專利名稱:調(diào)節(jié)機(jī)車軸負(fù)荷分配的方法
本發(fā)明涉及稱為機(jī)車的重型、多軸、自行牽引車，具體來說，本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)機(jī)車總靜負(fù)荷分配的一種改進(jìn)了的方法，以保證予定的軸負(fù)荷分配。
機(jī)車一般包括車身，車身兩端附近支承在一對轉(zhuǎn)向架總成上。車身包括主車架，上部結(jié)構(gòu)，以及位于上部結(jié)構(gòu)中或安裝在主車架上的各種系統(tǒng)、子系統(tǒng)、裝置和零部件。每個轉(zhuǎn)向架總成包括一個框架;兩個或兩個以上輪軸組，輪軸組通過每個車軸兩端附近的軸頸支承該框架;以及在轉(zhuǎn)向架的框架和平臺下的負(fù)荷傳遞銷之間的一個“浮動承梁”或中心圓盤。
在現(xiàn)代技術(shù)中，每輛機(jī)車轉(zhuǎn)向架也包括兩個或更多的電動機(jī)，每個輪軸組一個，每個電動機(jī)在相應(yīng)車輪的內(nèi)側(cè)懸掛在車軸上，其轉(zhuǎn)子通過扭矩放大機(jī)構(gòu)與該軸機(jī)械式相連接。電動機(jī)的電流可來自鐵路沿線的電源，或者由裝在機(jī)車上的發(fā)電機(jī)發(fā)出，該發(fā)電機(jī)由裝在機(jī)車車身平臺上的原動機(jī)驅(qū)動。通常原動機(jī)是一臺柴油機(jī)，在這種情況下，這種機(jī)車通常稱為內(nèi)燃電力傳動機(jī)車?，F(xiàn)在常見的發(fā)動機(jī)額定功率為3，500馬力的機(jī)車，其重量都超過了300，000磅。
某些機(jī)車的用戶要求，一批相似機(jī)車中的每臺機(jī)車的總重量當(dāng)靜止時都基本相等地分配在其所有的車軸上。用一般方式制造的機(jī)車，其靜止重量往往并不均勻地分配在其所有的車軸上，而且車軸負(fù)荷分配的模型在同一型號的機(jī)車中也有顯著的不同。在一個(或多個)車軸上的重量也許會超過規(guī)定的最大軸負(fù)荷極限，而同一機(jī)車的其它車軸上的重量卻低于規(guī)定的最小負(fù)荷極限。
為了控制軸負(fù)荷分配，在此以前已經(jīng)研究出一種專門的墊補(bǔ)法。在內(nèi)燃電力傳動機(jī)車制造完成且加入燃料、潤滑油及冷卻水之后，裝備完善，做好使用準(zhǔn)備的機(jī)車的車輪放置在秤上分別秤重，為轉(zhuǎn)向架的每個車軸，秤設(shè)有兩個測力儀，以便測出機(jī)車各車軸間的實(shí)際負(fù)荷分配。如果負(fù)荷分配不理想，可以在機(jī)車的主懸掛系統(tǒng)和輔助懸掛系統(tǒng)上選配適當(dāng)?shù)谋〗饘賶|片，以便調(diào)整負(fù)荷分配。
機(jī)車的主懸掛系統(tǒng)包括一組傳統(tǒng)的螺形彈簧，這組螺形彈簧被壓縮地放置在各軸頸箱上的簧座和兩個機(jī)車轉(zhuǎn)向架之中的每一個轉(zhuǎn)向架的框架的凹穴之間。輔助懸掛系統(tǒng)一般包括一組橡膠“承梁架”，通過橡膠承梁架可實(shí)現(xiàn)可控橫向運(yùn)動。如美國專利2，907，282所述，這種承梁架被壓縮地放置在轉(zhuǎn)向架框架和浮動承梁四角上的負(fù)荷點(diǎn)之間，浮動承梁又中心式地支承機(jī)車車身的一端。在軸簧和其簧座間加一墊片，就能夠使該彈性件對于一定的總偏差來說，傳遞更多的負(fù)荷(重量)，從而根據(jù)具體情況使總重量之中的更大份額轉(zhuǎn)移到車軸上的或者是轉(zhuǎn)向架框架上的相應(yīng)負(fù)荷點(diǎn)上。
為獲得予定的軸負(fù)荷分配，在各軸簧和承梁架上所要求的墊片的尺寸可用通過試差法為每輛機(jī)車分別選配確定，但是，這種方法很費(fèi)時間，成本高。由于機(jī)車總重量恒定，所以用增加墊片的方法在一個負(fù)荷點(diǎn)上引起的負(fù)荷增加，當(dāng)然一定會在其它負(fù)荷點(diǎn)上引起等量的負(fù)荷減少。在一輛每個轉(zhuǎn)向架具有三個車軸的機(jī)車上，在每個轉(zhuǎn)向架的主懸掛系統(tǒng)中有6個單獨(dú)的負(fù)荷點(diǎn)(每個車軸2個負(fù)荷點(diǎn))，而在機(jī)車的輔助懸掛系統(tǒng)中有8個單獨(dú)的負(fù)荷點(diǎn)(每個轉(zhuǎn)向架4個負(fù)荷點(diǎn))。因此，墊片尺寸和與理想的負(fù)荷分配的偏差之間的關(guān)系在靜力學(xué)上是不確定的。
