СИСТЕМЫ ПОДУШКИ ПЕРЕХОДНИКА РОЛИКОВОГО ПОДШИПНИКА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
SYSTEMS OF CONNECTOR CUSHION OF CARRIAGE ROLLER BEARING OF RAILWAY CAR

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] По настоящей заявке на патент испрашивается приоритет непредварительной заявки на патент США № 15/152,860, поданной 12 мая 2016 года, под названием «Railcar Truck Roller Bearing Adapter Pad Systems», и предварительной заявки на патент США № 62/161,139, поданной 13 мая 2015 года, настоящая заявка также является частичным продолжением заявки на патент США № 14/585,569, поданной 30 декабря 2014 года, по которой, в свою очередь, испрашивается приоритет предварительных заявок на патент США, серийные номера 61/921,961 и 62/065,438, поданных 30 декабря 2013 года и 17 октября 2014 года соответственно; и настоящий патент также связан с заявкой на патент США № 14/561,897, поданной 5 декабря 2014 года, заявкой на патент США № 14/562,005, поданной 5 декабря 2014 года, и заявкой на патент США № 14/562,082, поданной 5 декабря 2014 года, по каждой из которых, в свою очередь, испрашивается приоритет предварительных заявок на патент США, серийные номера 61/921,961 и 62/065,438, поданных 30 декабря 2013 года и 17 октября 2014 года соответственно. Описания каждой из вышеупомянутых заявок включены в настоящую заявку по ссылке во всей своей полноте.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Настоящее изобретение относится к тележкам железнодорожных вагонов и, в частности, к системам переходников роликовых подшипников и подушек переходников, которые могут улучшать характеристики жесткости, демпфирования и смещения для соответствия как рабочим характеристикам при прохождении кривых, так и рабочим характеристикам на высоких скоростях трехэлементной тележки железнодорожного вагона.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Используемая в Северной Америке на протяжении многих десятилетий традиционная тележка для железнодорожного грузового вагона представляет собой трехэлементную тележку, содержащую пару параллельных боковых рам, соединенных поперечно установленной надрессорной балкой. Надрессорная балка поддерживается на боковых рамах рессорными комплектами, состоящими из нескольких отдельных рессор. Колесные пары тележки приняты в переходниках подшипников, расположенных в передней и задней буксовых челюстях в боковых рамах, так что оси колесных пар параллельны в поперечном или латеральном положении относительно двух рельсов. Железнодорожный вагон установлен на подпятнике надрессорной балки, что позволяет вращение тележки относительно вагона. Зазоры от рессорных комплектов и боковых рам до надрессорной балки позволяют некоторое перемещение боковых рам относительно надрессорной балки вокруг продольной, вертикальной и поперечной или латеральной осей.
[0004] Долгое время существовала необходимость улучшения рабочих характеристик трехэлементной тележки. Стойкость к поперечным и продольным нагрузкам и рабочие характеристики тележки могут быть охарактеризованы с точки зрения одного или более нижеследующих широко известных явлений.
[0005] «Деформация в форме параллелограмма» возникает при перемещении одой боковой рамы продольно вперед относительно другой, так что передняя и задняя колесные пары остаются параллельными друг другу, но они не перпендикулярны рельсам, как это происходит, когда тележка железнодорожного вагона проходит кривую. Эта деформация боковых рам в форме параллелограмма также называется перекосом тележки.
[0006] «Виляние» описывает колебательное синусоидальное продольное и поперечное перемещение колесных пар, которое вызывает качание кузова вагона из стороны в сторону. Это синусоидальное перемещение представляет собой гармоническое колебание, связанное с коническим профилем колесной пары. Хотя конический профиль способствует естественному колебанию колесной пары, он также является основной особенностью, которая позволяет колесным парам обеспечивать разницу радиусов качения и проходить кривые. Виляние становится опасным, когда колебания достигают резонансной частоты. Виляние чаще всего возникает при отсутствии надлежащего выравнивания тележки при изготовлении, или проявившегося с течением времени из-за различных рабочих условий, таких как износ компонентов тележки. Виляние также может часто возникать при движении вагона на более высоких скоростях. Скорость, при которой наблюдается возникновение виляния, называется «порогом виляния».
[0007] Было предпринято несколько попыток улучшения устойчивости стандартной трехэлементной тележки для предотвращения деформации в форме параллелограмма и виляния при гарантии, что тележка сможет иметь подходящую геометрию для соответствия разным расстояниям, преодолеваемым колесами внутри и снаружи поворота соответственно. Необходимо дополнительное улучшение как для удовлетворения требований к вилянию тележки, так и для одновременного улучшения характеристик жесткости, демпфирования и смещения, которые обеспечивают хорошие рабочие характеристики на высоких скоростях и при прохождении кривых.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] Настоящее описание в упрощенной форме обеспечивает введение в некоторые общие концепции, относящиеся к настоящему изобретению, которые дополнительно описаны ниже в разделе «Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения».
[0009] Аспекты настоящего изобретения относятся к тележкам железнодорожных вагонов, переходникам роликовых подшипников и подушкам переходников.
[0010] В одном примере изобретения предложена подушка переходника роликового подшипника, выполненная для использования с трехэлементной тележкой, имеющей геометрию по стандарту AAR (Ассоциации американских железных дорог), причем подушка переходника выполнена с возможностью взаимодействия с буксовым сводом боковой рамы. Подушка переходника роликового подшипника может включать в себя непрерывную верхнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, причем первый поперечный фланец имеет первый поперечный край, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка, причем второй поперечный фланец имеет второй поперечный край, причем непрерывная верхняя пластина имеет первый и второй продольные края; непрерывную нижнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, причем первый поперечный фланец имеет первый поперечный край, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка, причем второй поперечный фланец имеет второй поперечный край, причем непрерывная нижняя пластина имеет первый и второй продольные края; эластомерный элемент, расположенный между верхней и нижней пластинами. Первый поперечный край верхней пластины и второй поперечный край верхней пластины могут образовывать загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности верхней пластины к внутренней поверхности верхней пластины на виде сбоку, и первый поперечный край нижней пластины и второй поперечный край нижней пластины образуют загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности нижней пластины к внутренней поверхности нижней пластины на виде сбоку. Первый продольный край верхней пластины и второй продольный край верхней пластины образуют загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности верхней пластины к внутренней поверхности верхней пластины на виде сбоку, и первый продольный край нижней пластины и второй продольный край нижней пластины образуют загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности нижней пластины к внутренней поверхности нижней пластины на виде сбоку. Первый поперечный край верхней пластины и второй поперечный край верхней пластины содержат криволинейные участки на виде сверху, и первый поперечный край нижней пластины и второй поперечный край нижней пластины содержат криволинейные участки на виде сверху. Эластомерный элемент продолжается наружу в поперечном направлении за первые и вторые поперечные края верхней и нижней пластин; и эластомерный элемент продолжается наружу в продольном направлении за первые и вторые продольные края верхней и нижней пластин.
[0011] Первый поперечный край верхней пластины и второй поперечный край верхней пластины могут иметь непрерывный радиус на виде сверху, измеренный от вертикальной оси в центральной точке центрального участка верхней пластины, и первый поперечный край нижней пластины и второй поперечный край нижней пластины имеют непрерывный радиус на виде сверху, измеренный от вертикальной оси в центральной точке центрального участка нижней пластины.
[0012] Эластомерный элемент может продолжаться наружу в поперечном направлении за первые и вторые поперечные края верхней и нижней пластин по меньшей мере на 0,05 дюйма, и эластомерный элемент может продолжаться наружу в продольном направлении за первые и вторые продольные края верхней и нижней пластин по меньшей мере на 0,05 дюйма. Эластомерный элемент, расположенный между центральными участками верхней и нижней пластин, может иметь по существу равномерную толщину.
[0013] В другом примере раскрыта система подушки переходника роликового подшипника, выполненная с возможностью использования с трехэлементной тележкой, имеющей геометрию по стандарту AAR. Система подушки переходника роликового подшипника может включать в себя переходник роликового подшипника, выполненный с возможностью взаимодействия с роликовым подшипником, причем переходник роликового подшипника содержит: выпуклую верхнюю поверхность; нижнюю поверхность, выполненную с возможностью взаимодействия с роликовым подшипником; и первый и второй вертикальные заплечики, которые выступают вверх от противоположных поперечных краев верхней поверхности. Система подушки переходника роликового подшипника также может включать в себя подушку переходника, взаимодействующую с переходником роликового подшипника и выполненную с возможностью взаимодействия с буксовым сводом боковой рамы. Подушка переходника может включать в себя непрерывную верхнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, причем первый поперечный фланец имеет первый поперечный край, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка, причем второй поперечный фланец имеет второй поперечный край, причем непрерывная верхняя пластина имеет первый и второй продольные края; непрерывную нижнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, причем первый поперечный фланец имеет первый поперечный край, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка, причем второй поперечный фланец имеет второй поперечный край, причем непрерывная нижняя пластина имеет первый и второй продольные края; и эластомерный элемент, расположенный между верхней и нижней пластинами. Первые и вторые выступающие в поперечном направлении фланцы верхней пластины и нижней пластины полностью расположены над вертикальными заплечиками переходника роликового подшипника.
[0014] Первый поперечный край верхней пластины и второй поперечный край верхней пластины могут включать в себя криволинейные участки на виде сверху, и первый поперечный край нижней пластины и второй поперечный край нижней пластины содержат криволинейные участки на виде сверху. Первый поперечный край верхней пластины и второй поперечный край верхней пластины также могут иметь непрерывный радиус на виде сверху, измеренный от вертикальной оси в центральной точке центрального участка верхней пластины, и первый поперечный край нижней пластины и второй поперечный край нижней пластины также могут иметь непрерывный радиус на виде сверху, измеренный от вертикальной оси в центральной точке центрального участка нижней пластины.
[0015] Первый поперечный край верхней пластины и второй поперечный край верхней пластины образуют загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности верхней пластины к внутренней поверхности верхней пластины на виде сбоку, и первый поперечный край нижней пластины и второй поперечный край нижней пластины образуют загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности нижней пластины к внутренней поверхности нижней пластины на виде сбоку.
[0016] Первый продольный край верхней пластины и второй продольный край верхней пластины образуют загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности верхней пластины к внутренней поверхности верхней пластины на виде сбоку, и первый продольный край нижней пластины и второй продольный край нижней пластины образуют загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности нижней пластины к внутренней поверхности нижней пластины на виде сбоку.
[0017] Эластомерный элемент может продолжаться наружу в поперечном направлении за первые и вторые поперечные края верхней и нижней пластин; и эластомерный элемент может продолжаться наружу в продольном направлении за первые и вторые продольные края верхней и нижней пластин.
[0018] Наибольшие значения деформации могут возникать по направлению внутрь внешних краев эластомерного элемента при смещении верхней пластины относительно нижней пластины на 0,234 дюйма в поперечном направлении. Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно обеспечивают деформацию, которая составляет менее 80%, при смещении верхней пластины относительно нижней пластины на 0,234 дюйма в поперечном направлении. Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно обеспечивают деформацию, которая составляет менее 90%, при смещении верхней пластины относительно нижней пластины на 0,234 дюйма в поперечном направлении.
[0019] Наибольшие значения деформации возникают по направлению внутрь внешних краев эластомерного элемента при смещении верхней пластины относительно нижней пластины на 0,139 дюйма в продольном направлении. Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно обеспечивают деформацию, которая составляет менее 80%, при смещении верхней пластины относительно нижней пластины на 0,139 дюйма в продольном направлении. Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно обеспечивают деформацию, которая составляет менее 90%, при смещении верхней пластины относительно нижней пластины на 0,139 дюйма в продольном направлении.
[0020] Толщина участков эластомерных элементов, расположенных между первыми и вторыми поперечными фланцами верхней и нижней пластин, предварительно сжата относительно статического состояния.
[0021] Система подушки переходника роликового подшипника также может включать в себя первую компрессионную прокладку, расположенную между первым поперечным фланцем нижней пластины и первым вертикальным заплечиком переходника роликового подшипника; и вторую компрессионную прокладку, расположенную между вторым поперечным фланцем нижней пластины и вторым вертикальным заплечиком переходника роликового подшипника.
[0022] Участок эластомерного элемента, расположенный между центральными участками верхней и нижней пластин, может иметь по существу равномерную толщину.
[0023] В другом примере изобретения предложена подушка переходника роликового подшипника, выполненная с возможностью использования с трехэлементной тележкой, имеющей геометрию по стандарту AAR, причем подушка переходника выполнена с возможностью взаимодействия с буксовым сводом боковой рамы. Подушка переходника может включать в себя непрерывную верхнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, причем первый поперечный фланец имеет первый поперечный край, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка, причем второй поперечный фланец имеет второй поперечный край, причем непрерывная верхняя пластина имеет первый и второй продольные края; непрерывную нижнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, причем первый поперечный фланец имеет первый поперечный край, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка, причем второй поперечный фланец имеет второй поперечный край, причем непрерывная нижняя пластина имеет первый и второй продольные края; и эластомерный элемент, расположенный между верхней и нижней пластинами. Первый поперечный край верхней пластины и второй поперечный край верхней пластины образуют загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности верхней пластины к внутренней поверхности верхней пластины на виде сбоку, и первый поперечный край нижней пластины и второй поперечный край нижней пластины образуют загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности нижней пластины к внутренней поверхности нижней пластины на виде сбоку; и первый продольный край верхней пластины и второй продольный край верхней пластины образуют загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности верхней пластины к внутренней поверхности верхней пластины на виде сбоку, и первый продольный край нижней пластины и второй продольный край нижней пластины образуют загибающийся внутрь или направленный под углом внутрь край от внешней поверхности нижней пластины к внутренней поверхности нижней пластины на виде сбоку. Подушка переходника также может включать в себя первую компрессионную прокладку, расположенную под первым поперечным фланцем нижней пластины; и вторую компрессионную прокладку, расположенную под вторым поперечным фланцем нижней пластины.
[0024] Первый поперечный край верхней пластины и второй поперечный край верхней пластины могут включать в себя криволинейные участки на виде сверху, и первый поперечный край нижней пластины и второй поперечный край нижней пластины могут включать в себя криволинейные участки на виде сверху.
[0025] Первый поперечный край верхней пластины и второй поперечный край верхней пластины имеют непрерывный радиус на виде сверху, измеренный от вертикальной оси в центральной точке центрального участка верхней пластины, и первый поперечный край нижней пластины и второй поперечный край нижней пластины имеют непрерывный радиус на виде сверху, измеренный от вертикальной оси в центральной точке центрального участка нижней пластины. Любая точка на поперечном крае при повороте верхней пластины относительно нижней пластины до 41 миллирадиана от нейтрального положения может иметь линейное смещение, меньшее или равное 0,234 дюйма.
[0026] Эластомерный элемент может продолжаться наружу в поперечном направлении за первые и вторые поперечные края верхней и нижней пластин, и эластомерный элемент продолжается наружу в продольном направлении за первые и вторые продольные края верхней и нижней пластин.
[0027] Толщина участков эластомерных элементов, расположенных между первыми и вторыми поперечными фланцами верхней и нижней пластин, может быть предварительно сжата относительно статического состояния.
[0028] Эластомерный элемент, расположенный между центральными участками верхней и нижней пластин, может иметь по существу равномерную толщину.
[0029] Подушка переходника может иметь общую продольную длину от около 6,5 дюймов до около 8,5 дюймов, и подушка переходника может иметь общую поперечную длину от около 9 дюймов до около 11 дюймов.
[0030] Эластомерный элемент может иметь твердость по дюрометру Шора от 65 до 80 по шкале A.
[0031] В другом примере изобретения предложена система подушки переходника роликового подшипника, выполненная с возможностью использования с трехэлементной тележкой, имеющей геометрию по стандарту AAR. Система подушки переходника роликового подшипника может включать в себя переходник роликового подшипника, выполненный с возможностью взаимодействия с роликовым подшипником, причем переходник роликового подшипника имеет верхнюю поверхность; и нижнюю поверхность, выполненную с возможностью взаимодействия с роликовым подшипником. Система подушки переходника роликового подшипника также может включать в себя подушку переходника, взаимодействующую с переходником роликового подшипника и выполненную с возможностью взаимодействия с буксовым сводом боковой рамы. Подушка переходника может включать в себя верхнюю пластину; нижнюю пластину; и эластомерный элемент, расположенный между верхней и нижней пластинами. Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент совместно могут обеспечивать продольную жесткость, составляющую по меньшей мере 45 000 фунтов на дюйм, при продольном смещении верхней пластины относительно нижней пластины до 0,139 дюйма от центрального положения, поперечную жесткость, составляющую по меньшей мере 45 000 фунтов на дюйм, при поперечном смещении верхней пластины относительно нижней пластины до 0,234 дюйма от центрального положения, и вращательную жесткость, составляющую по меньшей мере 250 000 фунт×дюйм на радиан вращения, при вращательном смещении верхней пластины относительно нижней пластины до 41 миллирадиана от центрального положения при воздействии вертикальной нагрузки, составляющей 35 000 фунтов, на центральные участки подушки переходника. Переходник роликового подшипника также может включать в себя первую компрессионную прокладку, расположенную под первым поперечным фланцем нижней пластины; и вторую компрессионную прокладку, расположенную под вторым поперечным фланцем нижней пластины.
[0032] Наибольшие значения деформации возникают по направлению внутрь внешних краев эластомерного элемента при смещении верхней пластины относительно нижней пластины на 0,234 дюйма в поперечном направлении. Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно обеспечивают деформацию, которая составляет менее 90%, при смещении верхней пластины относительно нижней пластины на 0,234 дюйма в поперечном направлении.
[0033] Наибольшие значения деформации возникают по направлению внутрь внешних краев эластомерного элемента при смещении верхней пластины относительно нижней пластины на 0,139 дюйма в продольном направлении. Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно обеспечивают деформацию, которая составляет менее 90%, при смещении верхней пластины относительно нижней пластины на 0,139 дюйма в продольном направлении.
[0034] Участок эластомерного элемента, расположенный между центральными участками верхней и нижней пластин, может иметь по существу равномерную толщину.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0035] Фигура 1A представляет собой общий вид стандартной трехэлементной тележки.
[0036] Фигура 1В представляет собой вид в разборе стандартной трехэлементной тележки.
[0037] Фигура 2 представляет собой общий вид переходника роликового подшипника и подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0038] Фигура 3 представляет собой вид в разрезе переходника роликового подшипника, подушки переходника и боковой рамы в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0039] Фигура 3А представляет собой подробный вид участка, показанного на фиг. 3.
[0040] Фигура 3B представляет собой подробный вид участка, показанного на фиг. 3.
[0041] Фигура 4 представляет собой общий вид переходника роликового подшипника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0042] Фигуры 5A-5D представляют собой общие виды переходников роликовых подшипников в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0043] Фигура 6 представляет собой вид в разрезе переходника роликового подшипника, показанного на фиг. 4, взятом вдоль осевой линии.
[0044] Фигура 7 представляет собой вид сверху переходника роликового подшипника, показанного на фиг. 4.
[0045] Фигура 8 представляет собой вид сбоку переходника роликового подшипника, показанного на фиг. 4.
[0046] Фигура 9 представляет собой вид спереди переходника роликового подшипника, показанного на фиг. 4.
[0047] Фигура 10 представляет собой вид в разрезе, взятом вдоль линии A-A, показанной на фиг. 8.
[0048] Фигура 11 представляет собой вид сверху подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0049] Фигура 11A представляет собой вид в разрезе, взятом вдоль линии A-A, показанной на фиг. 11.
[0050] Фигура 11В представляет собой вид в разрезе, взятом вдоль линии B-B, показанной на фиг. 11.
[0051] Фигура 11C представляет собой подробный вид участка G, показанного на фиг. 11.
[0052] Фигура 12 представляет собой вид сбоку нижней пластины подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0053] Фигура 13А представляет собой вид сверху подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0054] Фигура 13B представляет собой вид в разрезе, взятом вдоль продольной линии, показанной на фиг. 13A.
[0055] Фигура 13C представляет собой вид в сечении, взятом вдоль продольной осевой линии, подушки переходника и участка переходника роликового подшипника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0056] Фигура 13D представляет собой общий вид подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения, включающей в себя заземляющую перемычку, с удаленным эластомерным материалом.
[0057] Фигура 13E представляет собой общий вид подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения, включающей в себя заземляющую перемычку.
[0058] Фигура 14 представляет собой примерный график, иллюстрирующий зависимость между поперечным усилием и смещением для подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0059] Фигура 15 представляет собой примерный график, иллюстрирующий зависимость между температурой и временем при нагрузке подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0060] Фигура 16A представляет собой вид сверху подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения без верхней пластины.
[0061] Фигура 16B представляет собой вид в разрезе подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0062] Фигура 17A представляет собой вид сверху подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0063] Фигура 17B представляет собой вид сверху подушки переходника, показанной на фиг. 17A, иллюстрирующий продольное смещение.
[0064] Фигура 17C представляет собой вид сверху подушки переходника, показанной на фиг. 17A, иллюстрирующий поперечное смещение.
[0065] Фигура 17D представляет собой вид сверху подушки переходника, показанной на фиг. 17A, иллюстрирующий вращательное смещение.
[0066] Фигура 18 представляет собой иллюстрацию способа изготовления подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0067] Фигура 19 представляет собой общий вид эластомерного элемента подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0068] Фигуры 20A-C представляют собой виды в вертикальном разрезе участка подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения, иллюстрирующие различные геометрии для множества зазоров, причем подушка переходника имеет ненагруженную конфигурацию.
[0069] Фигуры 21A-C представляют собой виды соответствующих Фигур 20A-20C, схематически иллюстрирующие геометрию зазоров, измененную при воздействии нагрузки на подушку переходника.
[0070] Фигура 22 представляет собой вид в разрезе участка подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения, иллюстрирующий типичное выравнивание множества зазоров в эластомерном участке.
[0071] Фигура 23 представляет собой вид в разрезе участка подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения, иллюстрирующий множество зазоров, проходящих только на частичную толщину эластомерного слоя.
[0072] Фигура 24 представляет собой иллюстрацию способа изготовления подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0073] Фигура 25 представляет собой иллюстрацию способа изготовления подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0074] Фигуры 25A-25I представляют собой общие виды подушек переходников в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0075] Фигура 26 представляет собой иллюстрацию способа изготовления подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0076] Фигура 27 представляет собой примерный график, иллюстрирующий испытание подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0077] Фигура 28 представляет собой общий вид подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0078] Фигура 29A представляет собой вид сверху подушки переходника, показанной на фиг. 28.
[0079] Фигура 29B представляет собой вид сверху подушки переходника, показанной на фиг. 28, иллюстрирующий пластины пунктирными линиями.
[0080] Фигура 30 представляет собой вид в разрезе, взятом вдоль линии A-A, показанной на фиг. 29.
[0081] Фигура 31 представляет собой подробный вид участка фиг. 30.
[0082] Фигура 31A представляет собой подробный вид другого варианта выполнения участка подушки переходника, аналогичного фиг. 31.
[0083] Фигура 31В представляет собой подробный вид другого варианта выполнения участка подушки переходника, аналогичного фиг. 31.
[0084] Фигура 32 представляет собой вид в разрезе, взятом вдоль линии B-B, показанной на фиг. 30.
[0085] Фигура 33 представляет собой подробный вид участка фиг. 32.
[0086] Фигура 33A представляет собой подробный вид другого варианта выполнения участка подушки переходника, аналогичного фиг. 33.
[0087] Фигура 33B представляет собой подробный вид другого варианта выполнения участка подушки переходника, аналогичного фиг. 33.
[0088] Фигура 34A представляет собой скриншот результатов моделирования анализа методом конечных элементов с компьютера, иллюстрирующий деформацию в эластомерном участке при смещении верхней пластины относительно нижней пластины в поперечном направлении в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0089] Фигура 34B представляет собой скриншот части результатов моделирования анализа методом конечных элементов, показанных на фиг. 34A.
[0090] Фигура 35A представляет собой скриншот результатов моделирования анализа методом конечных элементов с компьютера, иллюстрирующий деформацию в эластомерном участке при смещении верхней пластины относительно нижней пластины в продольном направлении в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0091] Фигура 35B представляет собой скриншот части результатов моделирования анализа методом конечных элементов, показанных на фиг. 35A.
[0092] Фигура 36A представляет собой общий вид подушки переходника и переходника роликового подшипника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0093] Фигура 36B представляет собой вид сбоку подушки переходника и переходника роликового подшипника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0094] Фигура 36C представляет собой вид сверху подушки переходника и переходника роликового подшипника, показанных на фиг. 36A.
[0095] Фигура 36D представляет собой вид в разрезе подушки переходника и переходника роликового подшипника, показанных на фиг. 36C, взятом вдоль линии A-A.
[0096] Фигура 36E представляет собой вид спереди подушки переходника и переходника роликового подшипника, показанных на фиг. 36A.
[0097] Фигура 37 представляет собой общий вид подушки переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[0098] Фигура 38 представляет собой вид сверху подушки переходника, показанной на фиг. 37.
[0099] Фигура 39 представляет собой вид снизу подушки переходника, показанной на фиг. 37.
