CN1188055A - 底件内设有内肋的铁路车架侧架 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的铁路车架的侧架具有增强的底件。侧架具有一个狭长的顶部抗压件两个斜角抗拉件从顶部抗压件端部附近开始以锐角向下延伸和一个底件将对角抗拉件的另一端连结起来。底件的顶表面常被称为弹簧座,因为它支承着弹簧组,而弹簧组支承着横梁。在一般为空心的底件内,在它与斜角抗拉件交界的附近增添内部支承肋以便使底件和连结的斜角抗拉件增强。底件的顶表面与斜角抗拉件及/或柱件的交接处也被加厚。

Description

底件内设有内肋的铁路车架侧架

本发明涉及铁路车辆车架，更具体点说，涉及的铁路车辆车架的侧架具有改进的和增强的底件。

铁路货车车架通常为三件组合，其中每一车架具有两个在侧向上彼此间隔开的侧架。每一侧架有一中心孔或横梁孔可用来接纳沿侧向在两侧架之间延伸的横梁的两端。两个侧架的两端在侧向上对齐以便在通常被称为侧架的轴架颚口内接纳车轮车轴组。

典型的三件货车车架曾在美国专利2,235,799、4,363,276和4,838,174号中示出。

典型的铁路货车车架的侧架具有一个平行于铁路轨道而沿纵长方向延伸的狭长的顶部抗压件。侧架还具有两个从顶部受压件两端附近以锐角沿斜角方向延伸的抗拉件。另有一个底件沿纵向延伸将两个斜角抗拉件的两端连结起来。底件的顶部通常被称为侧架的弹簧座可用来接纳弹簧组以便将横梁的两端支承在其上。横梁沿侧向在两个侧架之间延伸。应该知道侧架和伴随的横梁一样都是单独的铸钢结构。还应知道侧架为一加工的结构件，大部分被掏空以便减少重量。

随着现代货车载重的增加，车辆毛重已达286,000磅，对货车车架特别是侧架和横梁的结构要求变得格外严峻。美国铁路协会(AAR)曾根据载重服务条件制定过货车车架的某些标准。这些标准包括动态试验要求和静态试验要求。静态试验要求涉及铸造侧架和横梁所用钢的等级。从生产的经济观点出发，最好能利用等级最经济的钢面又要能满足所要进行服务的各种载重要求。值得注意的是现有的重量减少的侧架设计，其最大的静态垂直方向的挠度已超过等级B钢的限度。因此需要增强，特别是在侧架的底件与相邻斜角抗拉件之间的界面上。可用各种方法来增强，包括增厚度件的顶底和侧壁及斜角抗拉件本身，还可以增大连结部的曲率半径，从而将金属添加到底件和斜角抗拉件的连结部上。最好在增加强度时能少增或不增货车车架侧架和横梁的重量。

因此，本发明的目的是要提供一种改进的和增强的铁路车架的侧架。

本发明所提供的铁路货车侧架具有改进的和增强的底件和斜角件。底件的顶表面和柱件的连结部也已被增强。图2所示的整个侧架具有一个平行于铁路轨道而沿纵长方向延伸的狭长的顶部抗压件。应该知道侧架是一个单独的铸钢结构。两个端部各从顶部抗压件的每一端沿纵向向外延伸出来并形成轴架的颚口可用来接纳两个车轮对的车轴支承端。两个斜角抗拉件分别从顶部抗压件端头附近向下延伸与顶部抗压件成为锐角。有一底件沿纵向延伸并将两个对角抗拉件的另一端连结起来。还有两个在纵向上彼此间隔开的柱件在底件和顶部抗压件之间垂直地延伸。这两个柱件形成每一个侧架的横梁孔或中心孔。底件的顶表面被称为弹簧座可用来接纳弹簧组而将横梁端支承在其上。

