CZ2012447A3

CZ2012447A3 - Sestava zeleznicního spráhla, teleso spráhla této sestavy a kloub spráhla této sestavy

Info

Publication number: CZ2012447A3
Application number: CZ20120447A
Authority: CZ
Inventors: F.@Andrew Nibouar; R. Smerecky@Jerry; P. Sellberg@Roland; A. Gibeaut@Arthur
Original assignee: Bedloe Industries Llc
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2013-12-11
Also published as: BR112012017074A2; MX2012008104A; AU2011203691B2; AU2019202945B2; US8783481B2; AU2019202938A1; ZA201204667B; ZA201502622B; CA2786788A1; US8485371B2; AU2019202945A1; AU2016256795B2; AU2011203691A1; MX2021014613A; US20130269900A1; BR112012017074B1; US9505418B2; CN105903891B; MX339159B; US9079590B2

Abstract

Sestava zeleznicního spráhla obsahuje alespon teleso (204) a kloub (208), které jsou oba vytvoreny výrobním procesem bez vypálení. Teleso a kloub mají podle první varianty provedení rozmerové tolerance vzdáleností mezi prvky, které se opotrebovávají behem provozu, které jsou zhruba polovicní, nez lze dosahovat u telesa a kloubu, vyrobených pomocí procesu lití do syrových forem, v dusledku cehoz dochází k prodlouzení zivotnosti v porovnání s telesem a kloubem, vytvorenými pomocí procesu lití do syrových forem. Teleso a kloub mají podle druhé varianty provedení povrchové podmínky, které alespon splnují pozadavky Americké asociace zeleznic se zkratkou AAR, specifikace M-211, jak je stanoveno porovnáním pomocí SCRATA a pro mnozinu kategorií, lepsí nez povrchové podmínky, pozadované AAR specifikací M-211, které zajistují prodlouzenou zivotnost v porovnání s telesem a kloubem, splnujícím podmínky AAR specifikace M-211. Teleso této sestavy zeleznicního spráhla, vyrobené procesem bez vypálení, má rozmerové tolerance vzdáleností mezi prvky, které se opotrebovávají behem provozu, které jsou mezi zhruba .+-. 0,050 az 0,075 palce, tedy .+-. 0,13 az 0,18 cm, coz vede k prodlouzené zivotnosti v porovnání s telesem, vyrobeným procesem lití do syrových forem. Kloub této sestavy zeleznicního spráhla, vyrobený procesem bez vypálení, má rozmerové tolerance vzdáleností mezi prvky, které se opotrebovávají behem provozu, které jsou mezi zhruba .+-. 0,040 az 0,065 palce, tedy .+-. 0,1 az 0,165 cm, coz vede k prodlouzené zivotnosti v porovnání s kloubem, vyrobeným procesem lití do syrových forem.

Description

[0001] Vynález se obecně týká oblasti železničních spřáhel, přičemž se zejména týká výroby železničních spřáhel a jejich různých součástí prostřednictvím využívání odlévání pomocí nepálené formy nebo tvrdnutí na vzduchu.

Dosavadní stav techniky

[0002] Lití do pískových forem je jednou z původních postupů při lití. Jeho populární využívání je způsobeno jeho nízkými náklady a jednoduchostí používaných materiálů.

Lití do pískových forem je součást lití, prováděná prostřednictvím následujícího procesu:

(1) umístění vzoru do písku pro vytvoření formy, která obsahuje vtokový systém, (2) vyjmutí vzoru, (3) vyplnění dutiny formy roztaveným kovem, (4) ponechání kovu vychladnout, (5) rozlomeni pískové formy a vyjmutí odlitku, a (6) dokončení lití, které může zahrnovat opravy svarů, broušení, obrábění a/nebo operace tepelného opracování.

Tento proces bude nyní podrobněji vysvětlen.

[0003] Při lití do pískových forem je primárním dílem vybavení forma, která obsahuje několik součástí.

Forma je rozdělena na dvě poloviny, a to na svršek (horní polovinu) a spodek (spodní polovinu), které se stýkají podél dělicí linie.

Směs písku je uložena kolem základního „vzoru, vytvářejícího dutinu formy, která má vzhled odlévaného tvaru.

Písek je obvykle uložen v prvku, který slévači nazývají jako formovací rám, což jsou boxy bez dna nebo víka využívané pro uložení písku.

Směs písku je upěchována při jejím přidání a/nebo je konečná sestava formy někdy vystavena působení vibrací pro zhutnění písku a vyplnění veškerých nežádoucích dutin ve formě.

Písek může být ukládán ručně, avšak stroje, které využívají tlak nebo nárazy, zajišťují ukládání písku a vyžadují mnohem méně času, čímž je zvyšována rychlost výroby.

Vzor je poté vyjmut, takže ponechává dutinu formy.

Jádra jsou přidána podle požadavků a svršek formy je umístěn na horní stranu spodku formy.

[0004] Jádra jsou tvořena přídavnými díly, které vytvářejí vnitřní otvory, zahloubení a průchody v odlitku.

Jádra jsou obvykle vytvořena z písku, takže mohou být vytřesena ven z odlitku, aniž by došlo k narušení nezbytné geometrie.

V důsledku toho písková jádra umožňují vytváření celé řady složitých vnitřních prvků.

Každé jádro je umístěno ve formě před litím roztaveného kovu.

Zahloubení ve vzoru, nazývaná jako otisky jádra, ukotvují každé jádro na svém místě.

Avšak jádro se může stále ještě posouvat, a to v důsledku slabého uchycení mezi jádrem a otisky jádra, nebo v důsledku proudění kovu kolem jádra nebo v důsledku vztlaku či nadlehčování v roztaveném kovu.

[0005] Malé kovové dílky, nazývané jako podpěrky jádra, jsou upevněny mezi jádry a povrchem dutiny pro zajištění další opěry pro jádra.

Podpěrky jádra jsou tvořeny malými kovovými dílky, které jsou upevněny mezi jádrem a povrchem dutiny.

Podpěrky jádra jsou vytvořeny z kovu, který má vyšší teplotu tání, než má odlévaný kov, a to za účelem udržování jejich struktury pro podpírání jádra.

Po ztuhnuti jsou podpěrky jádra odlity uvnitř odlitku, přičemž přebytečný materiál podpěrek jádra, který vyčnívá ven, je odříznut.

[0006] Kromě vnějších a vnitřních prvků nebo znaků odlitku musejí být rovněž i další prvky nebo znaky zabudovány do formy pro uložení proudu roztaveného kovu.

Roztavený kov je naléván do nalévací nálevky, která představuje velké zahloubení na horní straně pískové formy.

Roztavený kov vytéká ven ze spodní části této nálevky a směrem dolů do hlavního kanálu, nazývaného vtokový licí kanál.

Tento vtokový licí kanál je připojen k sérii kanálků, nazývaných licí kanálky, které unášejí roztavený kov do dutiny.

Na konci každého licího kanálku roztavený kov vstupuje do dutiny přes vtok, který reguluje rychlost proudění a minimalizuje turbulence.

[0007] Komůrky, nazývané jako nálitkové komůrky, které jsou vyplněny roztaveným kovem, jsou často připojeny k licímu systému. Tyto nálitky poskytují přídavný zdroj kovu během tuhnutí.

Pokud se odlitek ochlazuje, tak se roztavený kov smršťuje a přídavný materiál ve vtoku a v nálitcích působí jako zpětné doplňování do dutin v případě potřeby.

Otevřené nálitky rovněž napomáhají při snižování smršťování. Pokud jsou využívány otevřené nálitky, tak první materiál pro vstup do dutiny může procházet zcela přes dutinu a poté vstupovat do otevřeného nálitku.

Tato strategie zabraňuje předčasnému tuhnutí roztaveného kovu a poskytuje zdroj materiálu pro kompenzování smršťování.

Nakonec jsou zde zahrnuty malé kanálky, které probíhají od dutiny do vnitřku formy. Tyto kanálky působí jako odvětrávací otvory pro umožnění úniku plynů z dutiny.

Pórovitost písku rovněž umožňuje únik určitého množství vzduchu, avšak přídavné odvzdušňovací otvory jsou někdy nezbytné.

Roztavený kov, který proudí přes všechny kanálky (vtokový licí kanál, licí kanálky a nálitkové komory), bude tuhnout v připevněném stavu k odlitku a musí být oddělen od součásti po jejím vyjmutí.