[00100] Фигура 40 представляет собой вид спереди подушки переходника, показанной на фиг. 37.
[00101] Фигура 41 представляет собой вид сзади подушки переходника, показанной на фиг. 37.
[00102] Фигура 42 представляет собой вид сбоку подушки переходника, показанной на фиг. 37.
[00103] Фигура 43 представляет собой вид сбоку подушки переходника, показанной на фиг. 37.
[00104] Фигура 44 представляет собой общий вид переходника в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[00105] Фигура 45 представляет собой вид спереди переходника, показанного на фиг. 44.
[00106] Фигура 46 представляет собой вид сбоку переходника, показанного на фиг. 44.
[00107] Фигура 47 представляет собой вид сзади переходника, показанного на фиг. 44.
[00108] Фигура 48 представляет собой вид сбоку переходника, показанного на фиг. 44.
[00109] Фигура 49 представляет собой вид сверху переходника, показанного на фиг. 44.
[00110] Фигура 50 представляет собой вид снизу переходника, показанного на фиг. 44.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[00111] В следующем далее описании различных примерный конструкций в соответствии с изобретением сделана ссылка на сопровождающие чертежи, которые образуют его часть, и на которых путем иллюстрации показаны различные примерные устройства, системы и среды, в которых аспекты изобретения могут быть реализованы на практике. Следует понимать, что могут быть использованы другие конкретные конструкции частей, примерных устройств, систем сред, и что могут быть выполнены структурные и функциональные модификации без отклонения от объема охраны настоящего изобретения. Также хотя для описания различных примерных элементов и признаков изобретения в настоящем документе могут быть использованы выражения «верхний», «нижний», «передний», «обратный», «боковой», «задний» и т.п., эти выражения использованы для удобства, например, на основе примерных ориентаций, показанных на фиг., или ориентации при обычном использовании. Кроме того, выражение «множество» в данном контексте указывает любое количество больше одного либо конъюнктивно, либо дизъюнктивно, при необходимости, до бесконечного количества. Ничто в настоящем описании не должно толковаться как требующее конкретной трехмерной ориентации конструкций для попадания в пределы объема охраны настоящего изобретения. Также читатель должен понимать, что приложенные чертежи необязательно изображены в масштабе.
[00112] В общем аспекты настоящего изобретения относятся к тележке железнодорожного вагона и переходникам роликовых подшипников и подушкам переходников тележки железнодорожного вагона. В соответствии с различными аспектами и вариантами выполнения тележка железнодорожного вагона и переходники роликовых подшипников и подушки переходников тележки железнодорожного вагона могут быть выполнены из одного или более из множества материалов, например, из металлов (включая металлические сплавы), полимеров и композитных материалов, и могут быть выполнены в одной из множества конфигураций без отклонения от объема охраны изобретения. Следует понимать, что переходники роликовых подшипников и подушки переходников тележки железнодорожного вагона могут содержать компоненты, выполненные из нескольких разных материалов. Кроме того, компоненты могут быть образованы различными способами. Например, металлические компоненты могут быть образованы путем ковки, формования, литья, штамповки, механической обработки и/или других известных технологий. Кроме того, полимерные компоненты, например, эластомеры, могут быть изготовлены с использованием технологий обработки полимеров, например, различных технологий формования и литья и/или других известных технологий.
[00113] Различные фигуры в настоящей заявке иллюстрируют примеры тележек железнодорожных вагонов, переходников роликовых подшипников тележек железнодорожных вагонов и подушек переходников в соответствии с настоящим изобретением. При появлении одной и той же ссылочной позиции на более чем одном чертеже, эта ссылочная позиция используется в настоящем описании аналогичным образом, и чертежи относятся к одинаковым или аналогичным частям.
[00114] Как показано на фиг. 1A и 1B, типичная тележка железнодорожного грузового вагона включает в себя узел, состоящий из двух колесных пар 1, каждая из которых включает в себя два колеса 2, двух боковых рам 4, одной надрессорной балки 6, двух рессорных комплектов 8, системы фрикционного демпфирования и четырех переходников 10. Фигуры 1A и 1В иллюстрируют примерный узел тележки.
[00115] Боковые рамы 4 расположены продольно, например, в направлении рельсов, по которым движется тележка. Надрессорная балка 6 выровнена поперечно или латерально относительно боковых рам 4 и проходит через середину каждой боковой рамы 4.
[00116] Подпятник 12 надрессорной балки представляет собой круглый участок надрессорной балки 6, который включает в себя выступающий вверх обод. Пята кузова вагона опирается на подпятник 12 надрессорной балки и служит в качестве точки вращения для тележки и кузова вагона. На этой границе грузовой вагон оказывает большую часть вертикальной нагрузки. Обычно подпятник 12 надрессорной балки оборудован износостойкими пластинами или износостойким вкладышем, так что износ отливки 6 надрессорной балки в течение срока службы грузового вагона предотвращается. Также на верхней поверхности надрессорной балки 6 и на расстоянии 25 дюймов от осевой линии расположены боковые подшипники 14, которые могут содействовать стабилизации кузова вагона и могут в некоторой степени предотвращать виляние тележки, если они относятся к типу с постоянным контактом. Боковые подшипники 14, показанные на фиг. 1В, не относятся к типу с постоянным контактом, а состоят из роликов и сепаратора.
[00117] Надрессорная балка 6 опирается на верхнюю часть рессорных комплектов 8, которые поддерживаются под седлом рессоры боковых рам. Дополнительные рессоры, часто называемые демпфирующими или боковыми рессорами 17, также могут являться частью рессорного комплекта и опираются на седло рессоры, проходящее вверх до нижней части фрикционных клиньев 16, которые могут являться частью системы фрикционного демпфирования.
[00118] Фрикционные клинья 16 могут быть расположены в карманах на конце и с каждой стороны надрессорной балки 6. Карманы для фрикционных клиньев надрессорной балки могут быть расположены под углом, обычно под углом около 60° от горизонтали, соответствуя угловой поверхности фрикционных клиньев. Противоположная поверхность фрикционного клина 16 обычно является вертикальной и контактирует с так называемой поверхностью колонны боковой рамы. Сила упругости демпфирующих рессор 17 толкает фрикционный клин 16 к расположенной под углом поверхности кармана для фрикционного клина надрессорной балки, что создает противодействующую силу относительно вертикальной поверхности колонны боковой рамы.
[00119] При перемещении надрессорной балки 6 вверх и вниз под действием нагрузки грузового вагона, опирающегося на тележку, скольжение фрикционного клина 16 по поверхности колонны может создавать фрикционное демпфирование колонны. Это демпфирование может обеспечивать рассеивание энергии, что предотвращает появление нежелательных вибраций/колебаний грузового вагона при движении по железной дороге. Это также создает усилия, действующие между надрессорной балкой 6 и боковой рамой 4 через фрикционные клинья 16, что предотвращает деформацию тележки в форме параллелограмма при функционировании. Жесткие упоры, например, ребра и ограничители вращения, помогают предотвращать деформацию тележки в форме параллелограмма. Эта стойкость к деформации в форме параллелограмма часто называется жесткостью при перекосе.
[00120] Как показано на фиг. 1A и 1B, колесные пары 1 узла тележки состоят из двух колес 2, оси 3 и двух роликовых подшипников 5. Колеса посажены на выступающие подступичные части оси. Цапфы осей продолжаются за пределы колес и обеспечивают установочную поверхность для роликовых подшипников 5. Роликовые подшипники 5 посажены на осевые цапфы. Граница между роликовыми подшипниками 5 и боковыми рамами 4 может состоять из переходника 7 подшипника. Обычно тележки железнодорожных грузовых вагонов оборудованы металлическими переходниками, которые обработаны с высокой точностью для достаточно плотной посадки на роликовые подшипники и обеспечения более свободной посадки на стальные буксовые проемы боковых рам, которые огибают границу между роликовыми подшипниками и боковыми рамами. Эта граница обеспечивает небольшое перемещение между колесными парами и боковыми рамами, которое регулируется вертикальной нагрузкой от грузового вагона и силами трения между скользящей металлической поверхностью на верхней части переходника, называемой выпуклой поверхностью переходника, и нижней частью стального буксового свода, которая обычно оборудована стальной износостойкой пластиной.
[00121] Поскольку вертикальная нагрузка зависит от веса груза, содержащегося в грузовом вагоне, и от качательного движения грузового вагона на тележке, в обычном вагоне силы трения на металлической выпуклой поверхности переходника и стальной износостойкой пластине буксового свода могут значительно варьироваться и не находятся под контролем. Это соединение металла с металлом требует больших усилий колесных пар для побуждения скольжения на пограничной поверхности из-за прерывистого характера скольжения скользящих соединений металлов. Более новые конструкции тележек, например, тележки, сертифицированные в соответствии со спецификацией M-976 Ассоциации американских железных дорог («AAR»), включают в себя подушку переходника на границе между стальным переходником и буксовым сводом.
[00122] Некоторым системам подушек переходников удалось снизить усилия колесных пар при прохождении вагоном кривых путем обеспечения низкой жесткости между боковой рамой и осью. Эта дополнительная податливость, создаваемая подушкой переходника, также уменьшает усилие, необходимое для протягивания или проталкивания вагона по кривой по требованию спецификации M-976, которая включена сюда путем ссылки. С другой стороны, эти конструкции снизили скорость, на которой резонирует вагон при тангенциальном движении по путям, другими словами, снизили скорости виляния вагонов. Снижение скорости виляния является недостатком, поскольку оно ограничивает рабочие скорости поездов и увеличивает риск схода вагонов с рельс или повреждения путей. В других конструкциях используются дополнительные устройства для спрямления боковых рам, например, поперечные балки, междурамное крепление, поворотные рычаги, пружинные опоры, гасители угловых колебаний, поперечное крепление или дополнительные фрикционные клинья для улучшения рабочих характеристик при вилянии. Эти системы, в общем называемые дополнительными технологиями тележки, обычно увеличивают усилия колесных пар и, следовательно, тяговое сопротивление при прохождении кривых. В дополнение к увеличению сопротивления при прохождении кривых эти конструкции обычно увеличивают расходы на техническое обслуживание тележки из-за дополнительных изнашиваемых компонентов и сложности системы.
[00123] Варианты выполнения системы подушки переходника, описанные в настоящем документе, могут соответствовать критериям рабочих характеристик при прохождении кривых, изложенным в M-976, без уменьшения критического порога виляния. Системы подушки переходника, описанные в настоящем документе, также не требуют добавления каких-либо дополнительных устройств для спрямления боковых рам, таких как поперечные балки, междурамное крепление, поворотные рычаги, пружинные опоры, гасители угловых колебаний, поперечное крепление или дополнительные фрикционные клинья, к стандартной трехэлементной тележке. Полученная система тележки, описанная в настоящем документе, может увеличивать срок службы колесных пар, поддерживать высокий порог виляния, улучшать износостойкость системы подушки и минимизировать износ и усилия, воздействующие на рельсы.
[00124] В качестве предпосылок существует множество различных типов и видов вагонов, характерных для Североамериканской железнодорожной промышленности, для которых требуются разные размеры тележек. Вагоны, рассчитанные на 70 тонн, имеют полную массу вагона 220 000 фунтов и обычно используют 28-дюймовые или 33-дюймовые колеса с подшипниками 6 дюймов на 11 дюймов. Вагоны, рассчитанные на 100 тонн, имеют полную массу вагона 263 000 фунтов и обычно используют 36-дюймовые колеса с подшипниками 6,5 дюймов на 12 дюймов. Вагоны, рассчитанные на 110 тонн, имеют полную массу вагона 286 000 фунтов и должны соответствовать спецификации рабочих характеристик M-976, как отмечено выше. Эти 110-тонные вагоны обычно используют 36-дюймовые колеса с подшипниками 6,5 дюймов на 9 дюймов. Последний тип вагона, типичный для Северной Америки, рассчитан на 125 тонн и имеет полную массу вагона 315 000 фунтов. Этот тип вагона обычно использует 38-дюймовые колеса с подшипниками 7 дюймов на 12 дюймов. Тележки других размеров (на 70 тонн, 100 тонн и 125 тонн) не подпадают под такой жесткий стандарт рабочих характеристик и, следовательно, на сегодняшний день не требуют использования подушек.
[00125] Настоящая заявка сосредоточена на переходнике роликового подшипника и соответствующей подушке переходника. Варианты выполнения раскрытой системы переходника и соответствующей подушки переходника могут быть использованы в вагонах, рассчитанных на 110 тонн, и могут быть адаптированы для использования и улучшения рабочих характеристик тележек для вагонов всех грузоподъемностей (в том числе 70 тонн, 100 тонн, 110 тонн и 125 тонн), включая тележки, которые не требуют соблюдения стандарта M-976.
[00126] Один вариант выполнения системы 198 подушки переходника показан по меньшей мере на фиг. 2 и 3. Система 198 подушки переходника может содержать переходник 199 роликового подшипника и подушку 200 переходника, выполненную с возможностью размещения между роликовым подшипником колесной пары или роликовым подшипником 5 и буксовым сводом 152 боковой рамы трехэлементной тележки железнодорожного вагона. Боковая рама может включать в себя первую и вторую внешние стороны 154, 156. Подушка 200 переходника также включает в себя эластомерный элемент 360, который поддерживает вертикальную нагрузку и обеспечивает небольшое продольное, поперечное и вращательное перемещение верхней пластины 220 (взаимодействующей с боковой рамой) относительно нижней пластины 240 (взаимодействующей с переходником роликового подшипника) по сравнению с традиционной системой скользящего переходника типа сталь-сталь.
[00127] В некоторых вариантах выполнения, как показано по меньшей мере на фиг. 2-3, система 198 подушки переходника при установке в системе тележки сжимается с постоянной вертикальной нагрузкой за счет веса компонентов вагона и тележки, которые удерживаются подушкой 200 переходника и, в конечном итоге, переносятся на пути через колесные пары. Хотя вертикальная нагрузка, передаваемая на центральный участок подушки 200 переходника, естественным образом изменяется в зависимости от разной нагрузки вагона, предполагается, что вертикальная нагрузка может составлять около 35 000 фунтов на подушку переходника для соответствующей полной массы вагона около 286 000 фунтов.
[00128] В ходе испытаний было определено, что на рабочие характеристики системы тележки большое влияние оказывает жесткость подушки 200 переходника. В частности, в некоторых вариантах выполнения определено, что рабочие характеристики тележки могут быть улучшены с помощью улучшенных рабочих характеристик системы подушки переходника. Рабочие характеристики системы подушки переходника могут быть улучшены путем увеличения жесткости системы 198 подушки переходника (измеренной в фунтах силы на дюйм смещения). Кроме того, например, определено, что приемлемый ожидаемый срок службы (измеренный в расстоянии, пройденном при нагрузке системы тележки, которая включает в себя установленную подушку 200 переходника, срок службы которой составляет 1 миллион миль перемещения вагона) подушки 200 переходника, такой как в рассмотренных в настоящем документе вариантах выполнения, ожидается тогда, когда продольная жесткость составляет по меньшей мере 45 000 фунтов на дюйм или находится в диапазоне от около 45 000 фунтов на дюйм до около 80 000 фунтов на дюйм, и/или когда поперечная жесткость составляет по меньшей мере 45 000 фунтов на дюйм или находится в диапазоне от около 45 000 фунтов на дюйм до около 80 000 фунтов на дюйм, и/или когда вращательная жесткость (т.е. жесткость для сопротивления вращению вокруг вертикальной оси) составляет по меньшей мере 250 000 фунт×дюйм на радиан или находится в диапазоне от около 250 000 фунт×дюйм на радиан до около 840 000 фунт×дюйм на радиан (каждая из которых измерена при воздействии вертикальной нагрузки, составляющей 35 000 фунтов, на центральный участок переходника 200). Эти уникальные комбинации жесткости могут максимизировать пороговую скорость виляния, при этом по-прежнему сохраняя сопротивление прохождению кривых ниже 0,40 фунт/тонна/градус кривизны в соответствие с требованием спецификации M-976, без использования дополнительных технологий тележки, таких как поперечные балки, междурамное крепление, поворотные рычаги, пружинные опоры, гасители угловых колебаний, поперечное крепление или дополнительные фрикционные клинья для улучшения рабочих характеристик.
[00129] Жесткость системы подушки переходника количественно определяется путем измерения сопротивления узла переходника относительному сдвиговому смещению верхней пластины (которая взаимодействует с боковой рамой) и нижней пластины (которая взаимодействует с переходником роликового подшипника). Для определения жесткости узел переходника может быть смещен относительно боковой рамы во множестве направлений, например, в продольном направлении (в направлении движении вагона), поперечном направлении (поперек рельсовых путей), направлении рыскания (поворот вокруг вертикальной оси и на одной линии с осевой центральной линией) и вертикальном направлении (между буксовым сводом боковой рамы и верхней поверхностью подушки переходника). Для моделирования сценария загруженного вагона в ходе испытания на жесткость при сдвиге должна поддерживаться вертикальная нагрузка, составляющая 35 000 фунтов.
[00130] В ходе испытания усилие для смещения верхней пластины относительно нижней пластины может быть измерено с использованием датчиков нагрузки, прикрепленных к силовому исполнительному механизму. Измерения смещения могут быть получены с помощью преобразователей смещения, циферблатных указателей, потенциометров или других инструментов для измерения смещения. Как описано более подробно ниже, усилие и смещение наносятся на график, причем наклон петли гистерезиса указывает жесткость в соответствующем направлении. Область, находящаяся внутри петли, пропорциональна энергии, передаваемой во время циклирования нагрузки.
[00131] Варианты выполнения системы 198 подушки переходника, описанные в настоящем документе, обеспечивают ширину отверстий упорных выступов и расстояние между ними, достаточные для отсутствия ограничения смещения в пределах значений AAR, даже при использовании сдвижных подушек высокой жесткости, как описано в настоящем документе. Раскрытая конструкция переходника может использовать целевые смещения переходника, показанные в приведенной ниже Таблице 1.
Таблица 1
<b>НОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ С ЗАЗОРОМ МЕЖДУ ПЕРЕХОДНИКОМ И БОКОВОЙ РАМОЙ ПО СТАНДУРТУ AAR</b>
<b>Признаки</b>
<b>Номинальный</b>
<b>Максимальный</b>
<b>Минимальный</b>
Продольный зазор(Каждое направление от центра: дюймы)
0,047
0,139
0,017
Поперечный зазор(Каждое направление от центра: дюймы)
0,156
0,234
0,126
Вращательный зазор(Каждое направление от центра: мрад)
26,1
41,0
9,2
[00132] Раскрытые варианты выполнения системы 198 подушки переходника с раскрытой жесткостью при продольном, поперечном и вращательном сдвиге, как описано в настоящем документе, могут обеспечивать предпочтительное сочетание устойчивости на высоких скоростях и низкого сопротивления при прохождении кривых для системы трехэлементной тележки. Раскрытые варианты выполнения системы 198 подушки переходника могут улучшать сдерживание перекоса системы трехэлементной тележки по сравнению с другими конструкциями подушки переходника. Это может обеспечивать улучшенную устойчивость на высоких скоростях. В дополнение к улучшениям устойчивости на высоких скоростях варианты выполнения системы 198 подушки переходника, описанные в настоящем документе, могут способствовать продольному смещению колесной пары при прохождении кривых, позволяя передней и задней осям узла тележки развивать межосевой угол рыскания, пропорциональный кривой, что может снижать усилия колесных пар. В совокупности система 198 подушки переходника способствует поперечному сдвигу колесных пар для развития оптимальной разности радиусов качения при прохождении кривых. Диапазоны жесткости и смещения системы подушки переходника, раскрытые в настоящем документе, могут обеспечивать оптимальный межосевой угол рыскания и поперечный сдвиг колесных пар, способствуя снижению усилия колесных пар при прохождении кривых. Уменьшение усилий при прохождении кривых и улучшенная устойчивость на высоких скоростях могут способствовать увеличению срока службы колесных пар и рельсов.
[00133] В некоторых конструкциях подушки переходника для уменьшения деформации сдвига используется множество эластомерных слоев. Множество слоев может добавлять значительную толщину системе переходника и при использовании в традиционных тележках увеличивать высоту вагона. Увеличение высоты вагона создает проблемы при сцепке с другими вагонами, а также поднимает центр тяжести. В результате в некоторых конструкциях требуется использование особых, нетрадиционных боковых рам для минимизации разности высот. Варианты выполнения, рассмотренные в настоящем документе, могут обеспечивать улучшенные динамические характеристики без необходимости использования особых, нетрадиционных компонентов тележки.
[00134] Варианты выполнения, рассмотренные в настоящем документе, могут быть использованы с боковыми рамами, имеющими геометрию по стандарту AAR, включая геометрию буксового проема по стандарту AAR и зазоры между упорными выступами по стандарту AAR, как описано в Справочнике стандартов и рекомендуемой практики Ассоциации американских железных дорог, раздел Sll (10/25/2010), спецификация S-325 (6/11/2009) под названием «Side Frame, Narrow Pedestal - Limiting Dimensions», которая включена сюда путем ссылки. Геометрия буксового проема по стандарту AAR может быть описана как включающая в себя номинальное продольное расстояние между упорными выступами, составляющее от около 7,25 до около 8,25 дюймов; номинальную ширину упорного выступа, составляющую от около 3,5 до около 3,75 дюймов; номинальное продольное расстояние между челюстями, составляющее от около 8,88 до около 11,06 дюймов; и номинальную высоту буксового свода над осевой линией оси, составляющую от около 5,38 до около 6,89 дюймов. Варианты выполнения системы 198 подушки переходника, раскрытые в настоящем документе, могут быть использованы с существующими и/или стандартными системами трехэлементных тележек, включая системы тележек, имеющие геометрию по стандарту AAR, как описано в Справочнике стандартов и рекомендуемой практики Ассоциации американских железных дорог и, в частности, в разделе H (1/1/2012), спецификация M-924 (2/1/2014) под названием «Journal Roller Bearing Adapters for Freight Cars», которая включена сюда путем ссылки. Зазор между упорными выступами по стандарту AAR может быть найден в приведенной выше Таблице 1 для новых производственных размеров литья. Зазор между упорными выступами определяется через расстояние между буксовой областью и отверстиями переходника роликового подшипника. Размеры переходника по стандарту AAR могут включать в себя номинальное продольное расстояние между опорными поверхностями упорных выступов, составляющее от около 7,156 до около 8,656 дюймов; и номинальное поперечное отверстие упорного выступа, составляющее от около 3,812 до около 4,062 дюймов. Варианты выполнения системы 198 подушки переходника, описанные в настоящем документе, также могут соответствовать спецификации M-976 Ассоциации американских железных дорог («AAR) (Справочник стандартов и рекомендуемой практики AAR, Раздел D (9/1/2010), Спецификация M-976 (12/19/2013) под названием «Truck Performance for Rail Cars»), которая включена сюда путем ссылки. Например, варианты выполнения системы 198 подушки переходника могут быть использованы в существующих и/или стандартных системах трехэлементных тележек без использования дополнительных элементов, таких как поперечные балки, междурамное крепление или пружинные опоры. Кроме того, например, системы 198 подушек переходников, раскрытые в настоящем документе, могут устанавливаться между роликовым подшипником 5 и буксовым сводом 152 существующих тележек. Таким образом, системы 198 подушек переходников, раскрытые в настоящем документе, могут иметь общую высоту, измеряемую между верхней поверхностью роликового подшипника 5 и буксовым сводом 152, составляющую около 1,3 дюйма или находящуюся в диапазоне от около 1,1 дюйма до около 1,5 дюйма. Хотя варианты выполнения, описанные в настоящем документе, относятся к 110-тонной тележке, раскрытая система переходника и соответствующей подушки переходника может быть адаптирована для использования и улучшения рабочих характеристик тележек для вагонов всех грузоподъемностей (70 тонн, 100 тонн, 110 тонн и 125 тонн), включая тележки, которые не требуют соблюдения стандарта M-976.
[00135] Переходник 199 роликового подшипника в соответствии с настоящим изобретением показан на фиг. 4-10. Как показано на фиг. 4, переходник 199 роликового подшипника включает в себя буксовую выпуклую поверхность 102. В некоторых вариантах выполнения буксовая выпуклая поверхность или верхняя поверхность 102 может представлять собой выпуклую или криволинейную поверхность, так что центральный участок буксовой выпуклой поверхности выше поперечных краев. Таким образом, буксовая выпуклая поверхность 102 может быть в общем плоской в продольном направлении и криволинейной в поперечном направлении. Буксовая выпуклая поверхность 102 может представлять собой буксовую выпуклую поверхность по стандарту AAR, но может иметь меньшую толщину сечения, чем в типичном переходнике роликового подшипника. Например, в некоторых вариантах выполнения толщина переходника роликового подшипника может составлять от около 0,6 дюйма (измеряется от опорной поверхности 117 до буксовой выпуклой поверхности 102 по осевой линии) до около 0,75 дюйма и в некоторых вариантах выполнения менее чем около 0,75 дюйма.