随着现代货车载运重量的增加，人们对开裂和屈伏日益关心，特别是在每一柱件与弹簧座之间的界面的角落内。屈伏和应力断裂曾在这个区域内发生并被认为是由于弹簧座的转动及柱件和弹簧座在角落上的交叉所致。侧架为一复杂的加工的结构，大部分为空心的。侧架通常在其任一部分的剖面上可被说作是由一个顶部一个底部和两个将顶部和底部连结起来的侧边部构成。底件也是这样，可被说作是由一个也被称为弹簧座的顶件、一个底件和两个将顶件和底件连结起来的侧边件构成。侧架过去的设计曾包括有一个中心支承肋，该支承肋位在底件内纵长方向的中心上并从该中心沿纵长方向延伸一段短距离。

本发明曾提出需要对弹簧座区域的一部分或弹簧座和柱件交接的区域进行增强。这种增强可通过设置整体浇铸的内肋来完成，内肋在侧向上位在底件外壁之内，但又从中心支承肋沿侧向向外间隔开。本发明的每一条支承肋都是从一个靠近弹簧座区的转动或柱件和底件的交接区的位置沿纵向延伸到一个不到底件中心的点。也可以说本发明的支承肋是从对角抗拉件和底件的交接区沿纵向延伸到一个不到底件中心的点。每一条支承肋都是一个一般为平面的结构从底件底壁的顶表面延伸到底件的顶壁。增加在底件顶表面和柱件或斜角件连结角落区域的厚度还可以进一步增强。

对于一个标准的5英尺10英寸轮基的铁路车架，就等级为B、B+和C的钢而言，在140,000磅的试验载荷下，最大的垂直挠度如下：钢的等级                  B        B+        C垂直挠度(英寸)           0.042    0.051     0.058

拉力试验的结果如下：钢的等级                  B        B+        C抗拉强度(磅/方英寸)      70,000   80,000    90,000屈伏点(磅/方英寸)        38,000   50,000    60,0002英寸长的延伸率(％)      24       24        22面积缩减率(％)           36       36        45

如上可见，如用等级为B+，而不是B的钢来构成车架，那么就能允许较大的挠度。但等级为B+的钢是比较贵的。一般最好在满足载荷挠度要求的条件下尽可能采用等级不贵的钢。

在附图中：

图1为由两个侧架和一根横梁构成的铁路车架的透视图；

图2为按照本发明的侧架的侧视图；

图3为按照本发明的侧架的部分侧视图；

图4为按照本发明的侧架的横截面图；

图5为按照本发明的侧架的一部分的部分横向剖视图；

图6为现有技术的侧架的部分侧视图。

现在参阅图1和2，按照本发明的车架一般地用标号10指出。铁路车架10具有相同的侧架12和14彼此在侧向上间隔开。在每一侧架的两个端部26和28上分别制出轴架开口27和29，车轮车轴组18和20就分别被接纳在开口27和29内。横梁在侧架12和14之间沿侧向延伸并被接纳在两个侧架的两个轴架端中间的横梁孔内。图2示出侧架12上的横梁孔40。

现在参阅图2，侧架12具有狭长的顶部抗压件24沿纵向延伸越过侧架12的顶部并终止在两个端部26和28。可以看到，轴架开口27是在端部26的下部形成的，而轴架开口29是在端部28的下部形成的。斜角的抗拉件30和32分别从顶部抗压件24的一个靠近端部26和28的点上向下延伸。斜角抗拉件30和32延伸时所取的角度约为45度。底部34沿纵向延伸并将斜角抗拉件30和32的下端部连结起来。柱件36和38在纵向上彼此间隔开并沿垂直方向延伸从底部34的上部靠近其与斜角受拉件30和32的连结处延伸到顶部抗压件24的下表面上。可以看到，顶部抗压件24的下部、底部34的上部及两个柱件36和48结合形成一个一般为长方形的横梁孔40。底部34的上表面也被称为弹簧座42。

应该知道侧架12和14都是单独的铸钢结构。这些结构都是按照现代的铸造实务浇铸出来的，其中包括应用型芯来形成侧架12上一般都是空心的构件，以致每一构件如顶部抗压件24和底部34一般都是空心的，每一构件都具有一个底部、一个顶部和把顶部和底部连结起来的两个侧边部。

