车钩问题的原因与对策

各种车钩问题的原因与对策1.张志江2.张岩1.大连交通大学交通运输工程学院车辆07-8班学号07030108242.大连交通大学交通运输工程学院车辆07-8班学号0703010822摘要：随着铁路货车提速重载的不断发展，车钩结构要随着列车重量和速度的提高而不断更新。

车钩零件的疲劳和磨损问题日益突出，成为车钩失效的主要形式。

本文针对几种车钩问题的原因及措施进行了分析概述。

关键词：车钩；类型；问题；原因；措施0 引言中国铁路是世界铁路运输总量最大的国家之一。

但其科技水平与发达国家相比，还存在较大的差距。

改革开放以来，中国铁路实现了历史性的大发展。

尤其是进入20世纪90年代，铁路运输不断向高速和重载方向发展。

由于我国铁路实施客货列车同线运行，交叉混跑的运输方式，所以，提速货车的安全问题不仅关系到其自身，而且有可能危及客运的安全。

车钩缓冲装置是车辆最重要的部件之一。

在车钩缓冲装置中，车钩的作用是用来实现机车和车辆或车辆和车辆之间的连挂和传递牵引力及冲击力，并使车辆之间保持一定的距离。

车钩在列车运行中除了要承受随机的、交变的牵拉力、压缩力和冲击力等作用外，还承受弯矩的作用。

特别是在调车作业中，车钩经常会受到很大的冲击力作用，因此，使用条件非常恶劣，致使各部分时常产生裂纹、变形、磨耗及三态作用不良等故障。

随着列车的运行速度、牵引总重和调车连挂速度的不断提高，车钩在运用中受到的随机的、交变的各种力的作用越来越大，使车钩的使用条件进一步恶化。

同时，车钩的使用效率也不断提高。

根据2000年年底的统计，每辆运行货车日运量达到8518t．kmt。

由此，车钩钩舌的磨损问题以及钩舌、钩体的疲劳问题也日益突出，成为车钩失效的主要形式。

因此，研究车钩的失效原因，分析其失效机理，并就如何提高车钩零件的耐磨性及疲劳性能，如何在车钩的生产制造工艺中加强质量检查及质量控制，是车辆制造业的一个重要课题〔１〕。

1车钩１．１车钩的概述我国机车车辆所用车钩都具有自动连接的性能。

车钩分为钩头、钩身、钩尾、三部分，在钩头内部装有钩舌、钩锁铁、钩舌推、锁提销等零件（图１）。

这些零件在不同的作用位置下起着不同的作用从而产生闭锁、开锁、全开三个作用（即车钩三态作用）。

列车牵引时，牵引力经由车钩，扁销，尾框，后从板，缓冲器传给前从板座到达中梁。

冲击力则是由钩尾作用前从板，通过缓冲器，后从板传给后从板座到达中梁。

由于这些力（冲击力，牵引力）都通过缓冲器，冲击力因而得到缓和和削减〔２〕。

1. 2 车钩类型我国解放前的“万国铁路博览会”造成铁路货车种类繁杂,所装用的车钩缓冲装置更是五花八门。

就车钩而言,有钩2 (柴田钩) 、钩3 ( E 型钩) 、钩4 (小柴田钩) 、钩5 (阿拉伊昂斯钩) 、钩6 (下伦钩) 、钩7 (D 型钩) 和钩8 (加尼喷钩) ,还有仅装在数百辆车上的约12种所谓杂型车钩。

相应的缓冲器亦有缓2～缓9 共8种之多,与不同类型的车钩配套使用。

由于我国铁路专用货车品种太少,仅占货车总数的5 %左右,绝大多数为通用货车,故对所装用车钩要求的矛盾不突出。

长期以来,除了少量16/ 17 号车钩外,13 号车钩(包括13A 型车钩) 作为主型车钩,几乎装用在所有通用货车上〔３〕。

２13号车钩问题的原因及措施车钩是连接车辆与车辆，车辆与机车，传递纵向牵引力的重要装置，车钩故障是影响列车运行，调车工作进度，困扰正常运输生产秩序的一大顽症。

在线路弯道多，道口多，坡度大，连挂作业频繁的位置，车钩故障较为典型。

近几年来随诊我国铁路列车重载提速战略的全面实施，有效地促进了国民经济的发展，同时也对货车的质量提出了更高的要求。

货车运量的不断增加，编组辆数，行车速度，行车密度，牵引重量不断加大，车钩故障尤其是１３号车钩不落锁的故障，货车车钩自动分离的故障频频发生，直接影响了铁路运输生产秩序。