[00136] Как показано на фиг. 4-8, переходник 199 роликового подшипника может иметь общую высоту от около 4,83 дюймов или в диапазоне от около 4 дюймов до около 6 дюймов; общую длину около 9,97 дюймов или в диапазоне от около 9 дюймов до около 11 дюймов; и общую ширину около 10 дюймов или по меньшей мере 7,5 дюймов или в диапазоне от около 9 дюймов до около 11 дюймов.
[00137] Переходник 199 роликового подшипника может включать в себя элементы для ограничения перемещения подушки 200 переходника относительно переходника 199 роликового подшипника. Например, переходник роликового подшипника может включать в себя продольные ограничители 104 подушки переходника. Как показано на фиг. 4, продольные ограничители 104 подушки могут вертикально выступать относительно поперечных краев буксовой выпуклой поверхности 102. Продольные ограничители 104 подушки переходника выполнены с возможностью взаимодействия с пазами, выемками или краями нижней пластины 240 подушки 200 переходника и могут взаимодействовать с подушкой 200 переходника, так что продольное перемещение подушки 200 переходника может ограничиваться или регулироваться до определенного значения, при этом не ограничивая поперечное перемещение подушки переходника. Хотя на фиг. 4 показаны четыре продольных ограничителя 104 подушки переходника, может быть использовано любое количество или любая конструкция продольных ограничителей подушки, включая непрерывные продольные ограничители подушки, которые проходят по всей длине поперечного края буксовой выпуклой поверхности 102. Примеры других возможных продольных ограничителей 104 показаны на фиг. 5A-5D. Например, продольные ограничители 104 могут содержать два выступа на поперечных сторонах, как показано на фиг. 5A. Продольные ограничители 104, показанные на фиг. 5A, могут взаимодействовать с рельефными элементами в нижней пластине 240 подушки 200 переходника, которые могут зацеплять эти ограничители 104, так что продольное перемещение может быть ограничено. Подобно фиг. 5A, на фиг. 5B показаны три ограничителя 104, которые могут ограничивать продольное перемещение подушки 200 переходника относительно переходника 199 аналогичным образом.
[00138] Продольные ограничители могут быть встроены в другие участки подушки переходника. Например, как показано на фиг. 5C и 5D, продольные ограничители 104 могут быть встроены в верхнюю поверхность вертикального заплечика 106. Подобным образом, в этих примерах рельефные элементы в нижней пластине 240 подушки переходника могут охватывать эти ограничители 104 или выступы и обеспечивать ограничение продольного перемещения нижней пластины 240 относительно верхней пластины 220.
[00139] Для продольных ограничителей 140 могут быть использованы другие различные комбинации размеров, форм и местоположений для обеспечения требуемого ограничения перемещения.
[00140] Как показано на фиг. 4-8, переходник 199 роликового подшипника также включает в себя вертикальные заплечики 106. Вертикальные заплечики 106 могут вертикально выступать относительно продольных краев буксовой выпуклой поверхности 102. Вертикальные заплечики 106 выполнены с возможностью улучшения прочности на изгиб переходника 199 и минимизации искривления переходника 199 при воздействии больших усилий от подушки 200 переходника. Путем минимизации искривления подушки 200 переходника при нагрузке вертикальные заплечики 106 могут улучшать распределение нагрузки на компоненты роликового подшипника и могут увеличивать срок службы подшипника. Вертикальные заплечики 106 выполнены с возможностью взаимодействия с пазами, выемками, краями или поверхностями нижней пластины 240 подушки 200 переходника, так что поперечное перемещение нижней пластины 240 ограничивается или регулируется до определенного значения. В дополнение к ограничению перемещения нижней пластины в некоторых вариантах выполнения вертикальные заплечики могут обеспечивать вертикальную опору для выступающих в поперечном направлении фланцев 116, 118 подушки 200 переходника. Вертикальные заплечики 106 могут продолжаться в поперечном направлении на 10 дюймов в ширину для переходника 6,5 дюймов на 9 дюймов и в вертикальном направлении на около 1 дюйма над стандартной буксовой выпуклой поверхностью. В некоторых вариантах выполнения верхняя поверхность вертикальных заплечиков 106 может выступать до около 0,75 дюйма или до около 3 дюймов над буксовой выпуклой поверхностью 102. Вертикальные заплечики также могут продолжаться до около 8 дюймов в продольном направлении. Вертикальные заплечики могут быть отлиты за одно целое с переходником и используются на стандартных переходниках для 70 тонн, 100 тонн, 110 тонн или 125 тонн. Хотя показаны непрерывные вертикальные заплечики, может быть использовано любое количество вертикальных заплечиков. Ширина вертикальных заплечиков может составлять по меньшей мере 0,5 дюйма.
4
4
4
4
4
4
[00141] Переходник 199 роликового подшипника также может включать в себя элементы, например, вертикальные заплечики 106, для улучшения прочности на изгиб или момента инерции сечения переходника 199 для минимизации искривления переходника 199 при воздействии больших усилий от подушки 200 переходника. Например, для варианта выполнения, показанного на фиг. 4 и 6-10 и, в частности, показанного на фиг. 8 и 10, сечение переходника 199 может быть взято приблизительно через продольный центр переходника 199 роликового подшипника, как показано на фиг. 8 и 10. Как показано на фиг. 10, нейтральная Y-ось 108 может проходить в вертикальном направлении через поперечный центр переходника 199. Нейтральная Z-ось 110 может проходить в поперечном направлении на около 5,2 дюймов или в диапазоне от около 5,0 дюймов до 5,5 дюймов над центральной осью оси 111. Момент инерции сечения, показанного на фиг. 10, вокруг нейтральной Z-оси 110, I z-z, в центре переходника может составлять около 1,4 дюйма или в диапазоне от около 1,0 до около 2,0 дюймов. Момент инерции сечения вокруг нейтральной Y-оси 108 в центре переходника, I y-y, может составлять около 86,8 дюймов или в диапазоне от около 50 до около 100 дюймов. Конструкции переходников, в которых не используются вертикальные заплечики, имеют значительно меньший момент инерции в сечениях. Например, конструкция переходника, которая показана на фиг. 10, но без вертикальных заплечиков 106 с таким же сечением по поперечной осевой линии может иметь момент инерции вокруг нейтральной Z-оси около 0,2 дюйма и может иметь момент инерции вокруг нейтральной Y-оси около 32,9 дюймов. Получаемый более низкий момент инерции по сравнению с раскрытым переходником может приводить к более низкой жесткости и более высоким напряжениям в переходнике при одинаковых конфигурациях нагрузки и, возможно, к ухудшению рабочих характеристик роликового подшипника.
[00142] Переходник 199 роликового подшипника может быть выполнен из одного или более различных типов сплавов стали, которые имеют подходящую прочность и другие характеристики. Например, переходник 199 роликового подшипника может быть изготовлен из чугуна ASTM A-220, A-536 или литой или кованой стали ASTM A-148, A-126 A-236 или A-201. В некоторых вариантах выполнения весь переходник 199 роликового подшипника выполнен (путем литья, механической обработки, прессования или другой подходящей операции формования металла) из одного монолитного элемента.
[00143] Далее обратимся к подушке 200 переходника системы 198 переходника, которая выполнена с возможностью размещения между переходником 199 роликового подшипника и буксовым сводом 152 боковой рамы 4 и может взаимодействовать с ними. Как показано на фиг. 11-11C и, главным образом, на фиг. 11A, подушка 200 переходника в общем включает в себя верхний элемент или верхнюю пластину 220, имеющую внутреннюю поверхность 222 и внешнюю поверхность 224, нижний элемент или нижнюю пластину 240, имеющую внутреннюю поверхность 242 и внешнюю поверхность 244, и эластомерный элемент 360, расположенный между внутренними поверхностями 222, 242 верхней и нижней пластин 220, 240 вдоль участка подушки 200 переходника. Подушка 200 переходника включает в себя центральный участок 210, который расположен под нижней поверхностью буксового свода 152, причем каждая пластина 220, 240 имеет соответствующий центральный участок 226, 246. Подушка 200 переходника дополнительно включает в себя первый и второй направленные вверх участки 212, 214 и первый и второй поперечные фланцы 216, 218. Верхняя пластина 220 имеет соответствующие первый и второй направленные вверх участки 228, 230, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка 226 верхней пластины 220, первый поперечный фланец 232, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, и второй поперечный фланец 234, выступающий наружу от второго направленного вверх участка 230. Подобным образом, нижняя пластина 240 имеет соответствующие первый и второй направленные вверх участки 248, 250, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка 246 нижней пластины 240, первый поперечный фланец 252, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, и второй поперечный фланец 254, выступающий наружу от второго направленного вверх участка 250. Как показано на фиг. 3, в собранном состоянии системы тележки поперечные фланцы 216, 218 проходят в поперечном направлении за пределы буксового свода 152, а центральный участок 210 расположен под буксовым сводом 152. Первый и второй направленные вверх участки 212, 214 расположены между центральным участком 210 и соответствующими первым и вторым поперечными фланцами 216, 218 и обеспечивают переход между ними.
[00144] Сначала обратимся к центральному участку 210, который в некоторых вариантах выполнения может содержать, главным образом, три части, включая центральный участок 226 верхней пластины, центральный участок 246 нижней пластины и эластомерный элемент 360, расположенный между ними. Как рассмотрено выше, подушка 200 переходника расположена между буксовым сводом 152 боковой рамы, который в общем имеет по существу плоскую горизонтальную контактную поверхность, и переходником 199 роликового подшипника, который может в общем иметь криволинейный или выпуклый свод. Как показано на фиг. 11A и 12, центральный участок 246 нижней пластины 240 может иметь криволинейную нижнюю поверхность 244, так что внешняя поверхность 244 в общем повторяет изгиб или выпуклость переходника 199. В частности, в некоторых вариантах выполнения центральный участок 246 может иметь большую толщину по направлению к краям 261, 262 центрального участка 246, чем в центре центрального участка 246. Например, как показано на фиг. 12, толщина в центре центрального участка 246 может составлять около 0,15 дюйма или в диапазоне от около 0,06 дюйма до около 0,35 дюйма, а толщина на краях 261, 262 может составлять около 0,26 дюйма или в диапазоне от около 0,15 дюйма до около 0,5 дюйма.
[00145] В некоторых вариантах выполнения центральный участок 226 верхней пластины 220 может включать в себя внешнюю поверхность 224 и внутреннюю поверхность 222, которые являются по существу горизонтальными и параллельными, как показано на фиг. 11A. Толщина центрального участка 226 верхней пластины 220 может составлять около 0,28 дюйма или в диапазоне от около 0,15 дюйма до около 0,4 дюйма. В такой системе толщина эластомерного участка 360 может быть по существу одинаковой по всему центральному участку 210, что в некоторых вариантах выполнения может улучшать рабочие характеристики.
[00146] Обнаружено, что эластомерный участок, имеющий равномерную толщину, в некоторых случаях может иметь некоторые преимущества. Например, в некоторых вариантах выполнения линейная термическая усадка может быть постоянной по длине и ширине подушки, если множество эластомерных слоев имеет одинаковые размеры длины и ширины по всем элементам. Например, в некоторых вариантах выполнения при формовании резина, образующая эластомерный элемент, может вводиться в форму при около 300 градусов по Фаренгейту, и затем она может охлаждаться до комнатной температуры. Линейная термическая усадка по нормали к плоскости сдвига может быть связана с толщиной «T» сечения, изменением температуры и коэффициентом теплового расширения. Неравномерная толщина эластомера может приводить к неравномерной усадке в процессе охлаждения. Неравномерная усадка может приводить к остаточным напряжениям при растяжении в областях, которые охлаждаются последними, что может отрицательно влиять на усталостный ресурс.
[00147] С дополнительной ссылкой на фиг. 11-11C и, главным образом, на фиг. 11C, в некоторых вариантах выполнения первый и второй направленные вверх участки 228, 230 верхней пластины 220 могут включать в себя внешний плоский участок 228a, 230a (только первый направленный вверх участок показан на фиг. 11C) и внутренний плоский участок 228d, 230d. В некоторых вариантах выполнения плоские участки 228a, 230a и 228d, 230d могут проходить под углом Δ относительно плоскости P, которая проходит вдоль внешней поверхности 224 центрального участка 226. В некоторых вариантах выполнения угол Δ может представлять собой тупой угол, и в некоторых вариантах выполнения угол может составлять в диапазоне от около 95 градусов до около 115 градусов, например, 105 градусов или любой другой угол в пределах этого диапазона. Как описано более подробно ниже, в вариантах выполнения, в которых первый и/или второй направленные вверх участки 212, 214 включают в себя зацеп, плоская поверхность может окружать одну или обе стороны зацепа или может быть альтернативным образом размещена относительно зацепа. Первый и второй направленные вверх участки 228, 230 верхней пластины 220 также могут включать в себя нижние криволинейные участки 228b, 230b и 228e, 230e, которые представляют собой переход между центральным участком 226 и плоскими участками 228a, 230a и 228d, 230d. Подобным образом, первый и второй направленные вверх участки 228, 230 верхней пластины 220 также могут включать в себя верхние криволинейные участки 228c, 230c и 228f, 230f, которые представляют собой переход между поперечными фланцами 232, 234 и плоскими участками 228a, 230a и 228d, 230d. Верхние или нижние криволинейные участки 228b, 230b, 228e, 230e, 228c, 230c, 228f и 230f могут быть образованы с постоянной кривизной и/или переменной кривизной. Нижняя пластина 240 может включать в себя подобные плоские участки и верхние и нижние криволинейные участки. В некоторых вариантах выполнения направленные вверх участки 212, 214 могут не включать в себя плоский участок и могут быть образованы с постоянной кривизной и/или переменной кривизной.
[00148] С дополнительной ссылкой на фиг. 11A, первый и второй поперечные фланцы 216, 218 могут продолжаться в поперечном направлении за пределы боковой рамы 4 и расположены на вертикальной высоте или в плоскости, которая отлична или расположена выше центрального участка 210, расположенного ниже и в контакте с буксовым сводом 152. Соответственно, первый и второй поперечные фланцы 216, 218 расположены в вертикально приподнятом положении относительно центрального участка 210. Поперечные выступающие фланцы 216, 218 могут обеспечивать большую площадь для эластомера и, как рассмотрено ниже, могут увеличивать жесткость подушки переходника. В некоторых вариантах выполнения, как показано на фиг. 13B, внешняя поверхность 244 первого и второго поперечных фланцев 252, 254 нижней пластины 240 может быть на около 0,92 дюйма выше внешней поверхности 244 нижнего края нижней пластины 240 или в диапазоне от около 0,25 дюйма до около 2 дюймов. В некоторых вариантах выполнения, первый и второй поперечные фланцы 216, 218 могут включать в себя плоские и горизонтальные внешние поверхности 224, 244, которые могут быть параллельны внешней поверхности 244 центрального участка 226. В некоторых вариантах выполнения внешняя поверхность 244 первого и второго поперечных фланцев 252, 254 нижней пластины 240 может опираться на вертикальные заплечики 106 переходника 199 роликового подшипника. В других вариантах выполнения внешняя поверхность 244 первого и второго поперечных фланцев 252, 254 нижней пластины 240 не контактирует с вертикальными заплечиками 106. В других вариантах выполнения внешняя поверхность 244 первого и второго поперечных фланцев 252, 254 нижней пластины 240 может опосредованно контактировать с вертикальными заплечиками 106 через другой элемент, например, компрессионную прокладку. Как будет рассмотрено более подробно ниже, в некоторых вариантах выполнения от около 10 процентов до около 30 процентов вертикального усилия от буксового свода 152 может быть распределено на каждый из поперечных фланцев 216, 218 подушки переходника при воздействии вертикального усилия на центральный участок 210 подушки переходника.
[00149] Хотя вариант выполнения подушки 200 переходника, показанный по меньшей мере на фиг. 11-13, включает в себя направленные вверх участки 212, 214 и поперечные фланцы 216, 218, эти участки необязательно включены во все варианты выполнения. В некоторых вариантах выполнения центральный участок 210 может быть использован без поперечных фланцев 216, 218 и/или без направленных вверх участков 212, 214, хотя такие конструкции могут повлиять на рабочие характеристики. В варианте выполнения поперечные фланцы 216, 218 могут продолжаться от центрального участка без направленных вверх участков и без ухудшения рабочих характеристик. Подобным образом, в некоторых вариантах выполнения поперечные фланцы могут продолжаться за пределы центрального участка, но в той же плоскости, что и центральный участок. В других вариантах выполнения подушка 200 переходника может включать в себя направленные вниз участки, которые могут соединяться с поперечными фланцами.
[00150] Верхняя пластина 220 может быть выполнена из одного или более различных типов сплавов с подходящей прочностью и другими характеристиками. Например, верхняя пластина 220 может быть изготовлена из стальной пластины ASTM A36 или из стали прочностью, эквивалентной или превышающей прочность в соответствии с ASTM A-572. В некоторых вариантах выполнения вся верхняя пластина 220 образована (путем литья, механической обработки, прессования, прокатки, штамповки, ковки или другой подходящей операции формования металла) из одного монолитного элемента. В некоторых вариантах выполнения верхняя пластина 220 может быть выполнена из материала с постоянной толщиной. В других вариантах выполнения верхняя пластина 220 имеет переменную толщину. Например, в некоторых вариантах выполнения поперечные фланцы 232, 236 верхней пластины 220 могут иметь толщину, которая больше или меньше толщины центрального участка 226. Подобным образом, и как рассмотрено ранее, нижняя пластина 240 может иметь постоянную или переменную толщину. В некоторых вариантах выполнения один, несколько или все углы 233 верхней пластины 220 могут быть скруглены.
[00151] В некоторых вариантах выполнения внешняя поверхность 226 верхней пластины 220 может иметь покрытие из эластомерного материала 265, представляющего собой материал, который контактирует с буксовым сводом 152. Как рассмотрено в настоящем документе, эластомерный слой 265 может обеспечивать демпфирование и откалиброванную гибкость подушки, а также сжимаемую поверхность для минимизации износа между подушкой 200 переходника и буксовым сводом 152. Эластомерное покрытие 265 может быть образовано с плоской внешней поверхностью, которая повторяет геометрической профиль стального участка верхней пластины 220, и может иметь равномерную толщину либо по всей верхней пластине 220, либо в других вариантах выполнения равномерную толщину в пределах отдельных участков подушки, например, равномерную толщину на центральном участке 210, равномерную толщину (возможно, разную или, возможно, одинаковую) на одном или обоих поперечных фланцах 232, 234 верхних участков, равномерную толщину (возможно, разную или, возможно, одинаковую) на одном или обоих направленных вверх участках 228, 230, и т.п.
[00152] При использовании в подушке 200 переходника может выделяться тепло в результате трения подушки 200 и скольжения относительно буксового свода 152 боковой рамы и/или относительно переходника 199 подшипника; и/или гистерезисного демпфирования эластомерного элемента 360 подушки 200 переходника. Эти источники тепла могут вызывать повышение температуры подушки переходника, что может приводить к снижению износостойкости и уменьшению жесткости.
[00153] В некоторых вариантах выполнения первый и второй поперечные фланцы 216, 218 могут включать в себя верхнюю и нижнюю поверхности, открытые воздействию воздуха за пределами огибающей кривой боковой рамы в буксовой области (когда подушка переходника установлена в пределах буксового проема тележки). Открытые поверхности могут легко обеспечивать потери тепла подушки переходника во время движения вагона (действуя в качестве ребра) и могут побуждать чистый тепловой поток от центрального участка 210 подушки 200 переходника в направлении поперечных фланцев 216, 218. Как будет понятно, и как рассмотрено ниже, тепло выделяется в подушке 200 переходника при функционировании вагона по разным причинам, например, из-за трения, которое оказывает сопротивление относительному перемещению или вращению между подушкой 200 переходника и боковой рамой и между подушкой 200 переходника и переходником 199 подшипника. Кроме того, поскольку подушка 200 переходника находится в поверхностном контакте с боковой рамой 4 и переходником 199 подшипника, подушка 200 переходника может принимать тепло, которое выделяется в другом месте и переносится на подушку 200 переходника. Также циклическое демпфирование эластомерного участка производит тепло. Это тепло должно быть в конечном итоге отведено для предотвращения существенного повышения температуры компонентов подушки 200 переходника с целью увеличения срока службы компонентов, а также для уменьшения возможных конструктивных ограничений, которые могут быть необходимы, если подушка 200 переходника (или участки подушки 200 переходника) непрерывно работают при более высоких температурах в отсутствие отвода тепла. Этот поток тепла от подушки 200 переходника может содействовать тепловой конструкции подушки 200 переходника и остальной части системы тележки, что может иметь различные конструктивные преимущества, например, расширение выбора возможных эластомерных материалов, а также увеличение срока службы эластомерного материала в результате снижения его рабочей температуры в качестве других возможных преимуществ.
[00154] В некоторых вариантах выполнения подушка 200 переходника может включать в себя дополнительные элементы, которые могут улучшать ее способность уменьшения тепла в подушке 200 переходника. Например, в некоторых вариантах выполнения первый и/или второй поперечные фланцы 216, 218 могут включать в себя участок, который продолжается в поперечном направлении от боковых стенок буксовой области боковой рамы. При использовании выступающие в поперечном направлении фланцы находятся в непосредственном контакте с воздушным потоком, создаваемым в результате движения вагона, в отличие от центрального участка, который изолирован металлическим переходником роликового подшипника и стальной буксовой областью боковой рамы. Эти выступающие в поперечном направлении фланцы могут обеспечивать свободную площадь поверхности для переноса тепла в атмосферу с подушки 200 переходника. Это может способствовать рассеиванию тепла из-за гистерезисного циклирования эластомера, повышения температуры роликового подшипника и любого другого тепла в подушке 200 переходника. В некоторых вариантах выполнения при наличии первого и/или второго поперечных фланцев 216, 218 рабочая температура системы 198 подушки переходника может быть уменьшена. Например, при нормальной работе с циклическим поперечным сдвигом, как описано ниже, разность температур между поперечными фланцами 216, 218 и центром подушки при использовании воздушного потока с постоянной скоростью 5 миль/час по первому и второму поперечным фланцам 216, 218 может составлять около 15 градусов по Фаренгейту или в диапазоне от около 5 градусов по Фаренгейту до около 25 градусов по Фаренгейту. Улучшенный перенос тепла от центра подушки на поперечные фланцы может обеспечивать дополнительное улучшение переноса тепла в атмосферу и, следовательно, повышение износостойкости.
[00155] В некоторых вариантах выполнения одна или обе из внешней поверхности 224 центрального участка 226 или внутренней поверхности 244 центрального участка 246 могут включать в себя один или более различных поверхностных элементов и в некоторых вариантах выполнения рисунок из поверхностных элементов для того, чтобы сделать эти поверхности негладкими. Например, верхняя поверхность может включать в себя одну или более выпуклостей, выступов и углублений, шероховатые поверхности, «липкие» поверхности и т.п. Эти поверхности могут быть получены несколькими способами, включая дробеструйную обработку поверхности, механическую обработку поверхности, нанесение различных материалов, например, различных типов резины, на поверхность и т.п. При наличии, эти поверхностные элементы могут снижать возможность поперечного и/или продольного скольжения и/или относительного вращения подушки переходника относительно буксового свода 152, что может улучшать характеристики динамической нагрузки и прочности подушки 200 переходника, а также может снижать локализованное выделение тепла в подушке 200 переходника из-за трения между подушкой 200 переходника и буксовым сводом 152, которое должно отводиться с подушки 200 переходника (как рассмотрено в настоящем документе). Подобным образом, на верхнюю или нижнюю пластины 220, 240 может быть нанесено термобарьерное покрытие, например, керамическое или фарфоровое. Опционально, для термической изоляции тепла, выделяемого в результате фрикционного скольжения при высоких амплитудах, может быть использована термобарьерная пластина. Это может быть выполнено в сочетании с износостойкой пластиной, которая обычно используется со стальными пластинами переходника. Пластина может быть образована так, чтобы сохранялся воздушный зазор, и контактные области были расположены на внешних краях переходника.
[00156] Нижняя пластина 240 может иметь аналогичную конструкцию и быть выполнена из тех же материалов, что и верхняя пластина 220. Подобным образом, внешняя поверхность 244 нижней пластины может включать в себя обработанные поверхности и покрытия из эластомерного материала 265, как и верхняя пластина.
[00157] В некоторых вариантах выполнения вся или большая часть подушки 200 переходника может включать в себя покрытие из эластомерного материала 265, как показано, например, на фиг. 13C и фиг. 13E. В некоторых вариантах выполнения, например, покрытие из эластомерного материала может контактировать с буксовым сводом 152, боковой рамой 4 и переходником 199 роликового подшипника, включая буксовую выпуклую поверхность 102 и вертикальные заплечики 106. В других вариантах выполнения, например, участки подушки 200 переходника, которые контактируют с буксовым сводом 152, боковой рамой 4 и переходником 199 роликового подшипника, могут быть не покрыты эластомерным материалом. Как рассмотрено в настоящем документе, эластомерный слой 265 может обеспечивать демпфирование и откалиброванную гибкость подушки, а также сжимаемую поверхность для минимизации износа между подушкой 200 переходника, буксовым сводом 152 и переходником 199 роликового подшипника. Эластомерное покрытие 265 может повторять форму внешних поверхностей подушки 200 переходника и может иметь равномерную толщину вдоль внешних поверхностей подушки 200 переходника или в других вариантах выполнения равномерную толщину в пределах отдельных участков подушки, например, равномерную толщину на центральном участке 210, равномерную толщину (возможно, разную или, возможно, одинаковую) на одном или обоих поперечных фланцах 232, 234, равномерную толщину (возможно, разную или, возможно, одинаковую) на одном или обоих направленных вверх участках 228, 230, и т.п.