侧架可用等级为B、B+和C的各种碳钢和合金钢浇铸。这些钢的性能已在上面论述过。

现在参阅图3和4，其中侧架12用适当的横截面较详细地示出。可以看到底部34具有底壁62、顶壁64，顶壁的顶表面用作弹簧座42。弹簧导筒44从弹簧座42向上伸出。弹簧导筒44的作用是形式一个模型将圆柱形弹簧接纳在其内并定位以便支承横梁的端头。底部34还具有侧壁66和68从底壁62垂直向上延伸到顶壁64并形成底部34在纵向上的外部边缘。可以看到壁部腹板70和72分别从壁66和68延伸出来与顶壁64的外部边缘相交，从而给弹簧座42增添强度。

可以看到支承肋50和51沿纵向在底部34内延伸。每一支承肋50和51都在侧向上与中心支承肋60间隔开并从底壁62沿垂直方向延伸到顶壁64。支承肋50和51完全相同只是它们在侧向上的位置不同。还应知道侧架12包括另一组支承肋位在纵向上远离支承肋50和52的地方并从底部34向斜角抗拉件32延伸。为了简洁起见，只有支承肋50和51详细说明，该支承肋从底部34向斜角抗拉件30延伸。也可说支承件50和51向柱件36延伸。

可以看到支承肋50终止在边缘52，该边缘是由金属形成的肋50与在侧架12浇铸时所用型芯连结而成。支承肋另一纵向边缘在54处示出，该边缘是由金属形成的肋50与形成底部内在中空部的中心型芯接触而成。在侧架12从底壁62向对角抗拉件30延伸的部分旁有一型芯孔在底壁62上形成。该型芯孔是在边缘56和58之间形成的并且在侧向上位在底壁内的中间。可以看到支承50必须在侧向上向侧壁68间隔开，而支承肋51必须在侧向上向侧壁66间隔开，以免这个型心孔的一部分靠近开口的边缘58。

支承肋50和类似的支承肋的一般尺寸为：厚度从0.44英寸到1.75英寸(1.12cm到1.90cm)，在底部34内的纵向延伸长度约为5英寸(13cm)。

还应注意到在本发明中，柱件36和弹簧座42在46的连结部的金属厚度已从现有技术的约为0.69英寸(1.75cm)的厚度增加到约为0.94英寸(2.39cm)。这个增加的厚度可使在弹簧座和柱件36之间的连结区域增强，从而可使侧架12具有提高的强度和效能。

现在参阅图5，其中示出支承肋50的详图。可以看到支承肋50是从支承边缘52延伸到支承肋的边缘54，该边缘54是在浇注时由支承肋金属与在34和斜角件30内形成空心部的特殊型芯接触而形成的。可以看到上面所说型芯孔是沿纵向从受拉件开口边缘56延伸到底部的开口边缘58。可以看到支承肋50在侧向上的位置必须从型芯孔的开口向侧壁68间隔开以便离开型芯孔的开口。在连结部36和顶壁64上厚度已被增加，这也可立即从图5上看到。

现在参阅图6，其中示出现有技术的侧架112。侧架112具有沿纵向延伸到端部126的顶部抗压件124。当然，可以看到图6为一部分侧视图，还有一个相似的端部未被示出。端部126有一向下延伸的部分以便形成轴架颚口127从而接纳车轮车轴组。斜角抗拉件130从端部126附近以锐角向下延伸到形成底部134。底部134沿纵向延伸以便连结另一个未示出而向侧架112另一端延伸的另一个斜角抗拉件。

底部134本身是由底壁162和顶壁164及两个侧壁(未示出)构成的，两个侧壁在侧向上彼此间隔开并连结到底壁162和顶壁164上。可以看到中心支承肋160在侧向上位在两个侧壁的正中间并在垂直方向上从底壁162延伸到顶壁164。弹簧座144是由顶壁164的顶表面形成的。柱件136沿垂直方向从弹簧座144的角落连结部146向上延伸到顶部受压件124的底表面。一个一般为长方形的横梁孔140在柱件136和另一个在纵向上与它离开的相同的柱件之间形成。还有一个型芯孔是在向斜角抗拉件130的底表面延伸的底壁162内用纵长方向上的边缘156和158形成。

Claims (12)