Roztavený kov je naléván do dutiny formy, přičemž po jeho ochlazení a ztuhnutí je odlitek oddělen od pískové formy.

[0008] Přesnost odlitku je omezena typem písku a typem procesu vytváření formy.

Pískové odlitky, vytvořené v hrubém syrovém písku, mají drsnou texturu na povrchu odlitku, čímž je lze snadno odlišit od odlitků, vytvořených jinými procesy.

Formy z písku vytvrzené na vzduchu nebo formy bez vypálení mohou poskytovat odlitky s mnohem hladším povrchem.

Výhoda vytvoření hladší povrchové plochy bude podrobněji vysvětlena v dalším, přičemž však není nedůležitá při zlepšení výkonnosti lití, prováděného s využitím procesu tuhnutí na vzduchu.

Po vytvarování je odlitek pokryt zbytky oxidů, silikátů a jiných sloučenin. Tyto zbytky mohou být odstraněny pomocí různých prostředků, jako je broušení nebo otryskávání broky.

Několik dalších výhod z hlediska stavu povrchové plochy vyplývá z využívání procesu vytvrzení na vzduchu v porovnání s procesem syrového písku. Ty zahrnují výhody z hlediska povrchových inkluzí, povrchové pórovitosti, přesahů a strupů.

Podrobnosti porovnání mezi požadovanými povrchovými podmínkami a podmínkami, které lze dosáhnout s využitím procesu vytvrzení na vzduchu, bude uvedeno v dalším.

[0009]

Během lití dojde ke ztrátě některých částí pískové směsi během procesu tepelného lití.

Syrový písek může být opětovně využíván po úpravě jeho složení pro odstranění zbytkové vlhkosti a přísad. Vlastní vzor může být opětovně využíván pro vytváření nových pískových forem.

Proces lití do pískových forem byl využíván po celá století pro manuální výrobu odlitků.

Od roku 1950 byly vyvinuty částečně automatizované procesy lití pro výrobní linky, z nichž některé obsahují hydraulická zařízení pro zhutňování písku.

[0010] Syrový písek představuje směs písku (zhruba 90 %), bentonitového jílu nebo pojivá (zhruba 7%), obsahujícího práškové uhlí, a vodu (zhruba 3 %), je nazýván jako „syrový, neboť jako syrové větve stromů obsahuje vodu.

Největší část směsi vždy představuje písek, který může být buď křemičitý, nebo olivinický. Existuje celá řada receptů z hlediska poměru jílu, které však všechny představují odlišnou vyváženost mezi tvarovatelností, povrchovou úpravou a schopností odplynění horkého roztaveného kovu.

Uhlí, obvykle nazývané ve slévárenských provozech jako mořské uhlí, je přítomno v poměru menším než 5 %, přičemž se částečně spaluje za přítomnosti roztaveného kovu, což vede k vytváření plynů organických par.

Rovněž přítomnost vody v množství od 2 do % má za následek zvýšený výskyt plynových vad v odlitku po reagování s roztavenou ocelí.

Hrubé nespojitosti povrchu se mohou vytvářet v důsledku odcházení plynů nebo výparů, což může vést k nižší životnosti v případě spřáhel a součástí spřáhel.

S ohledem na cyklické zatížení, kterému jsou vystavena spřahovací zařízení, je důležité zajistit pokud možno co nejdelší životnost.

[0011] Dalším typem formy je vysušená forma. Tato vysušená forma začíná jako forma ze syrového písku, avšak přídavné pojivové materiály jsou přidány a povrch dutiny je vysušen pomocí hořáku nebo ohřívací lampy pro zvýšení pevnosti formy.

To přispívá ke zlepšení rozměrové přesnosti a povrchového opracování, avšak dochází ke snížení zbortitelnosti. Vysušené ·» 8 ··

To přispívá ke zlepšení rozměrové přesnosti a povrchového opracování, avšak dochází ke snížení zbortitelnosti. Vysušené formy jsou mnohem nákladnější a vyžadují více času, čímž dochází ke snížení produktivity.

[0012] Dalším typem písku, který může být využíván při lití do pískových forem, je suchý písek.

Ve formě ze suchého písku, která je někdy nazývána jako studená skříňová forma, je písek smísen pouze s organickým poj ivem.

Forma je zpevněna prostřednictvím vypáleni v peci. Výsledná forma má vysokou rozměrovou přesnost, avšak je nákladná a přispívá k nižší produktivitě.

[0013] Proces lití pro výrobu spřáhel již historicky využíval proces lití do syrových forem.

Přestože tento proces sloužil železničnímu průmyslu velmi dobře, tak existují nevýhody, týkající se procesu lití do syrových pískových forem, jako je malá pevnost materiálu, pórovitost a špatný konečný povrch, což vede ke kratší životnosti, k velkým výkyvům tolerancí, přičemž následné broušení nebo obrábění je často vyžadováno po procesu lití.

Kromě toho může být vyžadováno provádět velký počet oprav svarů při dokončování pro odstraňování povrchových vad. Produktivita je rovněž nízká, přičemž dochází ke zvýšení pracovních nákladů na dokončovací práce.

Z důvodů, které budou zřejmé z následujícího popisu, mohou tyto nevýhody způsobit dřívější výměnu spřáhel a/nebo kloubů, jakož i způsobit přídavné výrobní náklady, kterým je nutno se vyhnout.

Bylo by proto výhodné využívat jiný proces lití při výrobě železničních spřahovacích zařízení pro odstranění nebo alespoň zmírnění těchto nevýhod.

»» · · · o ·

Přehled obrázků na výkresech

[0014] Systém bude lépe srozumitelný s odkazem na následující výkresy a popis.

Součásti na obrázcích nejsou nezbytně znázorněny v měřítku, neboť je naopak zdůrazněno ilustrování základních principů tohoto vynálezu.

Kromě toho jsou na výkresech stejnými vztahovými značkami označovány odpovídající součásti v různých pohledech.

[0015] Obr. 1 znázorňuje perspektivní pohled na železniční spřáhlo, vyrobené procesem bez vypálení nebo procesem vytvrzení na vzduchu.

[0016] Obr. 2 znázorňuje perspektivní rozložený pohled na spřahovací zařízení, využívané pro vytvoření železničního spřáhla podle obr. 1.

[0017] Obr. 3 znázorňuje perspektivní pohled seshora na těleso spřáhla podle obr. 2.

»

[0018] Obr. 4 znázorňuje boční pohled v řezu na těleso spřáhla, vedeném podél čáry 4-4 z obr. 2.

[0019] Obr. 5A a obr. 5B znázorňují dva perspektivní pohledy na těleso spřáhla podle obr. 2, zobrazující umístění nárazníkových ramen spřáhla vzhledem k otvoru pro čep spřáhla.

[0020] Obr. 6 znázorňuje perspektivní pohled na železniční spřáhlo podle obr. 2, zobrazující umístění výstupků pro ochranu čepu vzhledem k otvoru pro čep spřáhla.

[0021] Obr. 7 znázorňuje boční perspektivní pohled na těleso spřáhla podle obr. 2.

[0022] Obr. 8 znázorňuje pohled v řezu na těleso spřáhla, vedeném podél čáry 8-8 z obr. 7.

[0023] Obr. 9 znázorňuje boční perspektivní pohled na těleso spřáhla podle obr. 2.

[0024] Obr. 10 znázorňuje pohled v řezu na těleso spřáhla, vedeném podél čáry 10-10 z obr. 9.

[0025] Obr. 11 znázorňuje pohled seshora na kloub spřáhla podle obr. 2.

[0026] Obr. 12 znázorňuje pohled v řezu na kloub, vedeném podél čáry 12-12 z obr. 11.

[0027] Obr. 13A a obr. 13B znázorňují dva perspektivní pohledy na kloub železničního spřáhla podle obr. 11, zobrazující umístění tažných třmenů kloubu vzhledem k otvoru pro čep kloubu.

[0028] Obr. 14A a obr. 14B znázorňuji dva perspektivní pohledy na kloub železničního spřáhla podle obr. 11, zobrazující umístění nárazníkových ramen kloubu vzhledem k otvoru pro čep kloubu.

[0029] Obr. 15A a obr. 15B znázorňují dva perspektivní pohledy na kloub železničního spřáhla podle obr. 11, zobrazující umístění výstupků pro ochranu čepu kloubu vzhledem k otvoru pro čep kloubu.