[00158] В некоторых вариантах выполнения возможно использование электропроводящей добавки в эластомерных материалах, рассмотренных в настоящем документе, для обеспечения электропроводности и шунтирующей способности верхней и нижней пластин 220, 240. Эти добавки могут включать в себя материалы, например, никелированный графит, посеребренный алюминий или посеребренную медь. Для обеспечения достаточной электропроводности количество этих добавок может составлять всего 0,5% от общего объема эластомера. Подобным образом, для создания электрического соединения между боковой рамой тележки и переходником в эластомерной подушке может быть отформован гибкий проводник, соединяющий верхнюю пластину и нижнюю пластину. Оболочка проводника может защищать проводник от атмосферной коррозии. Его гибкость позволяет ему сгибаться при деформации эластомерного (например, резинового) материала. В некоторых вариантах выполнения, как показано на фиг. 13D-13E, электрическая непрерывность между боковой рамой 4 и переходником 199 обеспечивается путем использования проволочной заземляющей перемычки 266. Как показано на фиг. 13D-13E, проволочная заземляющая перемычка 266 может быть прикреплена к верхней и нижней пластинам 220, 240 с использованием отверстий 267, которые могут быть расположены на расстоянии менее чем около 0,20 дюйма от края пластины. Проволочная заземляющая перемычка 266 проходит через отверстия 267 в верхней и нижней пластинах 220, 240. Края пластин могут иметь вырезы или выемки 268 для обжатия или закрепления проволочной заземляющей перемычки 266. В некоторых вариантах выполнения проволочная заземляющая перемычка 266 может представлять собой оплетку из нержавеющей стали диаметром около 0,100 дюйма, но может иметь диаметр всего 0,050 дюйма.
[00159] В некоторых вариантах выполнения, как показано на фиг. 11, подушка 200 переходника выполнена так, что она является симметричной относительно поперечной вертикальной плоскости, которая проходит через геометрический центр C подушки переходника (показано в виде линии В прохождения на фиг. 11), и/или является симметричной относительно продольной вертикальной плоскости, которая проходит через геометрический центр C подушки 200 переходника (показано в виде линии A прохождения на фиг. 11).
[00160] В некоторых вариантах выполнения каждый из внешних поперечных краев 281, 282 поперечных фланцев верхней и нижней пластин 220, 240 выровнен вдоль одной и той же вертикальной плоскости, как наилучшим образом показано на фиг. 11C. В этих вариантах выполнения поперечная длина поперечного фланца нижней пластины 240 меньше поперечной длины поперечного фланца верхней пластины 220.
[00161] В настоящей заявке показаны и описаны примерные размеры подушки 200 переходника; однако для участков подушки переходника могут быть использованы другие размеры в зависимости от фиксированных размеров боковой рамы и подшипников, используемых с конкретной системой тележки железнодорожного вагона.
[00162] В некоторых вариантах выполнения, как показано, например, на фиг. 3 и 11-11C, подушка 200 переходника также может включать в себя подушки или зацепы на верхней и нижней пластинах 220, 240 подушки переходника, которые могут быть выполнены с возможностью позиционирования подушки 200 переходника относительно буксового свода 152 боковой рамы и переходника 199 подшипника, а также взаимодействия и ограничения перемещения подушки 200 переходника относительно буксового свода 152 и переходника 199 подшипника, что может сосредотачивать перемещение (т.е. сдвиг) подушки 200 переходника на эластомерном элементе 360. Соединение подушки 200 переходника с переходником 199 роликового подшипника может вызывать соответствующее центрирование подушки 200 переходника относительно переходника 199 роликового подшипника и подшипника путем использования вертикальных заплечиков 106 и включения зацепов. Кроме того, система 198 подушки переходника способствует возврату переходника 199 и колесной пары в отцентрированное положение или центральное положение с близким к нулевому усилием.
[00163] Например, подушка 200 переходника может включать в себя первый поперечный зацеп 270 переходника, расположенный между первым вертикальным заплечиком 106 переходника 199 и первым направленным вверх участком 248 нижней пластины 240; и второй поперечный зацеп 271 переходника, расположенный между вторым вертикальным заплечиком 106 переходника 199 и вторым направленным вверх участком 250 нижней пластины 240. Поперечные зацепы 270, 271 переходника могут проходить по всей продольной длине подушки 200 переходника или по участку продольной длины подушки 200 переходника. В других вариантах выполнения поперечные зацепы 270, 271 могут содержать множество поперечных зацепов переходника, которые проходят по всей поперечной длине подушки 200 переходника или по любому ее участку.
[00164] Поперечные зацепы 270, 271 подушки переходника могут быть выполнены за одно целое с нижней пластиной 240, в том числе за одно целое с любым эластомерным покрытием 265 на подушке 200 переходника. В других вариантах выполнения поперечные зацепы 270, 271 подушки переходника могут быть выполнены за одно целое с переходником 199. В других вариантах выполнения поперечные зацепы 270, 271 могут быть прикреплены к переходнику 199 и/или подушке 200 переходника путем использования адгезивов или других известных способов.
[00165] Подушка 200 переходника также может включать в себя первый поперечный зацеп 272 боковой рамы, расположенный на внешней поверхности 224 первого направленного вверх участка 228 верхней пластины 220; и второй поперечный зацеп 273 боковой рамы, расположенный на внешней поверхности 224 второго направленного вверх участка 230 верхней пластины 220. В некоторых вариантах выполнения первый поперечный зацеп 272 боковой рамы может быть расположен на внешней поверхности 224 первого поперечного фланца 232 верхней пластины 220; а второй поперечный зацеп 273 боковой рамы расположен на внешней поверхности 224 второго поперечного фланца 234 верхней пластины 220. Поперечные зацепы 272, 273 боковой рамы могут проходить по всей продольной длине подушки 200 переходника или по участку продольной длины подушки 200 переходника. В других вариантах выполнения поперечные зацепы 272, 273 боковой рамы могут содержать множество поперечных зацепов боковой рамы, которые проходят по всей поперечной длине подушки 200 переходника или по любому ее участку.
[00166] Зацепы 270, 271, 272, 273 могут быть выполнены из эластомерного материала или любого другого подходящего материала и в некоторых вариантах выполнения могут служить для надлежащего позиционирования подушки 200 переходника относительно буксового свода 152 боковой рамы и переходника 199. Кроме того, первый и второй поперечные зацепы 270, 271 переходника могут быть выполнены с возможностью уменьшения или предотвращения скольжения между переходником 199 и нижней пластиной 240 подушки 200 переходника. Подобным образом, первый и второй поперечные зацепы 272, 273 боковой рамы могут быть выполнены с возможностью уменьшения или предотвращения скольжения между внешней поверхностью 224 верхней пластины 220 и буксовым сводом 152. В некоторых вариантах выполнения это может уменьшать или предотвращать скольжение между сопряженными поверхностями переходника 199 и подушки 200 переходника и между сопряженными поверхностями буксового свода 152 боковой рамы и подушкой 200 переходника во время работы системы. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения это уменьшение скольжения между контактирующими поверхностями может уменьшать количество тепла, выделяемого при таком скольжении.
[00167] Как рассмотрено выше, зацепные элементы могут значительно уменьшать относительные перемещения между горизонтальными поверхностями системы подушки переходника, поддерживая плотный контакт между вертикальными сопряженными поверхностями узла подушки переходника. Уменьшение относительных перемещений между буксовым сводом 152 боковой рамы и подушкой 200 переходника может улучшать поведение жесткости подушки 200 переходника. Как показано на фиг. 14, при сравнении поперечной жесткости, например, в системе подушки переходника с зацепами и без, улучшение можно увидеть в конце хода, где вместо скольжения граница подушки переходника/буксового свода показывает большее сопротивление при более длительном поперечном перемещении, чем система подушки переходника, которая не содержит зацепов. Уменьшение скольжение между частями также может снижать физический износ системы подушки переходника.
[00168] В некоторых вариантах выполнения при перемещении подушки 200 переходника относительно переходника 199 роликового подшипника и буксового свода 152 может выделяться тепло. Это тепло приводит к гистерезису циклирования эластомерного материала при сдвиговом смещении. Как рассмотрено выше, избыточное тепло может отрицательно влиять на характеристики эластомерного элемента 360 и снижать износостойкость подушки переходника. Как показано на фиг. 15, которая сравнивает динамические характеристики усталости подушки переходника с зацепами и без, подушка 200 переходника с зацепами выделяет меньшее количество тепла по сравнению с подушкой 200 переходника без зацепов. В некоторых вариантах выполнения температура подушки 200 переходника не будет превышать около 130 градусов по Фаренгейту при нахождении подушки 200 переходника между переходником 199 роликового подшипника и буксовым сводом 152 боковой рамы движущегося вагона. В некоторых вариантах выполнения система 198 подушки переходника может быть выполнена с возможностью ограничения температур эластомера ниже температуры деструкции конкретных эластомерных и/или адгезивных материалов, используемых в конструкции подушки, и в некоторых вариантах выполнения система подушки переходника может быть выполнена с возможностью уменьшения плавления эластомерного элемента.
[00169] Как рассмотрено выше, и как показано, главным образом, на фиг. 16A-B и 11B-C, эластомерный элемент 360 расположен между верхней пластиной 220 и нижней пластиной 240. Эластомерный элемент 360 поддерживает вертикальную нагрузку и позволяет ограниченное продольное, поперечное и вращательное перемещение верхней пластины 220 (поддерживающей боковую раму) относительно нижней пластины 240 (поддерживаемой переходником). Это позволяет относительное перемещение боковой рамы относительно переходника с низкой жесткостью и, следовательно, низкими нагрузками по сравнению со скользящими конструкциями переходника. Как показано на фиг. 17A-17D, перемещение верхней пластины 220 относительно нижней пластины 240 может быть измерено при продольном смещении (фиг. 17B), поперечном смещении (фиг. 17C) и вращательном смещении (фиг. 17D). Эластомерный материал 360 подушки переходника может представлять собой гистерезисный материал и иметь демпфирование материала во время циклических смещений. Это обеспечивает еще один поглощающий энергию элемент в зависимости от выбора материала и демпфирования. Например, материал со слишком сильным демпфированием может вызывать перегрев эластомерного элемента 360 и уменьшать его краткосрочную жесткость и долгосрочную износостойкость. Эластомерный элемент 360 может быть образован из любого подходящего эластомерного материала, например, из резины, с подходящими характеристиками прочности, гибкости и жесткости. В некоторых вариантах выполнения материал, используемый для эластомерного элемента, должен иметь твердость по дюрометру Шора 70 +/- 10 по шкале A. Эластомеры, которые могут быть использованы, могут включать в себя, но не ограничиваются: натуральный каучук; нитрил; гидрированный нитрил; бутадиен; изопрен или полиуретан и могут иметь твердость по дюрометру Шора от около 60 до около 80 по шкале A.
[00170] В общем эластомерный элемент 360 может быть прикреплен к верхней и нижней пластинам 220, 240 путем литьевого формования. Как правило, верхняя и нижняя пластины 220, 240 могут быть размещены в форме. В некоторых вариантах выполнения участки верхней и нижней пластин 220, 240 могут быть покрыты адгезивом, что позволяет прилипание эластомерного элемента 360 к пластинам. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения в определенных областях формы, где не требуется эластомерный материал, могут быть размещены разделители. После завершения установки эластомерный материал может быть нагрет и введен в форму, и эластомерный материал может заполнять всю полость формы, прилипая к областям, покрытым адгезивом. Затем эластомерный материал может быть подвержен вулканизации и/или отверждению.
[00171] Эластомерный элемент 360 может обеспечивать демпфирование в подушке 200 переходника, позволяя дискретные изменения жесткости и/или гибкости в подушке 200 переходника и позволяя различия демпфирования, жесткости, гибкости или других параметров в разных участках подушки 200 переходника для обеспечения подходящей конструкции.
[00172] Как показано на фиг. 11A, эластомерный элемент 360 включает в себя центральный участок 362, который расположен в центральном участке 210 подушки 200 переходника, и первый и второй внешние эластомерные элементы 364, 366, которые расположены в соответствующих первом и втором поперечных фланцах 216, 218. Внешние эластомерные элементы 364, 366, увеличивают площадь сдвига и объем эластомерного слоя 360 путем продления эластомерного материала за пределы огибающей кривой зазора стандартного переходника путем использования поперечных фланцев 216, 218. Это обеспечивает большую площадь для эластомерного элемента 360 и может увеличивать жесткость подушки 200 переходника.
[00173] Как наилучшим образом показано на фиг. 16A, на виде сверху центральный эластомерный участок 362 может иметь в общем квадратную форму и в некоторых вариантах выполнения, как показано на фиг. 16A, может иметь один или более скругленных углов 363. Скругленные углы по всему эластомерному элементу 360 могут уменьшать или предотвращать концентрации напряжений по сравнению с эластомерным элементом 360 с квадратными углами. Как рассмотрено выше, толщина эластомерного элемента 362 может быть равномерной по всему центральному участку 210.
[00174] Центральный эластомерный участок 362 может быть главным образом расположен в центральном участке 210, но в некоторых вариантах выполнения также может быть расположен в первом и втором направленных вверх участках 212, 214, как показано на фиг. 16B, и в поперечных фланцах 216, 218. Как показано на фиг. 16B, центральный эластомерный элемент 362 может иметь поперечную длину около 6,7 дюймов или в диапазоне от около 6,5 дюймов до около 10 дюймов. В некоторых вариантах выполнения, и как показано на фиг. 16B, эластомер 360 может быть расположен между верхней и нижней пластинами 220, 240 в направленных вверх участках 212, 214. В вариантах выполнения, в которых эластомер 360 расположен между пластинами в направленных вверх участках, он может сжиматься или сдвигаться при поперечной нагрузке. Это сжатие эластомера в направленных вверх участках 212, 214 в сочетании со сдвигом эластомера в других участках может позволять достижение высокой жесткости подушки переходника, что может улучшать рабочие характеристики.
[00175] Как наилучшим образом показано на фиг. 16A, на виде сверху внешние эластомерные участки 364, 366 в одном или обоих из первого и второго поперечных фланцев 216, 218 образуют внешний край 374, 376 соответственно. Внешний край 374, 376 может быть расположен между верхней и нижней пластинами 220, 240, так что участок одной или обеих из верхней или нижней пластин 220, 240 проходит радиально наружу мимо по меньшей мере участка внешнего края 374, 376 эластомерного участка.
[00176] В некоторых вариантах выполнения внешний край 374, 376 может представлять собой продольный внешний край (374a, 376a) (т.е. может проходить в общем в продольном направлении, когда подушка 200 переходника установлена в системе тележки) и может включать в себя криволинейный участок, который не имеет отличную форму и не выровнен с внешним продольным краем верхней и/или нижней пластин 220, 240. Хотя используется выражение «продольный внешний край», оно предназначено для определения участка внешнего края, который проходит между противоположными поперечными краями 280, 282 (т.е. двумя краями, которые проходят в поперечном направлении между первым и вторым поперечными фланцами 216, 218 и через центральный участок 210), и, как рассмотрено в настоящем документе, может быть криволинейным, причем каждый участок кривой включает в себя по меньшей мере векторный компонент, который обращен в поперечном направлении (т.е. перпендикулярно направлению движения тележки, на которой установлена подушка 200 переходника).
[00177] Например, по меньшей мере участок 374R, 376R внешнего края 374, 376 может быть образован с непрерывным радиусом (R) относительно геометрического центра подушки переходника, обозначенного буквой «C» на фиг. 16A. В некоторых вариантах выполнения каждый внешних край 374, 376 может включать в себя два прерываемых криволинейных края 374R, 376R с постоянным радиусом, причем центральный участок между двумя краями может быть прямым или иметь кривизну, отличную от участков с постоянным радиусом. В других вариантах выполнения участок с постоянным радиусом может быть непрерывным и продолжаться от местоположения вблизи обоих противоположных поперечных краев 380, 382 на соответствующем поперечном фланце, например, по всему соответствующему поперечному фланцу, или между противоположными поперечными краями, но в сопряжении с участком 374z, 376z, проходящим от соответствующих направленных вверх участков 212, 214 до края 374, 376 с радиальной геометрией.
[00178] В некоторых вариантах выполнения поперечные края 380, 382 и продольные внешние края 374a, 376a и любой другой край эластомерного участка 360 могут иметь углубленный внутрь контур 381, как наилучшим образом показано Фигурах 11A-11C. В некоторых вариантах выполнения углубленный внутрь контур 381 может иметь одинаковый профиль по всему периметру эластомерного элемента 360, хотя в других вариантах выполнения углубленный внутрь контур 381 может иметь разные профили в зависимости от предполагаемого сжатия, которому подвергается этот участок эластомерного элемента 360.
[00179] Как будет понятно, и как рассмотрено в настоящем документе, эластомерный элемент 360 сжимается и деформируется под нагрузкой, и эластомерный материал выдавливается радиально наружу вблизи внешних краев. Углубленный внутрь контур 381 минимизирует или предотвращает деформацию эластомерного элемента 360 за пределы номинального внешнего края элемента 360, что в некоторых вариантах выполнения может увеличивать усталостный ресурс подушки 200 переходника.
[00180] Углубленный внутрь контур 381 может включать в себя первый участок 383, который в общем продолжается вниз от нижней поверхности верхней пластины 220, второй участок 385, который в общем продолжается вверх от верхней поверхности нижней пластины 240, и переход 384 между ними. В некоторых вариантах выполнения один или оба из первого и второго участков 383, 385 могут быть плоскими (вдоль прямого участка эластомерного участка) или линейными (вдоль криволинейных участков эластомерного участка) (совместно с линейным участком) и могут продолжаться от соответствующей поверхности верхней и нижней пластин 220, 240 под углами α и β.
[00181] В некоторых вариантах выполнения первый и второй участки 383, 385 могут проходить под одинаковым относительным углом, хотя в других вариантах выполнения первый и второй участки 383, 385 могут проходить под разными относительными углами. В некоторых вариантах выполнения угол (углы) может составлять около 30 градусов к близлежащей поверхности верхней или нижней пластин 220, 240, например, угол в диапазоне от около 15 до около 45 градусов, включая все углы в пределах этого диапазона. Как показано на фиг. 11B, центральный эластомерный участок 362 может подобным образом иметь аналогичный углубленный внутрь контур 381, проходящий по внешнему краю центрального участка.
[00182] Как наилучшим образом показано на фиг. 11A, 11C и 16B, один или оба из направленных вверх участков 212, 214 могут включать в себя полый участок (участки) 372 в полости, образованной между верхней и нижней пластинами 220, 240, который представляет собой пустое пространство, в котором по существу не обеспечен эластомерный материал, и который может создавать разрыв в пределах эластомерного элемента в соответствующих первом и/или втором направленных вверх участках 212, 214. Полые участки 372 могут обеспечивать полное разделение между эластомерным элементом 360, расположенным в центральном участке 210, и эластомерным элементом, расположенным в поперечных фланцах 216, 218. В некоторых вариантах выполнения пустое пространство может включать в себя очень тонкий слой эластомерного материала, который контактирует с каждой из верхней и нижней пластин 220, 240 через переход, что может быть следствием возможных ограничений инструмента, используемого в процессе формования, но этот тонкий слой (при наличии) существенно не влияет на рабочие характеристики подушки 200 переходника. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения полый участок 372 может включать в себя небольшие участки эластомерного материала, которые проходят между верхней и нижней пластинами 220, 240, но в остальном он является по существу полым. В некоторых вариантах выполнения ширина полого участка 372 может составлять около 0,25 дюйма или в диапазоне от около 0,1 дюйма до около 0,5 дюйма, или являться по меньшей мере такой же, как максимальное поперечное и вращательное перемещение на подушке 200 переходника. В некоторых вариантах выполнения полый участок (участки) 372 выполнен с возможностью обеспечения поперечного пустого пространства между верхней и нижней пластинами 220, 240, проходящего через соответствующий переходный участок 212, 214, так что соответствующие внутренние поверхности верхней и нижней пластин 220, 240 в переходном участке не контактируют друг с другом при поперечном или вращательном относительном перемещении между ними и/или из-за поперечного и/или вращательного смещения при работе железнодорожного вагона с подушкой 200 переходника, расположенной в требуемом положении в системе тележки железнодорожного вагона.
[00183] Полый участок 372 может служить для ограничения напряжений при изгибе в верхней и нижней пластинах 220, 240. Полый участок 372 может составлять около 0,25 дюйма. При диапазоне перемещения около 0,25 дюйма направленные вверх участки верхней и нижней пластин 220, 240 могут контактировать и предотвращать дополнительное относительное перемещение. Это может определять верхний предел деформации эластомера в поперечном направлении и напряжения металла.
[00184] Как будет рассмотрено более подробно ниже, эластомерный элемент 360 и, в частности, внешние эластомерные элементы 364, 366 могут быть выполнены таким образом, что вращательные сдвиговые напряжения эластомера при смещении до 41 миллирадиана не превышают поперечные и продольные сдвиговые напряжения эластомера при смещении до 0,23 дюйма в поперечном направлении и до 0,14 дюйма в продольном направлении. Например, внешние эластомерные элементы 364, 366 могут быть выполнены так, что любая точка на кривых 374R, 376R имеет меньшее или равное вращательное сдвиговое смещение относительно поперечных или продольных сдвиговых смещений. И поскольку деформация сдвига прямо пропорциональна сдвиговому смещению, все точки вдоль кривой 374R, 376R могут быть подвержены одинаковой деформации.
[00185] Эластомерный элемент 360 может быть измерен в плоскости сечения через центр эластомерного материала 360, отцентрированный между внутренними поверхностями верхней и нижней пластин 220, 240. В вариантах выполнения, в которых имеется множество эластомерных элементов, каждый элемент может быть измерен отдельно, и измерения для каждого элемента могут быть сложены вместе для определения измерения всего эластомерного элемента 360. В некоторых вариантах выполнения общая ширина сдвига или длина в поперечном направлении эластомерного элемента 360 может составлять около 9,6 дюймов или в диапазоне от около 6 дюймов до около 14 дюймов. Подобным образом, общая длина сдвига или длина в продольном направлении эластомерного элемента 360 может составлять около 6,9 дюймов или в диапазоне от около 6 дюймов до около 10 дюймов. Общий периметр сдвига или периметр всех участков эластомерного элемента может составлять около 51,70 дюймов или в диапазоне от около 35 дюймов до около 75 дюймов. В некоторых вариантах выполнения общая площадь поверхности эластомерного элемента 360 в плоскости сдвига может составлять около 55,5 квадратных дюймов или в диапазоне от около 50 квадратных дюймов до около 70 квадратных дюймов. Общая площадь поверхности эластомерного элемента 360 за пределами центрального участка может составлять около 15,5 квадратных дюймов или в диапазоне от около 5 квадратных дюймов до около 30 квадратных дюймов или более 5 квадратных дюймов. Таким образом, площадь поверхности эластомерного элемента в поперечных фланцах 216, 218 может составлять около 7,75 квадратных дюймов каждая или в диапазоне от около 2,5 квадратных дюймов до около 15 квадратных дюймов или более 2,5 квадратных дюймов.
[00186] Как будет рассмотрено более подробно ниже, эластомерные слои 364, 366 за пределами центрального участка 210 могут способствовать общей жесткости подушки 200 переходника. Например, в некоторых вариантах выполнения эластомерный элемент 360 за пределами центрального участка 210 может обеспечивать около 15% или в диапазоне от около 5% до около 30% от общей поперечной и продольной жесткости подушки переходника и 33% или в диапазоне от около 15% до около 60% вращательной жесткости подушки 200 переходника.
[00187] Как рассмотрено ранее, эластомерный элемент 360 подушки 200 переходника обеспечивает сопротивление сдвигу при нагрузке в поперечном, продольном и вращательном направлении при вертикальной нагрузке. Это сопротивление сдвигу обусловлено относительным перемещением между верхней и нижней пластинами 220, 240, взаимодействующими через эластомерный элемент 360. Простая деформация сдвига определяется как d/t, где d - смещение эластомерного элемента, и t - толщина эластомерного элемента. В некоторых вариантах выполнения деформация сдвига может достигать значений, превышающих 100%, в условиях максимального смещения. Например, в некоторых вариантах выполнения поперечная деформация достигает 110% или 120% или 130%. В некоторых вариантах выполнения деформация сдвига не превышает 105%, 110%, 115%, 120% или 130% при максимальном смещении.
