垫200的弹性体构件360于垂直载荷下在侧向、纵向和旋转方向上负载时，其提供剪切阻力。此剪切阻力由顶板220与底板240之间通过弹性体构件360相互作用导致的相对移动引起。剪切应力被简单定义为d/t，其中d＝弹性体构件的位移，而t＝弹性体构件的厚度。在一些实施例中，在最大位移情况下剪切应力可达到高于100％的值。例如，在一些实施例中，侧向应力达到110％或120％或130％。在一些实施例中，剪切应力在最大位移下不超过105％、110％、115％或120％或130％。
为减少在最大剪切位移下的弹性体构件360中的应力，在剪切载荷期间向弹性体构件360提供法向应力或压缩可为有益的。在一些实施例中，适配器垫的垂直负载通过侧架轴箱顶板152转移到中心区域210。另外，尽管顶板220和底板240可接触适配器的垂直肩部，在一些实施例中，顶板220和底板240是柔性的，并且在中心区210上的垂直载荷无法平均地转移到侧凸缘216、218，并且可能产生弹性体构件360上不均匀的垂直载荷分布。这可导致在轴箱顶板152下方的区域之外的弹性体构件360的压缩减少。可使用多种可增加轴箱顶板152之外的弹性体构件360上(例如，在侧凸缘216、218中)的法向应力或压缩的方法。
在实施例中，在轴箱顶板152区域之外的弹性体构件360可被压缩超过0.020英寸或大于弹性体构件360的静态厚度的7％。在某些实施例中，此量级的预压缩能够改善弹性体构件360的疲劳寿命。另外，在本文所讨论的实施例中，当向适配器垫200的中心部分210施加垂直力时，适配器垫侧凸缘216、218可各自分担垂直力的约10％至30％。并且本文所讨论的实施例中，竖直肩部106处垂直载荷的相互作用可提供大于3000磅的垂直力以便预压缩弹性体构件。
在一些实施例中，主要如在图18中所示，弹性体构件360在轴箱顶板152之外的区域中(在外部弹性体构件364、366中)的压缩，可通过在沿弹性体构件360的长度方向上使弹性体构件360具有不均匀的厚度来实现。例如，在一些实施例中，第一外部部分364和/或第二外部部分366可以形成厚度X，而中心部分362可以形成不同或更小的厚度Y。可形成顶板220和底板240的几何形状(诸如上翘部分212、214的弯曲)以适应X、Y之间的厚度差，从而允许在中心部分和外部部分中的弹性体部分如所预期一样接触顶板220和底板240的内表面。在某些实施例中，形成第一外部部分364和/或第二外部部分366以及中心部分362的弹性体构件的厚度差可基于在纵向、侧向和旋转方向上施加到适配器垫的面内力来辅助减少外层的简单剪切应力。
在一些实施例中，如图18所示，可形成侧凸缘216、218中的一者或两者，使得其中的弹性体层364、366包括约0.25英寸的厚度X，诸如在0.15英寸至0.30英寸的范围内，包括所述范围内的所有厚度。在此实施例中，弹性体层360在中心部分362的厚度Y可为约0.20英寸，诸如在0.15英寸至0.25英寸的范围内，包括所述范围内的所有厚度。本文所述的弹性体层的厚度是指弹性体层的静态厚度或在弹性体层上没有外部载荷情况下弹性体层的厚度。侧凸缘部分364、366中的一者或两者和中心部分362可具有不同的厚度，其中上部比中心部分更厚，这样可实现大体上增加侧凸缘部分364、366中的一者或两者的载荷或压缩的期望效果，这是由于弹性体层的材料特性基于轨道运行期间的预期载荷额外增加了其强度和耐久性。
在一些实施例中，如图18所示，适配器垫200可在不将顶板220(如图18所示)，或作为另外一种选择，不将底板240结合到弹性体构件360的情况下通过注模来形成。在弹性体构件360的硫化之后，顶板220(如图18所示)，或作为另外一种选择的底板240，可附接或结合到弹性体构件。因为外部弹性体构364、366具有比中心弹性体构件362更大的厚度，所以侧凸缘216、218必须被压缩以将顶板220(如图24所示)或作为另外一种选择的底板240附接或结合到弹性体构件。在一些实施例中，中心弹性体构件362会和压缩载荷发生相互作用，从而使翼保持在压缩应变状态。
在一些实施例中，如图19-23所示，弹性体构件360在轴箱顶板152之外的区中的压缩可通过在中心部分362中形成具有间隙的弹性体构件360来完成。在一些实施例中，例如，中心部分362包括一个或在其他实施例中包括多个细长间隙868，所述细长间隙将中心部分362部分地或彻底地分成多个部分862a、862b、862c、862d、862e，如图19所示。一个或多个(为方便起见在下文中称为“多个”，但也包括单个间隙)间隙868共同形成中心部分362内的多个间断。当适配器垫200被装配在侧架与轴承适配器199之间时，适配器垫200的中心部分210可承载显著的压缩力，(当与顶板220和底板240相比时)所述压缩力由相对可压缩的弹性体部分360感知，使得弹性体部分360倾向于侧向和纵向形变和扩张(基于材料被垂直压缩的情形)。多个间隙868的存在可为侧向扩张提供专用空间(在多个间隙868各自纵向延伸的实施例中)。同样地，在多个间隙也侧向延伸或转而侧向延伸的实施例中，多个间隙868的存在为纵向扩张提供专用空间。
如在图19中最佳所示，在一些实施例中，多个间隙868各自在弹性体部分860的相对侧边缘880、882之间纵向延伸，并且彼此平行延伸。在一些实施例中，当适配器垫800处于未负载构造时，多个间隙868各自通过第一纵向边缘880和第二纵向边缘882连通。在负载的情况下，多个间隙868中的所有或一部分可形变(如上文所论述)，使得相应间隙868中仅一部分通过相应纵向边缘880、882连通，或在一些实施例中，基本上整个间隙868可为闭合的并与纵向边缘880、882紧密相交，使得间隙868中没有可见开口可被感知到(从处于未负载构造的相应边缘880、882中可见)。
在一些实施例中，如图19和22所示，多个间隙868中的每一个均可形成具有沿其长度方向的均匀横截面，并且(无负载状态下)多个间隙868中的所有间隙均可形成相同的横截面，或多个间隙868中的每一个可被限定为沿其长度方向具有恒定的横截面。
图20A-20C示出了多个间隙868的各种类型的横截面。一般来讲，可设想多个间隙868包括一个或多个弯曲或平坦的侧面，并且多个间隙868中的每个可包括弯曲特征结构和平坦特征结构的组合。例如，具有圆形横截面或包括弯曲侧面的多个间隙868a。在一些实施例中，相对侧面(在顶板220与底板240之间延伸)可具有相同的尺寸和几何形状，而如在图20a中所示的，一个侧面可具有与相对侧面不同的形状或尺寸(参见图20a中的866’和868”)。
图20B示出了大致为椭圆形的另选形状的间隙868c。图20C示出了被成形为具有两个相对的平坦侧面的截断菱形的另选形状的间隙868d(其中截断部分接触底板240)。图21A-21C提供了在向适配器垫200施加载荷(F)的情况下，不同的多个间隙868的可能形状的示意图。
在一些实施例中，以及如在图22中所示的，多个间隙868e仅延伸穿过弹性体构件860部分纵向距离，并且如图所示的未到达纵向边缘880,882，同时设想了其他布置(诸如延伸到两个纵向边缘880、882中的一者，或端部更靠近两个纵向边缘880、882中的一者)。在此实施例中，间隙868d可基于上文设想的各种尺寸和形状来设置尺寸和成形。
在图23所示的其他实施例中，多个间隙868f可延伸一定厚度，该厚度小于顶板220与底板240之间的总距离，其中弹性体构件的一部分相对于多个间隙868f中的一个或多个垂直设置并且接触顶板220和底板240中的一者或两者。如图23所示，间隙868f接触顶板220的下表面，但不接触底板240。
如在图23中最佳所示，顶板220或底板240的内表面可包括沿顶板220或底板240的与多个间隙868连通的部分定位的凹陷部分825a。凹陷部分825a可被提供用于使弹性体部分的模具(诸如本领域中已知的芯或其他类型的模制设备)转位，以便相对于顶板220或底板240形成间隙868。凹陷部分825a可另外提供空间，以供弹性体构件860在负载下发生的膨胀/变形，从而最小化间隙868的尺寸同时仍根据需要提供膨胀/变形的益处。
另外，存在可增加弹性体构件360在侧凸缘216、218中的压缩的其他方法。例如，如图24所示，在一些实施例中，侧凸缘216、218可在将弹性体构件364、366插入顶板220与底板240之间之后被压缩在一起。将顶板220和底板240压缩在一起可引起钢的塑性变形。顶板220和底板240的塑性变形可在外部弹性体层364、366中产生法向应力并且可增加压缩。可使用冲模或其他合适的设备来完成顶板220和底板240的压缩。如本文所用的，术语插入可涵盖多种工艺，包括使用注模工艺或浇铸工艺以及其他已知的技术来插入弹性体。
在另外的实施例中，例如，通过制造顶板220和底板240的侧凸缘216、218以朝向彼此成角度并且随后将凸缘模制成到达大体平行的位置，可在侧凸缘216、218中产生压缩。例如，顶板220可被制造成使得侧凸缘232、234是向外和向下成角度的，并且底板240、侧凸缘252、254在装配适配器垫200之前是向外和向上成角度的。因而，在最初制造时，顶板和底板的侧凸缘不是平行的，而是朝向彼此成角度的。板220、240随后与弹性体部分360一起装配，并且迫使侧凸缘232、234、252、254弹性地弯曲至彼此大体平行对齐。在一些实施例中，可使用注模机来完成此步骤，其中将弹性构件360注射到模具中。一旦适配器垫固化，在侧向突出凸缘中可能存在弹性应变，该弹性应变向外部弹性体层364、366施加法向载荷，由此可产生压缩应变。
在另外的实施例中，如图25和26所示，可通过使用在侧向突出凸缘216、218内或下方的压缩垫片来增加弹性体构件360在侧凸缘216、218中的压缩。可在此压缩垫片使用，使得当向适配器垫200的中心部分210施加垂直力时，在竖直肩部106处的垂直载荷的反作用力提供大于3000磅的垂直力，使得适配器垫侧凸缘216、218各自分担垂直力的约10％至30％。在一些实施例中，压缩垫片可迫使车厢的更多垂直载荷从中心弹性体层360分配到外部弹性体层364、366。如图25所示，第一适配器压缩垫片290可设置在滚柱轴承适配器199的竖直肩部的上表面与底板240的第一侧凸缘216的外表面244之间。类似地，尽管未在图中示出，第二适配器压缩垫片290可类似地相对于第二侧凸缘218(未示出)放置。适配器压缩垫片290可以是约0.05英寸厚或在约0.06英寸至约0.18英寸的范围内。如本文讨论的压缩垫片可具有任何数目的不同形状和构造，以便提供用于压缩外部弹性体的必要载荷。例如，压缩垫片可以是矩形的、正方形的、梯形的、锥形的，可具有中空横截面，并且可以是多个压缩垫片。另外，如本文讨论的压缩垫片可在模制过程期间与适配器垫一体成型、可与滚柱轴承适配器一体成型或可在模制工艺之后被添加到滚柱轴承适配器系统中。