[0030] Obr. 16 znázorňuje půdorysný pohled na kloub spřáhla podle obr. 2, udávající přibližný rozměr mezi středem otvoru pro čep kloubu a nárazníkovým ramenem kloubu jako zhruba 3 1/2 palce a mezi středem otvoru pro čep kloubu a tažným třmenem kloubu jako zhruba 5 7/8 palce.

[0031] Obr. 17 znázorňuje pohled zezdola na kloub spřáhla podle obr. 2, udávající přibližný rozměr mezi středem otvoru pro čep kloubu a nárazníkovým ramenem kloubu jako zhruba 3 1/2 palce a mezi středem otvoru pro čep kloubu a tažným třmenem kloubu jako zhruba 5 3/4 palce.

Příklady provedení vynálezu

[0032] V některých případech nejsou všeobecně známé konstrukce, materiály nebo postupy znázorněny nebo popsány podrobně.

Kromě toho popsané znaky, konstrukce nebo charakteristiky mohou být kombinovány jakýmkoliv vhodným způsobem u jednoho nebo více provedení.

• β * 22 ««··*. ««* * _Λ*

Je rovněž zcela pochopitelné, že součásti provedení, která jsou obecně popsány a znázorněny na obrázcích, mohou být uspořádány a vytvořeny v široké škále různých provedení.

[0033] Celá řada nevýhod při využívání procesu lití do syrových pískových forem, jak bylo shora uvedeno, může být odstraněna nebo alespoň zmírněna prostřednictvím využívání licího procesu bez vypálení nebo vytvrzení na vzduchu.

„Bez vypálení a „vytvrzení na vzduchu se týká stejného typu procesu a je považováno za vzájemně zaměnitelné v následujícím popise.

Spřáhlo 100 podle Asociace amerických železnic (AAR), znázorněné na obr. 1, představuje sestavu součástí, z nichž všechny musejí vzájemně spolupracovat přesným způsobem pro řádnou funkci sestavy spřáhla a pro dosažení optimální životnosti.

Provozní polohy zahrnují zablokovanou polohu, odblokovanou polohu a polohu nastavení zablokování.

Jelikož součásti spřáhla jsou často vyměňovány během životnosti spřáhla, tak vzájemná výměna součástí musí zaručovat udržení řádných vzájemných rozměrů pro řádný provoz.

Proto zaručení rozměrových charakteristik součástí spřáhla je důležité pro zajištění řádného provozu.

[0034] Spřáhlo rovněž přenáší podélné síly pro tažení a tlačení železničního vozu při provádění provozních operací.

Tyto sily mohou mít značnou velikost, a to často několik set tisíc liber, přičemž vyžadují, aby zátěžová dráha síly přes sestavu spřáhla byla přesně řízena.

Konstrukční zatížení podle AAR specifikace M-211 dosahuje 650 000 liber pro kloub a 900 000 liber pro těleso spřáhla.

Stejnoměrné zatížení napomáhá při zajištění stejnoměrného poměru opotřebení a rovněž k stejnoměrnějšímu rozložení zatížení.

A konečně pevnost spřáhla a jeho životnost jsou velice významné z hlediska zabránění předčasným poruchám součástí, což je přímo ovlivněno rozměrovou shodností a v důsledku toho úrovní stejnoměrného rozložení zátěže.

[0035] Povrchová úprava nebo textura spřáhla má rozhodující účinek při udržování požadované pevnosti a životnosti spřáhla.

Proces lití bez vypálení poskytuje lepší ovládání rozměrů, zlepšení zátěžové dráhy pro provozní síly, stejnoměrnější vzory opotřebení, odlévání s méně nápravnými svary a zlepšenou povrchovou texturu pro zlepšení pevnosti a životnosti v porovnání s litím do syrových pískových forem.

[0036] Při lití do nevypálených forem je roztavený kov naléván do opětovně nevyužitelné formy, vytvořené ze směsi písku, rychle tvrdnoucí pryskyřice a katalyzátoru, přičemž forma je udržována pohromadě, až dojde k jejímu ztuhnutí.

Vytvářeni nevypálených forem zajišťuje pískové formy o značné pevnosti, které mohou volně stát bez nutnosti tradičních ocelových formovacích rámů, v důsledku čehož mohou mít neomezené velikosti a tvary.

• 14*»

Tradiční formovací rám je těžký a tuhý, což omezuje operace lití do syrových pískových forem v důsledku účinnosti vytváření forem, což je důsledkem omezení na základě využívání kovových formovacích rámů.

[0037]

Tento proces lití bez vypálení zahrnuje využívání chemicky vázaných soustav písků.

Využívání chemických vazebních činidel obvykle způsobuje, že proces bez vypálení je poněkud nákladnější, než proces lití do syrových pískových forem.

Jako součást procesu lití bez vypálení jsou pryskyřice a katalyzátor vzájemně smíseny.

Příklady plynných katalyzátorů, využívaných pro vytvrzení, zahrnují křemičitan sodný (CO2), amin, SO2, a esterové vytvrzené fenolové směsi.

Příklady tekutých katalyzátorů mohou zahrnovat soustavy pro vytvrzení na vzduchu.

Prostřednictvím chemické reakce dochází k vytvrzení pryskyřice do velmi silného spoje. Někdy může být urychlovač přidán pro urychlení procesu vytvrzení.

Proces lití bez vypálení může být rovněž méně citlivý na teplotu vzduchu a vlhkost v porovnání s operacemi využívání syrového písku.

[0038] Proces bez vypáleni využívá kvalitní v peci vysušený písek, který se mechanicky mísí s pryskyřicí (nebo pojivém) pro spojení písku dohromady.

Většina pojiv představuje varianty, založené na několika základních chemikáliích, jako je furan, fenolový uretan a křemičitan sodný.

Způsob vytváření formy bez vypálení je obvykle prováděn při pokojové teplotě.

Proto na rozdíl od procesu s využitím syrového písku, který vyžaduje vytvrzení směsí písku, vody a jílu při zvýšené teplotě, proces bez vytvrzení odvozuje svůj název pomocí vyloučení procesu vypalování, který je nezbytný při využívání postupu se syrovým pískem.

[0039] Chemický vytvrzovací prostředek je poté přidán do směsi písku, přičemž reaguje s pojivém a začíná vytvrzovat písek do tuhého tvaru.

V tomto okamžiku je tekutý písek nalit do formy kolem vzoru nebo množiny vzorů. Po nalití je písek vynechán vytvrdnout.

Pojivo způsobí, že částice písku se spojí dohromady a vytvoří velice stabilní a přesný tvar pro dutinu, která bude využívána pro odlití konečného odlitku.

Doba vytvrzení závisí na typu použitého vytvrzovacího prostředku.

Písek ztuhne do tuhého bloku, ze kterého je vyjmut původní vzor. Jádra jsou poté přidána do formy, načež je forma uzavřena a je připravena pro lití.

[0040] Žáruvzdorné povlaky mohou být naneseny na pryskyřicí spojená jádra a formy. Tyto povlaky jsou někdy nazývány jako nátěr.

Povlaky mohou být využívány z několika důvodů, které zahrnuj i:

(1) zlepšení povrchové úpravy, (2) regulaci charakteristik přenosu tepla a mikrostruktury v ocelovém odlitku, (3) zlepšení odvzdušňování jádra, a (4) zabránění určitému typu vad v odlitku.

[0041] Na rozdíl od shora uvedeného procesu s využitím syrového písku tato vytvrzená forma nevyžaduje využívání tradičních kovových formovacích rámů.

Omezení velikosti formovacího rámu může být škodlivé pro proces s využitím syrového písku, neboť zabraňuje výrobci měnit množinu více násobných součástí v jediném formovacím rámu nebo prostřednictvím omezení velikosti jediného odlitku, který může být uložen do daného formovacího rámu v důsledku velikosti předem vyrobeného kovového formovacího rámu.

— 17 —

Těžké ocelové formovací rámy nemohou být nenákladně modifikovány pro uložení nových na zakázku vyráběných součástí, pokud jsou odlišné od dosud využívaných formovacích rámů.

Nákup různých jednotlivých formovacích rámů může být velice nákladný.

Typické velikosti mohou být v rozmezí až do čtyř stop šířky, šesti stop délky a hloubky od 18 do 24 palců, a to jak pro svršek formy, tak pro spodek formy.