[00188] Для снижения напряжений в эластомерном элементе 360 при максимальном сдвиговом смещении может быть целесообразно обеспечение нормального напряжения или сжатия эластомерного элемента 360 при сдвиговой нагрузке. В некоторых вариантах выполнения вертикальная нагрузка подушек переходников переносится через буксовый свод 152 боковой рамы на центральный участок 210. Кроме того, хотя верхняя и нижняя пластины 220, 240 могут контактировать с вертикальными заплечиками переходника, в некоторых вариантах выполнения верхняя и нижняя пластины 220, 240 являются гибкими, и вертикальная нагрузка на центральном участке 210 неравномерно переносится на поперечные фланцы 216, 218 и может создавать неравномерное распределение вертикальной нагрузки на эластомерный элемент 360. Это может приводить к меньшему сжатию эластомерного элемента 360 за пределами области под буксовым сводом 152. Для увеличения нормального напряжения или сжатия в эластомерном элементе 360 за пределами буксового свода 152, например, в поперечных фланцах 216, 218, могут быть использованы различные способы.
[00189] В вариантах выполнения эластомерный элемент 360, за пределами области буксового свода 152 может быть сжат больше чем на 0,020 дюйма или больше чем на 7% от статической толщины эластомерного элемента 360. В некоторых вариантах выполнения предварительное сжатие на эту величину обеспечивает улучшенный усталостный ресурс эластомерного элемента 360. Кроме того, в вариантах выполнения, рассмотренных в настоящем документе, от около 10 процентов до около 30 процентов вертикального усилия может распределяться на каждый из поперечных фланцев 216, 218 подушки переходника при воздействии вертикального усилия на центральный участок 210 подушки 200 переходника. В вариантах выполнения, рассмотренных в настоящем документе, воздействие вертикальной нагрузки на вертикальные заплечики 106 может обеспечивать вертикальное усилие, превышающее 3 000 фунтов, для предварительного сжатия эластомерного элемента.
[00190] В некоторых вариантах выполнения, как показано, главным образом, на фиг. 18, сжатие эластомерного элемента 360 в области за пределами буксового свода 152 (во внешних эластомерных элементах 364, 366) может быть выполнено путем обеспечения эластомерного элемента 360, имеющего неравномерную толщину по длине эластомерного элемента 360. Например, в некоторых вариантах выполнения первый и/или второй внешние участки 364, 366 могут быть образованы с толщиной X, тогда как центральный участок 362 может быть образован с отличной или меньшей толщиной Y. Геометрия (например, изгибы через направленные вверх участки 212, 214) верхней и нижней пластин 220, 240 может быть образована для соответствия различиям в толщине между X, Y, что позволяет эластомерным участкам в центральном и внешних участках контактировать с внутренними поверхностями верхней и нижней пластин 220, 240, при необходимости. В некоторых вариантах выполнения разница в толщине эластомерного элемента, образующего первый и/или второй внешние участки 364, 366 и центральный участок 362, может способствовать уменьшению простых деформаций сдвига внешних слоев на основе действующих в плоскости усилий, воздействующих на подушку переходника в продольном, поперечном и вращательном направлениях.
[00191] В некоторых вариантах выполнения, как показано на фиг. 18, один или оба поперечных фланца 216, 218 могут быть образованы так, что эластомерные слои 364, 366 в них имеют толщину X, которая составляет около 0,25 дюйма, например, в диапазоне от 0,15 дюйма до 0,30 дюйма, включая все толщины в диапазоне. В этом варианте выполнения толщина Y эластомерного слоя 360 в центральном участке 362 может составлять около 0,20 дюйма, например, в диапазоне от 0,15 дюйма до 0,25 дюйма, включая все толщины в диапазоне. Толщина эластомерных слоев, рассмотренная в настоящем документе, относится к статической толщине эластомерных слоев или толщине эластомерных слоев без внешней нагрузки на эластомерные слои. Один или оба поперечных фланцевых участка 364, 366 и центральный участок 362 могут иметь разную толщину, причем верхние участки тоньше центрального участка, что может обеспечивать требуемый эффект, как правило, увеличивая нагрузку или сжатие одного или обоих поперечных фланцевых участков 364, 366, что благодаря свойствам материала эластомерного слоя дополнительно увеличивает прочность и износостойкость на основе предполагаемой нагрузки при работе железнодорожного вагона.
[00192] В некоторых вариантах выполнения, как показано на фиг. 18, подушка 200 переходника может быть образована литьевым формованием без соединения верхней пластины 220 (как показано на фиг. 18) или альтернативно нижней пластины 240 с эластомерным элементом 360. После вулканизации эластомерного элемента 360 верхняя пластина 220 (как показано на фиг. 18) или альтернативно нижняя пластина 240 может быть прикреплена или присоединена к эластомерному элементу. Поскольку внешние эластомерные элементы 364, 366 имеют большую толщину, чем центральный эластомерный элемент 362, поперечные фланцы 216, 218 должны быть сжаты для крепления или присоединения верхней пластины 220 (как показано на фиг. 24) или альтернативно нижней пластины 240 к эластомерному элементу. В некоторых вариантах выполнения центральный эластомерный элемент 362 будет реагировать на нагрузку сжатия, сохраняя крылья в состоянии деформации сжатия.
[00193] В некоторых вариантах выполнения, как показано на фиг. 19-23, сжатие эластомерного элемента 360 в области за пределами буксового свода 152 может быть достигнуто путем образования эластомерного элемента 360 с зазорами в центральном участке 362. В некоторых вариантах выполнения, например, центральный участок 362 включает в себя один или в других вариантах выполнения множество вытянутых зазоров 868, которые частично или полностью делят центральный участок 362 на множество участков 862a, 862b, 862c, 862d, 862e, как показано на фиг. 19. Один или множество (для удобства далее используется выражение «множество», хотя также предполагается один зазор) зазоров 868 совместно образуют множество разрывов в центральном участке 362. Когда подушка 200 переходника установлена между боковой рамой и переходником 199 подшипника, центральный участок 210 подушки 200 переходника может поддерживать значительное сжимающее усилие, которое воспринимается относительно сжимаемым эластомерным участком 360 (по сравнению с верхней и нижней пластинами 220, 240), которое стремится деформировать и расширять эластомерный элемент 360 в поперечном направлении и продольном направлении (из-за вертикального сжатия материала). Наличие множества зазоров 868 может обеспечивать выделенный объем для поперечного расширения (в вариантах выполнения, в которых каждый из множества зазоров 868 проходит в продольном направлении). Подобным образом, в вариантах выполнения, в которых множество зазоров дополнительно или вместо этого проходит в поперечном направлении, наличие зазоров 868 обеспечивает выделенный объем для продольного расширения.
[00194] Как наилучшим образом показано на фиг. 19, в некоторых вариантах выполнения множество зазоров 868 проходят в продольном направлении между противоположными поперечными краями 880, 882 эластомерного участка 860 и параллельно друг другу. В некоторых вариантах выполнения множество зазоров 868 сообщаются через оба из первого и второго продольных краев 880, 882 при нахождении подушки 200 переходника в ненагруженной конфигурации. При нагрузке все или часть из множества зазоров 868 могут быть деформированы (как рассмотрено выше), так что только часть соответствующего зазора 868 сообщается через соответствующий продольный край 880, 882, или в некоторых вариантах выполнения по существу весь зазор 868 может быть закрыт, пересекая продольный край 880, 882, так что в зазоре 868 может быть не видно никакого визуального отверстия (которое видно с соответствующего края 880, 882 в ненагруженной конфигурации).
[00195] В некоторых вариантах выполнения, как показано на фиг. 19 и 22, каждый из множества зазоров 868 может быть образован с равномерным поперечным сечением по его длине и либо все из множества зазоров 868 могут быть образованы с одинаковым поперечным сечением (в ненагруженном состоянии), либо каждый из множества зазоров 868 может быть образован с постоянным поперечным сечением по его длине.
[00196] Фигуры 20A-20C иллюстрируют различные виды поперечных сечений множества зазоров 868. В общем предполагается, что множество зазоров 868 включает в себя одну или более криволинейных или плоских сторон, и каждый из множества зазоров 868 может включать в себя комбинацию криволинейных и плоских элементов. Например, множество зазоров 868a имеют круглое поперечное сечение или включают в себя криволинейных стороны. В некоторых вариантах выполнения противоположные стороны (которые проходят между верхней и нижней пластинами 220, 240) могут иметь одинаковый размер и геометрию, хотя, как показано на фиг. 20A, одна сторона может иметь форму или размер, отличный от противоположной стороны (смотри 866' и 868ʺ на фиг. 20A).
[00197] Фигура 20B изображает альтернативные зазоры 868c, которые имеют в общем овальную форму. Фигура 20C изображает альтернативные зазоры 868d, которые имеют форму усеченного ромба с двумя противоположными плоскими сторонами (причем усеченный участок контактирует с нижней пластиной 240). Фигуры 21A-21C обеспечивают схематические представления возможной формы различного множества зазоров 868 при воздействии нагрузки (F) на подушку 200 переходника.
[00198] В некоторых вариантах выполнения, и как показано на фиг. 22, множество зазоров 868e проходят через эластомерный элемент 860 только на частичное продольное расстояние и, как изображено, не доходят до продольных краев 880, 882, хотя предусмотрено другое размещение (например, продолжение до одного из двух продольных краев 880, 882 или расположение концов ближе к одному из двух продольных краев 880, 882). В этом варианте выполнения зазоры 868d могут иметь размер и форму на основе различных рассмотренных выше размеров и форм.
[00199] В других вариантах выполнения, показанных на фиг. 23, множество зазоров 868f могут продолжаться на толщину, которая меньше общего расстояния между верхней пластиной 220 и нижней пластиной 240, причем участок эластомерного элемента вертикально расположен относительно одного или более из множества зазоров 868f и контактирует с одной или обеими из верхней и нижней пластин 220, 240. Как изображено на фиг. 23, зазор 868f контактирует с нижней поверхностью верхней пластины 220, но не контактирует с нижней пластиной 240.
[00200] Как наилучшим образом показано на фиг. 23, внутренние поверхности верхней или нижней пластины 220, 240 могут включать в себя углубленный участок 825a, расположенный вдоль участков верхней или нижней пластины 220, 240, которые сообщаются с множеством зазоров 868. Углубленные участки 825a могут быть обеспечены для размещения инструмента (например, стержня или другого типа формовочного оборудования, известного в уровне техники) для эластомерного участка для образования зазоров 868 относительно верхней или нижней пластины 220, 240. Углубленный участок 825a может дополнительно обеспечивать пространство для расширения/деформации эластомерного элемента 860 при нагрузке для минимизации размера зазоров 868, обеспечивая преимущества пространства для расширения/деформации, при необходимости.
[00201] Кроме того, существуют другие способы увеличения сжатия эластомерного элемента 360 в поперечных фланцах 216, 218. Например, как показано на фиг. 24, в некоторых вариантах выполнения поперечные фланцы 216, 218 могут быть сжаты вместе после вставки эластомерных элементов 364, 366 между верхней и нижней пластинами 220, 240. Сжатие верхней и нижней пластин 220, 240 вместе может вызывать пластическую деформацию стали. Пластическая деформация верхней и нижней пластин 220, 240 может вызывать нормальное напряжение во внешних эластомерных слоях 364, 366 и может увеличивать сжатие. Сжатие верхней и нижней пластин 220, 240 может быть выполнено с использованием матрицы или другого подходящего оборудования. В данном контексте выражение «вставка» может включать в себя ряд процессов, в том числе вставку эластомера с использованием процесса литьевого формования или процесса литья и других известных технологий.
[00202] В других вариантах выполнения, например, сжатие в поперечных фланцах 216, 218 может быть достигнуто путем изготовления поперечных фланцев 216, 218 верхней и нижней пластин 220, 240 под углом друг к другу и дальнейшего формования фланцев в в общем параллельном положении. Например, верхняя пластина 220 может быть изготовлена так, что поперечные фланцы 232, 234 направлены наружу и вниз, а поперечные фланцы 252, 254 нижней пластины 240 направлены наружу и вверх до сборки подушки 200 переходника. Таким образом, при первоначальном изготовлении поперечные фланцы верхней и нижней пластин не параллельны, а расположены под углом друг к другу. Затем пластины 220, 240 соединяются с эластомерным участком 360, и поперечные фланцы 232, 234, 252, 254 упруго сгибаются, в общем параллельно выравниваясь друг с другом. В некоторых вариантах выполнения этот этап может быть выполнен с использованием машины для литьевого формования, в которой упругий элемент 360 вводится в форму. После вулканизации подушки переходника в выступающих в поперечном направлении фланцах может быть обеспечена упругая деформация, которая оказывает нормальную нагрузку на внешние эластомерные слои 364, 366, что может создавать деформацию сжатия.
[00203] В других вариантах выполнения, как показано на фиг. 25 и 26, сжатие эластомерного элемента 360 в поперечных фланцах 216, 218 может быть увеличено путем использования компрессионных прокладок в выступающих в поперечном направлении фланцах 216, 218 или под ними. Компрессионные прокладки могут быть использованы так, что воздействие вертикальной нагрузки на вертикальные заплечики 106 обеспечивает вертикальное усилие, превышающее 3 000 фунтов, так что от около 10 процентов до около 30 процентов вертикального усилия распределяется на каждый из поперечных фланцев 216, 218 подушки переходника при воздействии вертикального усилия на центральный участок 210 подушки 200 переходника. В некоторых вариантах выполнения компрессионные прокладки могут вызывать распределение большей части вертикальной нагрузки вагона с центрального эластомерного слоя 360 на внешние эластомерные слои 364, 366. Как показано на фиг. 25, первая компрессионная прокладка 290 переходника может быть расположена между верхней поверхностью вертикального заплечика переходника 199 роликового подшипника и внешней поверхностью 244 первого поперечного фланца 216 нижней пластины 240. Подобным образом, хотя этого не показано на фиг., вторая компрессионная прокладка 290 переходника может быть аналогично расположена относительно второго поперечного фланца 218 (не показано). Компрессионные прокладки 290 переходника могут иметь толщину около 0,05 дюйма или в диапазоне от около 0,06 дюйма до около 0,18 дюйма. Компрессионные прокладки, рассмотренные в настоящем документе, могут иметь любое количество разных форм и конфигураций для обеспечения необходимых нагрузок для сжатия внешнего эластомера. Например, компрессионные прокладки могут быть прямоугольными, квадратными, трапецеидальными, пирамидальными, могут иметь полое поперечное сечение и могут представлять собой множество компрессионных прокладок. Кроме того, компрессионные прокладки, рассмотренные в настоящем документе, могут быть выполнены за одно целое с подушкой переходника в процессе формования, могут быть выполнены за одно целое с переходником роликового подшипника или могут быть добавлены в систему переходника роликового подшипника после процесса формования.
[00204] Как показано, например, на фиг. 25A-I, компрессионные прокладки, рассмотренные в настоящем документе, могут иметь несколько разных форм и конфигураций. Как показано на фиг. 25A, компрессионные прокладки 290 могут быть по существу прямоугольными и могут иметь ширину, равную или меньшую ширины внешней поверхности 244 поперечного фланца 252, 254 нижней пластины 240. Подобным образом, компрессионные прокладки 290, показанные на фиг. 25A, могут иметь длину, меньшую или равную длине внешней поверхности 244 поперечного фланца 252, 254 нижней пластины 240. Компрессионные прокладки 290 могут иметь постоянную или переменную толщину. Как показано на фиг. 25В, 25C и 25D, компрессионные прокладки 290 могут иметь криволинейную, трапецеидальную или треугольную форму поперечного сечения. Кроме того, как показано на фиг. 25E и 25D, компрессионные прокладки 290 могут иметь приподнятый центральный участок 295, который может быть в общем криволинейным, как показано на фиг. 25E, или в общем треугольным, как показано на фиг. 25F, или иметь любую другую подходящую форму. Как показано на фиг. 25G, компрессионные прокладки 290 могут включать в себя полый участок 296. Кроме того, как показано на фиг. 25H и 25I, компрессионные прокладки 290 могут включать в себя множество компрессионных прокладок.
[00205] Как показано на фиг. 26, подушка 200 переходника также может включать в себя компрессионные прокладки между эластомерным элементом 360 и верхней или нижней пластиной 220, 240. Как показано на фиг. 26, подушка 200 переходника может включать в себя первую верхнюю компрессионной прокладку 291 подушки переходника, расположенную в первом поперечном фланце 216 между верхней пластиной 220 и первым внешним эластомерным элементом 364. Подобным образом, хотя этого не показано на фиг., во втором поперечном фланце 218 между верхней пластиной 220 и вторым внешним эластомерным элементом 366 может быть расположена вторая верхняя компрессионная прокладка 291 подушки переходника. Кроме того, хотя этого не показано на фиг., подобные первая и вторая нижние компрессионные прокладки подушки переходника могут быть расположены в первом и втором поперечных фланцах 216, 218 между эластомерным элементом 360 и нижней пластиной 240. Верхние и нижние компрессионные прокладки 291 подушки переходника могут иметь толщину около 0,05 дюйма или в диапазоне от около 0,06 дюйма до около 0,18 дюйма.
[00206] Для размещения верхних или нижних компрессионных прокладок 291 подушки переходника, показанных на фиг. 26, подушка 200 переходника может быть образована путем литьевого формования без нанесения адгезива на одну из верхней или нижней пластин 220, 240 в выступающих в поперечном направлении фланцах 216, 218. Это может предотвращать прилипание внешнего эластомерного слоя 364, 366 к верхней или нижней пластине 220. 240. После вулканизации верхние или нижние компрессионные прокладки 291 подушки переходника могут быть вставлены между внешним эластомером 364, 366 и верхней или нижней пластиной 220, 240. Как рассмотрено выше, они могут сжимать эластомерный элемент 360 в выступающих в поперечном направлении фланцах 216, 218, увеличивая нормальное напряжение.
[00207] Как рассмотрено выше, в ходе испытания определено, что рабочие характеристики системы 198 подушки переходника представляет собой функцию от жесткости подушки 200 переходника. В частности, в некоторых вариантах выполнения определено, что рабочие характеристики подушки переходника, включая расчетный срок службы, могут быть улучшены путем увеличения жесткости системы 198 подушки переходника (измеряемой в фунтах силы на дюйм деформации).
[00208] Физическое измерение жесткости подушки может быть определено путем циклирования подушки 200 переходника в трех основных направлениях: поперечном, продольном и вращательном; при сохранении постоянной вертикальной нагрузки на подушку, обычно составляющей 35 000 фунтов. Усилие для смещения подушки на относительное расстояние смещения подушки регистрируется в течение всего испытания по измерению. Затем данные испытания могут быть собраны и построены на графиках зависимости между усилием и смещением, пример которых показан на фиг. 27. Затем могут быть определены жесткость, демпфирование и гистерезис для каждого направления перемещение с использованием следующих способов. Жесткость подушки 200 может быть определена путем определения верхней и нижней границ, которые захватывают линейный участок кривой зависимости между усилием и смещением, и дальнейшего вычисления наклона линии наилучшего соответствия между верхней и нижней границами для верхнего и нижнего участков кривой. Затем определяется жесткость путем усреднения верхнего и нижнего наклонов. Как рассмотрено выше, продольная жесткость измеряется в направлении рельсов или путей, поперечная жесткость измеряется перпендикулярно направлению путей, а вращательная жесткость измеряется как сопротивление вращению переходника вокруг вертикальной оси на продольной и поперечной осевых линиях буксового отверстия (обозначено буквой «C» на фиг. 16A). Гистерезис, пример которого показан на фиг. 27, определяется путем определения верхней и нижней точек пересечения Y-оси и вычитания нижней точки пересечения Y-оси из верхней точки пересечения Y-оси. Демпфирование, которое показано на фиг. 27, определяется путем определения площади внутри петли зависимости между усилием и смещением Величина демпфирования подушки по заданному диапазону смещений прямо пропорциональна площади, заключенной в петле, при требуемой частоте.
[00209] Целевое значение демпфирования для вариантов выполнения, раскрытых в настоящем документе, составляет от 0,10 до 0,30 tan δ при целевой твердости резинового/эластомерного материала по дюрометру от 60A до 80A. Tan δ представляет собой меру демпфирования материала при воздействии циклических нагрузок, определяемую как отношение сдвинутой по фазе нагрузки (90 градусов по синусоидальной нагрузке) к находящейся в фазе нагрузке (0 градусов). Типичные значения для эластомеров могут составлять от 0,04 до 0,35.
2
[00210] Более прямая мера поглощения энергии подушки переходника представляет собой площадь петли гистерезиса за цикл. Для вариантов выполнения, описанных в настоящем документе, гистерезисное поглощение энергии может быть оценено как π3GTanδε, где G - модуль сдвига, составляющий ~ 360 psi, Tan δ ~ 0,3, и ε - деформация во время виляния, ~ 100%=1. При частоте 4 Гц поглощение энергии будет составлять около 4 070 дюйм-фунт/секунда. Разумный диапазон может составлять +/- 25%.
[00211] Как рассмотрено в настоящем документе, некоторые варианты выполнения включают в себя эластомерный элемент 360 (участки 364, и 366) в сдвиге за пределами области под буксовым сводом 152. В таких вариантах выполнения может быть больше эластомерного материала, чем может быть использовано в сдвиге, чем в обычной подушке переходника. Это может обеспечивать достижение увеличенной жесткости подушки 200 переходника без уменьшения толщины сдвига или увеличения твердости эластомера по дюрометру. Уменьшение толщины сдвига и/или увеличение твердости эластомера по дюрометру могут увеличивать деформацию и уменьшать полезный срок службы подушки. Таким образом, подушка 200 переходника может увеличивать жесткость системы 198 подушки переходника, что может улучшать общие рабочие характеристики железнодорожного вагона, при этом увеличивая полезный срок службы подушки 200 переходника. Внешние эластомерные слои 364, 366 могут увеличивать вращательную жесткость подушки 200 переходника путем обеспечения дополнительного эластомера на расстоянии, удаленном от оси вращения. В некоторых вариантах выполнения, например, внешние эластомерные слои 364, 366 могут обеспечивать около 15% или от около 10% до около 20% или более 10% от общей поперечной и продольной жесткости подушки 200 переходника и могут обеспечивать около 33% или от около 25% до около 40% или более 25% от вращательной жесткости подушки 200 переходника.
[00212] Варианты выполнения, раскрытые в настоящем документе, могут иметь высокую поперечную и продольную жесткость без большого гистерезиса зависимости между усилием и смещением. Гистерезис пропорционален энергии, рассеиваемой в ходе циклов смещения, и может теряться в форме тепла или шума. В общем, чем выше гистерезис, тем больше повышение температуры подушки 200 переходника и тем меньше усталостный ресурс. Варианты выполнения, раскрытые в настоящем документе, достигают высокой жесткости подушки переходника, при этом увеличивая усталостный ресурс путем минимизации гистерезиса и обеспечения смещения подушки на максимальную величину, установленную AAR: 41 миллирадиан во вращательном направлении, 0,23 дюйма в поперечном направлении и 0,14 дюйма в продольном направлении.
[00213] В вариантах выполнения, раскрытых в настоящем документе, может потребоваться увеличение усилия для смещения верхней пластины 220 относительно нижней пластины 240 на большую величину. Толщина, длина и количество эластомерного материала в полом участке 372 могут корректироваться для изменения наклона и формы графиков зависимости между усилием и смещением. В некоторых вариантах выполнения возможны другие свойства жесткости эластомерного материала подушки, расположенного смежно с направленными вверх крыльями переходника, по сравнению со свойствами эластомерного материала, расположенного в центральном участке подушки переходника.
[00214] С использованием описанных выше способов испытаний примерные измерения и результаты испытаний вариантов выполнения, раскрытых в настоящем документе, показаны ниже в Таблице 2. Следует понимать, что эти варианты выполнения являются примерными, и что могут существовать другие конструктивные варианты выполнения с другими результатами испытаний.
