40-50度的范圍內(nèi)。這一相同角度α由承梁凹處(不管它是60或是62)的對置表面或座72匹配。楔64、66還可以具有限定楔64(或66)的傾斜表面134的內(nèi)側(或外側)斜度的次級角度β。真正的前角可以通過沿著傾斜面的平面瞄準并且測量傾斜面與平坦外側面之間的角度而看出。所述前角是這樣測量的角的補角。在使用時，前角可傾向于大于5度，可能在5至20度的范圍內(nèi)，并優(yōu)選地為約10至15度。適度的前角可以是可取的。
[0079]當轉(zhuǎn)向架懸掛響應于軌道擾動而起作用時，減震楔可傾向于在它們的凹處里起作用。前角產(chǎn)生的力的分量傾向于向外側偏壓外側楔66的外側面抵靠承梁凹處62的相對外側面。同樣地，楔64的內(nèi)側面可能趨向于朝向內(nèi)側承梁凹處60的內(nèi)側平坦面被偏移。這些內(nèi)側面和外側面可以襯有低摩擦表面墊。楔的左手和右手偏壓可傾向于將它們分開，從而產(chǎn)生預期的完整力矩臂距離，并通過保持它們抵靠平坦對置壁而傾向于阻止減震器在各自凹處內(nèi)的扭轉(zhuǎn)。
[0080]前述假定了具有面對側架柱的三排彈簧組的轉(zhuǎn)向架20的情況。4角減震器布局的恢復性力偶矩也可以在具有面對減震器的2排彈簧組布置的轉(zhuǎn)向架的上下文中得到解釋，如在圖6c和圖6d中的轉(zhuǎn)向架120。出于概念可視化的目的，在任何減震器的摩擦面上的法向力可以視為一個壓力場，其效果可通過作用在壓力場的質(zhì)心處的點負載來近似，并且其大小等于在它的整個區(qū)域中的壓力場的積分值。這種作用在抵靠柱36的楔64的內(nèi)側摩擦面上的分布力的中心可以被認為是一個點負載，其相對于抵靠相對柱36的楔66的對角外側摩擦面橫向偏移一定的距離，該距離標稱是在圖6d的概念性簡圖中示出的尺寸“L”的兩倍。在這個例子中，這個距離2L約是彈簧組中的大彈簧線圈的一個全直徑。在這種情況下，恢復力矩在概念上將是Mr= [ [ (F !+F3) - (F2+F4)]L。這可以被表示Mr= 4k eTan( ε )Tan(0)L，其中Θ是減震器的主角度(在本文中一般示為α)，而k。是減震器坐落在其上并在其上被偏壓的線圈的垂直彈簧常數(shù)。
[0081]在彈簧組的2X4、3X3、3:2:3或3X5組的各種布置中，減震器可以被安裝在四個角落的位置的每個上。對于相等剛度彈簧，彈簧力在減震楔之下作用的部分可以是在25-50%的范圍內(nèi)。如果剛度不相等，彈簧力在減震楔之下作用的部分可以是在大約25-35%的范圍內(nèi)。如果內(nèi)線圈被用在一些彈簧中而未用在其它彈簧中，或者如果使用不同彈簧常數(shù)的彈簧，線圈組的剛度可以是不相等的。
[0082]更一般地，轉(zhuǎn)向架20的側架26的承載表面92 (圖2a)顯著地比側架的貫通厚度(例如在底座處測量的)更寬，并且往往可比以往常見的更寬。這種額外的寬度對應于完全跨越減震器對測量的附加減震器全跨度加上如上所述的側向行程，通常允許承梁相對于側架到未偏轉(zhuǎn)中心位置的任一側的lV2(+/_)英寸的側向行程。即，承載表面92可以具有三個線圈的寬度，加上容納到任一側的lV2(+/_)英寸行程的用于總體3” (+/-)的雙倍行程幅度的余量，而不是具有一個線圈的寬度加上行程余量。
[0083]在這里描述的各種轉(zhuǎn)向架實施例中，在承梁與側架之間有摩擦減振器的接口。不管是通過施加表面涂層、插入件、襯墊、閘瓦或制動襯片、或者其他處理，平靜運動的摩擦減震元件的承載面可以通過對表面進行處理以產(chǎn)生所希望的靜態(tài)和動態(tài)摩擦系數(shù)而獲得。這種閘瓦或襯片可具有聚合物基質(zhì)或復合基質(zhì)，其裝載有金屬混合物或材料的其它顆粒以產(chǎn)生指定的摩擦性能。閘瓦及襯片可從離合器和制動器襯片供應商處獲得?？商峁┻@些材料的一個公司是 Railway Frict1n Products of Laurinburg NC ;另一個可能是 QuadrantEPP USA Inc.。在一個實施例中，材料可以是與由Standard Car Truck Company在有聚合物罩的“Barber Twin Guard” (t.m.)減震楔中所采用的相同。