Proto tedy forma vytvrzená na vzduchu je velice vhodná pro větší a těžší odlitky, neboť pevnost formy umožňuje odlévat odlitky s větší hmotností kovu.

Struktura tuhého písku umožňuje vytvářet formy různých velikostí a dosahovat lepší výtěžnosti pro každou strukturu z tuhého písku.

Rovněž písek pro využití na vytvoření formy může být udržován na minimálním množství, aniž by došlo k ohrožení kvality, takže lze dosahovat snížení výrobních nákladů.

Chemické spojování částic písku v případě procesu bez vypálení zajišťuje lepší povrchové podmínky v porovnání s procesem využívání syrového písku, kde jsou voda a jíl využívány jako spojovací činidla.

[0042] Dosud známá slévárenská zařízení na moderních linkách pro vytvrzení na vzduchu umožňují až 100 % zpětné získávání primárního surového materiálu, tj. písku. Tento opětovně získaný písek je rozdrcen, ochlazen a přefiltrován po opakované využívání.

Pro udržováni kvality písku a pevnosti formy je opětovně využívaný písek smísen s novým pískem v poměru 75 % : 25 %.

Tento proces udržuje výrobní náklady na minimální výši bez ohrožení kvality.

Je nutno zdůraznit, že poměr nového písku k opětovně použitému pisku se mění v závislosti na typické geometrii a hmotnosti odlitku. Poměr 75 % : 25 % je pouze typickou hodnotou. Průmyslové hodnoty jsou v rozmezí od 95 % : 5 % do 40 % : 60 %.

[0043] Některé charakteristiky a výhody, které odlišují proces bez vypálení od jiných procesů s využitím písku, jako je proces využití syrového písku, zahrnují:

formy jsou chemicky vytvrzeny při pokojové teplotě, proces zajišťuje přesné a opakovatelné rozměry, a náklady na dokončovací práce a na odpad jsou sníženy při dosahování vysoké výtěžnosti odlitků.

[0044] Jako opatření z hlediska rozměrové stability v případě procesu bez vypálení v porovnání s procesem využívání syrového písku Americká společnost pro odlévání oceli (SFSA) zveřejnila hodnoty pro rozměrové tolerance v příloze 3 její Příručky pro lití oceli.

Základní tolerance pro odlitky, vytvořené procesem bez vypálení, jsou uváděny jako ± 0,020 palce v porovnání s hodnotou ± 0,030 palce pro odlitky, vytvořené pomocí procesu s využitím syrového písku.

Přestože jde v obou případech o malé rozměry, tak možnost mít tolerance se snížením v rozmezí jedné třetiny je významná, neboť přispívá k zajištění řádných zátěžových drah a provozních charakteristik sestav spřáhel, jak bylo shora vysvětleno.

Tolerance dílů spřáhel závisejí na hmotnosti a rozměrech odlitků, jak bude popsáno v dalším, takže tolerance, dosažitelné pomocí procesu bez vypálení v porovnání s procesem s využitím syrového písku se mění u různých součástí a rozměrů železničního spřáhla.

Ve všech případech však tolerance, dosažitelné pomocí procesu bez vypálení, jsou menší, než tolerance, vyžadované AAR specifikací M-211.

[0045] Proces bez vypálení rovněž umožňuje dosahovat menší úhly tažení, než v případě procesu využívání syrového písku.

Úhel tažení se týká malého sklonu, obsaženého pro svislé plochy licího vzoru, jak je orientován ve skříni formy, takže vzor může být vytažen ven z formy.

Úhel tažení musí být zahrnut jak na horní straně svršku, tak na spodní části vzoru.

Zatímco proces s využitím syrového písku vyžaduje úhel tažení 1,5° nebo více pro typické tvary, tak proces bez vypálení vyžaduje úhel tažení pouze 1,0°.

Zatímco proces (manuální) s využitím syrového písku vyžaduje úhel tažení 2,0° nebo více pro hluboké kapsy, tak proces bez vypálení vyžaduje úhel tažení pouze 1,5° pro hluboké kapsy.

Požadovaný úhel tažení v případě procesu s využitím syrového písku má za důsledek výrazně větší odchylku od nominálního rozměru v odlitých místech, která jsou dále od linie celkového odlitku, než v případě odlitku, vyráběného pomocí procesu bez vypálení.

Menší úhly tažení mohou přispívat k lepšímu zatížení součásti a ke zvětšení opěrné plochy.

Tento malý rozdíl je velice významný při uvažování složitých tvarů, které vytvářejí součásti sestavy spřáhla, a při kombinaci se sníženým rozmezím tolerancí.

[0046] Obr. 2 znázorňuje hlavní součásti sestavy 200 železničního spřáhla, které obsahuje těleso 204 spřáhla, kloub 208, čep 212 kloubu 208, vychylovač 216, zámek 220, a zdvihák 224 zámku 220.

Z těchto hlavních součástí jsou kloub 208 a těleso 204 obvykle vyráběny s využitím procesu lití do syrových forem.

V důsledku jejich malých rozměrů mohou být provedení zámku 220, vychylovače 216 a zdviháku 224 zámku vyráběny pomocí různých způsobů.

Vychylovač 216 může být rovněž vyráběn procesem lití do syrových forem nebo procesem kování.

Předmětný popis se týká vytváření tělesa a kloubu s využitím procesu lití do nevypálených forem nebo vzduchového lití, a to ze všech shora uvedených důvodů.

[0047] Během operací spojování a rozpojování se kloub 208 otáčí kolem osy čepu 212 kloubu 208.

Zadní část 228 kloubu 208 musí procházet pod lůžkem 232 kloubu 208 na zámku 220 během operací spojování a rozpojování.

Zámek se musí rovněž pohybovat dolů a nahoru v zámkové komoře 236 tělesa 204 během operací spojování a rozpojování.

Zámek 220 se rovněž musí pohybovat nahoru v zámkové komoře 236 tělesa 204, takže lůžko 240 na ramenu 244 zámku dosedne přesně na lůžko 248 vychylovače 216.

[0048] Součásti a díly sestavy 200 železničního spřáhla musejí mít přesné rozměrové charakteristiky pro zajištění spolehlivého provozu.

Čím lepší jsou rozměrové charakteristiky, tím hladší je provoz.

Čím větší jsou rozměrové odchylky, tím hrubší bude provoz, přičemž pokud jsou dostatečně velké, mohou se díly zadřít a spřáhlo se může stát neschopným provozu.

Hladké povrchové opracování rovněž napomáhá při úspěšném provozu, což bude podrobněji rozebráno v dalším.

Pokud jsou tolerance dílů příliš velké, může docházet k interferenci, pokud se kloub 208 otáčí vzhledem k tělesu 204 a k zámku 220. Tato interference může způsobit stav, kdy je provoz spojování a rozpojování spřáhla obtížný.

V některých případech extrémní tolerance u příslušných rozměrů jednotlivých dílů mohou způsobit neprovozuschopnost spřáhla a/nebo nemožnost výměny dílů nebo součástí.

[0049] Zátěžová dráha spřáhla pro tažné a narážecí (tlačné) síly, vytvářená během provozu vlaku, je rovněž závislá na přesném řízení rozměrových tolerancí dílů spřáhla.

Pro tažné síly je spřáhlo uspořádáno pro přijímání tažných sil na tažných plochách 252 kloubů 208 (viz obr. 14A a obr. 14B) mezi dvěma odpovídajícími spřáhly.

Tato tažná síla je přenášena prostřednictvím kloubu 208 na tažné třmeny 258 na zadní části 228 kloubu 208.

V tomto místě je tažná síla přenášena prostřednictvím tažných třmenů 278 tělesa 204 spřáhla, jak je nejlépe vidět na obr. 4.

* * · o

Nakonec jsou tažné sily přenášeny prostřednictvím tělesa 204 spřáhla pomocí drážky 279 pro pero nebo čela 280 spřáhla 204 na tažný systém nákladního vozu a prostřednictvím tělesa vozu na další konec vozu.

Pokud tolerance dílů spřáhla nezajišťují shora popsanou zátěžovou dráhu, tak mohou být tažné síly přenášeny prostřednictvím kloubu 208 na výstupky 256 pro ochranu čepu tělesa 204 spřáhla, na čep 212 kloubu, a/nebo nestejnoměrně mezi horním a spodním tažným třmenem 258 a 278, což vede k nestejnoměrnému opotřebení těchto dílů nebo součástí.