盡管如此，對于每種不同的機(jī)車型號，有可能根據(jù)實(shí)驗測量來制備說明在每個不同負(fù)荷點(diǎn)上的墊片尺寸將如何影響所有負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷分配的數(shù)據(jù)表格，并且把這些數(shù)據(jù)綜合成一個很有使用價值的對應(yīng)關(guān)系圖表，該對應(yīng)關(guān)系圖表反映在各負(fù)荷點(diǎn)上實(shí)際和理想負(fù)荷之間的實(shí)測偏差與主輔墊片組合間的相互關(guān)系，該主、輔墊片組將把該偏差減少到容許的限度內(nèi)。這種對應(yīng)關(guān)系圖表已經(jīng)研究出來并運(yùn)用到計算機(jī)程序中，以予計在三軸轉(zhuǎn)向架內(nèi)燃電力傳動機(jī)車的所有6個車軸獲得基本等值負(fù)荷分配所需要的具體的墊片組合和尺寸。實(shí)際上，這個計算機(jī)程序需執(zhí)行兩次。第一次是根據(jù)上述秤的6個測力儀所測出的負(fù)荷分配數(shù)據(jù)做計算以確定所需要的承梁墊片。當(dāng)把這些墊片(如果需要的話)加到輔助懸掛系統(tǒng)后，再次對機(jī)車秤重，又一次測出每個車輪上的負(fù)荷，把修正后的負(fù)荷分配數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，該程序運(yùn)算第二次，然后把予計的車軸墊片放入做為最后的調(diào)整以平衡軸負(fù)荷。
上述平衡機(jī)車軸負(fù)荷分配的方法存在兩個缺點(diǎn)。第一個缺點(diǎn)是，放入的墊片并不是固定的連接，當(dāng)機(jī)車的兩個轉(zhuǎn)向架從機(jī)車車身上拆離時，這些墊片并不保持在位。第二缺點(diǎn)是，如果更換任一個轉(zhuǎn)向架，或者兩個轉(zhuǎn)向架都被更換時，機(jī)車車身和轉(zhuǎn)向架之間的互相作用將影響6個車軸之間的負(fù)荷分配，因此，如果1號轉(zhuǎn)向架被2號轉(zhuǎn)向架更換，原來的墊片組就不再適合新的車身和轉(zhuǎn)向架的組合，所以更換轉(zhuǎn)向架就必須重新選配墊片。
本發(fā)明的基本目的是提供一種改進(jìn)的機(jī)車制造方法，使機(jī)車具有予定的軸負(fù)荷分配，當(dāng)機(jī)車的1號轉(zhuǎn)向架與2號轉(zhuǎn)向架對調(diào)，車軸的負(fù)荷分配不會發(fā)生顯著的變化。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)燃電力傳運(yùn)機(jī)車的各部件和分系統(tǒng)制成并安裝完成后，以及當(dāng)機(jī)車充分做好運(yùn)行準(zhǔn)備以后，把機(jī)車車身連同兩個承梁，但是不帶轉(zhuǎn)向架總成的其他部件，放置到一個平衡支架上，該平衡支架具有兩組負(fù)荷架，每組4個，設(shè)置在一正方形的四個頂點(diǎn)上，以便在普通的承梁架負(fù)荷點(diǎn)上支承承梁。每個負(fù)荷架具有一個負(fù)荷墊，負(fù)荷墊由一組垂直放置的螺形彈簧支承，螺形彈簧則放置在由支架支承的測力儀頂部，該測力儀發(fā)出一個代表放置在負(fù)荷墊上的任何重物的實(shí)際重量的輸出信號。所有8個負(fù)荷墊上表面當(dāng)未加負(fù)荷時都處于同一水平面上，而且所有8個彈簧組都具有相同的剛度。
把從8個測力儀發(fā)出的輸出信號與代表兩承梁各負(fù)荷點(diǎn)上理想負(fù)荷的儲存數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。為了使轉(zhuǎn)向架具有互換性，每個承梁的兩個前負(fù)荷點(diǎn)上的理想負(fù)荷要與同一承梁的兩個后負(fù)荷點(diǎn)上的理想負(fù)荷基本相同。另外，1號承梁(即支承機(jī)車車身司機(jī)室一端的承梁)的所有四個負(fù)荷點(diǎn)上的理想負(fù)荷的總和要超過2號承梁的所有四個負(fù)荷點(diǎn)上的理想負(fù)荷的總和一個予定的較小量，這個量將抵消由于轉(zhuǎn)向架不對稱性造成的任何予期的負(fù)荷傳遞(不對稱性存在于三軸轉(zhuǎn)向架上，這是由于中間軸和其牽引電動機(jī)偏心配置的結(jié)果)。
如果機(jī)車車身及承梁的實(shí)際總重和理想總重之間存在顯著的差別，可以通過增加或減少配重的方法加以修正。如果承梁的8個負(fù)荷點(diǎn)之間的實(shí)際負(fù)荷分配不同于理想負(fù)荷分配，使用該誤差，從一個予定的對應(yīng)關(guān)系圖表中選擇在指定負(fù)荷點(diǎn)上所需的墊片的尺寸，以便修正該誤差。然后吊起不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車，把指定的墊片安裝在指定的負(fù)荷點(diǎn)上，然后再把不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車放回到平衡支架上。重復(fù)上述稱重和比較步驟，使用新得出的較小誤差(如果存在誤差的話)，從同一個對應(yīng)關(guān)系圖表中選擇另外的墊片，并用前述方法安裝墊片。當(dāng)所有的誤差都在允許的限度內(nèi)或者可以乎略不計時，就把以前裝好的墊片用螺釘或類似零件固定在承梁上，然后把機(jī)車車身和承梁從平衡支架上移開。