如图所示，例如在图25A-I中，如本文讨论的压缩垫片可具有多种不同的形状和构造。如图25A所示，压缩垫片290可以是基本上矩形的，并且可具有宽度，所述宽度等于或小于底板240的侧凸缘252、254的外表面244的宽度。类似地，如图25A所示的压缩垫片290可具有一定长度，该长度小于或等于底板240的侧凸缘252、254的外表面244的长度。压缩垫片290可具有恒定的或可变的厚度。如图25B、25C和25D所示，压缩垫片290可具有弯曲的、梯形的、或三角形的横截面形状。另外，如图25E和25D所示，压缩垫片290可具有凸起的中心部分295，所述凸起的中心部分如图25E所示可为大致弯曲的或如图25F所示可为大致三角形的或可为任何其他合适的形状。如图25G所示，压缩垫片290可包括中空部分296。另外，如图25H和25I所示，压缩垫片290可包括多个压缩垫片。
如图26所示，适配器垫200还可包括在弹性体构件360与顶板220或底板240之间的压缩垫片。如图26所示，适配器垫200可包括设置在顶板220与第一外部弹性体构件364之间的第一侧凸缘216中的第一上部适配器垫压缩垫片291。类似地，尽管未在图中示出，第二上部适配器垫压缩垫片291可设置在顶板220与第二外部弹性体构件366之间的第二侧凸缘218中。另外，尽管未在图中示出，类似的第一和第二下部适配器垫压缩垫片可设置在弹性体构件360与底板240之间的第一侧凸缘216和第二侧凸缘218中。上部和下部适配器垫压缩垫片291可为约0.05英寸厚或在约0.06英寸至约0.18英寸的范围内。
为施用上部或下部适配器垫压缩垫片291，如图26所示，适配器垫200可通过注模形成，而不用向侧向突出凸缘216、218中的顶板220或底板240施加粘合剂。这可防止外部弹性体层364、366粘附到顶板220或底板240。在硫化之后，上部或下部适配器垫压缩垫片291可插入到外部弹性体364、366与顶板220或底板240之间。如上文所讨论的，这可压缩侧向突出凸缘216、218中的弹性体构件360，从而增加法向应力。
如上文所讨论的，已经通过测试确定，适配器垫系统198的性能是适配器垫200的刚度的函数。更具体地讲，在某些实施例中，已经确定可通过增加适配器垫系统198的刚度(以每英寸变形的力磅数为单位测量)来改善包括设计寿命在内的适配器垫性能。
垫刚度的物理测量值可通过如下方式来确定：使适配器垫200在三个主方向，即侧向、纵向和旋转方向上循环；同时承受垫上的通常35,000磅的恒定垂直载荷。在整个测量测试中记录下相应于垫位移的距离而使垫位移的力。随后可收集来自测试的数据并且将其在力-位移曲线图上绘出，所述曲线图的一个实例在图27中示出。随后可使用以下方法来确定各个运动方向的刚度、阻尼和滞后：可通过确定捕获力-位移曲线的线性部分的上界和下界，随后计算在上界与下界(针对曲线的上部分和下部分)之间的最优拟合线的斜率来确定垫200的刚度。随后通过对上斜率和下斜率取平均值来确定刚度。如上文所讨论的，在轨道或路线方向上测量纵向刚度，垂直于路线方向测量侧向刚度，并且用抵抗适配器围绕轴箱开口的纵向和侧向中心线(在图16A上注释为“C”)处的垂直轴线的旋转来衡量转动刚度。通过测量上y轴截距和下y轴截距，并且从上y轴截距减去下y轴截距来确定滞后，其实例在图27中示出。如图27所示，通过测量力-位移回线内的面积来确定阻尼。在给定位移范围内的垫阻尼量是与在期望频率处包含在回线内的面积成正比的。
本文公开的实施例的目标阻尼值为0.10至0.30tanδ，橡胶/弹性体材料硬度目标值为60A至80A。Tanδ是材料在承受循环载荷时的阻尼测量值，定义为异相载荷(在正弦载荷上为90度)与同相载荷(0度)的比率。弹性体的典型值可以是0.04至0.35。
每个循环的滞后回线的面积是对适配器垫的能量吸收的更直接的测量。就本文所述的实施例而言，可通过π3GTanδε2来估算滞后能量吸收，其中G是约360psi的剪切模量，Tanδ约为0.3而在约100％的蛇形期间的应变ε＝1。在4Hz下，能量吸收将为约4,070英寸-磅/秒。合理的范围可以是+/-25％。
如本文所讨论的，某些实施例包括在轴箱顶板152下面的区域之外的、处于剪切下的弹性体构件360(部分364和366)。在此类实施例中，可能存在比在典型适配器垫中更多的可在剪切下使用的弹性体材料。这可允许适配器垫200在不用减少剪切厚度或增加弹性体硬度的情况下实现刚度增加。减少剪切厚度和/或增加弹性体硬度可增大应变并且缩短垫的使用寿命。由此，适配器垫200可增加适配器垫系统198的刚度，这可改善轨道总体性能同时延长适配器垫200的使用寿命。外部弹性体层364、366可通过在更远离旋转轴线的距离处提供附加弹性体来增加适配器板200的转动刚度。在一些实施例中，例如，外部弹性体层364、366可占适配器垫200的总侧向刚度和纵向刚度的约15％、或约10％至约20％、或大于10％，并且可占适配器垫200的转动刚度的约33％、或约25％至约40％、或大于25％。
本文公开的实施例可具有高的侧向刚度和纵向刚度，而不具有高的力与位移滞后之比。滞后与通过位移循环消散的能量成比例，并且可以热量或噪声的形式损失。总体上，滞后越高，适配器垫200中的温度升高越大，并且疲劳寿命越低。本文公开的实施例实现了适配器垫的高刚度，同时通过最小化滞后而改善了疲劳寿命并且允许垫位移到ARR所设置的最大量级：旋转方向上41毫弧度，侧向0.23英寸以及纵向0.14英寸。
本文公开的实施例可能需要增加力的量以使顶板220相对于底板240以更高量级位移。可调整中空部分372中的弹性体材料的厚度、长度和数量以改变力-位移曲线图的斜率和形状。在一些实施例中，位于邻近上翘适配器翼的垫的弹性体材料可能具有与位于适配器垫的中心区域中的弹性体材料的特性相比不同的刚度特性。
在下表2中示出了使用上述测试方法得出的本文公开的实施例的示例性测量值和测试结果。应当理解，这些实施例是实例，并且可存在具有其他测试结果的其他结构实施例。
表2
在一个实例中，公开了一种适配器垫系统，该适配器垫系统被构造为设置在轨道车转向架的轮对滚柱轴承与侧架轴箱顶板之间。该适配器垫系统可包括滚柱轴承适配器，该适配器具有从适配器的顶面向上突出的第一竖直肩部和第二竖直肩部。该适配器垫系统还可包括被构造为与滚柱轴承适配器对接的适配器垫，该适配器垫具有顶板，该顶板具有内表面和外表面、中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；底板，该底板具有内表面和外表面、中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘。所述适配器垫系统的顶板和底板的所述第一和第二侧向突出凸缘可设置在所述滚柱轴承适配器的所述竖直肩部上方。
所述适配器垫系统的所述滚柱轴承适配器可被铸造或锻造。所述适配器垫可与所述侧架接合并且与所述滚柱轴承适配器接合。所述适配器垫的顶板可与所述侧架接合，使得所述顶板与所述侧架之间的移动受限。所述适配器垫的底板可与所述滚柱轴承适配器接合，使得所述底板与所述滚柱轴承适配器之间的移动受限。所述滚柱轴承适配器可包括纵向止动件，这些纵向止动件被构造为限制所述底板相对于滚柱轴承适配器的纵向移动。所述竖直肩部可被构造为限制所述底板相对于滚柱轴承适配器的侧向移动。所述滚柱轴承适配器顶面可包括冠状表面。所述纵向止动件和所述竖直肩部可被构造为限制所述底板相对于所述滚柱轴承适配器的旋转移动。所述滚柱轴承适配器可以关于侧向中心线对称。所述滚柱轴承适配器可以关于纵向中心线对称。所述滚柱轴承适配器的顶板可以是连续的。所述滚柱轴承适配器的底板可以是连续的。
所述适配器垫系统可包括设置在所述顶板和所述底板的内表面之间的弹性体构件。设置在所述顶板与所述底板之间的所述弹性体构件可以是多个弹性体构件。所述多个弹性体构件可包括设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间的第一外部弹性体构件、设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间的第二外部弹性体构件以及设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间的中心弹性体构件。第一中空部分可设置在所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间，而第二中空部分可设置在所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间。所述第一和第二中空部分可为约0.25英寸宽。所述第一和第二中空部分可被构造为限制所述顶板和底板中的弯曲应力。外部弹性体构件可处于压缩状态。可将外部弹性体构件的厚度从静态压缩至少0.020英寸。可将外部弹性体构件的厚度从静态压缩至少7％。当适配器垫被设置在轨道车转向架的侧架轴箱顶板下方时，所述第一外部弹性体构件、第二外部弹性体构件以及中心弹性体构件各自可基本上是平坦的并且各自可基本上是水平的。弹性体材料可被定位成与侧向位移的方向垂直以增大压缩刚度。弹性体材料可被定位成与纵向位移的方向垂直以增大压缩刚度。弹性体材料可被定位成与旋转位移的方向垂直以增大压缩刚度。弹性体材料可被定位成与竖直位移的方向垂直以增大压缩刚度。