Kromě toho může být zatížení přenášeno nestejnoměrně mezi odpovídajícími díly spřáhla, což má za důsledek nestejné zatížení.

Pokud se požadovaná zátěžová dráha mění nebo dochází k nestejnému zatížení mezi horním a spodním tažným třmenem 258 a 278, tak může docházet k předčasnému poškození nebo snížené životnosti dílů tělesa 204 spřáhla, čepu 212 kloubu 208 a/nebo kloubu 208.

[0050] Narážecí neboli tlačné síly jsou maximální během operací posunování, kdy na sebe nákladní vozy vzájemně narážej i.

Spřahovací zařízení je uspořádáno pro reagování na narážecí tlačné síly na nárazníkových ramenech 260 tělesa 204 spřáhla a na nárazníkových ramenech 261 kloubu 208.

Pokud nejsou tolerance dílů nebo součástí spřáhla přesně regulovány, tak narážecí tlačné síly mohou být přenášeny na výstupky 256 a 2 8 6 pro ochranu čepu (viz obr. 6, obr. 15A a obr. 15B), čep 212 kloubu 208, nebo nerovnoměrně mezi horním — 24 * · · w * » a spodním nárazníkovým ramenem 260 a 261 tělesa 204 a kloubu 208.

Může tak docházet k poškození, jehož výsledkem může být předběžné vyřazení kloubu 208, čepu 212 kloubu 208 a/nebo tělesa 204 spřáhla z provozu.

Proto je velice výhodné minimalizovat rozměrové tolerance tak, že řádné zátěžové dráhy jsou udržovány v celém spřahovacím zařízení. Tyto řádné zátěžové dráhy napomáhají při stejnoměrném opotřebení.

[0051] Přestože proces lité do syrových forem byl úspěšně využíván po celá léta pro výrobu dílů a součástí spřáhel, tak proces lití do nevypálených forem zajišťuje lepší povrchovou úpravu, čímž může docházet ke snížení popraskání a přidruženým jevům, ke kterým dochází tehdy, pokud povrchové podmínky jsou horší, než optimální.

Obvykle vysoké náklady, související s procesem využívání nevypálených forem, byly minimalizovány nebo zmírněny prostřednictvím:

snížení doby konečného opracování odlitku, vynaložení nižších kapitálových nákladů na předměty, jako jsou speciální formovací rámy, které nejsou vyžadovány, vyžadování méně oprav svarových vad při lití, snížení provozní doby, a dosažení dílů a součástí, které jsou rozměrově konzistentní, mají vyšší kvalitu a vyšší životnost.

— 25

[0052] Vytvořeni dobré povrchové úpravy nebo textury bylo stanoveno jako priorita Americkou asociací železnic (AAR) prostřednictvím působení výborů pro spřahovací systémy a projektování nákladních vozů.

V minulosti docházelo k určitým stavům na povrchu, jako jsou pískové inkluze a švy, které byly zjištěny v kritických oblastech dílů nebo součástí spřáhel.

V některých případech mohou takové povrchové podmínky způsobit popraskání, což vede ke snížené životnosti spřáhla nebo kloubu.

Například zaoblená oblast 281 mezi rohem 264 spřáhla a dříkem 268 vyvolala pozornost Federální železniční administrace, viz Federální sbírka zákonů, odstavec 49, 215.123. Vznik prasklin v této oblasti nyní vyžaduje provést výměnu spřáhla.

Kromě toho hladší plocha, která je dosažitelná prostřednictvím využívání procesu nevypálené formy, přináší těsnější tolerance, což bude podrobněji rozebráno v dalším.

Součást, která je vytvořena s těsnějšími tolerancemi, je lépe uložena a má lepší funkci vzhledem ke spolupracujícím součástem, v důsledku čehož rovněž dochází ke zvýšení životnosti.

[0053] Za účelem zajištění toho, aby povrchové podmínky neměly za následek předčasnou poruchu spřáhla, Výbor pro spřahovací systémy a projektování nákladných vozů přijal specifická kritéria pro povrchové opracování jako součást AAR Specifikace M-211.

** * * * · · ® * * · * p « <

Požadavky na schvalováni slévárenských odlitků a výrobků pro výrobu spřáhel, třmenů spřáhel, kloubů, unášecich bloků a součástí spřáhel, specifikace M-211, naposledy přijato v říjnu 2009.

Článek 11.2 AAR Specifikace M-211 pojednává o specifických úrovních přijatelného povrchu, které jsou definovány s využitím materiálu Asociace pro výzkum ocelových odlitků a obchod (SCRATA) Komparátory pro definování kvality povrchu ocelových odlitků.

Komparátory SCRATA mají devět kategorií, každá s pěti úrovněmi kvality, klesajícími od 1 do 5, přičemž úroveň 1 má nejvyšší kvalitu a úroveň 5 má nejnižší kvalitu.

[0054] A. Povrchová drsnost - přirozený povrch odlitku po otryskávání.

[0055] B. Povrchové inkluze - nekovový materiál, zachycený na povrchu odlitku.

[0056] C. Plynná pórovitost - indikace plynu na povrchu odlitku.

[0057] D. Přesahy a studené spoje - nepravidelnosti povrchu, způsobující zvrásněný vzhled.

[0058] E. Strupy - mírně vyvýšené povrchové nepravidelnosti.

[0059] vytvrzení.

F. Podpěrky - udávání podpěrek nebo vnitřních

[0060] G. Dokončeni povrchu - tepelné opracování povrch zbývající po využití procesů oblouku kyslíku a plynu nebo vzduchu a uhlíku pro odstraňování kovů.

[0061] H. Dokončení povrchu - mechanické opracování povrch zbývající po pro opracování litého opracovaného povrchu.

využití mechanických prostředků povrchu nebo předtím tepelně

[0062] J. Svary - udávání svarů zcela nebo částečně odstraněný pomocí tepelného nebo mechanického opracování.

[0063] V následujících tabulkách 1 a 2 jsou uvedena příslušná porovnání pro spřáhlo 204 a kloub 208, ukazující minimální povrchové podmínky, vyžadované AAR specifikací M-211, a zlepšené povrchové podmínky, dosažitelné s využitím procesu nevypálené formy.

Obr. A.11, uváděný v tabulce 1, představuje troj stránkový obrázek, uvedený v příloze A u AAR specifikace M-211, kde stínované plochy představuje kritické oblasti, a nestínované plochy představují nekritické oblasti.

Pro odborníka z oblasti železničních spřáhel je zřejmé odkázat na obr. A.11 pro stanovení, které oblasti jsou považovány za kritické na rozdíl od nekritických oblastí podle AAR.

Obecně však jsou kritické oblasti takové, které přenášejí větší zátěžovou sílu s ohledem na shora uvedené tažné a nárazové síly, jakož i rovněž ty oblasti, které se stýkají nebo opotřebovávají s ostatními součástmi.

• · » * Λ β

Kategorie	Kritická oblast (obr. A.11)	Bez vypálení	Nekritická oblast (obr. A.11)	Bez vypáleni
A) Povrchová drsnost	A3	AI	A3	AI
B) Povrchové inkluze	B2	B2	B4	B3
C) Plynná pórovitost	C2	C2	C3	02
D) Přesahy	Dl	Dl	D4	Dl
E) Strupy	E2	El	E2	El
F) Podpěrky	F2	F1	F4	F1
G) Tepelné opracováni	G2	G1	G3	G1
H) Mechanické opracování	H3	H1	H4	H1
J) Svary	J2	JI	J3	JI

Tabulka 1: Těleso spřáhla

[0064] Údaje v tabulce 1 byly získány prostřednictvím vizuálního porovnání množiny těles 204 spřáhel, vytvořených procesem bez vypálení s deskami SCRATA, představujícími 1 až 5 v každé ze shora uvedených kategorií.

S odkazem na kategorie D až J v tabulce 1 nebyly pozorovány žádné přesahy, strupy, podpěrky nebo svary.

Rovněž povrchové podmínky při tepelném opracování a mechanickém opracování nezávisejí na procesu lití, avšak vyplývají z individuálního provádění povrchového opracování po dokončení licího procesu.

— 29 —

Frekvence, při které musejí být prováděny operace tepelného a mechanického opracování, je však výsledkem licího procesu, takže porovnání s procesem lití do syrových forem je stále využitelné.