雖然每個轉(zhuǎn)向架總成獨(dú)立于機(jī)車車身，但是為了在轉(zhuǎn)向架各軸上得到予定的負(fù)荷分配(這些負(fù)荷是加在轉(zhuǎn)向架的四個承梁架上的)，轉(zhuǎn)向架的軸簧要選配墊片。只要每個轉(zhuǎn)向架各部件的所有重要尺寸都嚴(yán)格地符合制造公差，為獲得理想的負(fù)荷分配所需要的軸簧墊片可以在一個轉(zhuǎn)向架上通過試驗的方法確定，然后同樣的墊片組就可以在每一個相同的轉(zhuǎn)向架總成中做為標(biāo)準(zhǔn)件來安裝。否則的話，可以把每個轉(zhuǎn)向架總線放在專用的加載支架上，根據(jù)另一個予定的對應(yīng)關(guān)系圖表分別選配各軸簧負(fù)荷點(diǎn)上的墊片尺寸。在這兩種情況下，軸簧墊片一旦裝好后就用焊接或類似方法固定在位。
在把機(jī)車車身放置在其轉(zhuǎn)向架上之前，用上述方法調(diào)整所有機(jī)車車身的重量分配時，要注意所有機(jī)車車身必須是一樣的，當(dāng)后來把其放置在轉(zhuǎn)向架上時，每個機(jī)車車身要以相同的方式與轉(zhuǎn)向架互相作用。而所有轉(zhuǎn)向架制造和選配墊片時也要保證一致性。因此，當(dāng)把任何平衡的車身放置在任何兩個轉(zhuǎn)向架總線上時，軸負(fù)荷分配都將在規(guī)定的限度之內(nèi)。在本發(fā)明的這個最佳實(shí)施例中，每個承梁在選配墊片時都要使其四個負(fù)荷點(diǎn)上重量分配基本均等，每個轉(zhuǎn)向架的軸簧在選配墊片時都要使機(jī)車軸負(fù)荷平衡分配。軸負(fù)荷經(jīng)過平衡的機(jī)車的每個車軸所支承的靜態(tài)重量將在同一機(jī)車其它任何軸上承擔(dān)重量的2.5%以內(nèi)。在運(yùn)行中，這樣的機(jī)車車輪凸緣的磨損比車軸負(fù)荷不均等的機(jī)車要來得小。
通過以下結(jié)合附圖的說明，將能更清楚地理解本發(fā)明，并充分認(rèn)識發(fā)明的目的和發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
圖1是具有一對三軸轉(zhuǎn)向架總成的傳統(tǒng)式內(nèi)燃電力傳動機(jī)車的等角投影圖。
圖2是三軸機(jī)車轉(zhuǎn)向架總成的局部分解的等角投影圖。
圖3是圖2所示轉(zhuǎn)向架總成的框架的簡化平面圖。
圖4是圖2所示轉(zhuǎn)向架總成主懸掛系統(tǒng)的一部份的放大側(cè)視圖。
圖5表明機(jī)車轉(zhuǎn)向架總成承梁架之一的軸負(fù)荷隨墊片厚度的變化而變化的情況。
圖6和圖7分別是不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車的側(cè)視圖和端視圖，該機(jī)車放在重量平衡支架上，用來實(shí)施本發(fā)明的方法。
圖8是圖6和圖7所示平衡支架的負(fù)荷架之一的放大視圖。
圖9是圖2所示轉(zhuǎn)向架總成的浮動承梁的一角的等角投影圖。
圖10是在試驗架上的轉(zhuǎn)向架總成的簡化等角投影圖，該試驗架用來保證均等的軸負(fù)荷。
下面將描述如何用本發(fā)明來調(diào)整圖1所示具有三軸轉(zhuǎn)向架的內(nèi)燃電力傳動機(jī)車的軸負(fù)荷分配。但是本專業(yè)的技術(shù)人員將認(rèn)識到，本發(fā)明對于在其它類型的機(jī)車以及在具有兩軸或者四軸轉(zhuǎn)向架的機(jī)車上獲得理想的軸負(fù)荷分配也是適用的。
圖1所示機(jī)車具有一個主框架或平臺11，一個上部結(jié)構(gòu)21以及兩個一樣的三軸轉(zhuǎn)向架總成A和B。平臺和上部結(jié)構(gòu)合在一起在本說明書中稱為機(jī)車的“車身”。平臺11具有四個起重鉤12，每側(cè)2個，把天車的鋼繩掛在起重鉤上可升起或降下機(jī)車車身。盛放柴油燃料的大型油箱13安裝在平臺上面，轉(zhuǎn)向架之間。平臺靠近兩端處具有容納配重的配重箱(未畫出)。
上部結(jié)構(gòu)21包括一個車頭箱22，一個司機(jī)室23，一個發(fā)動機(jī)箱24，以及一個散熱器箱25。機(jī)車的司機(jī)室的一端在下文中將稱為1號端或者前端，另一端將稱為2號端或者后端。司機(jī)室23容納司機(jī)選擇機(jī)車牽引力和運(yùn)行方向，控制其制動以及監(jiān)視其運(yùn)行的通常的裝置和系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)箱24容納一臺具有12個或更多的水冷式氣缸的大型柴油發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)的傳統(tǒng)的各支持系統(tǒng)包括燃油泵，連接燃油箱13的燃油管路，一個潤滑油泵以及連接發(fā)動機(jī)潤滑油箱的潤滑油管路，以及一個通過水管與水箱及散熱器室25中的熱交換器相連接的水泵。發(fā)動機(jī)室24附近還裝有風(fēng)扇及機(jī)車的蓄電瓶箱。發(fā)動機(jī)曲軸機(jī)械式地與發(fā)電裝置，如較大型的交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連接。該交流發(fā)電機(jī)又通過一電源整流器和絕緣電纜與牽引電動機(jī)相連接，牽引電動機(jī)懸掛在兩個轉(zhuǎn)向架總成A和B的各軸之上。