所述第一外部弹性体构件在以所述顶板和底板的内表面之间居中的平面穿过所述第一外部弹性体构件而形成的横截面处的表面积可大于2.5平方英寸。所述第二外部弹性体构件在以所述顶板和底板的内表面之间居中的平面穿过所述第二外部弹性体构件而形成的横截面处的表面积可大于2.5平方英寸。所述第一和第二外部弹性体构件在以所述顶板和底板的内表面之间居中的平面穿过所述第一和第二外部弹性体构件而形成的横截面处的组合表面积可大于5平方英寸。所述第一和第二外部弹性体构件在以所述顶板和底板的内表面之间居中的平面穿过所述第一和第二外部弹性体构件而形成的横截面处的组合表面积可为所述中心弹性体构件在以所述顶板和底板的内表面之间居中的平面穿过所述中心弹性体构件中心而形成的横截面处的表面积的至少10％。
所述中心弹性体构件可限定多个间隙，所述多个间隙在设置在所述顶板的中心部分与所述底板的中心部分之间的弹性体构件内形成多个间断。所述多个间隙的厚度可小于所述顶板与所述底板之间的总距离，其中所述弹性体构件的一部分相对于所述多个间隙中的一个或多个垂直地设置并且接触所述顶板和底板中的一者或两者。
所述中心弹性体构件可限定外边缘，其中该外边缘的一个或多个部分从顶视图看是弯曲的。所述中心弹性体部分的所述外边缘的至少一部分可限定向内凹陷的轮廓。所述第一和第二外部弹性体构件可限定外边缘，其中该外边缘的一个或多个部分从顶视图看是弯曲的。所述弹性体构件的所述外边缘的一个或多个部分可包括从所述顶板的中心部分的中心点测得的连续半径。所述弹性体构件的任意边缘可限定出向内凹陷的轮廓。
所述第一和第二外部弹性体构件中的一者或两者可限定外边缘，其中所述顶板和底板的所述第一和第二侧凸缘中的一者或两者向外延伸超过所述外边缘在相应第一和第二侧凸缘内的至少一部分。
适配器垫可包括弹性体支撑件，该弹性体支撑件设置在所述底板的所述第一和第二侧凸缘的外表面与滚柱轴承适配器的竖直肩部之间。
所述弹性体构件的外边缘的至少一部分可限定出向内凹陷的轮廓。所述向内凹陷的轮廓可由从临近所述顶板内表面处延伸的第一线性部分和从临近所述底板内表面处延伸的第二线性部分限定。由于过渡部分在所述第一与第二线性部分之间延伸，所以所述第一和第二线性部分可与该过渡部分相连接。所述第一和第二线性部分可以各自从相邻的相应顶板或底板以约25度至约35度范围内的角度延伸到穿过所述相应顶板或底板的表面(相应线性部分从该表面延伸)的平面。
所述第一和第二外部弹性体构件可具有与所述中心弹性体构件相比相同或更大的厚度。所述第一和第二外部弹性体构件的厚度可以在约0.15英寸至约0.30英寸的范围内。所述中心弹性体构件的厚度可以在约0.15英寸至约0.25英寸的范围内。适配器垫的厚度可以在约0.4英寸至约0.8英寸的范围内。
适配器垫系统还可包括设置在所述顶板的外表面上方的弹性体层和/或可包括设置在所述底板的外表面下方的弹性体层。所述弹性体层可覆盖适配器垫的外表面的全部或部分。适配器垫的所述顶板和底板可具有不均匀的厚度。所述顶板和底板可具有均匀的厚度。所述顶板可具有不均匀的厚度。所述顶板可具有均匀的厚度。所述底板可具有不均匀的厚度。所述底板可具有均匀的厚度。
适配器垫系统可被构造为在移除其上放置的载荷之后返回侧架轴箱内的中性或中心位置。
所述顶板的所述第一和第二侧凸缘可包括平面外表面，该平面外表面可平行于所述顶板的中心部分的外表面。
适配器垫的所述第一和第二板的所述第一和第二上翘区中每一者的内表面可包括平坦部分。适配器垫的所述第一和第二板的所述第一和第二上翘区中每一者的内表面可包括弯曲部分。适配器垫的所述第一和第二板的所述第一和第二上翘区可包括以钝角延伸到穿过所述顶板中心部分的外表面的平面的至少一部分。
当适配器垫接触侧架轴箱时，适配器垫的所述顶板的所述第一和第二侧凸缘可包括暴露的外表面。所述第一和第二侧凸缘在轴箱开口处可接触侧架的封套之外的空气。所述第一和第二侧凸缘可被构造为减少适配器垫的热量。所述第一和第二侧凸缘可被构造为减少适配器垫系统的热量。
适配器垫可包括中心部分的侧向长度，该侧向长度可等于轴箱顶板表面处的侧壁之间的距离。所述中心部分的侧向长度可以是约0.125英寸，大于轴箱顶板表面处的侧架的侧壁之间的长度。所述顶板的总侧向长度可为至少7.5英寸。
适配器垫系统还可包括第一侧向适配器夹紧件，该第一侧向适配器夹紧件设置在滚柱轴承适配器的所述第一竖直肩部的内表面与所述底板的第一上翘区之间；以及第二侧向适配器夹紧件，该第二侧向适配器夹紧件设置在滚柱轴承适配器的所述第二竖直肩部的内表面和所述底板的第二上翘区之间。所述第一和第二侧向适配器夹紧件可由弹性体材料形成。所述第一和第二侧向适配器夹紧件可被构造为限制滚柱轴承适配器与适配器垫的所述底板的外表面之间的滑动或相对移动。所述第一和第二侧向适配器夹紧件可被构造为使适配器垫的所述底板在滚柱轴承适配器上居中。
适配器垫系统还可包括第一侧向侧架夹紧件，该第一侧向侧架夹紧件设置在所述顶板的第一上翘区的外表面上；以及第二侧向侧架夹紧件，该第二侧向侧架夹紧件设置在所述顶板的第二上翘区的外表面上。所述第一侧向侧架夹紧件可设置在所述顶板的第一侧凸缘的外表面与侧架轴箱之间，并且所述第二侧向侧架夹紧件可设置在所述顶板的第二侧凸缘的外表面与侧架轴箱之间。所述第一和第二侧向侧架夹紧件可由弹性体材料形成。所述第一和第二侧向侧架夹紧件可被构造为限制所述顶板的外表面与在轴箱区域正上方的侧架之间的滑动或相对移动。
在一些实例中，适配器垫系统可被构造为将弹性体温度限制在垫结构中所使用的特定弹性体和/或粘合剂材料的降解温度以下。适配器垫系统还可被构造为降低所述弹性体构件的熔点。
适配器垫系统可包括第一适配器压缩垫片，该第一适配器压缩垫片设置在滚柱轴承适配器的所述第一竖直肩部的上表面与所述底板的第一侧凸缘的外表面之间。适配器垫系统还可包括第二适配器压缩垫片，该第二适配器压缩垫片设置在滚柱轴承适配器的所述第二竖直肩部的上表面与所述底板的第二侧凸缘的外表面之间。所述第一和第二适配器压缩垫片的厚度可以在约0.06英寸至约0.18英寸的范围内。
适配器垫可包括第一下部适配器垫压缩垫片，该第一下部适配器垫压缩垫片设置在所述弹性体构件与所述底板的第一侧凸缘之间。适配器垫还可包括第二下部适配器垫压缩垫片，该第二下部适配器垫压缩垫片设置在所述弹性体构件与所述底板的第二侧凸缘之间。所述第一和第二下部适配器垫压缩垫片的厚度可以在约0.06英寸至约0.18英寸的范围内。
适配器垫可包括第一上部适配器垫压缩垫片，该第一上部适配器垫压缩垫片设置在所述顶板的第一侧凸缘与所述第一外部弹性体构件之间。适配器垫还可包括第二上部适配器垫压缩垫片，该第二上部适配器垫压缩垫片设置在所述顶板的第二侧凸缘与所述第二外部弹性体构件之间。所述第一和第二上部适配器垫压缩垫片的厚度可以在约0.06英寸至约0.18英寸的范围内。
当向适配器垫的中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，所述压缩垫片可被构造为将至少3000磅的垂直压缩载荷提供到所述外部弹性体构件中。所述压缩垫片可以是矩形的。所述压缩垫片可具有矩形横截面形状、弯曲的横截面形状、三角形横截面形状或梯形横截面形状。所述压缩垫片可包括凸起部分。所述压缩垫片可包括中空部分。所述压缩垫片可包括多个压缩垫片。
适配器垫的所述侧凸缘可由滚柱轴承适配器的所述竖直肩部竖向支撑。当向适配器垫的中心部分施加垂直力时，所述适配器垫侧凸缘各自可以分担所述垂直力的约10％至30％。所述垂直载荷在所述竖直肩部处的反作用力可提供至少3000磅的垂直力以预压缩所述弹性体构件。
当向适配器垫的中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，适配器垫的经组合的顶板、底板和弹性体构件可在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.139英寸的整个纵向位移上提供纵向刚度，该纵向刚度可以是至少45,000磅/英寸。适配器垫系统的纵向滞后可以小于约1500磅。
当向适配器垫的中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，适配器垫的经组合的顶板、底板和弹性体构件可在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.234英寸的整个侧向位移上提供侧向刚度，该侧向刚度可以是至少45,000磅/英寸。适配器垫系统的侧向位移滞后可以小于约6,000磅。
当向适配器垫的中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，适配器垫的顶板、底板和弹性体构件可在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多41毫弧度的整个旋转位移上提供转动刚度，该转动刚度可以是至少250,000磅*英寸/旋转弧度。扭转滞后可以小于约16,000磅*英寸。
适配器垫的顶板、底板和弹性体构件可通过0.05英寸的垂直位移来提供垂直刚度，该垂直刚度可以是至少5,000,000磅/英寸。所述垂直位移可以是非线性的并且范围可以从5,000,000磅/英寸至30,000,000磅/英寸，具体取决于硬度、厚度公差和压缩刚度的非线性变化。
当向适配器垫的中心部分施加垂直载荷时，适配器垫的经组合的顶板、底板和弹性体构件可提供在纵向刚度的约百分之十范围内的侧向刚度。
当向适配器垫的中心部分施加垂直载荷时，适配器垫的经组合的顶板、底板和弹性体构件可在弹性体构件中提供侧向应变，该侧向应变在整个弹性体构件中是基本类似的。
当向适配器垫的中心部分施加垂直载荷时，适配器垫的经组合的顶板、底板和弹性体构件可在弹性体构件中提供纵向应变，该纵向应变在整个弹性体构件中是基本类似的。
当向适配器垫的中心部分施加垂直载荷时，适配器垫的经组合的顶板、底板和弹性体构件可在弹性体构件中提供转动应变，该转动应变在整个弹性体构件中可以是基本类似的。
当向适配器垫的中心部分施加垂直载荷时，适配器垫的经组合的顶板、底板和弹性体构件可提供转动应变，该转动应变小于或等于所述弹性体构件中的任何点处的侧向应变。
适配器垫的经组合的顶板、底板和弹性体构件可提供剪切应变，该剪切应变在最大位移下不超过120％。
适配器垫底板的中心部分的厚度可以是不均匀的。所述底板的中心部分在侧向边缘处的厚度可比所述中心部分的中心处的厚度大。
设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间的所述弹性体构件的厚度可以是基本均匀的。