Jak je uvedeno, tak kvalita povrchu spřáhla, vytvořeného procesem bez vypálení, je vynikající zhruba v každé kategorii, přičemž alespoň odpovídá minimálním požadavkům podle AAR specifikace M-211.

Kategorie	Kritická oblast (obr. A.11)	Bez vypáleni	Nekritická oblast (obr. A.11)	Bez vypálení
A) Povrchová drsnost	A3	AI	A3	AI
B) Povrchové inkluze	B2	B2	B4	B3
C) Plynná pórovitost	C2	C2	C3	C2
D) Přesahy	Dl	Dl	D4	Dl
E) Strupy	E2	El	E2	El
F) Podpěrky	F2	FI	F4	FI
G) Tepelné opracováni	G2	G1	G3	G1
H) Mechanické opracováni	H3	H2	H4	H2
J) Svary	J2	JI	J3	JI

Tabulka 2: Kloub

[0065] Údaje v tabulce 2 byly získány prostřednictvím vizuálního porovnání množiny kloubů 208, vytvořených procesem bez vypálení s deskami STRATA, představujícími 1 až 5 v každé ze shora uvedených kategorií.

— 30 -» * * · · · *

Stejně jako u spřáhla byla kvalita povrchu kloubů vynikající téměř v každé kategorii, přičemž alespoň odpovídá minimálním požadavkům podle AAR specifikace M-211.

[0066] Proces bez vypálení může být využíván pro výrobu tělesa 2 04 spřáhla, kloubu 208, zámku 220, vychylovače 216 a zdviháku 224 zámku tak, že lepší (menší) tolerance pro různé vzájemné poměry jsou dosaženy v důsledku procesu bez vypálení.

Jak bylo shora uvedeno, tak tolerance u procesu bez vypálení jsou ± 0,020 palce, přičemž úhel tahu je zhruba 1° nebo méně pro typické znaky.

Skutečné tolerance se však mění v důsledku hmotnosti a rozměrů odlitých částí podle tabulek tolerancí Americké společnosti pro odlévání oceli (SFSA).

Následující tabulka 3 znázorňuje tolerance T3, využívané pro proces bez vypálení, využívaný výrobci.

Pro porovnání tabulka 4 znázorňuje tolerance T5, které odpovídají procesu lití do syrových forem, který je typický pro běžná železniční spřáhla.

Tolerance (± palce) pro třídu T3 tolerancí Hmotnost odlitku v librách

L«	2	5	10	20	50	75	100	150	200	250	500	750	1000	1250	1500	2000	3000	4000	5000
.5	.024	.026	.028	.031	.036	.039	.041	.044	.047	.049	.057	.063	.068	.071	.075	.081	.090	.097	.103
1.0	.028	.031	.033	.036	.041	.043	.045	.049	.051	.054	.062	.068	.072	.076	.079	.085	.094	.101	.108
2.0	.034	.036	.039	.041	.046	.049	.051	.054	.057	.059	.068	.073	.078	.082	.085	.091	.100	.107	.113
4.0	.041	.044	.046	.049	.054	.056	.058	.062	.064	.067	.075	.081	.085	.089	.092	.098	.107	.114	.121
6.0	.046	.049	.051	.054	.059	.061	.063	.067	.069	.072	.080	.086	.090	.094	.097	.103	.112	.120	.126
8.0	.050	.053	.055	.058	.063	.065	.067	.071	.073	.076	.084	.090	.094	.098	.101	.107	.116	.124	.130
10.0	.054	.056	.058	.061	.066	.069	.071	.074	.077	.079	.087	.093	.098	.101	,105	.111	.120	.127	.133
16.0	.061	.063	.065	.068	.073	.076	.078	.081	.084	.086	.094	.100	.105	.108	.112	.117	.127	.134	.140
20.0	.066	.069	.071	.074	.078	.081	.083	.087	.089	.091	.100	.105	.110	.114	.117	.123	.132	.139	.145
30.0	.075	.077	.079	.082	.087	.090	.092	.095	.098	.100	.108	.114	.119	.123	.126	.132	.141	.148	.154
40.0	.082	.084	.086	.089	.094	.097	.099	.102	.105	.107	.115	.121	.126	.129	.133	.139	.148	.155	,161
50.0	.088	.090	.092	.095	.100	.103	.105	.108	.111	.113	.121	.127	.131	.135	.139	.144	.154	.161	.167
60.0	.093	.095	.097	.100	.105	.108	.110	.113	.116	.118	.126	.132	.137	.140	.144	.150	.159	.166	.172

* Délkové rozměry v palcích

Tabulka 3: Tolerance bez vypálení

Tolerance (± palce) pro třídu T5 tolerancí

Hmotnost odlitku v librách

L·	2	5	10	20	50	75	100	150	200	250	500	750	1000	1250	1500	2000	3000	4000	5000
.5	.038	.045	.052	.061	.076	.085	.092	.103	.111	.118	.145	.163	.178	.190	.201	.219	.248
1.0	.042	.049	.057	.066	.081	.090	.096	.107	.116	.123	.149	.167	.182	.194	.205	.224	.253	.276	.296
2.0	.048	.055	.062	.071	.087	.095	.102	.113	.121	.129	.155	.173	.188	.200	.211	.229	.259	.282	.301
4.0	.055	.062	.070	.079	.094	.103	.109	.120	.129	.136	.162	.180	.195	.207	.218	.237	.266	.289	.309
6.0	.060	.068	.075	.084	.099	.108	.114	.125	.134	.141	.167	.186	.200	.213	.223	.242	.271	.294	.314
8.0	.064	.072	.079	.088	.103	.112	.118	.129	.138	.145	.171	.190	.204	.217	.227	.246	.275	.298	.318
10.0	.068	.075	.082	.091	.107	.115	.122	.133	.141	.148	.175	.193	.208	.220	.231	.249	.278	.302	.321
15.0	.075	.082	.089	.098	.113	.122	.129	.140	.148	.155	.181	.200	.215	.227	.238	.256	.285	.308	.328
20.0	.080	.087	.094	.103	.119	.127	.134	.145	.154	.161	.187	.205	.220	.232	.243	.262	.291	.314	.384
30.0	.089	.096	.103	.112	.128	.136	.143	.154	.162	.169	.196	.214	.229	.241	.252	.270	.299	.323	.342
40.0	.096	.103	.110	.119	.135	.143	.150	.161	.169	.176	.203	.221	.236	.248	.259	.277	.306	.330	.349
50.0	.102	.109	.116	.125	.140	.149	.156	.166	.175	.182	.208	.227	.241	.254	.265	.283	.312	.335	.355
60.0	.107	.114	.121	.130	.145	.154	.161	.172	.180	.187	.214	.232	.247	.259	.270	.288	.817	.341	.360

* Délkové rozměry v palcích

Tabulka 4: Tolerance pro syrový písek

[0067] Formou jednoduchého přikladu předpokládejme, že odlitá část je vyrobena jak procesem bez vypálení, tak procesem lití do syrových forem, přičemž má v obou případech hmotnost zhruba 100 liber.

Předpokládejme, že rozměr zájmu je zhruba 2,0 palce.

Tolerance, dosažitelná procesem bez vypálení, je zhruba 0,051 palce, přičemž tolerance součásti vytvořené procesem lití do syrových forem, je zhruba 0,102 palce, takže je zhruba dvojnásobná, než je dosažitelné procesem bez vypálení.

[0068] Obr. 3 znázorňuje perspektivní pohled seshora na těleso 204 spřáhla podle obr. 2.

Obr. 4 znázorňuje boční pohled v řezu na těleso 204 spřáhla, vedeném podél čáry 4-4 z obr. 2, obsahující otvory 272 pro čepy spřáhla, do kterých je vložen čep 212 kloubu 208, a tažné třmeny 278 tělesa 204 spřáhla, které odpovídají tažným třmenům 258 kloubu 208. Vyvážené zatížení, dosažitelné pomocí procesu bez vypálení, má za důsledek mnohem stejnoměrnější opotřebení tažných třmenů 278 tělesa spřáhla, čímž dochází k prodloužení životnosti tělesa spřáhla.

Dále popisované tolerance, dosažitelné s využitím procesu bez vypálení pro rozměry, definují umístění tažných třmenů 278 tělesa vzhledem k otvorům 272 pro čepy spřáhla.