Таблица 2
<b>Описанные в настоящем документе варианты выполнения</b>
Нормальная площадь эластомера (дюймы<sup>2</sup>)
55,5 дюймов<sup>2</sup>или от около 50 дюймов<sup>2</sup> до около 70 дюймов<sup>2</sup>
Нормальная площадь эластомера за пределами контакта с буксовым сводом (дюймы<sup>2</sup>)
15,5 дюймов<sup>2</sup>или от около 5 дюймов<sup>2</sup> до около 30 дюймов<sup>2</sup>
Ширина сдвига эластомера подушки (поперечная длина) (дюймы)
или от около 6 дюймов до около 14 дюймов
Длина сдвига эластомера подушки (продольная длина) (дюймы)
или от около 6 дюймов до около 10 дюймов
Поперечная жесткость(измеренная при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
60 тыс. фунтов/дюймили от около 45 тыс. фунтов/дюйм до около 80 тыс. фунтов/дюймили по меньшей мере 45 тыс. фунтов/дюйм
Продольная жесткость(измеренная при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
64 тыс. фунтов/дюймили от около 45 тыс. фунтов/дюйм до около 80 тыс. фунтов/дюймили по меньшей мере 45 тыс. фунтов/дюйм
Вращательная жесткость(измеренная при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
670 тыс. фунтов×дюйм/мрадили от около 250 тыс. фунтов×дюйм/мрад до около 840 тыс. фунтов×дюйм/мрадили по меньшей мере 250 тыс. фунтов×дюйм/мрад
Вертикальная жесткость
по меньшей мере 5 000 тыс. фунтов/дюйм
Поперечный гистерезис (измеренный при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
или от около 3 750 фунтов до около 6 250 фунтовили менее 6 000 фунтов
Продольный гистерезис(измеренный при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
или от около 375 фунтов до около 1 500 фунтовили менее 1 500 фунтов
Вращательный гистерезис(измеренный при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
12 000 фунтов×дюймили от около 9 000 фунтов×дюйм до около 16 000 фунтов×дюймили менее 16 000 фунтов×дюйм
Периметр сдвига центрального эластомерного слоя
или от около 20 дюймов до около 30 дюймов
Периметр сдвига внешних эластомерных слоев
13,1 дюймов каждыйили от около 8 до около 18 дюймов каждый
Периметр сдвига общего эластомерного слоя
или от около 35 дюймов до около 75 дюймов
Форм-фактор центрального эластомерного слоя
8,3или от около 6 до около 10
Форм-фактор внешних эластомерных слоев
1,6 каждыйили от около 0,5 до около 3 каждый
Общий форм-фактор
4,5или от около 2,5 до около 7
[00215] Дополнительный вариант выполнения подушки 400 переходника показан на фиг. 28-43. Вариант выполнения подушки 400 переходника, показанный на фиг. 28-43, во многом подобен вариантам выполнения подушки переходника, рассмотренным ранее. Как описано выше, подушка 400 переходника выполнена с возможностью размещения между переходником 199 роликового подшипника (как показано на фиг. 36A-36E) и буксовым сводом 152 боковой рамы 4 и может взаимодействовать с ними. Как показано на фиг. 28-43, подушка 400 переходника в общем включает в себя верхний элемент или верхнюю пластину 420, имеющую внутреннюю поверхность 422 и внешнюю поверхность 424, нижний элемент или нижнюю пластину 440, имеющую внутреннюю поверхность 442 и внешнюю поверхность 444, и эластомерный элемент 560, расположенный между внутренними поверхностями 422, 442 верхней и нижней пластин 420, 440 вдоль участка подушки 400 переходника. Подушка 400 переходника включает в себя центральный участок 410, который расположен под нижней поверхностью буксового свода 152, причем каждая пластина 420, 440 имеет соответствующий центральный участок 426, 446. Подушка 400 переходника дополнительно включает в себя первый и второй направленные вверх участки 412, 414 и первый и второй поперечные фланцы 416, 418. Верхняя пластина 420 имеет соответствующий первый и второй направленные вверх участки 428, 430, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка 426 верхней пластины 420, первый поперечный фланец 432, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, и второй поперечный фланец 434, выступающий наружу от второго направленного вверх участка 430. Подобным образом, нижняя пластина 440 имеет соответствующие первый и второй направленные вверх участки 448, 450, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка 446 нижней пластины 440, первый поперечный фланец 452, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, и второй поперечный фланец 454, выступающий наружу от второго направленного вверх участка 450. В собранном состоянии системы тележки поперечные фланцы 416, 418 проходят в поперечном направлении за пределы буксового свода 152, а центральный участок 410 расположен под буксовым сводом 152. Первый и второй направленные вверх участки 412, 414 расположены между центральным участком 410 и соответствующими первым и вторым поперечными фланцами 416, 418 и обеспечивают переход между ними.
[00216] Как описано выше в отношении других вариантов выполнения, центральный участок 410 может включать в себя, главным образом, три части, в том числе центральный участок 426 верхней пластины, центральный участок 446 нижней пластины и эластомерный элемент 560, расположенный между ними. Как рассмотрено выше, подушка 400 переходника расположена между буксовым сводом 152 боковой рамы, который в общем имеет по существу плоскую горизонтальную контактную поверхность, и переходником 199 роликового подшипника, который может в общем иметь криволинейный или выпуклый свод. Как показано на фиг. 30, центральный участок 446 нижней пластины 440 может иметь криволинейную нижнюю поверхность, так что внешняя поверхность 444 в общем повторяет изгиб или выпуклость переходника 199. В частности, в некоторых вариантах выполнения центральный участок 446 может иметь большую толщину по направлению к краям 461, 462 центрального участка 446, чем в центре центрального участка 446. Как описано выше, толщина в центре центрального участка 246 может составлять около 0,15 дюйма или в диапазоне от около 0,06 дюйма до около 0,35 дюйма, а толщина на краях 461, 462 может составлять около 0,26 дюйма или в диапазоне от около 0,15 дюйма до около 0,5 дюйма.
[00217] В некоторых вариантах выполнения центральный участок 426 верхней пластины 420 может включать в себя внешнюю поверхность 424 и внутреннюю поверхность 422, которые являются по существу горизонтальными и параллельными, как показано на фиг. 30. Толщина центрального участка 426 верхней пластины 420 может составлять около 0,25 дюйма или в диапазоне от около 0,15 дюйма до около 0,5 дюйма. В такой системе толщина эластомерного участка 560 может быть по существу одинаковой по всему центральному участку 410, что в некоторых вариантах выполнения может улучшать рабочие характеристики.
[00218] С дополнительной ссылкой на фиг. 31, первый и второй направленные вверх участки 428, 430 верхней пластины 420 могут включать в себя внешний плоский участок 428a, 430a (только первый направленный вверх участок показан на фиг. 31) и внутренний плоский участок 428d, 430d. В некоторых вариантах выполнения плоские участки 428a, 430a и 428d, 430d могут проходить под углом Δ относительно плоскости P, которая проходит вдоль внешней поверхности 424 центрального участка 426. В некоторых вариантах выполнения, угол Δ может представлять собой тупой угол, и в некоторых вариантах выполнения угол может составлять в диапазоне от около 95 градусов до около 115 градусов, например, 105 градусов или любой другой угол в пределах этого диапазона. Как описано более подробно ниже, в вариантах выполнения, в которых первый и/или второй направленные вверх участки 412, 414 включают в себя зацеп, плоская поверхность может окружать одну или обе стороны зацепа или может быть альтернативным образом размещена относительно зацепа. Первый и второй направленные вверх участки 428, 430 верхней пластины 420 также могут включать в себя нижние криволинейные участки 428b, 430b и 428e, 430e, которые представляют собой переход между центральным участком 426 и плоскими участками 428a, 430a и 428d, 430d. Подобным образом, первый и второй направленные вверх участки 428, 430 верхней пластины 420 также могут включать в себя верхние криволинейные участки 428c, 430c и 428f, 430f, которые представляют собой переход между поперечными фланцами 432, 434 и плоскими участками 428a, 430a и 428d, 430d. Верхние или нижние криволинейные участки 428b, 430b, 428e, 430e, 428c, 430c, 428f и 430f могут быть образованы с постоянной кривизной и/или переменной кривизной. Нижняя пластина 440 может включать в себя подобные плоские участки и верхние и нижние криволинейные участки. В некоторых вариантах выполнения направленные вверх участки 412, 414 могут не включать в себя плоский участок и могут быть образованы с постоянной кривизной и/или переменной кривизной.
[00219] С дополнительной ссылкой на фиг. 30 и 31, первый и второй поперечные фланцы 416, 418 могут продолжаться в поперечном направлении за пределы боковой рамы 4 и расположены на вертикальной высоте или в плоскости, которая отлична или расположена выше центрального участка 410, расположенного ниже и в контакте с буксовым сводом 152. Соответственно, первый и второй поперечные фланцы 416, 418 расположены в вертикально приподнятом положении относительно центрального участка 410. Поперечные выступающие фланцы 416, 418 могут обеспечивать большую площадь для эластомера 560 и, как рассмотрено выше, могут увеличивать жесткость подушки 400 переходника. В некоторых вариантах выполнения внешняя поверхность 444 первого и второго поперечных фланцев 452, 454 нижней пластины 440 может быть на около 0,92 дюйма выше внешней поверхности 444 нижнего края нижней пластины 440 или в диапазоне от около 0,25 дюйма до около 2 дюймов. Первый и второй поперечные фланцы 416, 418 могут включать в себя плоские и горизонтальные внешние поверхности 424, 444, которые могут быть параллельны внешней поверхности 444 центрального участка 426. В некоторых вариантах выполнения внешняя поверхность 444 первого и второго поперечных фланцев 452, 454 нижней пластины 440 может опираться на вертикальные заплечики 106 переходника 199 роликового подшипника. В других вариантах выполнения внешняя поверхность 444 первого и второго поперечных фланцев 452, 454 нижней пластины 440 не контактирует с вертикальными заплечиками 106. В других вариантах выполнения внешняя поверхность 444 первого и второго поперечных фланцев 452, 454 нижней пластины 440 может опосредованно контактировать с вертикальными заплечиками 106 через другой элемент, например, компрессионную прокладку 290. Как рассмотрено выше, в некоторых вариантах выполнения около 2 500 фунтов или от около 5 процентов до около 30 процентов вертикального усилия от буксового свода 152 может быть распределено на каждый из поперечных фланцев 416, 418 подушки переходника при приложении вертикального усилия на центральный участок 410 подушки переходника.
[00220] Хотя вариант выполнения подушки 400 переходника, показанный по меньшей мере на фиг. 28-43, включает в себя направленные вверх участки 412, 414 и поперечные фланцы 416, 418, эти участки необязательно включены во все варианты выполнения. В некоторых вариантах выполнения центральный участок 410 может быть использован без поперечных фланцев 416, 418 и/или без направленных вверх участков 412, 414, хотя такие конструкции могут повлиять на рабочие характеристики. В варианте выполнения поперечные фланцы 416, 418 могут продолжаться от центрального участка без направленных вверх участков и без ухудшения рабочих характеристик. Подобным образом, в некоторых вариантах выполнения поперечные фланцы могут продолжаться за пределы центрального участка, но в той же плоскости, что и центральный участок. В других вариантах выполнения подушка 400 переходника может включать в себя направленные вниз участки, которые могут соединяться с поперечными фланцами.
[00221] Как показано, например, на фиг. 29, на которой верхняя 420 и нижняя 440 пластины показаны пунктирными линиями, верхняя и нижняя пластины 420, 440 могут включать в себя поперечные края 480a, 480b, 482a и 482b. Верхняя и нижняя пластины 420, 440 также могут включать в себя продольные края 484a, 484b, 486a и 486b. Края 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b, 486a и 486b, если смотреть сбоку или спереди или сзади, могут быть прямыми или могут включать в себя криволинейные или направленные под углом участки. Как показано, например, главным образом, на видах сбоку на фиг. 30-33 (включая Фигуры 31A, 31В, 33A и 33B), края 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b, 486a и 486b каждой из верхней и нижней пластин 420 и 440 могут иметь форму, где края загибаются (фиг. 31, 31A 33, и 33A) или расположены под углом (фиг. 33A, и 33B) в направлении внутрь от внешних поверхностей 424, 444 к внутренним поверхностям 422, 442 пластин 420, 440 соответственно. Кроме того, как показано главным образом на фиг. 31A, 31В, 33A и 33B, один или более краев 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b, 486a и 486b могут включать в себя по существу вертикальный участок. По существу вертикальные участки могут быть смежными с внешними поверхностями 424, 444 до того как края 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b начинают загибаться (фиг. 31, 31A 33 и 33A) или наклоняться под углом (фиг. 31B, и 33B) в направлении внутрь от внешних поверхностей 424, 444 к внутренним поверхностям 422, 442 пластин 420, 440. В других вариантах выполнения вертикальный участок не обязательно должен быть вертикальным, например, он может быть расположен под другим углом и/или следовать по другой кривой по сравнению с остальными участками краев 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b 486a и 486b. Один или более участков периметра верхней и нижней пластин 420, 440, включая края 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b 486a и 486b, могут иметь непрерывный радиус. В некоторых вариантах выполнения непрерывный радиус может представлять собой радиус около 0,25 дюйма или больше половины толщины пластины. Кроме того, один или более участков краев 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b 486a и 486b верхней и нижней пластин 420, 440 могут иметь шлицевой профиль кривизны по периметру, включающий в себя один или более участков с переменным радиусом и/или плоских участков. Радиальные участки краев 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b 486a и 486b верхней и нижней пластин 420, 440 могут проходить под углом θ касания относительно внутренних поверхностей 422, 442 верхней и нижней пластин 420, 440. В некоторых вариантах выполнения угол θ может представлять собой угол около 25 градусов или в диапазоне от около 10 градусов до около 40 градусов. В некоторых вариантах выполнения шлицевый профиль кривизны будет касательной на расстоянии 0,38 дюйма от наиболее удаленных участков краев 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b, 486a и 486b верхней и нижней пластин 420, 440 или от около 0,12 дюйма до около 0,6 дюйма от наиболее удаленных участков краев. В некоторых вариантах выполнения края 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b, 486a и 486b могут продолжаться от внешних поверхностей 424, 444 верхней и нижней пластин 420, 440 под углом, по существу перпендикулярным внешним поверхностям 424, 444, и продолжаться от внутренних поверхностей 422, 442 верхней и нижней пластин 420, 440 по существу под углом касания к внутренним поверхностям 442, 444. Кроме того, в таких вариантах выполнения некоторые участки краев 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b, 486a и 486b могут быть не перпендикулярными или не касательными к внутренним или внешним поверхностям 422, 442, 442, 444. Например, как показано на фиг. 33, край 482a может проходить не перпендикулярно к внешней поверхности 444 по всему периметру верхней и нижней пластин 420, 440.
[00222] В других вариантах выполнения, и как рассмотрено выше, периметр верхней и нижней пластин 420, 440 может быть выполнен так, что на краях 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b, 486a и 486b внешние поверхности 424, 444 проходят дальше, чем по существу плоский участок внутренних поверхностей 422, 442. Например, в некоторых вариантах выполнения по периметру пластины может быть использован скошенный или направленный под углом край.
[00223] В некоторых вариантах выполнения все поперечные и/или продольные края 480a, 480b, 482a, 482b, 484a, 484b, 486a и 486b поперечных фланцев верхней и нижней пластин 420, 440 выровнены вдоль одной вертикальной плоскости, как наилучшим образом показано на фиг. 30-33. В этих вариантах выполнения поперечная длина поперечного фланца нижней пластины 440 меньше поперечной длины поперечного фланца верхней пластины 420.
[00224] В некоторых вариантах выполнения внешние края 484a, 484b, 486a, 486b, если смотреть сверху, и как показано на фиг. 29B, могут включать в себя один или более криволинейных участков. Например, по меньшей мере участок 484R, 486R внешнего края 484a, 484b, 486a, 486b может быть образован с непрерывным радиусом (R) относительно геометрического центра подушки переходника. В некоторых вариантах выполнения каждый внешний край 484a, 484b, 486a, 486b может включать в себя два прерываемых криволинейных края 484R, 486R с постоянным радиусом, причем центральный участок между двумя краями может быть прямым или иметь кривизну, отличную от участков с постоянным радиусом. В других вариантах выполнения участок с постоянным радиусом может быть непрерывным и продолжаться от местоположения вблизи противоположных поперечных краев 480a, 480b, 482a, 482b.
[00225] В некоторых вариантах выполнения любая точка на поперечном крае при повороте верхней пластины относительно нижней пластины до 41 миллирадиана от нейтрального положения переходника роликового подшипника может иметь линейное смещение, меньшее или равное 0,234. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения любая точка на поперечном крае при повороте верхней пластины относительно нижней пластины до 41 миллирадиана от нейтрального положения имеет линейное смещение, меньшее или равное максимальному продольному смещению и максимальному поперечному смещению. Как рассмотрено выше в отношении других вариантов выполнения, верхняя и нижняя пластины 420, 440 могут быть выполнены из одного или более различных типов сплавов с подходящей прочностью и другими характеристиками. Например, пластины 420, 440 могут быть изготовлены из стальной пластины ASTM A36 или из стали прочностью, эквивалентной или превышающей прочность в соответствии с ASTM A-572. В некоторых вариантах выполнения вся верхняя пластина 420 и/или нижняя пластина 440 образованы (путем литья, механической обработки, прессования, прокатки, штамповки, ковки или другой подходящей операции формования металла) из одного монолитного элемента. В некоторых вариантах выполнения пластины 420, 440 могут быть выполнены из материала с постоянной толщиной. В других вариантах выполнения пластины 420, 440 имеют переменную толщину. Например, как показано на фиг. 30, и как описано выше, нижняя пластина 440 может быть тоньше по направлению к центру центрального участка 446. Кроме того, например, в некоторых вариантах выполнения поперечные фланцы 432, 434, 452, 454 могут иметь толщину, большую или меньшую, чем толщина центрального участка 426, 446.
[00226] Как рассмотрено выше в отношении других вариантов выполнения, и как показано, главным образом, на фиг. 30-33, эластомерный элемент 560 расположен между верхней пластиной 420 и нижней пластиной 440. Как будет рассмотрено более подробно ниже, эластомерный элемент 560 может проходить снаружи верхней и нижней пластин 420, 440 и может продолжаться за пределы поперечных и продольных краев пластин. Например, эластомерный элемент может продолжаться в поперечном направлении и/или в продольном направлении по меньшей мере на 0,05 дюйма или в диапазоне от около 0,01 дюйма до 0,25 дюйма за пределы соответствующих поперечных и продольных краев пластин. Эластомерный элемент 560 поддерживает вертикальную нагрузку и позволяет ограниченное продольное, поперечное и вращательное перемещение верхней пластины 420 (поддерживающей боковую раму) относительно нижней пластины 440 (поддерживаемой переходником). Это позволяет относительное перемещение боковой рамы относительно переходника с низкой жесткостью и, следовательно, низкими нагрузками по сравнению со скользящими конструкциями переходника. Как рассмотрено выше, перемещение верхней пластины 420 относительно нижней пластины 440 может быть измерено при продольном смещении (фиг. 17B), поперечном смещении (фиг. 17C) и вращательном смещении (фиг. 17D). Эластомерный материал 560 подушки переходника может представлять собой материал, который рассмотрен ранее.
[00227] В общем эластомерный элемент 560 может быть прикреплен к верхней и нижней пластинам 420, 440 путем литьевого формования. Как правило, верхняя и нижняя пластины 420, 440 могут быть размещены в форме. В некоторых вариантах выполнения участки верхней и нижней пластин 420, 440 могут быть покрыты адгезивом, что позволяет прилипание эластомерного элемента 560 к пластинам. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения в определенных областях формы, где не требуется эластомерный материал, могут быть размещены разделители. После завершения установки эластомерный материал может быть нагрет и введен в форму, и эластомерный материал может заполнять всю полость формы, прилипая к областям, покрытым адгезивом. В некоторых вариантах выполнения верхняя пластина 420 и/или нижняя пластина 440 могут включать в себя одно или более отверстий, позволяющих прохождение эластомерного материала через соответствующую пластину в процессе формования. Затем эластомерный материал может быть подвержен вулканизации и/или отверждению.
[00228] Как рассмотрено ранее, эластомерный элемент 560 может обеспечивать демпфирование в подушке 400 переходника, позволяя дискретные изменения жесткости и/или гибкости в подушке 400 переходника и позволяя различия демпфирования, жесткости, гибкости или других параметров в других участках подушки 400 переходника для обеспечения подходящей конструкции.
[00229] Как показано на фиг. 30, эластомерный элемент 560 может включать в себя центральный участок 562, который расположен в центральном участке 410 подушки 400 переходника, и первый и второй внешние эластомерные элементы 564, 566, которые расположены в соответствующих первом и втором поперечных фланцах 416, 418. Внешние эластомерные элементы 564, 566, увеличивают площадь сдвига и объем эластомерного слоя 560 путем продления эластомерного материала за пределы огибающей кривой зазора стандартного переходника путем использования поперечных фланцев 416, 418. Это обеспечивает большую площадь для эластомерного элемента 560 и может увеличивать жесткость подушки 400 переходника.
[00230] Центральный эластомерный участок 562 может иметь в общем квадратную форму и в некоторых вариантах выполнения может иметь один или более скругленных углов. Скругленные углы по всему эластомерному элементу 560 могут уменьшать или предотвращать концентрации напряжений по сравнению с эластомерным элементом 560 с квадратными углами. Как рассмотрено выше, эластомерный элемент 562 может иметь равномерную толщину по всему центральному участку 410.
[00231] Центральный эластомерный участок 562 может быть, главным образом, расположен в центральном участке 410, но в некоторых вариантах выполнения также может быть расположен в первом и втором направленных вверх участках 412, 414, как показано на фиг. 30 и 31, и в поперечных фланцах 416, 418. Центральный эластомерный элемент 562 может иметь размеры, аналогичные центральным эластомерным элементам, рассмотренным выше. В некоторых вариантах выполнения, и как показано на фиг. 30 и 31, эластомер 560 может быть расположен между верхней и нижней пластинами 420, 440 в направленных вверх участках 412, 414. В вариантах выполнения, в которых эластомер 560 расположен между пластинами в направленных вверх участках, он может сжиматься или сдвигаться при поперечной нагрузке. Это сжатие эластомера в направленных вверх участках 412, 414, в сочетании со сдвигом эластомера в других участках может позволять достижение высокой жесткости подушки переходника, что может улучшать рабочие характеристики.
[00232] Как наилучшим образом показано на фиг. 29B, на виде сверху внешние эластомерные участки 564, 566, по меньшей мере участок которых находится в одном или обоих из первого и второго поперечных фланцев 416, 418, образуют внешний продольный край 574, 576 соответственно. Внешний продольный край 574, 576 эластомерного участка может продолжаться наружу за пределы верхней и нижней пластин 420, 440. Расстояние, на которое внешний край 574, 576 эластомерного участка продолжается за пределы краев верхней и нижней пластин 420, 440, может быть по существу одинаковым или может изменяться по длине края. Эластомерный участок также может образовывать поперечные края 578, 580. Внешние поперечные края 578, 580 эластомерного участка могут продолжаться наружу за пределы верхней и нижней пластин 420, 440. Расстояние, на которое внешний край 578, 580 эластомерного участка продолжается за пределы краев верхней и нижней пластин 420, 440, может быть по существу одинаковым или может изменяться по длине края. Один или более краев 574, 576, 578, 580 могут быть по существу прямыми в вертикальном направлении, как показано, например, на фиг. 28.
[00233] Как описано выше в отношении других вариантов выполнения, внешние поверхности пластин 420, 440 могут иметь покрытие из эластомерного материала 565, который может представлять собой материал, контактирующий с буксовым сводом 152. Эластомерное покрытие 565 может быть образовано с плоской внешней поверхностью, которая повторяет геометрической профиль стального участка верхней пластины 420, и может иметь равномерную толщину либо по всей верхней пластине 420, либо в других вариантах выполнения равномерную толщину в пределах отдельных участков подушки, например, равномерную толщину на центральном участке 410, равномерную толщину (возможно, разную или, возможно, одинаковую) на одном или обоих поперечных фланцах 432, 434, равномерную толщину (возможно, разную или, возможно, одинаковую) на одном или обоих направленных вверх участках 428, 430, и т.п.
[00234] В некоторых вариантах выполнения вся или большая часть подушки 400 переходника может иметь покрытие из эластомерного материала 565, которое может быть выполнено за одно целое с эластомерным элементом 560. Например, в некоторых вариантах выполнения большая часть подушки 400 переходника может иметь покрытие из эластомерного материала 565 за исключением тех участков подушки 400 переходника, которые контактируют с буксовым сводом 152 и верхней поверхностью переходника 199, например, внешней поверхности верхней и нижней пластин 420, 440. В некоторых вариантах выполнения, например, покрытие из эластомерного материала 565 может контактировать с буксовым сводом 152, боковой рамой 4 и переходником 199 роликового подшипника, включая буксовую выпуклую поверхность 102 и вертикальные заплечики 106. В других вариантах выполнения например, участки подушки 400 переходника, которые контактируют с буксовым сводом 152, боковой рамой 4 и переходником 199 роликового подшипника, могут быть не покрыты эластомерным материалом. Как рассмотрено в настоящем документе, эластомерный слой 565 может обеспечивать демпфирование и откалиброванную гибкость подушки, а также сжимаемую поверхность для минимизации износа между подушкой 400 переходника, буксовым сводом 152 и переходником 199 роликового подшипника. Эластомерное покрытие 565 может повторять форму внешних поверхностей подушки 400 переходника и может иметь равномерную толщину вдоль внешних поверхностей подушки 400 переходника или в других вариантах выполнения равномерную толщину в пределах отдельных участков подушки, например, равномерную толщину на центральном участке 410, равномерную толщину (возможно, разную или, возможно, одинаковую) на одном или обоих поперечных фланцах 432, 434, равномерную толщину (возможно, разную или, возможно, одинаковую) на одном или обоих направленных вверх участках 428, 430, и т.п.