在另一个实例中，一种用于形成适配器垫的方法可包括：提供顶板，该顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘侧部向外突出的第二侧凸缘；提供底板，该底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘侧部向外突出的第二侧凸缘；将弹性体构件插入所述顶板与底板之间，其中第一外部弹性体构件设置在所述第一侧凸缘之间，第二外部弹性体构件设置在所述第二侧凸缘之间，并且中心弹性体构件设置在所述中心部分之间；使所述顶板的所述第一侧凸缘和所述底板的所述第一侧凸缘朝向彼此压缩；以及使所述顶板的所述第二侧凸缘和所述底板的所述第二侧凸缘朝向彼此压缩。
在模制操作完成之后，所述压缩步骤可使所述第一和第二侧凸缘产生变形。此变形可导致所述外部弹性体构件的预加载。所述压缩步骤可将大于3000磅的压缩力施加到所述外部弹性体构件。所述压缩步骤可将所述外部弹性体构件压缩该外部弹性体构件的静态厚度至少0.02英寸。所述压缩步骤将所述外部弹性体构件压缩大于该外部弹性体构件的静态厚度的7％。
在另一个实例中，一种用于形成适配器垫的方法可包括：提供顶板，该顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外和向下突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘侧部向外突出和向下突出的第二侧凸缘；提供底板，该底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外和向上突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘侧部向外突出和向上突出的第二侧凸缘；将弹性体构件插入所述顶板与底板之间；以及压缩所述顶板和底板，使得所述顶板和底板的侧部基本上平行。
所述压缩步骤可将所述外部弹性体构件压缩该外部弹性体构件的静态厚度至少0.02英寸。所述压缩步骤可将所述外部弹性体构件压缩大于该外部弹性体构件的静态厚度的7％。
在另一个实例中，一种用于形成适配器垫的方法可包括：提供顶板，该顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘侧部向外突出的第二侧凸缘；提供底板，该底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘侧部向外突出的第二侧凸缘；将第一外部弹性体构件插入所述顶板的所述第一侧凸缘与所述底板的所述第一侧凸缘之间；将第二外部弹性体构件插入所述顶板的所述第二侧凸缘与所述底板的所述第二侧凸缘之间；以及将中心弹性体构件插入所述顶板的中心区与所述底板的中心区之间。
所述中心弹性体构件的厚度可以小于或等于所述第一和第二外部弹性体构件的厚度。
在另一个实例中，一种用于形成适配器垫的方法可包括：提供顶板，该顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘侧部向外突出的第二侧凸缘；提供底板，该底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘侧部向外突出的第二侧凸缘；将第一外部弹性体构件插入所述顶板的所述第一侧凸缘与所述底板的所述第一侧凸缘之间；将第二外部弹性体构件插入所述顶板的所述第二侧凸缘与所述底板的所述第二侧凸缘之间；以及将中心弹性体构件插入所述顶板的中心区与所述底板的中心区之间；将所述顶板和底板的所述第一和第二侧凸缘压缩在一起；以及将所述顶板结合到所述第一外部弹性体构件、所述第二外部弹性体构件和所述中心弹性体构件。
所述中心弹性体构件的厚度可以小于所述第一和第二外部弹性体构件的厚度。
所述压缩步骤可将所述外部弹性体构件压缩该外部弹性体构件的静态厚度至少0.02英寸。所述压缩步骤将所述外部弹性体构件压缩大于该外部弹性体构件的静态厚度的7％。
在另一个实例中，公开了供在轨道车侧架轴箱与轨道车轮轴滚柱轴承适配器之间使用的适配器垫系统。所述侧架轴箱可限定第一外侧、相对的第二外侧以及位于所述第一外侧与所述第二外侧之间且在其间延伸的轴箱顶板。适配器垫系统可包括轴承适配器，该轴承适配器限定底面和顶面，该底面被安装到轨道车轮轴滚柱轴承，该顶面限定了在紧挨着轴箱顶板正上方的侧架任一侧从所述顶面向上突出的、相对的第一和第二竖直肩部。适配器垫系统可包括被构造为与轴承适配器对接的适配器垫，该适配器垫包括顶板，该顶板具有内表面和外表面、中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；以及底板，该底板具有内表面和外表面、中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘。
所述顶板和底板的中心部分可设置在侧架轴箱的轴箱顶板下方，并且所述顶板和底板的所述第一和第二侧向突出凸缘可设置在滚柱轴承适配器的所述竖直肩部的上方和侧架轴箱的轴箱顶板外部并且沿侧架轴箱的所述第一和第二外侧。
在一个实例中，公开了一种适配器垫，该适配器垫被构造为设置在轨道车的适配器与侧架轴箱顶板之间。适配器垫可包括顶板，该顶板具有内表面和外表面、中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘。以及底板，该底板具有内表面和外表面、中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘。
所述底板的第一和第二侧向突出凸缘的外表面在垂直方向上可高于所述顶板的中心部分的外表面。
在另一个实例中，一种用于形成适配器垫的方法可包括：提供顶板，该顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外突出的第一侧凸缘以及所述从第二上翘侧部向外突出的第二侧凸缘；提供底板，该底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘侧部向外突出的第二侧凸缘；将第一外部弹性体构件插入所述顶板的所述第一侧凸缘与所述底板的所述第一侧凸缘之间；将第二外部弹性体构件插入所述顶板的所述第二侧凸缘与所述底板的所述第二侧凸缘之间；将中心弹性体构件插入所述顶板的中心区与所述底板的中心区之间；使所述弹性体构件硫化或固化；将第一压缩垫片插入所述第一侧凸缘中；以及将第二压缩垫片插入所述第二侧凸缘中。在一些实施例中，在所述弹性体的硫化或固化完成之后，可添加压缩垫片。
在另一个实例中，一种用于形成适配器垫的方法可包括：提供顶板，该顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘侧部向外突出的第二侧凸缘；提供底板，该底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘侧部向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘侧部向外突出的第二侧凸缘；将第一外部弹性体构件插入所述顶板的所述第一侧凸缘与所述底板的所述第一侧凸缘之间；将第二外部弹性体构件插入所述顶板的所述第二侧凸缘与所述底板的所述第二侧凸缘之间；以及将中心弹性体构件插入所述顶板的中心区与所述底板的中心区之间；使所述弹性体构件固化；将第一压缩垫片插入所述第一侧凸缘中；以及将第二压缩垫片插入所述第二侧凸缘中。在使所述弹性体构件固化之后，可执行插入所述第一和第二压缩垫片的步骤。
所述压缩步骤可将所述外部弹性体构件压缩该外部弹性体构件的静态厚度至少0.02英寸。所述压缩步骤将所述外部弹性体构件压缩大于该外部弹性体构件的静态厚度的7％。
在另一个实例中，公开了供在轨道车侧架轴箱与轨道车轮轴滚柱轴承之间使用的适配器垫系统。所述侧架轴箱可限定第一外侧、相对的第二外侧以及位于所述第一外侧与所述第二外侧之间且在其间延伸的轴箱顶板。适配器垫系统可包括轴承适配器，该轴承适配器限定底面和顶面，该底面被安装到轨道车轮轴滚柱轴承。适配器垫可被构造为与轴承适配器对接并且还进一步包括顶板，该顶板具有内表面和外表面、中心部分和外部部分；底板，该底板具有内表面和外表面、中心部分和外部部分；以及弹性体构件，该弹性体构件具有设置在所述顶板和底板的内表面之间的中心部分和外部部分。
所述顶板和底板的中心部分可设置在侧架轴箱的轴箱顶板下方，并且所述顶板和底板的外部部分可设置在侧架轴箱的轴箱顶板外部。
适配器垫系统可包括连续顶板。适配器垫系统可包括连续底板。
所述弹性体构件的外部部分在以所述顶板和底板的内表面之间居中的平面穿过所述弹性体构件的外部部分而形成的横截面处的组合表面积可以大于5平方英寸。
所述弹性体构件的外部部分在以所述顶板和底板的内表面之间居中的平面穿过所述弹性体构件的外部部分而形成的横截面处的组合表面积可以是所述弹性体构件的中心部分在以所述顶板和底板的内表面之间居中的平面穿过所述弹性体构件的所述中心部分的中心而形成的横截面处的表面积的至少10％。
所述弹性体构件的中心部分可与所述弹性体构件的外部部分处于不同平面中。所述弹性体构件的中心部分可与所述弹性体构件的外部部分处于平行平面中。所述外部部分可与所述中心部分垂直间隔开。
所述顶板可与侧架接合，并且所述底板可与滚柱轴承适配器接合。
在另一个实例中，公开了供在轨道车侧架轴箱与轨道车轮轴滚柱轴承之间使用的适配器垫系统。所述侧架轴箱可限定第一外侧、相对的第二外侧以及位于所述第一外侧与所述第二外侧之间且在其间延伸的轴箱顶板。适配器垫系统可包括轴承适配器，该轴承适配器限定底面和顶面，该底面被安装到轨道车轮轴滚柱轴承。适配器垫系统可包括被构造为与轴承适配器对接的适配器垫，该适配器垫包括顶板，该顶板具有内表面和外表面、中心部分和外部部分；底板，该底板具有内表面和外表面、中心部分和外部部分；以及弹性体构件，该弹性体构件具有设置在所述顶板和底板的内表面之间的中心部分和外部部分。
所述顶板和底板的中心部分可设置在侧架轴箱的轴箱顶板下方，并且所述顶板和底板的外部部分可设置在侧架轴箱的轴箱顶板外部。
所述顶板和底板的外部部分可被构造为接受向中心部分施加的垂直力的约10％至30％。