[0069] Obr. 5A a obr. 5B znázorňují dva perspektivní pohledy na těleso 204 spřáhla podle obr. 2, zobrazující umístění nárazníkových ramen 260 spřáhla vzhledem k otvoru 272 pro čep spřáhla, dosažitelné pomocí procesu bez vypálení.

Obr. 6 znázorňuje perspektivní pohled na železniční spřáhlo podle obr. 2, zobrazující umístění výstupků 256 pro ochranu čepu, vzhledem k otvoru 272 pro čep spřáhla, dosažitelné pomocí procesu bez vypálení.

[0070] Obr. 7 znázorňuje boční perspektivní pohled na těleso 204 spřáhla podle obr. 2.

Obr. 8 znázorňuje pohled v řezu na těleso spřáhla, vedeném podél čáry 8-8 z obr. 7.

Obr. 9 znázorňuje boční perspektivní pohled na těleso 204 spřáhla podle obr. 2.

Obr. 10 znázorňuje pohled v řezu na těleso 2 04 spřáhla, vedeném podél čáry 10-10 z obr. 9, který tak zobrazuje pohled v řezu z druhé strany na těleso 204 spřáhla, na rozdíl od řezu vedeného podél čáry 8-8 podle obr. 8.

Rozměr o velikosti 3 1/2 palce na obou obr. 8 a obr. 10 představuje přibližnou vzdálenost mezi středem otvorů 272 pro čepy spřáhla a nárazníkovými rameny 260 spřáhla, dosažitelnou pomocí procesu bez vypálení.

Na základě přibližné hmotnosti 378 liber je tolerance tohoto rozměru přibližně ± 0,075 palce s využitím tabulky 3.

Tolerance na základě procesu lití do syrových forem činí zhruba ± 0,162 palce s využitím tabulky 4.

Proto tedy tolerance, dosažitelná pomocí procesu bez vypálení, je méně než poloviční v porovnání s tolerancí, dosažitelnou pomocí procesu lití do syrových forem.

• * ·*···· · * * · · · «»» · *

[0071] Jelikož je nutno zaokrouhlit hmotnost na 500 liber a délku na čtyři palce u příkladu podle obr. 8 pro využití tabulek AAR, tak citované tolerance představují pouze odhady a jsou pravděpodobně poněkud větší než je realita v tomto případě.

Například rozměr 3 1/2 palce poskytuje toleranci bližší k ± 0,070 palce.

Rovněž v důsledku shora uvedených úhlů tažení a v důsledku skloněných ploch u některých prvků se rozměr mění u měřených prvků.

Proto tedy vlastní rozměry se do určité míry mění, přičemž vykazování specifické délky nebo citování specifické tolerance nelze považovat za přesné hodnoty, avšak pouze za blízké přiblížení.

Proto tedy rozdíl mezi přibližnými tolerancemi mezi procesem bez vypálení a procesem lití do syrových forem popisuje mnohem přesněji zdokonalení při využívání procesu bez vypálení z hlediska rozměrových tolerancí.

[0072] Obr. 8 a obr. 10 rovněž znázorňují další rozměry: 1 1/2 palce mezi středem otvorů 272 pro čepy spřáhla a výstupky 256 pro ochranu čepů, a 5 3/4 palce mezi středem otvoru 272 pro čepy spřáhla a tažnými třmeny 278 tělesa 204 spřáhla.

Při využití stejného odhadu 500 liber a zaokrouhlení na dva palce potom rozměr 1 1/2 palce v tabulce 3 udává toleranci zhruba ± 0,068 palce, přestože ve skutečnosti je pravděpodobně poněkud menší, jako ± 0,062 palce ze shora uvedených důvodů.

Odpovídající tolerance z tabulky 4 s využitím procesu lití do syrových forem činí přibližně ± 0,155 palce, což je více než dvojnásobná hodnota, která je dosažitelná na základě procesu bez vypálení.

[0073] S využitím stejného odhadu 500 liber a při zaokrouhlení na 6 palců potom rozměr 5 3/4 palce v tabulce 3 udává toleranci zhruba ± 0,080 palce.

V důsledku zaokrouhlení je tato tolerance pravděpodobně blízká hodnotě ± 0,075 palce.

Odpovídající tolerance na základě tabulky 4 s využitím procesu lití do syrových forem činí zhruba + 0,167 palce, což je opět zhruba dvojnásobná hodnota, než jaká je dosažitelná na základě procesu bez vypálení.

[0074] Obr. 11 znázorňuje půdorysný pohled na kloub spřáhla podle obr. 2.

Obr. 12 znázorňuje pohled v řezu na kloub, vedeném podél čáry 12-12 z obr. 11.

Obr. 11 a obr. 12 znázorňují otvor 282 pro čep kloubu ve vztahu k nárazníkovým ramenům 261 kloubu a tažným třmenům 258 kloubu.

[0075] Obr. 13A a obr. 13B znázorňují dva perspektivní pohledy na kloub železničního spřáhla podle obr. 11, zobrazující umístění tažných třmenů 258 kloubu vzhledem k otvoru 282 pro čep kloubu při vytvoření pomocí procesu bez vypálení.

Obr. 14A a obr. 14B znázorňuji dva perspektivní pohledy na kloub železničního spřáhla podle obr. 11, zobrazující umístění nárazníkových ramen 261 kloubu vzhledem k otvoru 282 pro čep kloubu při vytvoření pomocí procesu bez vypálení.

Obr. 15A a obr. 15B znázorňují dva perspektivní pohledy na kloub železničního spřáhla podle obr. 11, zobrazující umístění výstupků 286 pro ochranu čepu kloubu vzhledem k otvoru 282 pro čep kloubu při vytvoření pomocí procesu bez vypálení.

[0076] Obr. 16 znázorňuje půdorysný pohled na kloub spřáhla podle obr. 2, udávající přibližný rozměr mezi středem otvoru 282 pro čep kloubu a nárazníkovým ramenem 261 kloubu jako zhruba 3 1/2 palce, mezi středem otvoru 282 pro čep kloubu a tažným třmenem 258 kloubu jako zhruba 5 7/8 palce, a mezi středem otvoru 282 pro čep a výstupky 286 pro ochranu čepu jako zhruba 1 5/8 palce.

Při přibližné hmotnosti kloubu zhruba 86 liber bude rozměr 3 1/2 palce mít toleranci zhruba ± 0,056 palce při využití procesu bez vypálení v porovnání s hodnotou zhruba ± 0,103 palce v případě procesu lití do syrových forem. (V tomto případě zaokrouhlení způsobuje, že uvedené tolerance jsou poněkud menší, než ve skutečnosti, avšak opět jsou blízko odhadovaných velikostí.)

Poměrné tolerance opět uvádějí téměř dvojnásobné zlepšení z hlediska tolerancí při využívání procesu bez vypálení.

«* · «

[0077] Rozměr 5 7/8 kloubu a otvorem 282 pro čep zhruba ± 0,061 palce v případě s hodnotou zhruba ± 0,108 do syrových forem, což není zc palce mezi tažným třmenem 258 kloubu má za důsledek toleranci procesu bez vypálení v porovnání palce v případě procesu lití sla dvojnásobné zlepšení.

Rozměr 1 5/8 palce mezi otvorem 282 pro čep kloubu a výstupky 286 pro ochranu čepu má za následek toleranci o velikosti zhruba ± 0,049 palce v případě procesu bez vypálení v porovnání s hodnotou zhruba ± 0,095 palce v případě procesu lití do syrových forem, což je opět zhruba dvojnásobné zlepšení.

[0078] Obr. 17 znázorňuje pohled zespodu na kloub spřáhla podle obr. 2, udávající přibližný rozměr mezi středem otvoru 282 pro čep kloubu a nárazníkovým ramenem 261 jako zhruba 3 1/2 palce, mezi středem otvoru 282 pro čep kloubu a tažným třmenem 258 kloubu jako zhruba 5 3/4 palce, a mezi otvorem 282 pro čep kloubu a výstupky 286 pro ochranu čepu jako zhruba 1 5/8 palce.

Jediným rozměrem, který se liší od rozměrů podle obr. 16, je rozměr 5 3/4 palce mezi otvorem 282 pro čep kloubu a tažným třmenem 258 kloubu, jehož výsledkem je stále tolerance zhruba ± 0,061 palce v případě procesu bez vypálení v porovnání s hodnotou zhruba ± 0,108 palce v případě procesu lití do syrových forem, což nepředstavuje zcela dvojnásobné zlepšení.