如圖2所示，每個轉(zhuǎn)向架總成具有一堅固的金屬框架30，三個平行的輪軸組31、32和33，以及一個浮動承梁34。每個輪軸組通過一對傳統(tǒng)的軸頸支承框架，軸頸位于有關(guān)車輪36外側(cè)，車軸兩端附近的軸頸箱35內(nèi)。掛在軸上的電力傳動電動機(jī)37位于各輪軸組之間，而且每個電動機(jī)的轉(zhuǎn)子通過齒輪箱38中的齒輪系與有關(guān)的輪軸組機(jī)械式連接。前軸31和中軸32的傳動電動機(jī)以傳統(tǒng)的方式位于這些車軸的后面，而后軸33的傳動電動機(jī)則位于后軸33的前面。
每個轉(zhuǎn)向架總成的主懸掛系統(tǒng)具有12個兩兩同心套裝的，垂直螺形彈簧，這些彈簧分為6組，每組兩個，每組的彈簧被壓縮地放置在一個軸頸箱35頂部的簧座和框架30的側(cè)槽的凹槽之間。在圖2中一個這樣的凹槽的靠車外側(cè)的壁未畫以便能看到一對這樣套裝的彈簧40。轉(zhuǎn)向架總成的每一側(cè)都裝有一減震器47與至少一組軸簧平行。
每個轉(zhuǎn)向架的輔助懸掛系統(tǒng)包括4個橡膠承梁架50，分別安放在轉(zhuǎn)向架框架30的兩側(cè)槽的軸間頂面上的墊上。這些承梁架在承梁4個角附近的負(fù)荷點(diǎn)上支承承梁34。在圖2中，承梁34與轉(zhuǎn)向架總成的其余部分是拆離的，以便露出四個承梁架50。每個承梁架具有一疊曲線形的橡膠墊夾在曲線形的鋼板之間。橡膠墊在水平方向上較軟，可以剪切變形，使承梁架兩端之間可做一定量的橫向運(yùn)動，承梁架的這種橫向運(yùn)動伴隨有承梁架的輕微的伸長或收縮，橡膠墊在垂直面上有足夠的剛性以防止轉(zhuǎn)向架框架的不合要求的傾斜。
每個浮動承梁34的中間有一個中心圓盤51，用來承接機(jī)車車身上面的，靠近平臺11兩端的一對大直徑銷子之一。機(jī)車車身的靜重量通過該銷子傳遞到轉(zhuǎn)向架總成A和B的承梁的中心。當(dāng)車輪36通過鐵軌的曲線路段時這個銷子和中心圓盤的設(shè)計使每個轉(zhuǎn)向架總成可以相對于機(jī)車車身旋轉(zhuǎn)。
圖3是轉(zhuǎn)向架框架30的簡化平面圖。在圖3中，標(biāo)號1至4表示各承梁架50的頂面即承梁負(fù)荷點(diǎn)，標(biāo)號41至46表示框架的兩側(cè)槽中的各軸簧槽的位置。四個承梁架位于轉(zhuǎn)向架總成前后軸之間的中心位置。承梁負(fù)荷點(diǎn)1和2以及軸簧槽41和42(相應(yīng)于輪軸組31)位于轉(zhuǎn)向架總成的前半部分，而承梁負(fù)荷點(diǎn)3和4以及軸簧槽45和46(相應(yīng)于輪軸組33)位于后半部分。三軸轉(zhuǎn)向架是非對稱的，其中間的輪軸組32的中心線稍許偏置于轉(zhuǎn)向架總成中心的前面，以便為兩個傳動電動機(jī)提供較大的安裝空間，傳動電動機(jī)位于中間軸和后軸之間的間隙中。因此，轉(zhuǎn)向架框架上的中間一對軸簧槽43和44也稍稍偏離中心位置。
為了在兩轉(zhuǎn)向架總成A和B的各輪軸組上獲得機(jī)車總重的理想靜態(tài)分配，公知的作法是在機(jī)車車身和轉(zhuǎn)向架制成并安裝之后以及機(jī)車做好運(yùn)行準(zhǔn)備之后，為承梁架選配墊片。如不選配墊片，同一型號的機(jī)車，臺與臺之間的軸負(fù)荷分配可以有顯著的不同。這是因為一臺機(jī)車與另一臺機(jī)車的構(gòu)件及零件在尺寸、重量和/或彈性上會有稍許不同。為軸簧選配墊片的另一個原因是為了補(bǔ)償因不均勻磨損造成的車輪直徑的差別。
圖4表明予選厚度(例如0.25或0.5英寸)的盤狀鋼墊片48是如何插在一對套裝的彈簧40和軸頸箱35頂部的簧座49之間的。一般情況下，一個軸的兩端的墊片厚度相同。加入的墊片使軸簧從轉(zhuǎn)向架框架向有關(guān)輪軸組傳遞的負(fù)荷份額增加。另一種作法也可以產(chǎn)生相同的效果，這就是在簧座49和軸頸箱35之間插入墊片(后一種作法中，在軸頸箱頂部上也許需要焊接一固定桿以便使墊片保持在位。)本發(fā)明能以一種改進(jìn)的方式調(diào)整軸負(fù)荷分配，這就是使轉(zhuǎn)向架A與轉(zhuǎn)向架B可以互換而無需重新選配墊片。在本發(fā)明的推薦實(shí)施例中，可以獲得基本均等的即平衡的軸負(fù)荷分配。如果想要保證在具有兩軸轉(zhuǎn)向架，三軸轉(zhuǎn)向架或者四軸轉(zhuǎn)向架的機(jī)車上獲得不均等的但是恒定的軸負(fù)荷分配，也可以使用本發(fā)明。
觀察結(jié)果表明，在一條軸的軸簧加入的墊片不僅增加了該軸的負(fù)荷，而且也改變同一轉(zhuǎn)向架的其它兩軸的負(fù)荷份額，并且也在較小的程度上改變同一機(jī)車的另一轉(zhuǎn)向架總成的三條軸上的負(fù)荷份額。同樣，在任何一個承梁負(fù)荷點(diǎn)上加入的墊片不僅增加由該承梁架傳遞的負(fù)荷份額，而且也影響兩轉(zhuǎn)向架總成的所有其它承梁架之間的負(fù)荷份額。在每個不同負(fù)荷點(diǎn)加入的墊片的厚度與在六條軸上產(chǎn)生的負(fù)荷變化之間的實(shí)際關(guān)系由一系列實(shí)驗測量確定。舉例來說，圖5表明了這樣的一種對應(yīng)關(guān)系，在機(jī)車的轉(zhuǎn)向架A的承梁負(fù)荷點(diǎn)3上加入墊片，機(jī)車重約200，000磅，其三軸轉(zhuǎn)向架總成每個重約50，000磅。