针对货车常用的１３号车钩的常见故障原因进行了一定的调查分析，提出一定的改进措施〔４〕。

２.１13号车钩钩耳裂损分析与改进随着铁路货运列车的重载、高速,装用13 号车钩的货车运用中时常产生钩耳裂损故障。

中国南车集团戚墅堰机车车辆厂，在2003 年1 - 3 季度的典型故障统计显示,钩耳裂损(绝大部分为修理车钩的新裂损) 约占典型故障总数的45 %。

另外,从戚厂车钩厂修的裂损统计来看,钩耳部位有裂损的钩体约占检修钩体的80 %;钩舌销裂损更换率达90 %。

根据不同工况下13 号车钩相关部位的运动受力特征入手,分析引发车钩钩耳裂损故障的原因,从而提出控制该类故障发生的方法。

2.1.1 故障的主要原因分析车钩装配时,如不作适当的选配,装车后就不能保证所有车钩的钩舌销及钩耳处于不受力或少受力状态。

装配13 号新造车钩的车钩缓冲装置装车后,在去除工艺垫时,常发生钩舌销拉弯现象,就说明了这一点。

列车运行中,车体频繁受牵引力的作用,假如钩舌销及钩耳先受力,先受力者先期变形、先磨耗,从而导致相应的间隙扩大,最终会使牵引凸缘或护销凸缘与钩舌销及钩耳同时受力,车钩就极容易在强度较弱的钩舌销和应力较大的钩耳处发生裂损。

修理车钩时,无牵引凸缘、护销凸缘和冲击凸缘磨耗限度的规定,长期使用后,钩耳及钩舌销受牵引、冲击交变力的作用,容易产生疲劳裂纹。

部分修理后的车钩的钩舌销及钩耳不仅有可能直接受牵引力的作用,还可能直接受冲击力的作用。

这些车钩装车使用后,由于受牵引及冲击交变载荷的作用,在钩耳的应力集中处易诱发疲劳裂纹。

检修车钩的钩耳常发生裂损的部位见(图2)。

2.1.2 改进方法由新造、修理13 号车钩的受力分析可知,钩体及钩舌牵引凸缘、护销凸缘、冲击凸缘间的间隙的大小,对钩耳、钩舌销是否直接受力起到了决定作用。

所以,在实际制造、检修过程中,严格控制上述部位间的间隙显得尤为重要。

(1)选择合理钩耳孔加工定位基准；(2)确定合理磨耗限度；(3)改进车钩装配工艺。

2.1.3 建议为确保货车运用安全,尽量减少货车车钩的钩舌销、钩耳直接受牵引力、冲击力的作用,从而控制钩耳裂损故障的发生,提出如下建议:(1) 按目前国标图纸( GB7709 - 07 - 87) 生产的车钩(含小间隙车钩) ,其验收标准应增加钩舌销、钩耳受力情况的检查内容。

(2) 对现有国标车钩图纸(GB7709 - 07 - 87) (含小间隙车钩) 作适当修改,提高钩体、钩舌牵引凸缘、圆弧半径的铸造精度,控制相关间隙。

(3) 货车厂修规程应补充规定钩体和钩舌牵引凸缘、护销凸缘、冲击凸缘的磨耗、变形限度及其超过限度后的检修方法〔5〕。

２.2 13 号车钩钩舌销断裂的原因分析与改进钩舌销是车钩组成的一个重要零件,具有连接钩体和钩舌及作为钩舌回转轴的作用。

目前我国60 t级货车装用的车钩基本为13 号或13A 型车钩,根据其设计特点,钩舌销应不受力或少受力。

但在实际运用中,部分钩舌销承受了较大的作用力,以至于出现了弯曲和断裂的现象。

钩舌销断裂会造成车钩三态作用失效、车钩分离等故障。

随着我国铁路货车提速、重载的进一步发展,钩舌销断裂的故障也呈增多的趋势,仅哈尔滨车辆段哈尔滨南运用车间在2006 年11 月就通过TFDS(货车运行故障动态图像检测系统) 发现了37起钩舌销断裂丢失的故障,占当月该列检所5 T 系统发现故障总数的21 %。