[0084]減震楔的摩擦垂直面可具有承載表面，其具有靜摩擦系數(shù)μ s和動態(tài)或動摩擦系數(shù)μ k，在抵靠側架柱的承載表面操作時，所述承載表面可往往表現(xiàn)出很少的或沒有“粘滑”行為。在一個實施例中，摩擦系數(shù)是在彼此10%的范圍內(nèi)。在另一個實施例中，摩擦系數(shù)基本上是相等的，并且可以基本上沒有粘滑行為。該系數(shù)可根據(jù)環(huán)境條件的不同而不同。出于本說明書的目的，摩擦系數(shù)將被視為在干燥天氣條件下70F處所考慮的。在一個實施例中，在干燥時，摩擦系數(shù)可以是在0.10至0.45的范圍內(nèi)，可以是在0.10至0.35的更窄范圍內(nèi)，并且可以是約0.30。粘結墊可以是聚合物墊或涂層。低摩擦或受控摩擦墊或襯片或涂層126也可以用在減震器的傾斜面上。在一個實施例中，該涂層或襯片或墊126可具有在彼此的20%范圍內(nèi)的靜態(tài)和動態(tài)摩擦系數(shù)，或者更窄地在彼此的10%范圍內(nèi)。在另一實施例中，靜態(tài)和動態(tài)摩擦系數(shù)基本上相等。動態(tài)摩擦系數(shù)可以是在0.10至0.30的范圍內(nèi)，并且可以是約0.20。
[0085]轉(zhuǎn)向架性能可隨著減震器表面的摩擦特性變化。已使用的減震器往往采用動態(tài)和靜態(tài)摩擦系數(shù)可能已顯著不同的摩擦表面，這導致可能不會完全有利的粘滑現(xiàn)象。將自轉(zhuǎn)向能力的特征與粘滑操作傾向降低的減震器結合可以是有利的。
[0086]軸承適配器的說明
[0087]類似于擺動轉(zhuǎn)向架，軸承適配器的搖動接口表面可能具有凸出曲率或凹入曲率，在搖桿上的滾動接觸允許側架的側向擺動。到底座座接口的軸承適配器也可具有前后曲率，無論是凸面還是凹陷，并且對于給定的垂直負載，此凸面或凹陷可往往呈現(xiàn)或多或少線性的阻力，從而在縱向方向上偏轉(zhuǎn)，就像彈簧或彈性墊可能會做的那樣。
[0088]如本文所示出和描述的，對于滾動接觸在復合彎曲表面(g卩，具有在兩個方向上的曲率)上的表面，垂直剛度可以近似為無窮大(即，相對于其它剛度非常大)；在接觸點處的平移縱向剛度也可以視為無窮大，所假設的是表面不打滑；再次假設表面不打滑，在接觸點處的平移側向剛度可以視為無窮大。繞垂直軸線的旋轉(zhuǎn)剛度可以取為零或大約為零。與此相反，繞縱軸和橫軸的角剛度是非平凡的。更普遍地，側向角剛度往往可確定側架的等效擺剛度。
[0089]擺的剛度正比于在擺上的重量。隨著貨物的增加，擺可能趨向于維持在車輪承受的重量與自轉(zhuǎn)向機構的剛度之間的一般比例。
[0090]圖5示出了軸承適配器和底座座組件的一個實施例。軸承適配器44具有形成為容納軸承46的圓柱形外殼并使所述外殼坐落在其上的下側或下部144，所述軸承自身安裝在軸的端部上，即輪軸48的端部。軸承46是根據(jù)對給定輪軸尺寸適用的AAR標準的密封滾子軸承，諸如在北美使用的。
[0091]軸承適配器44具有上部146，其具有位于中心的向上突出配件，所述配件具有凸形軸承適配器接口部分148的性質(zhì)。具有凹形搖桿座接口部分150的性質(zhì)的配合配件剛性地安裝在側架底座的頂部152內(nèi)。上配件40，無論它是哪種類型的，具有可以是板154的形式的主體，所述主體沿其縱向延伸的側緣具有一組向上延伸的凸耳或耳朵，或通過凹口隔開的托住并緊密接合凸耳的柄腳(tang)，從而將上配件40定位在適當?shù)奈恢?，配?0的板的背面抵接頂部152的平坦載荷傳遞面。上配件40可形成為側架鑄件的一部分(如示出)，并且可以被加工成可以是適當?shù)某善烦叽?。上配?0可以是與挖空的凹形軸承表面嵌合的底座座。當側架26降到輪對50上時，位于軸承適配器的角抵接件158之間的端部退切或通道156坐落在各側架底座爪154之間。隨著側架就位，軸承適配器44由此以適配器接口的凸形和凹形部分配合接合而被捕獲就位。輔助定心構件155坐落在軸承適配器44的端面157與底座爪推塊或推耳159之間的通道156中。