按照本發(fā)明，為獲得理想的軸負(fù)荷分配要進(jìn)行兩項工作(1)平衡每個與機(jī)車車身分開的轉(zhuǎn)向架總成。(2)機(jī)車制造完成后，把其車身和兩承梁從轉(zhuǎn)向架總成的其它部件上移開，并平衡不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車。因此，一定型號的各臺機(jī)車的車身，在每臺機(jī)車的每端的四個單獨(dú)的承梁架之間的靜重量(負(fù)荷)分配是一致的，各臺機(jī)車的轉(zhuǎn)向架總成在每個轉(zhuǎn)向架的三條軸之間的已知承梁架負(fù)荷的再分配是一致的，并且互換轉(zhuǎn)向架總成也不會打亂理想的軸負(fù)荷分配。
現(xiàn)在參照圖6至圖9描述平衡機(jī)車車身的方法。圖6和圖7分別是機(jī)車車身21連同其兩個承梁34在專用平衡支架上的側(cè)視圖和端視圖，該平衡支架具有2組負(fù)荷測量站(本文中稱為稱重架)60，每組4個。用吊車(未畫出)把機(jī)車車身及承梁從兩轉(zhuǎn)向架總成的其余部件上吊起，放置在該平衡支架上。在這一步驟的過程中，承梁34是通過懸掛在機(jī)車平臺下面的傳統(tǒng)的安全吊鉤固定在車身21上的。沿著平衡支架的每側(cè)有兩個自由放置的千斤頂59。在圖6中為了不遮擋稱重架，未畫出這些千斤頂，但實(shí)際上這些千斤頂是分別與機(jī)車平臺上的四個吊鉤12對準(zhǔn)的。當(dāng)需要調(diào)節(jié)各稱重架60或需要為在承梁負(fù)荷點(diǎn)上加入墊片提供間隙時，就使用這些千斤頂把不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車頂起。
在給機(jī)車車身稱重之前，要載有機(jī)車運(yùn)行中通常要用到的供給，例如燃油箱要注有柴油，冷卻水箱，水管及熱交換器要加水，發(fā)動機(jī)潤滑油系要加潤滑油，在蓄電瓶箱中要裝好機(jī)車用蓄電瓶(或者在蓄電瓶箱蓋上放置與蓄電瓶等重的物體)。
在兩組稱重架60中，各有設(shè)在一方形頂點(diǎn)上的四個稱重架60，以便在承梁34的四個承梁架負(fù)荷點(diǎn)上支承承梁34。換言之，8個稱重架分別與兩承梁的一個承梁負(fù)荷點(diǎn)對準(zhǔn)。如圖8所示，每個稱重架60包括一個負(fù)荷墊61，由一組垂直的螺形彈簧組62支承，該彈簧組放置在測力儀63之上，該測力儀又放置在底座64上。雖然在圖8中為了簡化作圖已把彈簧組62畫為一個單一的彈簧，實(shí)際上，它是對稱于負(fù)荷墊61及測力儀63的垂直中心線放置的三個或四個平行的彈簧組。所有8個稱重架60的彈簧組具有相同的剛度，而且當(dāng)不載荷時，所有8個負(fù)荷墊的上表面處于同一水平面上。每個稱重架包括一個把測力儀63中的機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)化為輸出電信號的傳感器65，該輸出電信號代表放置在負(fù)荷墊61上的任何重物的實(shí)際重量。該信號送往每個稱重架的數(shù)字顯示器，以便分別顯示出每個稱重架測出的重量。
當(dāng)裝備完善的不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車放置在平衡支架上，各稱重架的數(shù)字顯示器調(diào)整好之后，即可測量加在每個稱重架上的負(fù)荷，并做好記錄。分別由每組的四個稱重架測出的重量加在一起即可分別求出機(jī)車車身及承梁的前端和后端的靜重量，前、后端的重量加在一起即可求出不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車的實(shí)際總靜重量。把該實(shí)際總靜重量與理想總重量相比較，如果存在顯著的差別(例如超過大約200磅)，該誤差可通過在機(jī)車平臺上增加或者減少配重的方法加以修正。另外，把前、后端的實(shí)際重量相比較，任何不合要求的誤差都可以通過把平臺一端的配重移向另一端的方法加以修正。
實(shí)際上，機(jī)車車身21的前端應(yīng)該稍微重于后端(例如2，500磅)，以便當(dāng)把機(jī)車車身放置在兩轉(zhuǎn)向架總成A和B之上時，抵消可以予見到的靜重量從前承梁向后承梁上的傳遞。因為三軸轉(zhuǎn)向架是非對稱的，每個轉(zhuǎn)向架總成的中間軸稍許偏向中心的前部，所以才會出現(xiàn)這種重量傳遞。因此，當(dāng)把機(jī)車車身放置到一對相配的轉(zhuǎn)向架總成之上時，其前端加在轉(zhuǎn)向架A的承梁的中心圓盤上的靜重量會減少一定的量(例如大約1，250磅)，而其后端加在轉(zhuǎn)向架B的承梁的中心圓盤上的靜重量則會增加相同的量。結(jié)果，在工作中，機(jī)車車身的重量會基本均等地由轉(zhuǎn)向架A和B承受。