适配器垫的所述外部部分可由轴承适配器的所述竖直肩部支撑。
在另一个实例中，公开了一种滚柱轴承适配器，该滚柱轴承适配器被构造为设置在轨道车转向架的滚柱轴承与适配器垫之间。滚柱轴承适配器可具有轴承表面、适配器冠部表面、纵向中心线以及从适配器的轴箱冠部表面向上突出的第一和第二竖直肩部。在所述纵向中心线处测得的滚柱轴承适配器从轴承表面至适配器的轴箱冠部表面的中心部分的厚度可小于0.75英寸。
在所述纵向中心线处测得的滚柱轴承适配器从轴承表面至适配器的轴箱冠部表面的厚度可以在大约0.60英寸与0.75英寸之间。所述竖直肩部的宽度可为至少0.5英寸。
滚柱轴承适配器在滚柱轴承适配器的所述纵向中心线的横截面处，围绕着轮轴的中心轴线上方约5.2英寸处的侧向轴线，可具有约1.4in4，或在约1.0至约2.0in4范围内的横截面惯性矩。侧向轴线距轮轴的中心轴线的距离可以在约5.0英寸与5.5英寸之间。滚柱轴承适配器在滚柱轴承适配器的所述纵向中心线的横截面处，围绕着适配器的中心处的垂直轴线，可具有可为约86.8in4，或在约50至约100in4范围内的横截面惯性矩。
参照多个实例，在上文和附图中公开了本发明。然而，本公开所服务的目的在于提供各种特征的实例和与本发明相关的构思，而非限制本发明的范围。本文所使用的术语和描述仅以举例方式示出而并非意在限制。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下可对上述实例做出多种变化和修改。例如，除非另有指明，否则不需要按特定顺序执行方法步骤，尽管它们可能在本公开中按该顺序呈现。

Claims (63)

1.一种轨道车转向架，包括：
三件套转向架，所述三件套转向架包括：
摇枕；
第一侧架，所述第一侧架具有呈AAR标准几何形状的第一轴箱和呈AAR标准几何形状的第二轴箱；以及第二侧架，所述第二侧架具有呈AAR标准几何形状的第三轴箱和呈AAR标准几何形状的第四轴箱，每个侧架轴箱限定了第一外侧和第二外侧并且具有位于所述第一外侧与所述第二外侧之间且在其间延伸的轴箱顶板；
第一轮对，所述第一轮对与第一滚柱轴承接合并且与第二滚柱轴承接合；
第二轮对，所述第二轮对与第三滚柱轴承接合并且与第四滚柱轴承接合；
第一滚柱轴承适配器，所述第一滚柱轴承适配器具有与所述第一滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；第二滚柱轴承适配器，所述第二滚柱轴承适配器具有与所述第二滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；第三滚柱轴承适配器，所述第三滚柱轴承适配器具有与所述第三滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；以及第四滚柱轴承适配器，所述第四滚柱轴承适配器具有与所述第四滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；每个滚柱轴承适配器关于侧向中心线对称且关于纵向中心线对称，并且限定了底面和冠状顶面，所述顶面限定在所述侧架的任一侧从所述顶面向上突出的、相对的第一和第二竖直肩部；
第一适配器垫，所述第一适配器垫与所述第一轴箱顶板和所述第一滚柱轴承适配器接合；第二适配器垫，所述第二适配器垫与所述第二轴箱顶板和所述第二滚柱轴承适配器接合；第三适配器垫，所述第三适配器垫与所述第三轴箱顶板和所述第三滚柱轴承适配器接合；第四适配器垫，所述第四适配器垫与所述第四轴箱顶板和所述第四滚柱轴承适配器接合；每个适配器垫包括：
连续顶板，所述连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
第一外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间并限定第一外边缘，并且该构件的静态厚度在0.15英寸至0.30英寸的范围内；
第二外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间并限定第二外边缘，并且该构件的静态厚度在0.15英寸至0.30英寸的范围内；
中心弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间并限定第三外边缘，该构件的厚度基本上一致并且其静态厚度在0.15英寸至0.25英寸的范围内；
第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；
第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；
第一侧向适配器夹紧件，该夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第一竖直肩部的内表面与所述底板的所述第一上翘区之间；
第二侧向适配器夹紧件，该夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第二竖直肩部的内表面与所述底板的所述第二上翘区之间；
第一侧向侧架夹紧件，该夹紧件设置在所述顶板的所述第一上翘区的外表面与所述接合的侧架轴箱的所述第一外侧之间；
第二侧向侧架夹紧件，所述夹紧件设置在所述顶板的所述第二上翘区的外表面与所述接合的侧架轴箱的所述第二外侧之间；
其中每个适配器垫的所述顶板和底板的中心部分以及所述中心弹性体构件至少部分地设置在所述接合的轴箱顶板下方，而每个适配器垫的所述顶板和所述底板的所述第一和第二侧向突出凸缘以及所述第一和第二外部弹性体构件整个设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述竖直肩部上方，并且处于所述接合的轴箱顶板之外；
其中当向所述适配器垫的所述中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，所述适配器垫中的每一个的所述经组合的顶板、底板和弹性体构件在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.139英寸的整个纵向位移上提供至少45,000磅/英寸的纵向刚度、在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.234英寸的整个侧向位移上提供至少45,000磅/英寸的侧向刚度，并且在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多41毫弧度的整个旋转位移上提供至少250,000磅*英寸/旋转弧度的转动刚度。
2.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中所述适配器垫的所述顶板、底板和弹性体构件在所述顶板相对于所述底板发生的至多0.05英寸的整个垂直位移上提供至少5,000,000磅/英寸的垂直刚度。
3.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中第一外部弹性体构件、所述第二外部弹性体构件和所述中心弹性体构件由天然橡胶构成。
4.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中第一外部弹性体构件、所述第二外部弹性体构件和所述中心弹性体构件具有65-80肖氏硬度A之间的硬度值。
5.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中所述适配器垫中的每一个的所述第一外部弹性体构件和所述第二外部弹性体构件被预压缩在所述顶板和底板的所述相应的第一侧凸缘与所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间。
6.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中每个适配器垫的所述顶板与所述侧架固定地接合，使得所述顶板与所述侧架之间的移动受限。
7.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中每个适配器垫的所述底板与所述滚柱轴承适配器固定地接合，使得所述底板与每个滚柱轴承适配器之间的移动受限。
8.根据权利要求1所述的轨道车转向架，还包括每个滚柱轴承适配器上的纵向止动件，所述纵向止动件被构造为限制每个适配器垫的所述底板相对于所述接合的滚柱轴承适配器的纵向移动。
9.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中每个滚柱轴承适配器的所述竖直肩部被构造为限制每个适配器垫的所述底板相对于所述接合的滚柱轴承适配器的侧向移动。
10.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中所述外部弹性体构件的厚度从静态预压缩至少0.020英寸。
11.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中所述外部弹性体构件的厚度从静态预压缩至少7％。
12.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中适配器垫的所述剪切刚度被构造为允许所述滚柱轴承适配器返回到所述侧架轴箱开口内的中心位置。
13.根据权利要求1所述的轨道车转向架，所述第一外部弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述第一外部弹性体构件而形成的横截面处的表面积大于2.5平方英寸；并且所述第二外部弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述第二外部弹性体构件而形成的横截面处的表面积大于2.5平方英寸。
14.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中所述第一和第二外部弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述第一和第二外部弹性体构件而形成的横截面处的组合表面积大于5平方英寸。