Τ’* * * »

[0079] Zde používané výrazy a popisy jsou uváděny pouze z ilustrativních důvodů a nejsou považovány za omezení.

Pro odborníka z dané oblasti techniky je zřejmé, že celá řada variant může být prováděna v případě detailů u shora uvedených provedení, aniž by došlo k odchýlení se od základních principů popsaných provedení.

Například kroky způsobů nemusejí být prováděny v určitém pořadí, pokud to není specifikováno, přestože mohou být prováděny v popsaném pořadí.

Rozsah vynálezu je tedy stanoven pouze následujícími nároky (a jejich ekvivalenty), ve kterých je nutno veškeré výrazy chápat v jejich nej širším možném smyslu, pokud není uvedeno jinak.

	Seznam vztahových značek
200	sestava 200 železničního spřáhla železniční spřahovací zařízení
204	těleso 204 spřáhla
208	kloub
212	čep 212 kloubu 208
216	vychylovač
220	zámek
224	zdvihák 224 zámku
228	zadní část 228 kloubu 208
232	lůžko 232 kloubu 208
236	zámková komora
240	lůžko
244	rameno 244 zámku
248	lůžko
252	tažná plocha
256	výstupky 256 pro ochranu čepu
258	tažný třmen
260	nárazníkové rameno
261	nárazníkové rameno
264	roh 264 spřáhla
268	dřík
272	otvor 272 pro čep spřáhla
278	tažný třmen
279	drážka 279 pro pero (klínová drážka
280	čelo
281	zaoblená oblast
282	otvor 282 pro čep kloubu
286	výstupky 286 pro ochranu čepu

« *

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Sestava železničního spřáhla, mající alespoň těleso a kloub, které jsou oba vytvořeny výrobním procesem bez vypálení, přičemž těleso a kloub mají rozměrové tolerance vzdáleností mezi prvky, které se opotřebovávají během provozu, které jsou zhruba poloviční, než lze dosahovat u tělesa a kloubu, vyrobených pomocí procesu lití do syrových forem, v důsledku čehož dochází k prodloužení životnosti v porovnání s tělesem a kloubem, vytvořenými pomocí procesu lití do syrových forem.
2. Sestava železničního spřáhla podle nároku 1, vyznačující se tím, že těleso a kloub mají úhly tažení o velikosti zhruba 1,0° pro alespoň jeden typický prvek.
3. Sestava železničního spřáhla podle nároku 1, vyznačující se tím, že těleso a kloub mají úhly tažení o velikosti zhruba 1,0° pro množinu typických prvků.
4. Sestava železničního spřáhla podle nároku 1, vyznačující se tím, že těleso a kloub mají tolerance mezi sebou zhruba ± 0,050 a 0,080 palce.
5. Sestava železničního spřáhla zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že tažné třmeny tělesa jsou umístěny vzhledem k otvorům pro čepy spřáhla tělesa v toleranci zhruba ± 0,075 palce.
6. Sestava železničního spřáhla podle nároku 1, vyznačující se tím, že nárazníková ramena tělesa jsou umístěna vzhledem k otvorům čepů spřáhla tělesa v toleranci zhruba ± 0,070 palce.
7. Sestava železničního spřáhla podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupky pro ochranu čepu tělesa jsou umístěny vzhledem k otvorům pro čepy spřáhla tělesa v toleranci zhruba ± 0,062 palce.
8. Sestava železničního spřáhla podle nároku 1, vyznačující se tím, že tažné třmeny kloubu jsou umístěny vzhledem k otvorům pro čep kloubu v toleranci zhruba ± 0,061 palce.
9. Sestava železničního vyznačující se tí kloubu jsou umístěna vzhledem v toleranci zhruba ± 0,056 palce.

spřáhla podle nároku 1, m , že nárazníková ramena k otvorům pro čepy kloubu
10. Sestava železničního spřáhla podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupky pro ochranu čepů kloubu jsou umístěny vzhledem k otvorům pro čepy kloubu v toleranci zhruba ± 0,049 palce.
11. Těleso spřáhla sestavy železničního spřáhla, vyrobené procesem bez vypálení, přičemž těleso spřáhla má rozměrové tolerance vzdáleností mezi prvky, které se opotřebovávají během provozu, které jsou mezi zhruba ± 0,050 a 0,075 palce, což vede k prodloužené životnosti v porovnání s tělesem, vyrobeným procesem lití do syrových forem.
12. Těleso spřáhla podle nároku 11, vyznačující se tím, že tažné třmeny tělesa jsou umístěny vzhledem k otvorům pro čepy spřáhla tělesa v toleranci zhruba ± 0,075 palce.
13. Těleso spřáhla vyznačující se tí tělesa jsou umístěna vzhledem k v toleranci zhruba ± 0,070 palce.

podle nároku 11, m , že nárazníková ramena otvorům čepů spřáhla tělesa
14. Těleso spřáhla podle nároku 11, vyznačující se tím, že výstupky pro ochranu čepu tělesa jsou umístěny vzhledem k otvorům pro čepy spřáhla tělesa v toleranci zhruba ± 0,062 palce.
15. Těleso spřáhla podle nároku 11, vyznačující se tím, že má úhly tažení o velikosti zhruba 1,0° pro alespoň jeden typický prvek.
16. Kloub spřáhla sestavy železničního spřáhla, vyrobený procesem bez vypálení, přičemž kloub spřáhla má rozměrové tolerance vzdáleností mezi prvky, které se opotřebovávají během provozu, které jsou mezi zhruba ± 0,040 a 0,065 palce, což vede k prodloužené životnosti v porovnání s kloubem, vyrobeným procesem lití do syrových forem.
17. Kloub spřáhla podle nároku 16, vyznačující se tím, že tažné třmeny kloubu jsou umístěny vzhledem k otvorům pro čepy kloubu v toleranci zhruba ± 0,061 palce.

— 43—
18. Kloub spřáhla podle nároku

16, vyznačující se tím, že nárazníková ramena kloubu jsou umístěna vzhledem k otvorům čepů kloubu v toleranci zhruba ± 0,056 palce.
19. Kloub spřáhla podle nároku 16, vyznačující se tím, že výstupky pro ochranu čepu kloubu jsou umístěny vzhledem k otvorům pro čepy kloubu v toleranci zhruba ± 0,049 palce.
20. Kloub spřáhla podle nároku 16, vyznačující se tím, že má úhly tažení o velikosti zhruba 1,0° pro množinu typických prvků.
21. Sestava železničního spřáhla, mající alespoň těleso a kloub, které jsou oba vytvořeny výrobním procesem bez vypálení, přičemž těleso a kloub mají povrchové podmínky, které alespoň splňují požadavky Americké asociace železnic (AAR), specifikace M-211, jak je stanoveno porovnáním pomocí SCRATA a pro množinu kategorií, lepší než povrchové podmínky, požadované AAR specifikací M-211, které zajišťují prodlouženou životnost v porovnání s tělesem a kloubem, splňujícím podmínky AAR specifikace M-211.
22. Sestava železničního spřáhla podle nároku 21, vyznačující se tím, že kategorie tělesa spřáhla a kloubu, které přesahují požadavky AAR specifikace M-211, zahrnují alespoň:

povrchovou drsnost, strupy, podpěrky, tepelné opracování, mechanické opracování a svary v kritických oblastech, a

povrchovou drsnost, povrchové inkluze, plynnou pórovitost, přesahy, strupy, podpěrky, tepelné opracování, mechanické opracování a svary v nekritických oblastech.
23. Sestava železničního spřáhla podle nároku 22, vyznačující se tím, že žádné přesahy, strupy, podpěrky nebo svary nejsou pozorovatelné.
24. Sestava železničního spřáhla podle nároku 22, vyznačující se tím, že hodnoty SCRATA pro kritické oblasti tělesa, které přesahují požadavky AAR specifikace M-211, obsahují: AI (povrchová drsnost), El (strupy), F1 (podpěrky), G1 (tepelné opracování), H1 (mechanické opracování) a Ji (svary).
25. Sestava železničního spřáhla podle nároku 22, vyznačující se tím, že hodnoty SCRATA pro kritické oblasti kloubu, které přesahují požadavky AAR specifikace M-211, obsahují: AI (povrchová drsnost), El (strupy), F1 (podpěrky), G1 (tepelné opracování), H2 (mechanické opracování) a JI (svary).