把平衡支架的8個稱重架上分別測出的重量與兩承梁的各負(fù)荷點(diǎn)上所要求的重量相比較，計算出其誤差(如果存在誤差的話)。如果求出的誤差超過了規(guī)定的限度，則需要用在某些承梁負(fù)荷點(diǎn)上加墊片的方法來調(diào)整重量分配。在本發(fā)明的圖示實(shí)施例中，每個承梁的兩個前負(fù)荷點(diǎn)1和2(見圖4)上的重量和與兩個后負(fù)荷點(diǎn)3和4上的重量和之間的最大允差為200磅，在兩個奇數(shù)負(fù)荷點(diǎn)1和3之間的最大重量允差為500磅，兩個偶數(shù)負(fù)荷點(diǎn)2和4之間的最大重量允差也是500磅，兩個前負(fù)荷點(diǎn)1和2之間的最大重量允差為2，000磅，兩個后負(fù)荷點(diǎn)3和4之間的最大重量允差也是2，000磅。
為了在承梁的8個負(fù)荷點(diǎn)之間獲得理想的平衡的靜重量分配，需要滿足上述所有標(biāo)準(zhǔn)。上述重量的記錄，比較和計算可以根據(jù)分別在8個稱重架上的數(shù)字顯示器上顯示的測得的重量以及操作說明書上記載的重量公差，用人工進(jìn)行?；蛘吡硪环N方式是，把各稱重架的輸出信號與代表兩承梁各負(fù)荷點(diǎn)處理想重量的電磁式儲存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，誤差計算自動地進(jìn)行。在本發(fā)明的推薦實(shí)施例中，計算機(jī)根據(jù)編好的程序進(jìn)行本方法的比較和計算步驟。
實(shí)際重量分配與理想重量分配之間的誤差一經(jīng)算出，即可據(jù)此誤差從予定的對應(yīng)關(guān)系圖表中選擇修正誤差所需要的墊片的位置和尺寸。該對應(yīng)關(guān)系圖表根據(jù)一系列實(shí)測數(shù)據(jù)制備，例如前述的在圖5中的對應(yīng)關(guān)系圖表。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，用該對應(yīng)關(guān)系圖表能夠找出兩承梁各負(fù)荷點(diǎn)上實(shí)際重量誤差所對應(yīng)的加在指定負(fù)荷點(diǎn)上從而把誤差降低到規(guī)定限度以內(nèi)的墊片尺寸。在本發(fā)明的推薦實(shí)施例中，這樣的對應(yīng)關(guān)系圖儲存在計算計程序的存儲器中，以便于加快本方法的墊片選配步驟。
本方法的下一個步驟是從稱重架吊起不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車，在兩承梁的指定負(fù)荷點(diǎn)加入選出的墊片，然后再把不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車放置到稱重架上。圖9表明怎樣把至少一個予選厚度(例如約0.3英寸或0.3英寸以下)的矩形平鋼墊片67加到承梁34一角的一個負(fù)荷點(diǎn)上。一對有槽的金屬軌68固定在承梁上，相互隔開且平行，其尺寸使選擇的墊片(一個或多個)67恰好可以插入槽中。一組定位螺釘69用來把墊片固定在夾在承梁負(fù)荷點(diǎn)和承梁架之間的位置，當(dāng)把機(jī)車車身放置在機(jī)車的兩轉(zhuǎn)向架總成之上時，該承梁架支承承梁的該角。
當(dāng)放入選定的墊片并放下不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車之后，重復(fù)上述稱重和比較步驟，再次算出誤差，并把新的較小誤差(如果存在誤差的話)用于同一對應(yīng)關(guān)系圖表以選出增加的墊片，然后依照前法把墊片放入。當(dāng)所有誤差小到可以接受的程度或可以忽略不計時，即可在所有負(fù)荷點(diǎn)緊固定位螺釘69，以便把放入的墊片固定在承梁上，然后把不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車移向一對可互換的轉(zhuǎn)向架總成A和B。
如前所述，每個可互換的轉(zhuǎn)向架總成是與機(jī)車車身分開進(jìn)行平衡調(diào)整的。這項工作最好通過在每個轉(zhuǎn)向架總成上固定安裝一組予定的軸簧墊片(見圖4)的方法完成。選擇這組“標(biāo)準(zhǔn)”墊片來保證作用在每個轉(zhuǎn)向架總成的總負(fù)荷，包括轉(zhuǎn)向架總成本身的重量，當(dāng)一對可互換的轉(zhuǎn)向架最后與前述被分開平衡的機(jī)車車身和承梁裝配在一起時，將由三條軸均等地分擔(dān)。只要每個轉(zhuǎn)向架各部件的所有重要尺寸都嚴(yán)格符合制造公差，這種推薦的技術(shù)就是可行的。例如，每個轉(zhuǎn)向架總成上的所有軸簧組40的彈簧常數(shù)和壓縮高度需要嚴(yán)格匹配，所有承梁架50的撓曲特性也是如此。為承梁架支承面以及為轉(zhuǎn)向架框架30上的軸簧槽要規(guī)定嚴(yán)格的公差，而且承梁架和軸簧的反作用中心線需要盡可能地平行。只要制造時符合上述要求，每個轉(zhuǎn)向架總成的不同部件將能夠與任何同型號轉(zhuǎn)向架的相應(yīng)部件互換。