15.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中所述第一和所述第二外部弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述第一和第二外部弹性体构件而形成的横截面处的组合表面积是所述中心弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述中心弹性体构件的中心而形成的横截面处的表面积的至少10％。
16.根据权利要求1所述的轨道车转向架，其中从顶视图看，所述第一、第二和第三外边缘中的一者的至少一部分是弯曲的。
17.一种轨道车转向架，包括：
三件套转向架，所述三件套转向架包括：
摇枕；
至少一个侧架，所述侧架具有至少一个侧架轴箱，所述侧架轴箱限定第一外侧和第二外侧以及位于所述第一外侧与所述第二外侧之间且在其间延伸的轴箱顶板；
至少一个轮对，所述轮对与所述至少一个侧架成横向布置；
至少一个滚柱轴承，其与所述至少一组轮对接合；
至少一个滚柱轴承适配器，其限定底面和顶面，所述底面与所述滚柱轴承接合，所述顶面限定了在所述至少一个侧架的任一侧从顶面向上突出的、相对的第一和第二竖直肩部；
至少一个适配器垫，所述适配器垫被构造为与所述至少一个滚柱轴承适配器和所述轴箱顶板接合，所述至少一个适配器垫包括：
顶板，所述顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
底板，该底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
第一外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间；
第二外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间；
中心弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间；
第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；
第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；
其中所述顶板和底板的中心部分以及所述中心弹性体构件至少部分地设置在所述轴箱顶板下方，而所述顶板和所述底板的所述第一和第二侧向突出凸缘以及所述第一和第二外部弹性体构件设置在所述滚柱轴承适配器的所述竖直肩部上方，并且整个处于所述轴箱顶板之外；
其中所述至少一个适配器垫的所述顶板与所述至少一个侧架接合，使得所述顶板与所述至少一个侧架之间的移动受限，并且其中所述适配器垫的所述底板与所述滚柱轴承适配器接合，使得所述底板与所述滚柱轴承适配器之间的移动受限。
18.根据权利要求17所述的轨道车转向架，其中当向所述适配器垫的所述中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，所述适配器垫的所述经组合的顶板、底板和弹性体构件在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.139英寸的整个纵向位移上提供至少45,000磅/英寸的纵向刚度。
19.根据权利要求18所述的轨道车转向架，其中所述纵向滞后小于约1500磅。
20.根据权利要求17所述的轨道车转向架，其中当向所述适配器垫的所述中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，所述适配器垫的所述经组合的顶板、底板和弹性体构件在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.234英寸的整个侧向位移上提供至少45,000磅/英寸的侧向刚度。
21.根据权利要求20所述的轨道车转向架，其中所述侧向位移滞后小于约6,000磅。
22.根据权利要求17所述的轨道车转向架，其中当向所述适配器垫的所述中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，所述适配器垫的所述顶板、所述底板和所述弹性体构件在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多41毫弧度的整个旋转位移上提供至少250,000磅*英寸/旋转弧度的转动刚度。
23.根据权利要求22所述的轨道车转向架，其中所述扭转滞后小于约16,000磅*英寸。
24.一种轨道车转向架，包括：
三件套转向架，所述三件套转向架包括：
摇枕；
侧架，所述侧架具有侧架轴箱，所述侧架轴箱限定了第一外侧和第二外侧以及位于所述第一外侧与所述第二外侧之间且在其间延伸的轴箱顶板；
轮对；
与所述轮对接合的滚柱轴承；
滚柱轴承适配器，其限定底面和顶面，所述底面与所述滚柱轴承接合，所述顶面限定了在侧架的任一侧从顶面向上突出的、相对的第一和第二竖直肩部；
适配器垫，所述适配器垫被构造为与所述滚柱轴承适配器和所述轴箱顶板接合，所述适配器垫包括：
顶板，所述顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
底板，该底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
第一外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间；
第二外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间；
中心弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间；
其中所述顶板和底板的中心部分以及所述中心弹性体构件至少部分地设置在所述轴箱顶板下方，而所述顶板和所述底板的所述第一和第二侧向突出凸缘以及所述第一和第二外部弹性体构件设置在所述滚柱轴承适配器的所述竖直肩部上方，并且整个处于所述轴箱顶板之外；
其中所述适配器垫的所述顶板与所述侧架固定地接合，使得所述顶板与所述侧架之间的移动受限，并且其中所述适配器垫的所述底板与所述滚柱轴承固定地接合，使得所述底板与所述滚柱轴承之间的移动受限；并且
其中所述第一和第二外部弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述第一和第二外部弹性体构件而形成的横截面处的所述组合表面积是所述中心弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述中心弹性体构件的中心而形成的横截面处的所述表面积的至少10％。
25.一种滚柱轴承适配器垫系统，所述系统被构造为与具有AAR标准几何形状的三件套转向架一起使用，所述系统包括：
被构造为接合滚柱轴承的滚柱轴承适配器，所述滚柱轴承适配器包括：
冠状顶面；
被构造为接合滚柱轴承的底面；
从所述顶面的相对侧向边缘向上突出的第一和第二竖直肩部，每个竖直肩部的宽度为至少0.5英寸；
第一和第二纵向止动件，所述第一和第二纵向止动件从所述顶面的相对纵向边缘向上突出；
其中所述滚柱轴承适配器关于侧向中心线对称并且关于纵向中心线对称，
其中如在所述纵向中心线处测得的，所述滚柱轴承适配器在所述冠状顶面与所述底面之间测得的厚度小于0.75英寸；
其中围绕轮轴中轴上方约5.2英寸处的侧向轴线，所述滚柱轴承适配器在所述滚柱轴承适配器的纵向中心线处具有在约1.0in4至约2.0in4范围内的横截面惯性矩；
其中所述滚柱轴承适配器在所述滚柱轴承适配器的所述纵向中心线的横截面处，围绕着所述适配器中心处的垂直轴线，具有在约50in4至约100in4范围内的横截面惯性矩；
适配器垫，所述适配器垫与所述滚柱轴承适配器接合并且被构造为接合侧架轴箱顶板，所述适配器垫包括：
连续顶板，所述连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
第一外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间，具有在0.15英寸至0.30英寸的范围内的静态厚度；
第二外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间，并且具有在0.15英寸至0.30英寸范围内的静态厚度；
中心弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间，具有均匀厚度，具有在0.15英寸至0.25英寸的范围内的基本均匀的静态厚度；
第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；
第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；
第一侧向适配器夹紧件，该夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第一竖直肩部的内表面与所述底板的所述第一上翘区之间；
第二侧向适配器夹紧件，该夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第二竖直肩部的内表面与所述底板的所述第二上翘区之间；
第一侧向侧架夹紧件，所述第一侧向侧架夹紧件设置在所述顶板的所述第一上翘区的外表面上；
第二侧向侧架夹紧件，所述第二侧向侧架夹紧件设置在所述顶板的所述第二上翘区的外表面上；
其中所述顶板和所述底板的所述第一和第二侧向突出凸缘以及每个适配器垫的所述第一和第二外部弹性体构件整个设置在所述滚柱轴承适配器的所述竖直肩部上方。
26.根据权利要求25所述的滚柱轴承适配器垫系统，其中在所述纵向中心线处测得的所述适配器从底面至所述滚柱轴承适配器的所述冠状顶面的厚度在0.60英寸与0.75英寸之间。
27.根据权利要求25所述的滚柱轴承适配器垫系统，其中所述适配器垫中的每一个的所述第一外部弹性体构件和所述第二外部弹性体构件被预压缩在所述顶板和底板的所述相应的第一侧凸缘与所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间。