1.用于铁路车辆车架的侧架，所说侧架具有：

一个沿纵向延伸的狭长的顶部抗压件，

两个端部分别从所说顶部抗压件的端头沿纵向伸出并各形成一个轴架颚口，

两个斜角抗拉件分别从所说顶部抗压件的所说端头附近与所说顶部抗压件成为锐角地向下延伸，

一个沿纵向延伸的底件连结在每一个所说斜角抗拉件的下端上，

两个在纵向上彼此间隔开的柱件在所说底件和所说顶部抗压件之间垂直地延伸，

所说底件和邻接的斜角抗拉件一般都是空心的，

所说底件具有一个顶壁、一个底壁和两个将所说顶壁连结到所说底壁的侧壁，

所说底件还有四个支承肋，分别在所说顶壁和所说底壁之间垂直地延伸，并各从所说底件和所说邻接的斜角抗拉件的交界附近沿纵向延伸到所说底件内，

所说支承肋在侧向上成对相互间隔开地设置，并各在侧向上向内离开所说底件的所说侧壁。

2.按照权利要求1的侧架，其特征为，

每一底件在所说底壁上具有两个中心型芯孔，

每一所说中心型芯孔在侧向上位在所说底件的所说侧壁之间，并在纵向上靠近所说斜角抗拉件和所说底件的连结部，

每一所说支承肋在所说底件的所说顶壁和所说底壁之间垂直地延伸并在侧向上在所说中心型芯孔和所说底件的一个所说侧壁之间从一个位置开始沿着所说底壁延伸。

3.按照权利要求2的侧架，其特征为，

每一个所说支承肋都是所说侧架整体铸钢的一个部分，

每一个所说支承肋的侧向厚度约为0.44英寸到0.75英寸(1.12cm到1.90cm)。

4.按照权利要求2的侧架，其特征为，在浇铸所说侧架时所设置的底部中心型芯限制着所说支承肋的纵向长度使它在沿纵向旁越所说底件时只能延伸到一个不到一半路程的点。

5.按照权利要求2的侧架，其特征为，每一所说支承肋沿纵向延伸超过所说底件和所说邻接的斜角抗拉件的交界部直到所说斜角抗拉件内的一个点。

6.用于铁路车辆车架的侧架，所说侧架具有：

一个狭长的顶部受压件，

两个斜角抗拉件分别从所说顶部抗压件的端头附近向斜下方延伸，

一个底件连结在每一个所说斜角抗拉件的下端上，

两个柱件在所说底件和所说顶部抗压件之间垂直地延伸，

所说底件和所说斜角抗拉件一般都是空心的，所说底件具有一个顶壁、一个底壁和两个将所说顶壁连结到所说底壁的侧壁，

在所说底件内有四个支承肋，所说支承肋在所说顶壁和所说底壁之间垂直地延伸，并从所说底件和所说邻接的斜角抗拉件的交界附近沿纵向延伸到所说底件内的一个点。

7.按照权利要求6的侧架，其特征为，每一底件在所说底壁上具有两个中心型芯孔，每一所说中心型芯孔在侧向上位在所说底件的所说侧壁之间，并在纵向上靠近所说斜角抗拉件和所说底件的连结部，

每一所说支承肋在所说底件的所说顶壁和所说底壁之间垂直地延伸并在侧向上与所说中心型芯孔和所说底件的一个所说侧壁间隔开从一个连结部开始沿着所说底壁延伸。

8.按照权利要求7的侧架，其特征为，

每一个所说支承肋都是所说侧架整体铸钢的一个部分，

每一个所说支承肋的侧向厚度为从0.44英寸到0.75英寸(1.12cm到1.90cm)。

9.按照权利要求7的侧架，其特征为，在浇铸所说侧架时所设置的底部中心型芯限制着所说支承肋的纵向长度使它在沿纵向穿越所说底件时只能延伸到一个不到一半路程的点。

10.按照权利要求7的侧架，其特征为，每一所说支承肋沿纵向延伸超过所说底件和所说邻接的斜角抗拉件的交界部直到所说斜角抗拉件内的一个点。

11.按照权利要求6的侧架，其特征为，所说侧架是由等级为B+的钢构成的。

12.按照权利要求7的侧架，其特征为，所说底件的所说顶壁与每一个所说拉件在角部上相交，

所说角部具有约为0.94英寸(2.39厘米)的厚度。

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