2.2.1 钩舌销断裂的原因分析统计分析表明,钩舌销折断的部位有65 %左右发生在钩舌销中部,断口具有典型的疲劳特征,且有1 个或多个疲劳裂纹源(见图3) 。

图3钩舌销典型断口（1）日趋复杂、恶劣的使用工况随着我国铁路货车载重的增加和速度的提高,列车的纵向作用力也呈非线性增长。

一方面,各牵引台和凸缘的磨耗加速,增加了钩舌销受力的机会;另一方面,钩舌销受力后所承受的载荷值和频率也不断提高,缩短了钩舌销的疲劳寿命。

因此,日趋复杂、恶劣的使用工况是造成13 号车钩钩舌销断裂故障增多的主要原因。

（2）车钩的组装质量车钩组装时钩体、钩舌的钩耳孔位置度超差(轴向倾斜) ,导致车钩组装后钩舌销受力并且在运用中单独承受冲击或牵引力。

在运用中发现有钩舌销随钩舌一起转动的现象,证明组装后的钩舌销处于受力状态。

此外,车钩牵引冲击间隙超差导致钩舌销过早受力,车钩的各牵引台和凸缘的磨耗又加剧了钩舌销的受力情况,最终导致钩舌销疲劳断裂。

（3）钩舌销的制造质量钩舌销加工后表面粗糙度不符合要求,加工刀痕成为钩舌销断口的疲劳裂纹源,也可导致钩舌销过早发生疲劳断裂。

此外,钩舌销的内部缺陷也可成为疲劳裂纹源。

2.2.2改进建议(1) 开展钩舌销材料的研究,以进一步保证钩舌销的材料性能,提高其抗疲劳能力。

同时,尽快淘汰非合金钢材料的钩舌销。

(2) 在新造及厂修、段修时,加强对钩舌销探伤质量的控制,杜绝有裂纹的钩舌销继续使用。

(3) 进一步加强对新造车钩的质量控制,避免新造车钩的钩耳孔位置尺寸公差超差,从源头上消除钩舌销单独承力的现象,以提高钩舌销的使用寿命。

提高钩舌销的制造质量,保证表面加工精度,减少钩舌销内部缺陷,减少应力集中,防止出现疲劳裂纹源。

(4) 鉴于钩体牵引台磨耗后不易修复,建议开展非金属材料钩舌销的研制开发,以提高钩舌销的柔性和弹性,避免钩舌销断裂事故的发生〔6〕。

２.3 13 号车钩钩锁导向壁变形引起的故障及处理方法我们发现招号车钩钩锁导向在段修中壁磨耗变形较为严重由于该处的磨耗变形引起了开锁时钩锁难以提起钩舌全开后放下锁销钩锁不入正位及在开锁位置舌拉不出钩腔等故障。

这种因钩锁导向壁磨耗变形而引起的车钩三态作用不良虽然有时通过处理其他部位也能排除故障。

(1) 钩锁提不起当提起锁销时，在正常情况下，钩锁在锁销的作用下沿钩锁导向壁上移至全开或开锁位置。

但由于钩锁导向壁的磨耗变形（钩锁导向壁向内凸出），当钩锁向上移动时，其前导向面上方顶在钩锁前导向壁磨耗变形凸起处（见图4），因而提不起钩锁。

对于这种情况的处理，我们通常是把钩舌锁面处加高一些，这样，有时是可以解决间题的，但堆焊高度受到一定的限制。

最有效的办法是检修钩锁前导向壁的磨耗变形处。

图4（2）钓锁不入正位在正常情况下，当提起锁销，钩舌达到全开后再放下锁销时，钩锁便坐在钩舌锁面上。

但由于钩锁导向壁因变形向钩锁腔内凸起，使钩锁在钩锁腔内上下移动的空间减小。

当钩舌达到全开而放下锁销后，钩锁导向面有时卡在钩锁导向壁的变形凸起处。

钩锁腿下方局部圆弧卡在钩舌推铁一端，这时钩锁稍微前倾，则钩舌推动钩舌推铁，钩舌推铁又推动钩锁锁腿，此时锁铁以钩锁导向避变形凸起处为支点形成一力矩，钩舌就很难进入钩锁腔，这种故障在段修中约占总数的6%左右。

这种故障通过更换钩舌推铁有时可以排除，但成功率很低，即使当时解决了，以后还可能出现。

这种故障最好解决办法，就是切除后导向避变形凸起部分。