28.根据权利要求25所述的滚柱轴承适配器垫系统，其中每个适配器垫的所述底板与所述滚柱轴承适配器固定地接合，使得所述底板与每个滚柱轴承适配器之间的移动受限。
29.一种滚柱轴承适配器垫系统，所述系统被构造为与具有AAR标准几何形状的三件套转向架一起使用，所述系统包括：
被构造为接合滚柱轴承的滚柱轴承适配器，所述滚柱轴承适配器包括：
顶面；
被构造为接合滚柱轴承的底面；
第一和第二竖|直肩部，所述第一和第二竖直肩部从所述顶面的相对侧向边缘向上突出，每个竖直肩部的宽度为至少0.5英寸，并且高度在0.75英寸至1.5英寸的范围内；
适配器垫，所述适配器垫与所述滚柱轴承适配器接合并且被构造为接合侧架轴箱顶板，所述适配器垫包括：
连续顶板，所述连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
第一外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间并限定第一外边缘；
第二外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间并限定第二外边缘；
中心弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间并限定第三外边缘；
第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；
第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；
其中所述顶板和所述底板的所述第一和第二侧向突出凸缘以及每个适配器垫的所述第一和第二外部弹性体构件整个设置在所述滚柱轴承适配器的所述竖直肩部上方；
其中所述第一和第二外部弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述第一和第二外部弹性体构件而形成的横截面处的所述组合表面积是所述中心弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述中心弹性体构件的中心而形成的横截面处的所述表面积的至少10％；并且
其中当向所述适配器垫的所述中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，所述经组合的顶板、底板和弹性体构件在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.139英寸的整个纵向位移上提供至少45,000磅/英寸的纵向刚度、在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.234英寸的整个侧向位移上提供至少45,000磅/英寸的侧向刚度，并且在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多41毫弧度的整个旋转位移上提供至少250,000磅*英寸/旋转弧度的转动刚度。
30.根据权利要求29所述的滚柱轴承适配器垫系统，其中第一外部弹性体构件、所述第二外部弹性体构件和所述中心弹性体构件由天然橡胶构成。
31.根据权利要求29所述的滚柱轴承适配器垫系统，其中第一外部弹性体构件、所述第二外部弹性体构件和所述中心弹性体构件具有65-80肖氏硬度A之间的硬度。
32.根据权利要求29所述的滚柱轴承适配器垫系统，其中所述第一和第二外部弹性体构件的静态厚度大于所述中心弹性体构件的静态厚度。
33.根据权利要求29所述的滚柱轴承适配器垫系统，所述第一外部弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述第一外部弹性体构件而形成的横截面处的所述表面积大于2.5平方英寸；并且所述第二外部弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述第二外部弹性体构件而形成的横截面处的表面积大于2.5平方英寸。
34.根据权利要求29所述的滚柱轴承适配器垫系统，其中所述第一和第二外部弹性体构件在以所述顶板和底板的所述内表面之间居中的平面穿过所述第一和第二外部弹性体构件而形成的横截面处的所述组合表面积大于5平方英寸。
35.根据权利要求29所述的滚柱轴承适配器垫系统，其中所述第一和第二外边缘包括从所述顶板的所述中心部分的中点测得的连续半径。
36.一种被构造为与三件套转向架一起使用的滚柱轴承适配器垫，所述滚柱轴承适配器垫包括：
连续顶板，所述连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
第一外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间；
第二外部弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间；
中心弹性体构件，该构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间；
第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；
第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；
其中当向所述适配器垫的所述中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，所述经组合的顶板、底板和弹性体构件在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.139英寸的整个纵向位移上提供至少45,000磅/英寸的纵向刚度、在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.234英寸的整个侧向位移上提供至少45,000磅/英寸的侧向刚度，并且在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多41毫弧度的整个旋转位移上提供至少250,000磅*英寸/旋转弧度的转动刚度。
37.根据权利要求36所述的滚柱轴承适配器垫，其中所述适配器垫的所述顶板、底板和弹性体构件在所述顶板相对于所述底板发生的至多0.05英寸的整个垂直位移上提供至少5,000,000磅/英寸的垂直刚度。
38.根据权利要求36所述的滚柱轴承适配器垫，其中所述顶板具有均匀厚度，而所述底板具有不均匀厚度。
39.根据权利要求36所述的滚柱轴承适配器垫，其中所述适配器垫的所述经组合的顶板、底板和弹性体构件提供剪切应变，所述剪切应变在最大位移下不超过120％。
40.根据权利要求36所述的滚柱轴承适配器垫，其中所述纵向滞后小于约1500磅。
41.根据权利要求36所述的滚柱轴承适配器垫，其中所述侧向位移滞后小于约6,000磅。
42.根据权利要求36所述的滚柱轴承适配器垫，其中所述扭转滞后小于约16,000磅*英寸。
43.一种滚柱轴承适配器垫系统，所述系统被构造为与具有AAR标准几何形状的三件套转向架一起使用，所述系统包括：
被构造为接合滚柱轴承的滚柱轴承适配器，所述滚柱轴承适配器包括：
冠状顶面；
被构造为接合滚柱轴承的底面；
其中围绕轮轴中轴上方约5.2英寸处的侧向轴线，所述滚柱轴承适配器在所述滚柱轴承适配器的纵向中心线处具有在约1.0in4至约2.0in4范围内的横截面惯性矩；并且
其中所述滚柱轴承适配器在所述滚柱轴承适配器的所述纵向中心线的横截面处，围绕着所述适配器中心处的垂直轴线，具有在约50in4至约100in4范围内的横截面惯性矩；和
适配器垫，所述适配器垫与所述滚柱轴承适配器接合并且被构造为接合侧架轴箱顶板，所述适配器垫包括：
连续顶板；
连续底板；
设置在所述顶板与底板之间的弹性体构件，其静态厚度在0.15英寸至0.30英寸的范围内；
其中在所述顶板和底板的所述内表面之间居中的横截平面中，所述弹性体构件的表面积大于约50平方英寸；
其中当向所述适配器垫的所述中心部分施加35,000磅的垂直载荷时，所述经组合的顶板、底板和弹性体构件在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.139英寸的整个纵向位移上提供至少45,000磅/英寸的纵向刚度、在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多0.234英寸的整个侧向位移上提供至少45,000磅/英寸的侧向刚度，并且在所述顶板相对于所述底板发生的偏离中心位置至多41毫弧度的整个旋转位移上提供至少250,000磅*英寸/旋转弧度的转动刚度。
44.一种用于形成轨道车转向架的方法，包括：
提供三件套转向架，所述三件套转向架包括：
摇枕；
第一侧架，所述第一侧架具有呈AAR标准几何形状的第一轴箱和呈AAR标准几何形状的第二轴箱；以及第二侧架，所述第二侧架具有呈AAR标准几何形状的第三轴箱和呈AAR标准几何形状的第四轴箱，每个侧架轴箱限定了第一外侧和第二外侧并且具有位于所述第一外侧与所述第二外侧之间且在其间延伸的轴箱顶板；
提供第一轮对，所述第一轮对与第一滚柱轴承接合并且与第二滚柱轴承接合；
提供与第三滚柱轴承接合并与第四滚柱轴承接合的第二轮对；
提供第一滚柱轴承适配器，所述第一滚柱轴承适配器具有与所述第一滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；提供第二滚柱轴承适配器，所述第二滚柱轴承适配器具有与所述第二滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；提供第三滚柱轴承适配器，所述第三滚柱轴承适配器具有与所述第三滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；以及提供第四滚柱轴承适配器，所述第四滚柱轴承适配器具有与所述第四滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙；每个滚柱轴承适配器关于侧向中心线对称且关于纵向中心线对称，并且限定底面和冠状顶面，所述顶面限定了在所述侧架的任一侧从所述顶面向上突出的、相对的第一和第二竖直肩部；