[00235] Как наилучшим образом показано на фиг. 28-30, и как описано выше, один или оба направленных вверх участка 412, 414 могут включать в себя полый участок (участки) 572 в полости, образованной между верхней и нижней пластинами 420, 440, который представляет собой пустое пространство, в котором по существу не обеспечен эластомерный материал, и который может создавать разрыв в пределах эластомерного элемента 560 в соответствующих первом и/или втором направленных вверх участках 412, 414. Полые участки 572 могут обеспечивать полное разделение между эластомерным элементом 560, расположенным в центральном участке 410, и эластомерным элементом, расположенным в поперечных фланцах 416, 418. В некоторых вариантах выполнения пустое пространство может включать в себя очень тонкий слой эластомерного материала, который контактирует с каждой из верхней и нижней пластин 420, 440 через переход, что может быть следствием возможных ограничений инструмента, используемого в процессе формования, но этот тонкий слой (при наличии) существенно не влияет на рабочие характеристики подушки 400 переходника. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения полый участок 572 может включать в себя небольшие участки эластомерного материала, которые проходят между верхней и нижней пластинами 420, 440, но в остальном он является по существу полым. В некоторых вариантах выполнения ширина полого участка 572 может составлять около 0,25 дюйма или в диапазоне от около 0,1 дюйма до около 0,5 дюйма, или являться по меньшей мере такой же, как максимальное поперечное и вращательное перемещение на подушке 200 переходника. В некоторых вариантах выполнения полый участок (участки) 572 выполнен с возможностью обеспечения поперечного пустого пространства между верхней и нижней пластинами 420, 440, проходящего через соответствующий переходный участок 412, 414, так что соответствующие внутренние поверхности верхней и нижней пластин 420, 440 в переходном участке не контактируют друг с другом при поперечном или вращательном относительном перемещении между ними и/или из-за поперечного и/или вращательного смещения при работе железнодорожного вагона с подушкой 400 переходника, расположенной в требуемом положении в системе тележки железнодорожного вагона.
[00236] Как описано выше, полый участок 572 может служить для ограничения напряжений при изгибе в верхней и нижней пластинах 420, 440. Полый участок 572 может составлять около 0,25 дюйма. При диапазоне перемещения около 0,25 дюйма направленные вверх участки верхней и нижней пластин 420, 440 могут взаимодействовать и предотвращать дополнительное относительное перемещение. Это может определять верхний предел деформации эластомера в поперечном направлении и напряжения металла.
[00237] Как описано выше, при использовании в подушке 400 переходника может выделяться тепло в результате трения подушки 400 и скольжения относительно буксового свода 152 боковой рамы и/или относительно переходника 199 подшипника; и/или гистерезисного демпфирования эластомерного элемента 560 подушки 400 переходника. Эти источники тепла могут вызывать повышение температуры подушки переходника, что может приводить к снижению износостойкости и уменьшению жесткости. Как описано выше, в некоторых вариантах выполнения подушка 400 переходника может включать в себя элементы, которые могут улучшать ее способность уменьшения тепла в подушке 400 переходника.
[00238] Кроме того, как описано выше, одна или обе внешние поверхности 424 центрального участка 426 или внутренние поверхности 444 центрального участка 446 могут включать в себя один или более различных поверхностных элементов и в некоторых вариантах выполнения рисунок из поверхностных элементов для того, чтобы сделать эти поверхности негладкими.
[00239] Как описано выше, в некоторых вариантах выполнения между верхней и нижней пластинами 420, 440 может быть обеспечена электропроводность. Как показано на фиг. 28, в отверстиях в боковых сторонах верхней и нижней пластин 420, 440 может быть закреплена проволочная заземляющая перемычка 266. Проволочная заземляющая перемычка 266 может проходить через отверстия в верхней и нижней пластинах 220, 240. Верхняя и нижняя пластины 420, 440 могут иметь вырезы или выемки в точке 267 для обжатия или закрепления проволочной заземляющей перемычки 266 в верхней и нижней пластинах 420, 440. В некоторых вариантах выполнения проволочная заземляющая перемычка 266 может представлять собой оплетку из нержавеющей стали диаметром около 0,100 дюйма, но может иметь диаметр всего 0,050 дюйма.
[00240] Как описано выше, подушка 400 переходника может включать в себя подушки или зацепы на верхней и нижней пластинах 420, 440 подушки переходника, которые могут быть выполнены с возможностью позиционирования подушки 400 переходника относительно буксового свода 152 боковой рамы и переходника 199 подшипника, а также взаимодействовать и ограничивать перемещение подушки 400 переходника относительно буксового свода 152 и переходника 199 подшипника, что может сосредотачивать перемещение (т.е. сдвиг) подушки 400 переходника на эластомерном элементе 360. Как описано выше, соединение подушки 400 переходника с переходником 199 роликового подшипника может вызывать соответствующее центрирование подушки 400 переходника относительно переходника 199 роликового подшипника и подшипника путем использования вертикальных заплечиков 106 и включения зацепов. Кроме того, система 198 подушки переходника способствует возврату переходника 199 и колесной пары в отцентрированное положение или центральное положение с близким к нулевому усилием.
[00241] Как описано выше, подушка 400 переходника может включать в себя первый и второй поперечные зацепы 270, 271 переходника. Поперечные зацепы 270, 271 подушки переходника могут быть выполнены за одно целое с нижней пластиной 440, в том числе за одно целое с эластомерным элементом 560 и/или любым эластомерным покрытием 565 на подушке 400 переходника. Как описано выше, подушка 400 переходника также может включать в себя первый и второй поперечные зацепы 272, 273 боковой рамы. Поперечные зацепы 272, 273 боковой рамы могут быть выполнены за одно целое с нижней пластиной 440, в том числе за одно целое с эластомерным элементом 560 и/или эластомерным покрытием 565 на подушке 400 переходника.
[00242] Как рассмотрено выше, эластомерный элемент 560 и, в частности, внешние эластомерные элементы 564, 566 могут быть выполнены таким образом, что вращательные сдвиговые напряжения эластомера при смещении до 41 миллирадиана не превышают поперечные и продольные сдвиговые напряжения эластомера при смещении до 0,23 дюйма в поперечном направлении и до 0,14 дюйма в продольном направлении.
[00243] Эластомерный элемент 560 может быть измерен, как описано выше в отношении других вариантов выполнения. Общая ширина сдвига или длина в поперечном направлении эластомерного элемента 560, показанного на фиг. 28-33, может составлять около 10 дюймов или в диапазоне от около 6 дюймов до около 14 дюймов. Подобным образом, общая длина сдвига или длина в продольном направлении эластомерного элемента 560 может составлять около 6,9 дюймов или в диапазоне от около 6 дюймов до около 10 дюймов. Общий периметр сдвига или периметр всех участков эластомерного элемента может составлять около 51,70 дюймов или в диапазоне от около 35 дюймов до около 75 дюймов. Общая площадь поверхности эластомерного элемента 560 в плоскости сдвига может составлять около 55,5 квадратных дюймов или в диапазоне от около 50 квадратных дюймов до около 70 квадратных дюймов. Общая площадь поверхности эластомерного элемента 560 за пределами центрального участка может составлять около 15,5 квадратных дюймов или в диапазоне от около 5 квадратных дюймов до около 30 квадратных дюймов или более 5 квадратных дюймов. Таким образом, площадь поверхности эластомерного элемента в поперечных фланцах 416, 418 может составлять около 7,75 квадратных дюймов каждая или в диапазоне от около 2,5 квадратных дюймов до около 15 квадратных дюймов или более 2,5 квадратных дюймов.
[00244] Как рассмотрено выше, для снижения напряжений в эластомерном элементе 560 при максимальном сдвиговом смещении может быть целесообразно обеспечение нормального напряжения или сжатия эластомерного элемента 560 при сдвиговой нагрузке.
[00245] Например, как рассмотрено выше, эластомерный элемент 560 за пределами области буксового свода 152 может быть сжат больше чем на 0,020 дюйма или больше чем на 7% от статической толщины эластомерного элемента 560. В некоторых вариантах выполнения предварительное сжатие на эту величину обеспечивает улучшенный усталостный ресурс эластомерного элемента 560. Кроме того, в вариантах выполнения, рассмотренных в настоящем документе, от около 10 процентов до около 30 процентов вертикального усилия может быть распределено на каждый из поперечных фланцев 416, 418 подушки переходника при воздействии вертикального усилия на центральный участок 410 подушки 400 переходника. В вариантах выполнения, рассмотренных в настоящем документе, воздействие вертикальной нагрузки на вертикальные заплечики 106 может обеспечивать вертикальное усилие, превышающее 3 000 фунтов, для предварительного сжатия эластомерного элемента.
[00246] Кроме того, как рассмотрено выше, сжатие эластомерного элемента 560 в области за пределами буксового свода 152 (во внешних эластомерных элементах 464, 466) может быть выполнено путем обеспечения эластомерного элемента 560, имеющего неравномерную толщину по длине эластомерного элемента 560. Например, первый и/или второй внешние участки 564, 566 могут быть образованы с толщиной X, тогда как центральный участок 462 может быть образован с отличной или меньшей толщиной Y. Геометрия (например, изгибы через направленные вверх участки 412, 414) верхней и нижней пластин 420, 440 может быть образована для соответствия различиям в толщине между X, Y, что позволяет эластомерным участкам в центральном и внешних участках контактировать с внутренними поверхностями верхней и нижней пластин 420, 440, при необходимости. В некоторых вариантах выполнения разница в толщине эластомерного элемента, образующего первый и/или второй внешние участки 464, 466 и центральный участок 462, может способствовать уменьшению простых деформаций сдвига внешних слоев на основе действующих в плоскости усилий, воздействующих на подушку переходника в продольном, поперечном и вращательном направлениях.
[00247] Кроме того, как рассмотрено выше, один или оба поперечных фланца 416, 418 могут быть образованы так, что эластомерные слои 564, 566 в них имеют толщину X, которая составляет около 0,25 дюйма, например, в диапазоне от 0,15 дюйма до 0,30 дюйма, включая все толщины в диапазоне. В этом варианте выполнения толщина Y эластомерного слоя 560 в центральном участке 562 может составлять около 0,20 дюйма, например, в диапазоне от 0,15 дюйма до 0,25 дюйма, включая все толщины в диапазоне. Толщина эластомерных слоев, рассмотренная в настоящем документе, относится к статической толщине эластомерных слоев или толщине эластомерных слоев без внешней нагрузки на эластомерные слои. Один или оба поперечных фланцевых участка 564, 566 и центральный участок 562 могут иметь разную толщину, причем верхние участки тоньше центрального участка, что может обеспечивать требуемый эффект, как правило, увеличивая нагрузку или сжатие одного или обоих поперечных фланцевых участков 564, 566, что благодаря свойствам материала эластомерного слоя дополнительно увеличивает прочность и износостойкость на основе предполагаемой нагрузки при работе железнодорожного вагона.
[00248] Кроме того, как рассмотрено выше, и как показано на фиг. 30 и 31, сжатие эластомерного элемента 560 в поперечных фланцах 416, 418 может быть увеличено путем использования компрессионных прокладок в выступающих в поперечном направлении фланцах 416, 418. Компрессионные прокладки могут быть использованы так, что воздействие вертикальной нагрузки на вертикальные заплечики 106 обеспечивает вертикальное усилие, превышающее 3 000 фунтов, так что от около 10 процентов до около 30 процентов вертикального усилия распределяется на каждый из поперечных фланцев 416, 418 подушки переходника при воздействии вертикального усилия на центральный участок 410 подушки 400 переходника. В некоторых вариантах выполнения компрессионные прокладки могут вызывать распределение большей части вертикальной нагрузки вагона с центрального эластомерного слоя 560 на внешние эластомерные слои 564, 566. Как показано на фиг. 30 и 31, первая компрессионная прокладка 290 переходника может быть расположена между верхней поверхностью вертикального заплечика переходника 199 роликового подшипника и внешней поверхностью 244 первого поперечного фланца 416 нижней пластины 440. Вторая компрессионная прокладка 290 переходника может быть подобным образом размещена относительно второго поперечного фланца 418. Компрессионные прокладки 290 переходника могут иметь толщину около 0,05 дюйма или в диапазоне от около 0,03 дюйма до около 0,18 дюйма. Компрессионные прокладки, рассмотренные в настоящем документе, могут иметь любое количество разных форм и конфигураций для обеспечения необходимых нагрузок для сжатия внешнего эластомера. Например, компрессионные прокладки могут быть прямоугольными, квадратными, трапецеидальную пирамидальными, могут иметь полое поперечное сечение и могут представлять собой множество компрессионных прокладок. Кроме того, компрессионные прокладки, рассмотренные в настоящем документе, могут быть выполнены за одно целое с подушкой переходника в процессе формования, могут быть выполнены за одно целое с переходником роликового подшипника или могут быть добавлены в систему переходника роликового подшипника после процесса формования.
[00249] Как рассмотрено выше, в ходе испытания определено, что рабочие характеристики системы 198 подушки переходника представляют собой функцию от жесткости подушки 400 переходника. В частности, в некоторых вариантах выполнения определено, что рабочие характеристики подушки переходника, включая расчетный срок службы, могут быть улучшены путем увеличения жесткости системы 198 подушки переходника (измеряемой в фунтах силы на дюйм деформации). Физическое измерение жесткости подушки может быть определено, как рассмотрено ранее.
[00250] С использованием описанных выше способов испытаний примерные измерения и результаты испытаний вариантов выполнения, раскрытых в настоящем документе, показаны ниже в Таблице 3. Следует понимать, что эти варианты выполнения являются примерными, и что могут существовать другие конструктивные варианты выполнения с другими результатами испытаний.
Таблица 3
<b>Описанные в настоящем документе варианты выполнения</b>
Нормальная площадь эластомера (дюймы2)
55,5 дюймов2или от около 50 дюймов2 до около 70 дюймов2
Нормальная площадь эластомера за пределами контакта с буксовым сводом (дюймы2)
15,5 дюймов2или от около 5 дюймов2 до около 30 дюймов2
Ширина сдвига эластомера подушки (поперечная длина) (дюймы)
или от около 6 дюймов до около 14 дюймов
Длина сдвига эластомера подушки (продольная длина) (дюймы)
или от около 6 дюймов до около 10 дюймов
Поперечная жесткость(измеренная при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
60 тыс. фунтов/дюймили от около 45 тыс. фунтов/дюйм до около 80 тыс. фунтов/дюймили по меньшей мере 45 тыс. фунтов/дюйм
Продольная жесткость(измеренная при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
64 тыс. фунтов/дюймили от около 45 тыс. фунтов/дюйм до около 80 тыс. фунтов/дюймили по меньшей мере 45 тыс. фунтов/дюйм
Вращательная жесткость(измеренная при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
670 тыс. фунтов×дюйм/мрадили от около 250 тыс. фунтов×дюйм/мрад до около 840 тыс. фунтов×дюйм/мрадили по меньшей мере 250 тыс. фунтов×дюйм/мрад
Вертикальная жесткость
по меньшей мере 5 000 тыс. фунтов/дюйм
Поперечный гистерезис (измеренный при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
или от около 3 750 фунтов до около 6 250 фунтовили менее 6 000 фунтов
Продольный гистерезис(измеренный при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
или от около 375 фунтов до около 1 500 фунтовили менее 1 500 фунтов
Вращательный гистерезис(измеренный при частоте циклирования 3 Гц и вертикальной нагрузке 35 тыс. фунтов)
12 000 фунтов×дюймили от около 9 000 фунтов×дюйм до около 16 000 фунтов×дюймили менее 16 000 фунтов×дюйм
Периметр сдвига центрального эластомерного слоя
или от около 20 дюймов до около 30 дюймов
Периметр сдвига внешних эластомерных слоев
13,1 дюймов каждыйили от около 8 до около 18 дюймов каждый
Периметр сдвига общего эластомерного слоя
или от около 35 дюймов до около 75 дюймов
Форм-фактор центрального эластомерного слоя
8,3или от около 6 до около 10
Форм-фактор внешних эластомерных слоев
1,6 каждыйили от около 0,5 до около 3 каждый
Общий форм-фактор
4,5или от около 2,5 до около 7
[00251] Как рассмотрено выше, эластомерные слои 564, 566 за пределами центрального участка 210 могут способствовать общей жесткости подушки 200 переходника. Например, в некоторых вариантах выполнения эластомерный элемент 560 за пределами центрального участка 210 может обеспечивать около 15% или в диапазоне от около 5% до около 30% от общей поперечной и продольной жесткости подушки переходника и 33% или в диапазоне от около 15% до около 60% вращательной жесткости подушки 200 переходника.
[00252] Как рассмотрено ранее, эластомерный элемент 560 подушки переходника 400, который может включать в себя эластомерное покрытие 565, обеспечивает сопротивление сдвигу при нагрузке в поперечном, продольном и вращательном направлении при вертикальной нагрузке. Это сопротивление сдвигу обусловлено относительным перемещением между верхней и нижней пластинами 420, 440, взаимодействующими через эластомерный элемент 560. Простая деформация сдвига или деформация определяется как d/t, где d - смещение эластомерного элемента, и t - толщина эластомерного элемента. Фигуры 34a и 34b иллюстрируют моделирование поперечного смещения верхней пластины 420 относительно нижней пластины 440, составляющего 0,234 дюйма. Как показано на фиг. 34a и 34b, деформация в поперечных фланцах 416, 418 меньше, чем в центральной секции 410. В некоторых вариантах выполнения это может увеличивать срок службы подушки переходника. Кроме того, как показано на фиг. 34a и 34b, наибольшие значения деформации возникают по направлению внутрь участков внешних краев эластомерного участка. Подобным образом, Фигуры 35a и 35b иллюстрируют моделирование продольного смещения верхней пластины 420 относительно нижней пластины 440, составляющего 0,234 дюйма. Как показано на фиг. 35a и 35b, деформация в поперечных фланцах 416, 418 меньше, чем в центральной секции 410. В некоторых вариантах выполнения это может увеличивать срок службы подушки переходника. Кроме того, как показано на фиг. 35a и 35b, наибольшие значения деформации возникают по направлению внутрь участков внешних краев эластомерного участка.
[00253] Кроме того, в некоторых вариантах выполнения деформация сдвига подушки 400 переходника не превышает 100% в условиях максимального смещения. Например, поперечная деформация может составлять около 74% или меньше 80% или меньше 90% для поперечного смещения, составляющего 0,234 дюйма. Эта деформация для поперечного смещения, составляющего 0,234 дюйма, может быть на около 45% меньше, чем в существующих системах подушек переходников. Кроме того, например, продольная деформация может составлять около 72% или меньше 80% или меньше 90% для продольного смещения, составляющего 0,139 дюйма. Эта деформация для продольного смещения, составляющего 0,139 дюйма, может быть на около 30% меньше, чем в существующих системах подушек переходников.
[00254] В настоящей заявке показаны и описаны примерные размеры подушки 400 переходника; однако для участков подушки переходника могут быть использованы другие размеры в зависимости от фиксированных размеров боковой рамы и подшипников, используемых с конкретной системой тележки железнодорожного вагона.
Примеры
[00255] В одном примере раскрыта система подушки переходника, выполненная с возможностью размещения между роликовым подшипником колесной пары и буксовым сводом боковой рамы тележки железнодорожного вагона. Система подушки переходника может включать в себя переходник роликового подшипника, имеющий первый и второй вертикальные заплечики, которые выступают вверх от верхней поверхности переходника. Система подушки переходника также может включать в себя подушку переходника, выполненную с возможностью взаимодействия с переходником роликового подшипника, в которой верхняя пластина имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка; нижняя пластина имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка. Первый и второй выступающие в поперечном направлении фланцы верхней пластины и нижней пластины системы подушки переходника могут быть расположены над вертикальными заплечиками переходника роликового подшипника.
[00256] Переходник роликового подшипника системы подушки переходника может быть выполнен путем литья или ковки. Подушка переходника может взаимодействовать с боковой рамой и взаимодействовать с переходником роликового подшипника. Верхняя пластина подушки переходника может взаимодействовать с боковой рамой, так что перемещение между верхней пластиной и боковой рамой ограничено. Нижняя пластина подушки переходника может взаимодействовать с переходником роликового подшипника, так что перемещение между нижней пластиной и переходником роликового подшипника ограничено. Переходник роликового подшипника может включать в себя продольные ограничители, выполненные с возможностью ограничения продольного перемещения нижней пластины относительно переходника роликового подшипника. Вертикальные заплечики могут быть выполнены с возможностью ограничения поперечного перемещения нижней пластины относительно переходника роликового подшипника. Верхняя поверхность переходника роликового подшипника может включать в себя выпуклую поверхность. Продольные ограничители и вертикальные заплечики могут быть выполнены с возможностью ограничения вращательного перемещения нижней пластины относительно переходника роликового подшипника. Переходник роликового подшипника может быть симметричным относительно поперечной осевой линии. Переходник роликового подшипника может быть симметричным относительно продольной осевой линии. Верхняя пластина переходника роликового подшипника может быть непрерывной. Нижняя пластина переходника роликового подшипника может быть непрерывной.
[00257] Система подушки переходника может включать в себя эластомерный элемент, расположенный между внутренними поверхностями верхней пластины и нижней пластины. Эластомерный элемент, расположенный между верхней пластиной и нижней пластиной, может представлять собой множество эластомерных элементов. Множество эластомерных элементов может включать в себя первый внешний эластомерный элемент, расположенный между первыми поперечными фланцами верхней и нижней пластин, второй внешний эластомерный элемент, расположенный между вторыми поперечными фланцами верхней и нижней пластин, и центральный эластомерный элемент, расположенный между центральными участками верхней и нижней пластин. Между центральным эластомерным элементом и первым внешним эластомерным элементом может быть расположен первый полый участок, и между центральным эластомерным элементом и вторым внешним эластомерным элементом может быть расположен второй полый участок. Первый и второй полые участки могут иметь ширину около 0,25 дюйма. Первый и второй полые участки могут быть выполнены с возможностью ограничения напряжений при изгибе в верхней и нижней пластинах. Внешние эластомерные элементы могут находиться в сжатом состоянии. Толщина внешних эластомерных элементов может быть сжата по меньшей мере на 0,020 дюйма относительно статического состояния. Толщина внешних эластомерных элементов может быть сжата по меньшей мере на 7% относительно статического состояния. Каждый из первого внешнего эластомерного элемента, второго внешнего эластомерного элемента и центрального эластомерного элемента может быть по существу плоским, и каждый может быть по существу горизонтальным, когда подушка переходника расположена под буксовым сводом боковой рамы тележки железнодорожного вагона. Эластомерный материал может быть расположен по нормали к направлению поперечного смещения для увеличения жесткости при сжатии. Эластомерный материал может быть расположен по нормали к направлению продольного смещения для увеличения жесткости при сжатии. Эластомерный материал может быть расположен по нормали к направлению вращательного смещения для увеличения жесткости при сжатии. Эластомерный материал может быть расположен по нормали к направлению вертикального смещения для увеличения жесткости при сжатии.
[00258] Площадь поверхности первого внешнего эластомерного элемента в плоскости сечения через первый внешний эластомерный элемент в плоскости, отцентрированной между внутренними поверхностями верхней и нижней пластин, может составлять более 2,5 квадратных дюймов. Площадь поверхности второго внешнего эластомерного элемента в плоскости сечения через второй внешний эластомерный элемент в плоскости, отцентрированной между внутренними поверхностями верхней и нижней пластин, может составлять более 2,5 квадратных дюймов. Общая площадь поверхности первого и второго внешних эластомерных элементов в плоскостях сечения через первый и второй внешние эластомерные элементы в плоскостях, отцентрированных между внутренними поверхностями верхней и нижней пластин, может составлять более 5 квадратных дюймов. Общая площадь поверхности первого и второго внешних эластомерных элементов в плоскостях сечения через первый и второй внешние эластомерные элементы в плоскостях, отцентрированных между внутренними поверхностями верхней и нижней пластин, может составлять по меньшей мере 10 процентов от площади поверхности центрального эластомерного элемента в плоскости сечения через центр центрального эластомерного элемента в плоскости, отцентрированной между внутренними поверхностями верхней и нижней пластин.
[00259] Центральный эластомерный элемент может образовывать множество зазоров, которые образуют множество разрывов в эластомерном элементе, расположенном между центральным участком верхней пластины и центральным участком нижней пластины. Множество зазоров могут иметь толщину меньшую, чем общее расстояние между верхней пластиной и нижней пластиной, причем участок эластомерного элемента расположен вертикально относительно одного или более из множества зазоров и контактирует с одной или обеими из верхней и нижней пластин.
[00260] Центральный эластомерный элемент может образовывать внешний край, причем на виде сверху один или более участков внешнего края являются криволинейными. По меньшей мере участок внешнего края центрального эластомерного участка может иметь углубленный внутрь контур. Первый и второй внешние эластомерные элементы могут образовывать внешний край, причем на виде сверху один или более участков внешнего края являются криволинейными. Один или более участков внешних краев эластомерных элементов могут иметь непрерывный радиус, измеренный от центральной точки центрального участка верхней пластины. Любой край эластомерного элемента может иметь углубленный внутрь контур.
[00261] Один или оба из первого и второго внешних эластомерных элементов могут образовывать внешний край, причем один или оба из первого и второго поперечных фланцев верхней и нижней пластин продолжаются наружу по меньшей мере за участок внешнего края в соответствующих первом и втором поперечных фланцах.
[00262] Подушка переходника может включать в себя эластомерный элемент, расположенный между внешними поверхностями первого и второго поперечных фланцев нижней пластины и вертикальными заплечиками переходника роликового подшипника.
[00263] По меньшей мере участок внешних краев эластомерных элементов может иметь углубленный внутрь контур. Углубленный внутрь контур может быть образован первым линейным участком, который проходит от местоположения вблизи внутренней поверхности верхней пластины, и второй линейный участок, который проходит от местоположения вблизи внутренней поверхности нижней пластины. Первый и второй линейные участки могут быть соединены с переходом, который проходит между первым и вторым линейными участками. Каждый из первого и второго линейных участков может проходить от близлежащей соответствующей верхней или нижней пластины под углом в диапазоне от около 25 градусов до около 35 градусов к плоскости, проходящей по поверхности соответствующей верхней или нижней пластине, от которой проходит соответствующий линейный участок.
[00264] Первый и второй внешние эластомерные элементы могут иметь такую же толщину или большую толщину, чем центральный эластомерный элемент. Толщина первого и второго внешних эластомерных элементов может находиться в диапазоне от около 0,15 дюйма до около 0,30 дюйма. Толщина центрального эластомерного элемента может находиться в диапазоне от около 0,15 дюйма до около 0,25 дюйма. Толщина подушки переходника может находиться в диапазоне от около 0,4 дюйма до около 0,8 дюйма.
[00265] Система подушки переходника также может включать в себя эластомерный слой, расположенный над внешней поверхностью верхней пластины, и/или может включать в себя эластомерный слой, расположенный под внешней поверхностью нижней пластины. Эластомерный слой может покрывать всю внешнюю поверхность подушки переходника или ее участки. Верхняя и нижняя пластины подушки переходника могут иметь неравномерную толщину. Верхняя и нижняя пластины могут иметь равномерную толщину. Верхняя пластина может иметь неравномерную толщину. Верхняя пластина может иметь равномерную толщину. Нижняя пластина может иметь неравномерную толщину. Нижняя пластина может иметь равномерную толщину.
[00266] Система подушки переходника может быть выполнена с возможностью возврата в нейтральное или центральное положение в буксовом проеме боковой рамы после прекращения воздействия нагрузки.
[00267] Первый и второй поперечные фланцы верхней пластины могут включать в себя плоскую внешнюю поверхность, которая может быть параллельна внешней поверхности центрального участка верхней пластины.
[00268] Внутренние поверхности каждого из первых и вторых направленных вверх участков первой и второй пластин подушки переходника могут включать в себя плоский участок. Внутренние поверхности каждого из первых и вторых направленных вверх участков первой и второй пластин подушки переходника могут включать в себя криволинейный участок. Первые и вторые направленные вверх участки первой и второй пластин подушки переходника могут включать в себя по меньшей мере участок, который проходит под тупым углом к плоскости, проходящей по внешней поверхности центрального участка верхней пластины.
[00269] Первый и второй поперечные фланцы верхней пластины подушки переходника могут включать в себя открытые внешние поверхности, на которых подушка переходника контактирует с буксовым проемом боковой рамы. Первый и второй поперечные фланцы могут контактировать с воздухом снаружи огибающей кривой буксового проема боковой рамы. Первый и второй поперечные фланцы могут быть выполнены с возможностью уменьшения тепла подушки переходника. Первый и второй поперечные фланцы могут быть выполнены с возможностью уменьшения тепла системы подушки переходника.
[00270] Подушка переходника может иметь поперечную длину центрального участка, которая может быть равна расстоянию между боковыми стенками поверхности буксового свода. Поперечная длина центрального участка может быть на около 0,125 дюйма больше длины между боковыми стенками боковой рамы на поверхности буксового свода. Общая поперечная длина верхней пластины может составлять по меньшей мере 7,5 дюймов.
[00271] Система подушки переходника также может включать в себя первый поперечный зацеп переходника, расположенный между внутренней поверхностью первого вертикального заплечика переходника роликового подшипника и первым направленным вверх участком нижней пластины; и второй поперечный зацеп переходника, расположенный между внутренней поверхностью второго вертикального заплечика переходника роликового подшипника и вторым направленным вверх участком нижней пластины. Первый и второй поперечные зацепы переходника могут быть выполнены из эластомерного материала. Первый и второй поперечные зацепы переходника могут быть выполнены с возможностью ограничения скольжения или относительного перемещения между переходником роликового подшипника и внешней поверхностью нижней пластины подушки переходника. Первый и второй поперечные зацепы переходника могут быть выполнены с возможностью центрирования нижней пластины подушки переходника на переходнике роликового подшипника.
[00272] Система подушки переходника также может включать в себя первый поперечный зацеп боковой рамы, расположенный на внешней поверхности первого направленного вверх участка верхней пластины; и второй поперечный зацеп боковой рамы, расположенный на внешней поверхности второго направленного вверх участка верхней пластины. Первый поперечный зацеп боковой рамы может быть расположен между внешней поверхностью первого поперечного фланца верхней пластины и буксовым проемом боковой рамы, и второй поперечный зацеп боковой рамы может быть расположен между внешней поверхностью второго поперечного фланца верхней пластины и буксовым проемом боковой рамы. Первый и второй поперечные зацепы боковой рамы могут быть выполнены из эластомерного материала. Первый и второй поперечные зацепы боковой рамы могут быть выполнены с возможностью ограничения скольжения или относительного перемещения между внешней поверхностью верхней пластины и боковой рамой непосредственно над буксовой областью.
[00273] В некоторых примерах система подушки переходника может быть выполнена с возможностью ограничения температуры эластомера ниже температуры деструкции конкретного эластомерного и/или адгезивного материала, используемого в конструкции подушки. Система подушки переходника также может быть выполнена с возможностью уменьшения плавления эластомерного элемента.
[00274] Система подушки переходника может включать в себя первую компрессионную прокладку переходника, расположенную между верхней поверхностью первого вертикального заплечика переходника роликового подшипника и внешней поверхностью первого поперечного фланца нижней пластины. Система подушки переходника также может включать в себя вторую компрессионную прокладку переходника, расположенную между верхней поверхностью второго вертикального заплечика переходника роликового подшипника и внешней поверхностью второго поперечного фланца нижней пластины. Толщина первой и второй компрессионных прокладок переходника может находиться в диапазоне от около 0,06 дюйма до около 0,18 дюйма.
[00275] Подушка переходника может включать в себя нижнюю первую компрессионную прокладку подушки переходника, расположенную между эластомерным элементом и первым поперечным фланцем нижней пластины. Подушка переходника также может включать в себя вторую нижнюю компрессионную прокладку подушки переходника, расположенную между эластомерным элементом и вторым поперечным фланцем нижней пластины. Толщина первой и второй нижних компрессионных прокладок подушки переходника может находиться в диапазоне от около 0,06 дюйма до около 0,18 дюйма.
[00276] Подушка переходника может включать в себя первую верхнюю компрессионную прокладку подушки переходника, расположенную между первым поперечным фланцем верхней пластины и первым внешним эластомерным элементом. Подушка переходника также может включать в себя вторую верхнюю компрессионную прокладку подушки переходника, расположенную между вторым поперечным фланцем верхней пластины и вторым внешним эластомерным элементом. Толщина первой и второй верхних компрессионных прокладок подушки переходника может находиться в диапазоне от около 0,06 дюйма до около 0,18 дюйма.
[00277] Компрессионные прокладки могут быть выполнены с возможностью обеспечения вертикальной сжимающей нагрузки, составляющей по меньшей мере 3 000 фунтов, на внешних эластомерных элементах при воздействии вертикальной нагрузки, составляющей 35 000 фунтов, на центральные участки подушки переходника. Компрессионные прокладки могут быть прямоугольными. Компрессионные прокладки могут иметь прямоугольную форму поперечного сечения, криволинейную форму поперечного сечения, треугольную форму поперечного сечения или трапецеидальную форму поперечного сечения. Компрессионные прокладки могут включать в себя приподнятый участок. Компрессионные прокладки могут включать в себя полый участок. Компрессионные прокладки могут включать в себя множество компрессионных прокладок.
[00278] Поперечные фланцы подушки переходника могут вертикально поддерживаться на вертикальных заплечиках переходника роликового подшипника. От около 10 процентов до около 30 процентов вертикального усилия может быть распределено на каждый из поперечных фланцев подушки переходника при воздействии вертикального усилия на центральные участки подушки переходника. Воздействие вертикальной нагрузки на вертикальные заплечики может обеспечивать вертикальное усилие, составляющее по меньшей мере 3 000 фунтов, для предварительного сжатия эластомерного элемента.
[00279] Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно могут обеспечивать продольную жесткость, которая может составлять по меньшей мере 45 000 фунтов на дюйм, при продольном смещении верхней пластины относительно нижней пластины до 0,139 дюйма от центрального положения, при воздействии вертикальной нагрузки, составляющей 35 000 фунтов, на центральные участки подушки переходника. Продольный гистерезис системы подушки переходника может составлять менее чем около 1 500 фунтов.
[00280] Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно могут обеспечивать поперечную жесткость, которая может составлять по меньшей мере 45 000 фунтов на дюйм, при поперечном смещении верхней пластины относительно нижней пластины до 0,234 дюйма от центрального положения, при воздействии вертикальной нагрузки, составляющей 35 000 фунтов, на центральные участки подушки переходника. Гистерезис поперечного смещения системы подушки переходника может составлять менее чем около 6 000 фунтов.
[00281] Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника могут обеспечивать вращательную жесткость, которая может составлять по меньшей мере 250 000 фунт×дюйм на радиан вращения, при вращательном смещении верхней пластины относительно нижней пластины до 41 миллирадиана от центрального положения, при воздействии вертикальной нагрузки, составляющей 35 000 фунтов, на центральные участки подушки переходника. Гистерезис скручивания может составлять менее чем около 16 000 фунт×дюйм.
[00282] Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника могут обеспечивать вертикальную жесткость, которая может составлять по меньшей мере 5 000 000 фунтов на дюйм при вертикальном смещении 0,05 дюйма. Вертикальное смещение может быть нелинейным и может находиться в диапазоне от 5 000 000 фунтов на дюйм до 30 000 000 фунтов на дюйм в зависимости от изменений твердости по дюрометру, допусков толщины и нелинейности жесткости при сжатии.
[00283] Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно могут обеспечивать поперечную жесткость, которая составляет около десяти процентов продольной жесткости при воздействии вертикальной нагрузки на центральные участки подушки переходника.
[00284] Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно могут обеспечивать поперечную деформацию в эластомерном элементе, которая по существу аналогична по всему эластомерному элементу, при воздействии вертикальной нагрузки на центральные участки подушки переходника.
[00285] Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно могут обеспечивать продольную деформацию в эластомерном элементе, которая по существу аналогична по всему эластомерному элементу, при воздействии вертикальной нагрузки на центральные участки подушки переходника.
[00286] Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно могут обеспечивать вращательную деформацию в эластомерном элементе, которая может быть по существу аналогична по всему эластомерному элементу, при воздействии вертикальной нагрузки на центральные участки подушки переходника.
[00287] Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно могут обеспечивать вращательную деформацию, которая меньше или равна поперечной деформации в любой точке эластомерного элемента, при воздействии вертикальной нагрузки на центральные участки подушки переходника.
[00288] Верхняя пластина, нижняя пластина и эластомерный элемент подушки переходника совместно могут обеспечивать деформацию сдвига, которая не превышает 120% при максимальном смещении.
[00289] Толщина центрального участка нижней пластины подушки переходника может быть неравномерной. Толщина центрального участка нижней пластины может быть больше на поперечных краях, чем в центре центрального участка.
[00290] Толщина эластомерного элемента, расположенного между центральными участками верхней и нижней пластин, может быть по существу равномерной.
[00291] В другом примере способ образования подушки переходника может включать в себя этапы, на которых обеспечивают верхнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх поперечного участка; обеспечивают нижнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх поперечного участка; вставляют эластомерный элемент между верхней пластиной и нижней пластиной, причем первый внешний эластомерный элемент размещают между первыми поперечными фланцами, второй внешний эластомерный элемент размещают между вторыми поперечными фланцами, и центральный эластомерный элемент размещают между центральными участками; сжимают первый поперечный фланец верхней пластины и первый поперечный фланец нижней пластины по направлению друг к другу; и сжимают второй поперечный фланец верхней пластины и второй поперечный фланец нижней пластины по направлению друг к другу.
[00292] Этапы сжатия могут приводить к деформации первых и вторых поперечных фланцев после завершения операции формования. Эта деформация может приводить к предварительной нагрузке внешних эластомерных элементов. На этапах сжатия во внешних эластомерных элементах может применяться сжимающее усилие, составляющее более 3 000 фунтов. На этапах сжатия внешний эластомерный элемент может сжиматься по меньшей мере на 0,02 дюйма относительно статической толщины внешних эластомерных элементов. На этапах сжатия внешний эластомерный элемент сжимается более чем на 7 процентов от статической толщины внешних эластомерных элементов.
[00293] В другом примере способ образования подушки переходника может включать в себя этапы, на которых обеспечивают верхнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу и вниз от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу и вниз от второго направленного вверх поперечного участка; обеспечивают нижнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу и вверх от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу и вверх от второго направленного вверх поперечного участка; вставляют эластомерный элемент между верхней пластиной и нижней пластиной; и сжимают верхнюю пластину и нижнюю пластину так, чтобы поперечные участки верхней и нижней пластин были по существу параллельными.
[00294] На этапах сжатия внешний эластомерный элемент может сжиматься по меньшей мере на 0,02 дюйма от статической толщины внешних эластомерных элементов. На этапах сжатия внешний эластомерный элемент может сжиматься более чем на 7 процентов от статической толщины внешних эластомерных элементов.
[00295] В другом примере способ образования подушки переходника может включать в себя этапы, на которых обеспечивают верхнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх поперечного участка; обеспечивают нижнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх поперечного участка; вставляют первый внешний эластомерный элемент между первым поперечным фланцем верхней пластины и первым поперечным фланцем нижней пластины; вставляют второй внешний эластомерный элемент между вторым поперечным фланцем верхней пластины и вторым поперечным фланцем нижней пластины; и вставляют центральный эластомерный элемент между центральным участком верхней пластины и центральным участком нижней пластины.
[00296] Толщина центрального эластомерного элемента может быть меньше или равна толщине первого и второго внешних эластомерных элементов.
[00297] В другом примере способ образования подушки переходника может включать в себя этапы, на которых обеспечивают верхнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх поперечного участка; обеспечивают нижнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх поперечного участка; вставляют первый внешний эластомерный элемент между первым поперечным фланцем верхней пластины и первым поперечным фланцем нижней пластины; вставляют второй внешний эластомерный элемент между вторым поперечным фланцем верхней пластины и вторым поперечным фланцем нижней пластины; вставляют центральный эластомерный элемент между центральным участком верхней пластины и центральным участком нижней пластины; сжимают первый и второй поперечные фланцы верхней пластины и нижней пластины вместе; и скрепляют верхнюю пластину с первым внешним эластомерным элементом, вторым внешним эластомерным элементом и центральным эластомерным элементом.
[00298] Толщина центрального эластомерного элемента может быть меньше толщины первого и второго внешних эластомерных элементов.
[00299] На этапах сжатия внешний эластомерный элемент может сжиматься по меньшей мере на 0,02 дюйма относительно статической толщины внешних эластомерных элементов. На этапах сжатия внешний эластомерный элемент сжимается более чем на 7 процентов от статической толщины внешних эластомерных элементов.
[00300] В другом примере раскрыта система подушки переходника для использования между буксовым проемом боковой рамы железнодорожного вагона и переходником роликового подшипника оси железнодорожного вагона. Буксовый проем боковой рамы может образовывать первую внешнюю сторону, противоположную вторую внешнюю сторону и буксовый свод, расположенный и проходящий между первой внешней стороной и второй внешней стороной. Система подушки переходника может включать в себя переходник подшипника, образующий нижнюю поверхность и верхнюю поверхность, причем нижняя поверхность установлена на роликовом подшипнике оси железнодорожного вагона, верхняя поверхность образует противоположные первый и второй вертикальные заплечики, которые выступают вверх от верхней поверхности, с каждой стороны боковой рамы немного выше буксового свода. Система подушки переходника может включать в себя подушку переходника, выполненную с возможностью взаимодействия с переходником подшипника, включающую в себя верхнюю пластину, имеющую внутреннюю и внешнюю поверхности, центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка; и нижнюю пластину, имеющую внутреннюю и внешнюю поверхности, центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка.
[00301] Центральные участки верхней пластины и нижней пластины могут быть расположены под буксовым сводом буксового проема боковой рамы, и первые и вторые выступающие в поперечном направлении фланцы верхней пластины и нижней пластины могут быть расположены над вертикальными заплечиками переходника роликового подшипника и за пределами буксового свода буксового проема боковой рамы и вдоль первой и второй внешних сторон буксового проема боковой рамы.
[00302] В другом примере раскрыта подушка переходника, выполненная с возможностью размещения между переходником и буксовым сводом боковой рамы тележки железнодорожного вагона. Подушка переходника может включать в себя верхнюю пластину, имеющую внутреннюю и внешнюю поверхности, центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка; и нижнюю пластину, имеющую внутреннюю и внешнюю поверхности, центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх участка.
[00303] Внешние поверхности первого и второго выступающих в поперечном направлении фланцев нижней пластины могут быть вертикально выше внешней поверхности центрального участка верхней пластины.
[00304] В другом примере способ образования подушки переходника может включать в себя этапы, на которых обеспечивают верхнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх поперечного участка; обеспечивают нижнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх поперечного участка; вставляют первый внешний эластомерный элемент между первым поперечным фланцем верхней пластины и первым поперечным фланцем нижней пластины; вставляют второй внешний эластомерный элемент между вторым поперечным фланцем верхней пластины и вторым поперечным фланцем нижней пластины; вставляют центральный эластомерный элемент между центральным участком верхней пластины и центральным участком нижней пластины; вулканизируют или отверждают эластомерные элементы; вставляют первую компрессионную прокладку в первый поперечный фланец; и вставляют вторую компрессионную прокладку во второй поперечный фланец. В некоторых вариантах выполнения компрессионные прокладки могут быть добавлены после завершения вулканизации или отверждения эластомера.
[00305] В другом примере способ образования подушки переходника может включать в себя этапы, на которых обеспечивают верхнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх поперечного участка; обеспечивают нижнюю пластину, имеющую центральный участок, первый и второй направленные вверх участки, выступающие вверх от противоположных краев центрального участка, первый поперечный фланец, выступающий наружу от первого направленного вверх поперечного участка, и второй поперечный фланец, выступающий наружу от второго направленного вверх поперечного участка; вставляют первый внешний эластомерный элемент между первым поперечным фланцем верхней пластины и первым поперечным фланцем нижней пластины; вставляют второй внешний эластомерный элемент между вторым поперечным фланцем верхней пластины и вторым поперечным фланцем нижней пластины; вставляют центральный эластомерный элемент между центральным участком верхней пластины и центральным участком нижней пластины; отверждают эластомерные элементы; вставляют первую компрессионную прокладку в первый поперечный фланец; и вставляют вторую компрессионную прокладку во второй поперечный фланец. Этапы вставки первой и второй компрессионных прокладок могут быть выполнены после отверждения эластомерных элементов.
[00306] На этапах сжатия внешний эластомерный элемент может сжиматься по меньшей мере на 0,02 дюйма относительно статической толщины внешних эластомерных элементов. На этапах сжатия внешний эластомерный элемент сжимается более чем на 7 процентов от статической толщины внешних эластомерных элементов.
[00307] В другом примере раскрыта система подушки переходника для использования между буксовым проемом боковой рамы железнодорожного выгона и роликовым подшипником оси железнодорожного вагона. Буксовый проем боковой рамы может образовывать первую внешнюю сторону, противоположную вторую внешнюю сторону и буксовый свод, расположенный и проходящий между первой внешней стороной и второй внешней стороной. Система подушки переходника может включать в себя переходник подшипника, образующий нижнюю поверхность и верхнюю поверхность, причем нижняя поверхность установлена на роликовом подшипнике оси железнодорожного вагона. Подушка переходника может быть выполнена с возможностью взаимодействия с переходником подшипника и может дополнительно включать в себя верхнюю пластину, имеющую внутреннюю и внешнюю поверхности, центральный участок и внешние участки; нижнюю пластину, имеющую внутреннюю и внешнюю поверхности, центральный участок и внешние участки, и эластомерный элемент, имеющий центральный участок и внешние участки, расположенные между внутренними поверхностями верхней и нижней пластин.
[00308] Центральные участки верхней пластины и нижней пластины могут быть расположены под буксовым сводом буксового проема боковой рамы, а внешние участки верхней и нижней пластин могут быть расположены за пределами буксового свода буксового проема боковой рамы.
[00309] Система подушки переходника может включать в себя непрерывную верхнюю пластину. Система подушки переходника может включать в себя непрерывную нижнюю пластину.
[00310] Общая площадь поверхности внешних участков эластомерного элемента в плоскостях сечения через внешние участки эластомерных элементов в плоскостях, отцентрированных между внутренними поверхностями верхней и нижней пластин, может составлять более 5 квадратных дюймов.
[00311] Общая площадь поверхности внешних участков эластомерных элементов в плоскостях сечения через внешние участки эластомерных элементов в плоскостях, отцентрированных между внутренними поверхностями верхней и нижней пластин, может составлять по меньшей мере 10 процентов от площади поверхности центрального участка эластомерного элемента в плоскости сечения через центр центрального участка эластомерного элемента в плоскости, отцентрированной между внутренними поверхностями верхней и нижней пластин.
[00312] Центральный участок эластомерного элемента может лежать в другой плоскости, чем внешние участки эластомерного элемента. Центральный участок эластомерного элемента может лежать в плоскости, параллельной внешним участкам эластомерного элемента. Внешние участки могут быть вертикально разнесены от центральных участков.
[00313] Верхняя пластина может взаимодействовать с боковой рамой, а нижняя пластина может взаимодействовать с переходником роликового подшипника.
[00314] В другом примере раскрыта система подушки переходника для использования между буксовым проемом боковой рамы железнодорожного выгона и роликовым подшипником оси железнодорожного вагона. Буксовый проем боковой рамы может образовывать первую внешнюю сторону, противоположную вторую внешнюю сторону и буксовый свод, расположенный и проходящий между первой внешней стороной и второй внешней стороной. Система подушки переходника может включать в себя переходник подшипника, образующий нижнюю поверхность и верхнюю поверхность, причем нижняя поверхность установлена на роликовом подшипнике оси железнодорожного вагона. Система подушки переходника может включать в себя подушку переходника, выполненную с возможностью взаимодействия с переходником подшипника, которая включает в себя верхнюю пластину, имеющую внутреннюю и внешнюю поверхности, центральный участок и внешние участки; нижнюю пластину, имеющую внутреннюю и внешнюю поверхности, центральный участок и внешние участки, и эластомерный элемент, имеющий центральный участок и внешние участки, расположенные между внутренними поверхностями верхней и нижней пластин.
[00315] Центральные участки верхней пластины и нижней пластины могут быть расположены под буксовым сводом буксового проема боковой рамы, а внешние участки верхней и нижней пластин могут быть расположены за пределами буксового свода буксового проема боковой рамы.
[00316] Внешние участки верхней и нижней пластин могут быть выполнены с возможностью приема от около 10 процентов до около 30 процентов вертикального усилия, воздействующего на центральные участки.
[00317] Внешние участки подушки переходника могут поддерживаться вертикальными заплечиками переходника подшипника.
[00318] В другом примере раскрыт переходник роликового подшипника, выполненный с возможностью размещения между роликовым подшипником и подушкой переходника тележки железнодорожного вагона. Переходник роликового подшипника может иметь опорную поверхность, выпуклую поверхность переходника, продольную осевую линию и первый и второй вертикальные заплечики, которые выступают вверх от буксовой выпуклой поверхности переходника. Толщина центрального участка переходника роликового подшипника может составлять менее 0,75 дюйма при измерении по продольной осевой линии от опорной поверхности до буксовой выпуклой поверхности переходника.
[00319] Толщина переходника роликового подшипника может составлять приблизительно от 0,60 до 0,75 дюйма при измерении по продольной осевой линии от опорной поверхности до буксовой выпуклой поверхности переходника. Ширина вертикальных заплечиков может составлять по меньшей мере 0,5 дюйма.
4
4
4
4
[00320] Переходник роликового подшипника может иметь момент инерции сечения по продольной осевой линии переходника роликового подшипника вокруг поперечной оси на около 5,2 дюймов выше центральной оси оси, который составляет около 1,4 дюйма или в диапазоне от около 1,0 до около 2,0 дюймов. Поперечная ось может находиться в пределах от около 5,0 дюймов до около 5,5 дюймов от центральной оси оси. Переходник роликового подшипника может иметь момент инерции сечения по продольной осевой линии переходника роликового подшипника вокруг вертикальной оси в центре переходника, который может составлять около 86,8 дюймов или в диапазоне от около 50 до около 100 дюймов.
[00321] Настоящее изобретение раскрыто выше и на сопровождающих чертежах со ссылкой на множество примеров. Однако цель раскрытия заключается в обеспечении примеров различных признаков и концепций, связанных с изобретением, а не в ограничении объема охраны изобретения. Используемые в настоящем документе выражения и описания изложены только в качестве иллюстрации и не предназначены для ограничения. Специалисту в области техники будет понятно, что в описанных выше примерах могут быть выполнены многочисленные изменения и модификации без отклонения от объема охраны настоящего изобретения. Например, этапы способов не обязательно должны выполняться в определенном порядке, если это не указано, несмотря на то, что в раскрытии они могут быть приведены в этом порядке.