另一種方法是，也可以把每個轉(zhuǎn)向架總成放置在一個專用的加載支架上，以便根據(jù)另一個予定的對應(yīng)關(guān)系圖表在每個軸簧負(fù)荷點(diǎn)分別選配墊片尺寸，該對應(yīng)關(guān)系圖表把測得的實(shí)際軸簧負(fù)荷和理想軸簧負(fù)荷之間的誤差與將把該誤差減小到允許的限度內(nèi)的軸簧墊片組合對應(yīng)起來，一旦所需要的墊片裝好后就用焊接或類似的方法把其固定到軸簧座49上或者直接固定到轉(zhuǎn)向架框架30上。
圖10是一個典型的三軸轉(zhuǎn)向架總成，該總成除了其浮動承梁已被拆除外是完整的，放置在可以用于以下兩個目的的試驗架上(1)當(dāng)軸簧的標(biāo)準(zhǔn)墊片組裝好后核查無承梁轉(zhuǎn)向架的正確軸負(fù)荷分配，或者(2)當(dāng)機(jī)車車身和承梁放置在無承梁的轉(zhuǎn)向架上時，為了使無承梁轉(zhuǎn)向架加機(jī)車車身和承梁的重量在轉(zhuǎn)向架的三條軸之間獲得正確分配而選配所需要的軸簧墊片。
如圖10所示，該試驗架包括6個分開的負(fù)荷測量站即測力儀70，這些測力儀在同一水平面上分別支承轉(zhuǎn)向架總成的6個車輪36，測力儀用來分別測量各相關(guān)的車輪加在其上的靜負(fù)荷(重量)。該試驗架還包括四個垂直的壓頭71～74，轉(zhuǎn)向架總成兩側(cè)各設(shè)置一組，每組兩個壓頭，每組的壓頭都從上面的工字梁75上懸垂下來，與在無承梁轉(zhuǎn)向架總成的側(cè)邊上的兩個承梁架50對準(zhǔn)。每個壓頭都有一個混合機(jī)構(gòu)76(具有一個電動螺旋千斤頂和一個液缸)，用來降下一個負(fù)荷墊77壓迫承梁架的頂面，從而把一個予定的力向下加在該承梁架上。兩個前壓頭71和72的負(fù)荷墊77的垂直位移最好與兩個后壓頭73和74的負(fù)荷墊77的垂直位移不同，從而使轉(zhuǎn)向架框架與水平面之間形成一個予定的斜面，以便模仿當(dāng)不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車放置在一對可互換的轉(zhuǎn)向架總成時機(jī)車平臺相對于轉(zhuǎn)向架框架的相對轉(zhuǎn)動。以這種方式，四個承梁架被分別施加相同的靜重量，該靜重量是這些承梁架當(dāng)單獨(dú)平衡的機(jī)車車身和承梁被放置其上時所要實(shí)際承受的靜重量。然后測出并分析試驗架的6個測力儀70上的反作用負(fù)荷，以便測定總負(fù)荷是怎樣實(shí)際在轉(zhuǎn)向架總成的三條軸上分配的。
在本發(fā)明的圖示實(shí)施例中，在任意兩軸之間的最大允許重量差是500磅，每條軸的兩車輪上分別測出的負(fù)荷必須在相互的8%以內(nèi)。如果實(shí)際負(fù)荷與理想負(fù)荷之間的差超過了上述標(biāo)準(zhǔn)，就要利用這些誤差從剛剛提到的對應(yīng)關(guān)系圖表中選出把誤差減少到規(guī)定的限度內(nèi)所需要的軸簧墊片的尺寸。然后松釋這些壓頭，把選出的墊片加在指定的軸簧負(fù)荷點(diǎn)上，重復(fù)上述過程以再次核查軸負(fù)荷分配。
雖然本發(fā)明的推薦實(shí)施例已參照附圖進(jìn)行了說明，但是本專業(yè)的技術(shù)人員可能會聯(lián)想到各種變化，因此不超出本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的這些變化應(yīng)包括在權(quán)利要求
書中。
權(quán)利要求
1.當(dāng)機(jī)車車身及其兩個多軸轉(zhuǎn)向架總成制成后，為了在機(jī)車各軸上獲得予定的負(fù)荷分配而調(diào)整機(jī)車重量分配的一種方法，該方法包括以下步驟(1)在機(jī)車車身上裝載運(yùn)行中通常需用的燃料，水和其它供給；(2)把機(jī)車車身，連同一對轉(zhuǎn)向架承梁但不帶轉(zhuǎn)向架總成的其它部件，放置在一平衡支架上，該平衡支架具有8個單獨(dú)的稱重架，每4個稱重架一組，每組的四個稱重架分別與支承在稱重架上的普通承梁架負(fù)荷點(diǎn)對準(zhǔn)，從而使每個稱重架測出承梁的不同負(fù)荷點(diǎn)上的重量；(3)分別測出不帶轉(zhuǎn)向架的機(jī)車加在這8個稱重架上的實(shí)際重量；(4)把這8個實(shí)際重量分別與兩承梁的8個單獨(dú)的負(fù)荷點(diǎn)上的理想重量相比較，以求出需要修正的可能存在的誤差；(5)使用實(shí)際重量和理想重量之間的誤差從予定的對應(yīng)關(guān)系圖表中選擇修正誤差所需要的墊片的位置和尺寸；(6)吊起機(jī)車車身和承梁，在指定的承梁負(fù)荷點(diǎn)上加入選定的墊片，然后把機(jī)車車身和承梁放回到平衡支架上；(7)重復(fù)上述步驟(3)和(4)；(8)重復(fù)上述步驟(5)，(6)和(7)，直到每個負(fù)荷點(diǎn)上的重量誤差減小到予定的限度內(nèi)；(9)把所有加入的墊片固定在相應(yīng)的承梁上；(10)把機(jī)車車身和承梁從平衡支架上移開，以及；(11)把機(jī)車車身放置到一對可互換的轉(zhuǎn)向架總成上。