提供第一适配器垫、第二适配器垫、第三适配器垫、第四适配器垫，每个适配器垫包括：
连续顶板，所述连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
第一外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间并限定第一外边缘，并且该构件的静态厚度在0.15英寸至0.30英寸的范围内；
第二外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间并限定第二外边缘，并且该构件的静态厚度在0.15英寸至0.30英寸的范围内；
中心弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间并限定第三外边缘，并且其静态厚度在0.15英寸至0.25英寸的范围内；
第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；
第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；
第一弹性体侧向适配器夹紧件，所述夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第一竖直肩部的内表面与所述底板的所述第一上翘区之间；
第二弹性体侧向适配器夹紧件，所述夹紧件设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述第二竖直肩部的内表面与所述底板的所述第二上翘区之间；
第一弹性体侧向侧架夹紧件，所述夹紧件设置在所述顶板的所述第一上翘区的外表面与所述接合的侧架轴箱的所述第一外侧之间；
第二弹性体侧向侧架夹紧件，所述夹紧件设置在所述顶板的所述第二上翘区的外表面与所述接合的侧架轴箱的所述第二外侧之间；
将所述第一适配器垫与所述第一轴箱顶板和所述第一滚柱轴承适配器接合，使得所述第一适配器垫的所述顶板相对于所述轴箱顶板的移动受限，并且使得所述第一适配器垫的所述底板相对于所述第一滚柱轴承适配器的移动受限；
将所述第二适配器垫与所述第二轴箱顶板和所述第二滚柱轴承适配器接合，使得所述第二适配器垫的顶板相对于所述轴箱顶板的移动受到限制，并且使得所述第二适配器垫的底板相对于所述第二滚柱轴承适配器的移动受到限制；
将所述第三适配器垫与所述第三轴箱顶板和所述第三滚柱轴承适配器接合，使得所述第三适配器垫的顶板相对于所述轴箱顶板的移动受到限制，并且使得所述第三适配器垫的底板相对于所述第三滚柱轴承适配器的移动受到限制；
将所述第四适配器垫与所述第四轴箱顶板和所述第四滚柱轴承适配器接合，使得所述第四适配器垫的所述顶板相对于所述轴箱顶板的移动受限，并且使得所述第四适配器垫的所述底板相对于所述第四滚柱轴承适配器的移动受限；
其中每个适配器垫的所述顶板和底板的中心部分以及所述中心弹性体构件至少部分地设置在所述接合的轴箱顶板下方，而每个适配器垫的所述顶板和所述底板的所述第一和第二侧向突出凸缘以及所述第一和第二外部弹性体构件整个设置在所述接合的滚柱轴承适配器的所述竖直肩部上方，并且处于所述接合的轴箱顶板之外。
45.根据权利要求44所述的方法，还包括：
使所述适配器垫中每一个的所述顶板的所述第一侧凸缘和所述适配器垫中每一个的所述底板的所述第一侧凸缘在朝向彼此的方向上产生塑性变形以压缩所述第一外部弹性体构件；并且
使所述适配器垫中每一个的所述顶板的所述第二侧凸缘和所述适配器垫中每一个的所述底板的所述第二侧凸缘在朝向彼此的方向上产生塑性变形以压缩所述第二外部弹性体构件。
46.根据权利要求45所述的方法，其中使所述适配器垫中每一个的所述第一和第二侧凸缘产生变形的步骤在所述适配器垫的模制期间进行。
47.根据权利要求45所述的方法，其中所述压缩步骤施加至少3,000磅的压缩力。
48.根据权利要求45所述的方法，其中所述压缩步骤将所述适配器垫中每一个的所述外部弹性体构件压缩所述外部弹性体构件的静态厚度至少0.02英寸。
49.根据权利要求45所述的方法，其中所述压缩步骤将所述适配器垫中每一个的所述外部弹性体构件压缩所述外部弹性体构件的静态厚度的至少7％。
50.一种形成适配器垫系统的方法，所述适配器垫系统被构造为与具有AAR标准几何形状的三件套转向架一起使用，所述方法包括：
提供滚柱轴承适配器，所述滚柱轴承适配器具有与所述第一滚柱轴承接合的AAR标准止推片间隙，所述滚柱轴承适配器关于侧向中心线对称且关于纵向中心线对称，并且限定底面和冠状顶面，所述顶面限定了从所述顶面向上突出的、相对的第一和第二竖直肩部；
提供适配器垫，所述适配器垫被构造为接合轴箱顶板和所述滚柱轴承适配器，所述适配器垫包括：
提供连续顶板，所述顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
提供连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
提供第一外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间；
提供第二外部弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间；
提供中心弹性体构件，所述构件设置在所述顶板和底板的所述中心部分之间；
提供第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；
提供第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与所述底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；
压缩所述第一和第二外部弹性体构件；
将所述适配器垫与所述第一滚柱轴承适配器接合，使得所述第一适配器垫的所述底板相对于所述滚柱轴承适配器的移动受限；
其中所述顶板和所述底板的所述第一和第二侧向突出凸缘以及每个适配器垫的所述第一和第二外部弹性体构件整个设置在所述滚柱轴承适配器的所述竖直肩部上方。
51.根据权利要求50所述的方法，其中压缩所述第一和第二外部弹性体构件的步骤还包括：在模制所述适配器垫之后，将第一压缩垫片插入所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间，以及将第二压缩垫片插入所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间。
52.根据权利要求50所述的方法，其中压缩所述第一和第二外部弹性体构件的步骤还包括：将第一压缩垫片插入所述底板的所述第一侧凸缘与所述第一竖直肩部之间，以及将第二压缩垫片插入所述底板的所述第二侧凸缘与所述第二竖直肩部之间。
53.根据权利要求52所述的方法，其中在模制所述适配器垫的过程期间形成所述第一和第二压缩垫片。
54.根据权利要求50所述的方法，其中所述压缩步骤施加至少3,000磅的压缩力。
55.根据权利要求50所述的方法，其中所述压缩步骤将所述外部弹性体构件压缩大于所述外部弹性体构件的静态厚度的7％。
56.根据权利要求50所述的方法，其中所述中心弹性体构件的厚度小于或等于所述第一和第二外部弹性体构件的厚度。
57.一种用于形成适配器垫的方法，包括：
提供连续顶板，所述连续顶板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
提供连续底板，所述连续底板具有中心部分、从所述中心部分的相对边缘向上突出的第一和第二上翘区、从所述第一上翘区向外突出的第一侧凸缘以及从所述第二上翘区向外突出的第二侧凸缘；
将第一外部弹性体构件插入所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间；
将第二外部弹性体构件插入所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间；
将中心弹性体构件插入所述顶板和底板的所述中心部分之间；并且
形成第一基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第一外部弹性体构件之间；
形成第二基本中空部分，所述部分设置在所述顶板与底板之间，并且位于所述中心弹性体构件与所述第二外部弹性体构件之间；
压缩所述第一外部弹性体构件；并且
压缩所述第二外部弹性体构件。
58.根据权利要求57所述的方法，其中在所述压缩步骤之前，所述顶板的所述第一侧凸缘从所述第一上翘侧部向外和向下突出，所述顶板的所述第二侧凸缘从所述第二上翘侧部向外和向下突出，所述底板的所述第一侧凸缘从所述第一上翘侧部向外和向上突出而第二侧凸缘从所述第二上翘侧部向外和向上突出。
59.根据权利要求57所述的方法，还包括在模制过程期间将所述弹性体构件粘附到所述顶板和底板。
60.根据权利要求57所述的方法，其中压缩所述第一和第二外部弹性体构件的步骤还包括：在模制过程之后，将第一压缩垫片插入所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间，以及将第二压缩垫片插入所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间。
61.根据权利要求60所述的方法，其中压缩所述第一和第二外部弹性体构件的步骤还包括：将第一压缩垫片插入所述顶板和底板的所述第一侧凸缘之间，以及将第二压缩垫片插入所述顶板和底板的所述第二侧凸缘之间。
62.根据权利要求57所述的方法，其中所述压缩是通过使所述第一和第二侧凸缘产生塑性变形来实现的。
63.根据权利要求57所述的方法，其中所述压缩步骤将所述外部弹性体构件压缩大于所述外部弹性体构件的静态厚度的7％。
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