[0092]凸形部分148(圖5)已被形成為具有大致向上朝向的表面，所述表面既具有允許在縱向方向上搖擺的第一曲率半徑^，又具有允許在橫向方向上搖擺(即，側架的搖擺運動)的第二曲率半徑r2。同樣地，在一般情況下，凹形部分150具有一個表面，其具有在縱向方向上的第一曲率半徑札，和在橫向方向上的第二曲率半徑R2。^與R:的接合可傾向于允許在縱向方向上的搖擺運動，對搖擺位移的阻力正比于車輪上的重量。也就是說，對角偏轉(zhuǎn)的阻力與重量成正比，而不是與固定的彈簧常數(shù)成正比。這可能傾向于在輕型車輛和滿載條件兩者中都產(chǎn)生被動的自轉(zhuǎn)向，其中，輪軸的角位移的大小正比于回復力，并且可以是線性地成比例。居中狀態(tài)代表了系統(tǒng)的局部最小勢能狀態(tài)。由于輪軸被力促使偏轉(zhuǎn)，搖擺運動可趨于升起車輛，并從而增加其勢能。
[0093]在一般情況下，偏轉(zhuǎn)可以或者通過輪軸中心線的角位移Θ i測量，或者通過在半徑A上的搖桿接觸點的角位移Θ 2測量。爪154將軸承適配器44的弧形偏轉(zhuǎn)約束在有限的范圍內(nèi)。典型的范圍可以是約3度弧。Slcing的典型最大值可以是處于靜止狀態(tài)的垂直中心線的任一側大約+/-3/16”。
[0094]當在相應座之下定心時，軸承的滾動接觸表面具有局部最小能量狀態(tài)，并且優(yōu)選的是，配合滾動接觸表面被賦予可傾向于促進凸形滾動接觸元件自定心的半徑。也就是說，從最小能量位置(優(yōu)選地是中心位置)的位移可趨向于使輪對軸的中心線(以及因此的軸承旋轉(zhuǎn)軸線的中心線)之間的垂直分隔距離變得更遠離側架底座頂，因為搖擺動作可趨于略微升起側架端部，由此增加了儲存在系統(tǒng)中的勢能。
[0095]這可以通過不同方式表達。在圓柱極坐標中，輪對輪軸的長軸可被認為是軸向方向。有測量為垂直地離開軸向方向的徑向方向，并有與軸向方向和徑向方向兩者都相互垂直的角度圓周方向。在滾動接觸面上有比任何其他位置更靠近軸承旋轉(zhuǎn)軸線的位置。這限定“靜止”或局部最小勢能平衡位置。由于滾動接觸表面的曲率半徑大于在軸承旋轉(zhuǎn)軸線與最小半徑的位置之間的徑向長度L，作為圓周角Θ的函數(shù)的徑向距離到最小半徑位置的任一側將增加，(或者，換種說法，距軸承旋轉(zhuǎn)軸線最小徑向距離的位置位于更大徑向距離區(qū)域之間)。由此，函數(shù)ΗΘ)的斜率(即dr/d Θ)在最小值點是零，并且是這樣的，即r隨著遠離最小值點的角位移到最小勢能位置的任一側而增加。在表面具有復合曲率的地方，dr/d Θ和dr/dL兩者在最小值點都是零，并且是這樣的，即r到最小能量位置的兩側增加，到最小能量位置的所有側增加，而在該位置是零。無論在軸承上的滾動接觸表面是凸形表面還是凹形表面或者是鞍，并且無論曲率中心是位于軸承旋轉(zhuǎn)中心的下方還是在滾動接觸表面的上方，這都可以傾向于是真實的。滾動接觸表面的彎曲可以是球形、橢圓形、環(huán)形、拋物面形、拋物線形或圓柱形的。滾動接觸表面具有曲率半徑，或如果使用了復合曲率，則具有多個曲率半徑，所述曲率半徑大于從旋轉(zhuǎn)軸線到最小距離位置的距離，并且滾動接觸表面與軸承的旋轉(zhuǎn)軸線不同心。
[0096]表達這一點的另一種方法是，注意到在軸承的滾動接觸表面上有比任何其他位置徑向地更靠近軸承旋轉(zhuǎn)軸線的第一位置。第一距離L限定在旋轉(zhuǎn)軸線與該最近位置之間。軸承的表面和底座座的表面各自具有曲率半徑，并且以凸形和凹形的關系匹配，曲率半徑中的一個可以是凸形曲率半徑A，另一個曲率半徑可以是凹形曲率半徑R2，(無論它是哪一個)。大于L，R2大于r i，并且L、rjp 1?2符合公式L L (r: 3 >0，搖桿表面是可以協(xié)同操作的，從而允許自轉(zhuǎn)向。
[0097]圖 6a 和圖 6b
[0098]圖6a涉及三件式轉(zhuǎn)向架160，相關部分示于局部剖切并分解的視圖中，需牢記轉(zhuǎn)向架繞X和y軸兩者的對稱軸。通過對比的方式，圖6b示出具有轉(zhuǎn)向架20的元件的轉(zhuǎn)向架的同樣局部剖切并分解的視圖。轉(zhuǎn)向架160具有三個主要元件，這些元件是繞轉(zhuǎn)向架縱向中心線對稱的轉(zhuǎn)向架承梁162，和指示為164的一對第一和第二側架。鑒于轉(zhuǎn)向架160的對稱性，僅示出了一個側架的一半。圖6a與圖6b的轉(zhuǎn)向架之間的差別在于，與圖6b的