2.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于每個稱重架具有由垂直的螺形彈簧組支承的一負(fù)荷墊，該彈簧組放置在由支座支承的測力儀的頂面上，該測力儀可測出加在相應(yīng)負(fù)荷墊上的重量，其特征還在于所有八個稱重架的負(fù)荷墊的上表面在未加負(fù)荷時處在同一水平面上。
3.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于每個承梁的兩個前負(fù)荷點(diǎn)上的理想重量之和與同一承梁的兩個后負(fù)荷點(diǎn)上的理想重量之和基本相同。
4.按照權(quán)利要求
3所述的，用于具有三軸轉(zhuǎn)向架總成的機(jī)車的方法，該方法增加了以下步驟在每個轉(zhuǎn)向架總成的各軸簧的簧座上放置墊片，以便使轉(zhuǎn)向架總成的重量加上當(dāng)把機(jī)車車身放在一對可互換的轉(zhuǎn)向架總成上時將加在轉(zhuǎn)向架總成上的重量在三條軸之間獲得基本均等的重量分配。
5.按照權(quán)利要求
4所述的方法，其特征在于予定的一個承梁上的四個負(fù)荷點(diǎn)上的理想重量之和超過另一承梁的四個負(fù)荷點(diǎn)上的理想重量之和一個予定的較小量，該較小量將抵消因轉(zhuǎn)向架不對稱造成的重量傳遞。
6.當(dāng)機(jī)車車身及其兩個多軸轉(zhuǎn)向架總成制成后，為了在機(jī)車各軸上獲得予定的負(fù)荷分配而調(diào)整機(jī)車重量分配的一種方法，該方法包括以下步驟(1)在機(jī)車車身上裝載運(yùn)行中通常需用的燃料，水和其它供給;(2)分別在每個承梁的四個普通的承梁架負(fù)荷點(diǎn)上測出機(jī)車車身連同一對轉(zhuǎn)向架承梁但是不帶轉(zhuǎn)向架總成的其它部件的實(shí)際重量;(3)把測出的8個實(shí)際重量分別與兩承梁的8個單獨(dú)的負(fù)荷點(diǎn)上的理想重量相比較以求出需要修正的可能存在的誤差;(4)使用實(shí)際重量和理想重量之間的誤差從予定的對應(yīng)關(guān)系圖表中選擇把誤差減少到規(guī)定的限度以內(nèi)所需要的墊片的位置和尺寸;(5)把選定的墊片裝在該承梁指定的負(fù)荷點(diǎn)上;(6)重復(fù)上述步驟(2)和(3);(7)重復(fù)上述步驟(4)，(5)和(6)直到每個負(fù)荷點(diǎn)上的重量誤差減少到上述規(guī)定的限度內(nèi);(8)把所有加入的墊片固定在相應(yīng)的承梁上;以及(9)把機(jī)車車身放置在一對可互換的轉(zhuǎn)向架總成上。
7.按照權(quán)利要求
6所述的方法，其特征在于每個承梁的兩個前負(fù)荷點(diǎn)上的理想重量之和與同一承梁的兩個后負(fù)荷點(diǎn)上的理想負(fù)荷之和基本相同。
8.按照權(quán)利要求
7所述的方法，其特征在于每個承梁的任一前負(fù)荷點(diǎn)和同一承梁的相應(yīng)的后負(fù)荷點(diǎn)之間的理想重量差小于一個予定量。
9.按照權(quán)利要求
7所述的，用于具有三軸轉(zhuǎn)向架總成的機(jī)車的方法，該方法增加了以下步驟在每個轉(zhuǎn)向架總成的各軸簧的簧座上放置墊片以便使轉(zhuǎn)向架總成的重量加上當(dāng)把機(jī)車車身放在一對可互換的轉(zhuǎn)向架總成時加在轉(zhuǎn)向架總成上的重量在三條軸之間獲得基本均等的重量分配。
10.按照權(quán)利要求
6所述的方法，其特征在于該對應(yīng)關(guān)系圖表是根據(jù)一系列實(shí)驗數(shù)據(jù)制備的。該對應(yīng)關(guān)系圖表表明對于各轉(zhuǎn)向架總成的承梁的各承梁架負(fù)荷點(diǎn)，機(jī)車軸負(fù)荷隨每個負(fù)荷點(diǎn)上墊片厚度的增加而變化的情況。
專利摘要
調(diào)整機(jī)車重量分配的方法包括向車身裝燃料和水等供給；對車身(帶一對轉(zhuǎn)向架承梁但不帶轉(zhuǎn)向架其它部件)稱重以測出各承梁負(fù)荷點(diǎn)上的重量；把稱出重量與各負(fù)荷點(diǎn)理想重量比較以求出誤差；用該誤差從預(yù)測的對應(yīng)關(guān)系圖表中選擇墊片的位置和尺寸；把選定墊片加到指定負(fù)荷點(diǎn)；重復(fù)上述稱重和比較步驟；重復(fù)上述選、放墊片步驟和重復(fù)步驟直到各負(fù)荷點(diǎn)的重量誤差降到規(guī)定限度；把放入的墊片固定于承梁；把車身放在一對可互換轉(zhuǎn)向架上。
文檔編號B61C15/00GK87107353SQ87107353
公開日1988年8月31日 申請日期1987年12月10日
發(fā)明者丹尼爾·勞倫斯·庫爾蒂斯, 威廉姆·喬治·斯克里普茨克, 蘇姆帕斯里·約瑟夫·索馬斯 申請人:通用電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan