車鉤的制造及作用原理.doc

1、1 車鉤的構造及作用原理第一節(jié)我國貨車車鉤的運用概況目前，我國鐵路貨車車鉤主要有4 種：13 號、13a 型、16 號和 17號。13 號車鉤是我國鐵路貨車的主型車鉤，目前約占全路貨車車鉤的80% ，有上作用式和下作用式兩種。隨著鐵路貨車提速、重載的發(fā)展深入，暴露出很多問題，已不適應提速、重載的要求。13型車鉤是為了適應我國鐵路貨車提速、重載發(fā)展需要而研制的車鉤，該車鉤縮小了車輛的連掛間隙，可改善列車縱向動力學性能，減小列車的縱向沖動。 2003年開始在全路推廣。16、17號車鉤是為了滿足上翻車機卸貨的專用列車要求而研制的一端可旋轉的車鉤，不用摘鉤就可在翻車機上連續(xù)卸貨，提高了運輸效率。主要安

2、裝在 c63 、c63a 、c76 、c76a 、c76b 、c76c 和 c80型車上。而且 17號車鉤也應用于 2005 年開始投入生產(chǎn)的70噸級鐵路貨車上。第二節(jié) 13 號、 13a型車鉤的構造及受力分析13 號車鉤由鉤頭、鉤身、鉤尾三個部分組成。普碳鋼鉤體已停止生產(chǎn)，從1996 年開始生產(chǎn)的 13號車鉤鉤體材質為c級鋼，其最小靜拉破壞載荷可達3225kn （e級鋼鉤體最小靜拉破壞載荷可達4005kn ） 。鉤頭主要起車輛連掛作用；鉤身用來傳遞水平牽引力和沖擊力，鑄成中空矩形斷面結構；鉤尾是車鉤后端安裝鉤尾框的部分，其上開有長圓形鉤尾銷孔，后端面為一垂直平面，在緩沖器伸張力的作用下以便于

3、車鉤自動恢復原位。一、鉤腔各部位的名稱及用途2 1護銷突緣：用以保護鉤舌銷，分上護銷突緣和下護銷突緣。2牽引突緣：于閉合位置時與鉤舌尾部牽引突緣配合，用以承受牽引力，分上牽引突緣和下牽引突緣。3導向檔：車鉤處于閉鎖狀態(tài)時，鉤鎖鐵的前導向面貼靠在此處，使上鎖銷及上鎖銷桿的防跳臺處于鉤腔的上防跳臺下，限制鉤鎖鐵的跳動，并且在開鎖或全開時引導鉤鎖上下啟動。4全開作用臺：車鉤在全開狀態(tài)形成過程中，鉤鎖前部的全開回轉支點以該部位為支點回轉，踢動鉤舌推鐵，使鉤舌旋轉張開。5上防跳臺：在鉤鎖腔后壁面上，車鉤處于閉鎖位置時，上鎖銷及桿的防跳臺卡在其下，防止在運行中鉤鎖因振動而跳起。6鉤鎖導向壁：用以限制鉤鎖的

4、位置。車鉤在閉鎖、開鎖或全開狀態(tài)時，鉤鎖的一側被擋住，而另一側受到鉤鎖腔側壁面的限制，這樣可以避免由于鉤鎖的擺動而影響車鉤的作用狀態(tài)。7鉤鎖后部定位檔：用以限制鉤鎖的位置。車鉤在閉鎖位時，鉤鎖除受鉤鎖腔導向檔的限制外，其后部還受到該部位的阻擋，使鉤鎖不能向前傾倒，又不能向后仰，穩(wěn)固地坐在鉤舌尾部的鉤鎖承臺上，從而保證上鎖銷的防跳位置。8鉤舌推鐵擋塊：用以確定鉤舌推鐵的位置，防止鉤舌推鐵在轉動過程中歪斜。9鉤舌推鐵軸孔：安裝鉤舌推鐵軸用。10下防跳臺：設置在下鎖銷孔內(nèi)的前側壁。車鉤閉鎖時，下鎖銷防跳臺與之卡合，起防跳作用。二、各配件的構造和用途1鉤舌：裝在上、下鉤耳之間，插入鉤舌銷，以鉤舌銷為轉

5、軸，利用鉤舌的開閉進行車輛的摘掛。2鉤舌銷：裝在鉤耳孔及鉤舌銷孔中，作為鉤舌的回轉軸。3鉤鎖：安裝在鉤腔內(nèi)。在閉鎖位置時，擋住鉤舌尾部，使鉤舌不3 能轉動；在全開位置時推動鉤舌推鐵，使鉤舌張開。4鉤舌推鐵：橫放在鉤鎖腔內(nèi)的軸孔中。鉤舌推鐵軸和鉤鎖腔底面的軸孔配合，其作用是推動鉤舌張開達到全開位。5二連桿機構上鎖銷組成：為上作用式車鉤提動鉤鎖用。由上鎖銷和上鎖銷桿組成。三聯(lián)桿機構上鎖銷組成： 為上作用式車鉤提動鉤鎖用。 由上鎖銷提、上鎖銷和上鎖銷桿組成，其作用原理比二連桿上鎖銷組成更為合理，提高了防跳性能。目前已開始在全路推廣。6下鎖銷和下鎖銷桿：為下作用式車鉤提起鉤鎖鐵用。三、13 號車鉤受力

6、分析13 號車鉤在鉤腔內(nèi)及鉤舌上鑄有護銷突緣、牽引突緣和沖擊突緣，在閉鎖位時，鉤頭與鉤舌上下兩個牽引突緣之間的間隙1 最小，兩個護銷突緣之間的間隙 2 稍大，鉤耳孔與鉤舌銷之間的間隙3 最大，即123。當車鉤受牽拉時，兩個牽引突緣相接觸，傳遞牽引力，（在沖擊時，鉤舌沖擊突肩與鉤體沖擊突肩相接觸，傳遞沖擊力。） 此時，鉤舌銷不受力。當牽引突緣磨耗間隙逐漸增大， 使1=23 時，牽引突緣與護銷突緣共同承受牽引力，此時，鉤舌銷不受力。當各突緣間經(jīng)磨耗后間隙均增大時，則牽引突緣、護銷突緣與鉤舌銷三者共同承受牽引力。受沖擊力的情況與受牽引力的情況大致相同。沖擊突肩磨耗后，護銷突緣也承受沖擊力。這樣就可避

7、免鉤舌銷受力過大造成折斷的狀況。所以，在正常情況下，鉤舌銷是不受力的，只作為鉤舌的回轉軸。四、13a型車鉤13a型車鉤是為了適應我國鐵路提速、重載的需要，在13 號車鉤的基礎上研制的貨車車鉤。除下述部件結構變化外，其他各零部件，作用方式等與 13 號車鉤完全相同。4 1鉤舌重新設計了鉤舌內(nèi)側面外形輪廓弧度，使鉤舌更加飽滿。鉤舌的厚度由 72mm 增至 73mm；鉤舌內(nèi)側面的頂點與鉤舌銷孔的中心線處于同一水平線上；鉤舌連掛基線與鉤舌銷中心線之間的垂直距離由10.5mm減至6.5mm 。2鉤身在鉤頸下面由鉤肩后壁向內(nèi)35mm265mm 處鑄造了一道深 6mm 的橫向凹槽。專門用來焊接磨耗板（200

8、mm120mm6mm） ，磨耗板焊接后的下平面剛好與鉤頸的下平面平齊，這樣既增加了磨耗板的厚度又不影響車鉤的中心高度。3鉤尾框13a 型鉤尾框針對原 13號車鉤因提速后強度不足易產(chǎn)生裂損的缺陷進行全面改進： 框身加寬加厚， 寬度由 125mm加至 140mm，厚度由 25mm加至 28mm；框尾加寬減短，尾寬由125mm 加至 160mm，尾長由 120mm減至 95mm（在保證強度足夠的情況下適當減輕自重）；框頭外形加高、內(nèi)距減小，外形高度由286mm 增至 295mm，內(nèi)口距由 172mm 減至 168mm。第三節(jié)、車鉤的三態(tài)作用車鉤均具閉鎖、開鎖和全開三個作用位置，稱車鉤的三態(tài)作用。1.

9、閉鎖位置為兩車鉤互相連掛所處的位置。這時鉤舌尾部轉入鉤鎖腔內(nèi)，鉤鎖以自重落下，其后坐鎖面和側坐鎖面分別坐在鉤舌推鐵的鎖座和鉤舌尾部側面的鉤鎖承臺上，卡在鉤舌尾部側面及鉤鎖腔側壁面之間，擋住鉤舌使之不能張開。此時上鎖銷的上防跳止端卡在鉤鎖腔后壁的上防跳臺下方，起到防跳作用，形成閉鎖位置。2.開鎖位置為摘解車輛時的預備位置。由閉鎖位置提起車鉤提桿,使上鎖銷桿脫離防跳位置，并帶動鉤鎖上移，高于鉤舌尾部，鉤鎖頭部在偏心作用下前5 傾，其腿部向后偏移，當放下車鉤提桿時，鉤鎖腿部的開鎖坐鎖面就坐在鉤舌推鐵的鎖座上，使鉤鎖不能落下，形成開鎖位置。3全開位置為車鉤連掛時的準備位置。由閉鎖到開鎖位置，用力提起鉤

10、提桿，帶動鉤鎖充分上移，鉤鎖全開回轉支點以鉤鎖腔前壁全開作用臺為支點轉動，鉤鎖腿部向后轉動，后踢足面踢動鉤舌推鐵的踢足推動面，使鉤舌推鐵以其軸轉動，推鐵踢足踢動鉤舌尾部側面，使鉤舌以鉤舌銷為軸張開，形成全開位置。第二章貨車車鉤分離第一節(jié)車鉤分離的狀況及危害一、沈陽鐵路局管內(nèi)1999年2004年車鉤分離調(diào)查據(jù)不完全統(tǒng)計，沈陽鐵路局管內(nèi)1999年和 2000年全年車鉤分離事故件數(shù)均為7 件。2001年為 25 件，占全年事故總數(shù)的48%。特別是 2001年度的第三季度，車鉤分離事故大幅度上升，總計16件，占全年車鉤分離事故的64%。2002 年全年發(fā)生車鉤分離事故80 件，占車輛事故的 70.8%

11、，占事故總數(shù) 16.1%，居各類事故之首。 至此，車鉤分離事故的發(fā)生居高不下。 2004年 1 月 12 日22 日，11天內(nèi)發(fā)生車鉤分離事故6件，平均 1.8 發(fā)生一次。其中自然分離3 件，破損分離（鉤舌拉斷）3 件。由于車鉤分離事故的急劇增加，沈陽鐵路局車輛處下發(fā)沈鐵安電（2004）97號電報。電報要求長春北、四平、蘇家屯、沈陽西、靈山、金州、大連北列檢始發(fā)的在哈大線運行的所有車輛必須對車鉤進行捆綁，防止車鉤分離。這一應急措施有效地阻止了車鉤分離事故急劇上升的趨勢。自 2004 年 2 月 2 日6 月 6 日，4 個月的時間內(nèi)共發(fā)生車鉤分離事故9 件，其中自然分離 6 件，占 66.7%

12、，此 6 件分離事故中的車鉤未捆綁或捆綁的6 不符合要求。車鉤破損分離（鉤舌拉斷）3 件。占 33.3%。必須值得注意的是： 2001年第三季度車鉤分離事故開始大幅度上升之時，正是沈陽鐵路局開行長大貨物列車形成一定能力之時。二、車鉤分離的危害鐵路車輛運輸受固定線路行駛的約束，當某列車或某一車輛發(fā)生事故故障時，就會引起聯(lián)鎖反映。使經(jīng)濟效益和社會效益蒙受巨大的損失，干擾正常的運輸秩序。長期以來，車鉤分離問題一直困擾行車部門，特別是近年來，隨著列車提速和重載的發(fā)展，這一問題變得更為突出，對列車運行安全構成極大威脅，危害著鐵路運輸業(yè)的信譽。在一定程度上制約著鐵路運輸?shù)陌l(fā)展。要從根本上解決問題，首先必須

13、分析總結分離的根本原因，然后有針對性地做好每一環(huán)節(jié)的工作。第二節(jié)車鉤分離數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析以原長春分局管內(nèi)45起車鉤自然分離為依據(jù)。一、 數(shù)據(jù)統(tǒng)計自哈大線電氣化鐵路開通，特別是使用電力機車牽引以來，原長春分局管內(nèi)車鉤分離事故明顯增多。據(jù)統(tǒng)計，2002 年發(fā)生車鉤分離 31 件，而2004年發(fā)生了 71件，上升幅度達129%。其中自然分離 45 件，占 63%；人為因素 17 件，占 24%；鉤舌拉斷 5 件，占 7%；鉤尾框后堵拉斷2 件，占 3%；機車車鉤故障 2 件，占 3%。分離車鉤型號均為13 號車鉤。由于車鉤分離的原因復雜，自然分離更是由多種因素的不定配合造成，所以對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)

14、計分析，以便發(fā)現(xiàn)車鉤分離的規(guī)律、找到問題的癥結。1分離列車牽引機車的型號電力機車牽引發(fā)生分離43 件（運行在長大干線） ，占7 96%；內(nèi)燃機車牽引發(fā)生分離2 件（運行在其它線路） ，占 4%。2分離列車運行的區(qū)段在區(qū)間發(fā)生車鉤分離41 件，占 91%。區(qū)間發(fā)生分離比較集中的區(qū)段是：長春至長春南間、郭家店至蔡家間、十家堡至楊木林間。車站發(fā)生分離4 件，比較集中的是四平站。3分離列車運行的線路狀況運行在上坡的列車10 件，占 22%；運行在下坡的列車7 件，占 16%；運行在變坡點的列車11 件，占 24%；列車起車時 2 件，占 4%；列車進站調(diào)速時 1 件，占 2%；其它情況 14 件，占

15、31%。4分離列車運行的方向上行 22 列，占 49%；下行 23%，占 51%。5分離車輛在列車編組中的位置分離車輛在列車中的編組位置，前10 位有 2 輛，占 4%；10 位20位有 3 輛，占 7%；20 位30 位有 2 輛，占 4%；30 位60 位有 36 輛，占80%；60 位70 位有 2 輛，占 4%。6分離車鉤所屬空、重車輛重車 23 輛，占 51%；空車 22輛，占 49%。與列車運行方向相同的分離車鉤 27 件，占 60%；與運行方向相反的分離車鉤18件，占 40%。7分離車鉤的型號分離車鉤均為 13 號車鉤，除 8 輛是下作用式車鉤外，其余37件是上作用式車鉤，占總數(shù)

16、的82%，均發(fā)生在長大干線。8分離車鉤的緩沖器在分離的車輛上，安裝2 號緩沖器有 6輛；安裝 mt-3 型緩沖器有11輛；安裝 st型緩沖器有 28 輛，占總數(shù)的 62%。二、分離車鉤尺寸限度測量1 車鉤配合限度8 分離車鉤及關聯(lián)車鉤鉤舌與鉤腕內(nèi)側距離閉鎖位、全開位均不超限，車鉤中心高度、車鉤互高差符合運用限度。2車鉤配件磨耗鉤鎖鐵移動量超限28 件，占 62%；鉤鎖鐵坐入量不足3 件，占 7%；鉤腔上防跳臺磨耗超限2 件，占 4%；鉤鎖鐵上部左右導向面磨耗及導向角磨耗超限 18 件，占 40%。3車鉤及緩沖器組裝限度鉤提桿鏈松余量不足40 毫米 1 件，占 20%。上作用車鉤鉤提桿左、右橫動

17、量超過50毫米 3 件，占 6.6%。鉤頭下垂、 鉤尾框尾部上翹， 鉤尾框與鉤尾框托板間存在間隙7 件，占 15.5%/。三、數(shù)據(jù)分析根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以很清楚地發(fā)現(xiàn)，發(fā)生自然分離的車輛有以下特點：1運行在長大干線上的電力機車牽引造成自然分離的概率非常高。特點：電力機車牽引力大，列車運行在長大干線上速度高，長編組重載后，制動波速、緩解波速變慢，前后車輛動作不一致，造成縱向沖動，沖擊力大。2區(qū)間發(fā)生車鉤分離的概率非常高。列車起車、進站調(diào)速時也會發(fā)生分離。特點：列車區(qū)間運行、起車、進站要進行調(diào)速，長大編組列車車輛前后動作不一致，造成縱向沖動，沖擊力大。3坡道和變坡點易發(fā)生車鉤分離。特點：根據(jù)車鉤的構造

18、及原理，列車運行在坡道和變坡點時，車鉤9 緩沖裝置將與水平面形成夾角， 為上鎖銷桿脫離鉤體防跳臺提供一個條件，并且車鉤在傳遞縱向沖擊力時不能沿水平方向傳遞為車鉤抖動提供了一個條件。坡道運行易產(chǎn)生縱向加速度，造成列車沖動。4車鉤分離易發(fā)生在列車中編組位置為2/3處的車輛上。特點：列車縱向動力學試驗證明，最大縱向沖擊力位于列車長度的2/3 處（為壓縮力）。5分離車鉤均為 13 號車鉤，且多數(shù)為上作用式車鉤。特點： 13 號車鉤在貨車車鉤中運用年限普遍較長，且普碳鋼車鉤強度、耐磨性一般，結構性能隨著運用時間的增長逐漸降低。特別是列車的提速、重載，加速了車輛的周轉，使車輛的年走行里程成倍增加，由其是長

19、大干線運輸任務繁重，是其它線路貨車的幾倍，必然導致車鉤及配件等的磨耗加劇，使車鉤性能急劇下降，而且鉤腔內(nèi)結構復雜、磨耗嚴重，檢修難以恢復原形。上作用式車鉤與下作用式車鉤的最大區(qū)別是，提鉤的方式不同。上作用式車鉤鉤提鏈松余量是一個敏感的問題，且鉤提桿在運用中的擺動上揚不受限制，是影響鉤提鏈松余量減小的因素之一，由其在縱向沖擊力大的時候。6裝用 st 型緩沖器的車鉤易發(fā)生車鉤分離特點：裝用 st 型緩沖器的車鉤易低頭、 鉤尾框尾部易上翹。 車鉤沖擊力不能沿水平方向傳遞。7分離車鉤鉤鎖鐵磨耗嚴重特點：鉤鎖鐵在鉤腔內(nèi)與配件接觸面多，且均為作用摩擦面，易磨耗。磨耗嚴重導致鉤鎖鐵在鉤腔內(nèi)振動空間大、振幅強

20、烈，帶動上鎖銷桿影響防跳性能。五、總結通過對以上問題的淺析可判斷導致車鉤自然分離的最主要因素是列車運行中車輛間沖擊力的大小。10 列車運行中車輛間沖擊力的大小除了與緩沖器的性能及車體縱向剛度等因素有關外，還與組成列車的總重和車輛的數(shù)目、機車的功率、制動機的性能、線路狀況，以及司機的操縱技術等多種因素有關，情況較為復雜。下一章將對數(shù)據(jù)所反映的問題進行綜合分析。第三章 車鉤分離原因分析車鉤發(fā)生自然分離后， 90%以上的車鉤呈全開狀態(tài)。根據(jù)車鉤的作用原理說明， 必然符合了兩個條件： 上鎖銷在外力作用下脫離鉤腔防跳臺；鉤鎖鐵在外力作用下上竄，并高于鉤舌尾部。本章將圍繞兩個方面的條件的產(chǎn)生進行車鉤分離原

21、因分析。第一節(jié)鉤提鏈松余量對車鉤自然分離的影響一車鉤壓縮時對鉤提鏈松余量的影響列車運行中鉤鎖鐵上竄，一定是得到了外力的作用，其方式只能為兩種：一種外力是來自鉤鎖上部的拉力使鉤鎖上移；另一種外力是來自鉤鎖下部向上的沖擊力。來自于上部的拉力當然要通過鉤提鏈傳遞，而鉤提鏈又需要一個外力向上牽引，那就是通過鉤提鏈松余量的減小，最終使鉤提桿與上鎖銷之間產(chǎn)生拉力。鉤提桿動作及其它因素導致鉤提鏈松余量減小的因素有：首先，段修中對鉤提鏈松余量和上作用式車鉤鉤提桿左右橫動量的測量規(guī)定為：當車鉤縱向中心與車體縱向中心重合時，以上鎖銷孔縱向中心與鉤提桿頭部縱向中心重合時為基準，分別為 45mm55mm和 30mm5

22、0mm，并且鉤提桿孔與上鎖銷孔垂直線的前后水平距離不大于45mm，鉤提桿孔位于上鎖銷孔后側。這是在靜態(tài)情況下的測量值，實際列車運行中由于振動、擺動等因素的影響，不可能保持靜態(tài)下的狀態(tài)，鉤提鏈松余量11 將減小。第二個方面，以數(shù)據(jù)中所顯示的主要狀況為例模擬分析車鉤分離時，鉤提鏈減小的過程及其對車輛自然分離的影響。某一長大貨物列車由電力機車牽引運行在長大干線區(qū)間，由于區(qū)間限速、線路施工等原因進行調(diào)速。重載長大貨物列車編組數(shù)量增加，列車制動波速時間延長，前后車輛動作不一致造成車輛縱向沖動。此時，列車2/3 處所受沖擊力最大， 這一結果是經(jīng)過列車縱向動力學試驗測得的。在此沖擊力作用下，裝用st 型緩沖

23、器的 13 號車鉤全壓縮。段規(guī)規(guī)定裝用st型緩沖器時，鉤肩與沖擊座間距為71mm86mm；不符時可采用凹槽型沖擊座，鉤肩與沖擊座間距須大于76mm。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，段修中鉤肩與沖擊座間距為 80mm 左右。全壓縮過程中，鉤提鏈松余量首先要經(jīng)過增加的階段，因為鉤提桿孔位于上鎖銷孔后側，并且不大于45mm，在這個壓縮過程中上鎖銷孔移動到鉤提桿孔下方的瞬間鉤提鏈松余量是最大的。越過鉤提桿孔下方后，繼續(xù)壓縮的過程中，鉤提鏈松余量逐漸減少（此過程中鉤提桿孔位于上鎖銷孔前側） 。當壓縮達到最大行程（以80mm為例）時，鉤提桿孔與上鎖銷孔垂直線的前后水平距離為35mm （80mm 減去 45mm） ；如果用鉤

24、肩與沖擊座間距的最大值86mm 減 45mm，其值也只為 41mm，仍小于沖擊壓縮前上鎖銷孔與鉤提桿孔垂直線間的水平距離45mm。這說明在整個壓縮過程中鉤提鏈松余量沒有減少，而且有一些增加（暫不考慮其它因素） 。常態(tài)下，以鉤提桿孔為參照物，緩沖器全壓縮過程中，把上鎖銷孔移動的位移分為前半程與后半程。只有當前半程小于后半程時，才會在后半程末產(chǎn)生鉤提鏈松余量減少的過程。所以，常態(tài)下鉤提桿孔位于上鎖銷孔后的最佳間距為鉤肩與沖擊座間距的1/2 處，當裝用 st 型緩沖器時為36mm43mm。 （考慮車鉤拉伸時的狀況比較特殊，對鉤提鏈松余量的影響將在第四章的第三部分論述。 ）二鉤提桿橫動量對鉤提鏈松余量

25、的影響12 段規(guī)規(guī)定，上作用車鉤鉤提桿橫動量為30mm50mm。正常情況下其移動量有限，對鉤提鏈松余量影響是很小的。三車鉤低頭、鉤尾框尾部上翹對鉤提鏈松余量的影響裝用 13 號車鉤緩沖裝置后，鉤尾框上平面與牽引梁間存在30mm50mm的間隙。由于該間隙的存在，經(jīng)常發(fā)生鉤尾框上翹現(xiàn)象。按整個鉤緩裝置整體上移 30mm的最小移動量計算，上鎖銷中心在垂直方向會產(chǎn)生27mm （受壓時）的向下移動量，對鉤提鏈松余量的影響很大，使之剩余量為 18mm28mm。四列車縱向沖擊力對鉤提鏈松余量的影響在縱向沖擊力的作用下，與運行方向相同的鉤提桿因慣性會向前揚起，扯動鉤提鏈， 松余量減小。 而這一狀態(tài)伴隨剩余量1

26、8mm28mm 同時發(fā)生，只要鉤提桿上揚使鉤提鏈松余量減少18mm28mm，就足以使上鎖銷受到拉力， 使上鎖銷桿半脫離或全脫離鉤體防跳臺，處于防跳不良狀態(tài)。列車沖擊力不是很大的時候，對車鉤緩沖裝置影響不會這么嚴重，但是在工況很差時在列車2/3 處最大沖擊力作用下，這一狀態(tài)不難發(fā)生，甚至更糟（考慮車輛磨耗、車鉤低頭、鉤提桿橫向移動等因素）。通常情況下，由于鉤提桿的質量較小，上揚的能量不足以把鉤鎖鐵拖出。通過以上分析可知，列車最大縱向沖擊力是導致車鉤自然分離的關鍵因素，車鉤低頭、鉤尾框上翹是導致鉤提鏈松余量不足的主要因素。第二節(jié)縱向沖擊力對車鉤自然分離的影響以 13 號車鉤裝用 st 型緩沖器的鉤

27、緩裝置為例，分析來自鉤鎖鐵下部的沖擊力。13 一 車鉤低頭、鉤尾框上翹的原因自 1998 年以來，貨車上逐步裝用st型緩沖器。該緩沖器雖然容量大、性能好，但隨著裝用量的逐步擴大，加之提速重載的發(fā)展，裝用 st 型緩沖器的車鉤低頭現(xiàn)象也隨之增多。主要原因是：1車鉤及緩沖器裝入牽引梁后，鉤尾框上平面與牽引梁間有 30mm50mm 左右的間隙，而 st型緩沖器裝入鉤尾框后一般不能與車鉤鉤體中心軸線保持在同一水平線上。因此，當車鉤受到縱向作用力時，由于 st型緩器頭部較小， 后部面積較大， 導致頭部斜著被壓縮， 迫使后部鉤尾框向上移動， 隨著沖擊壓縮次數(shù)的增多或受到足夠大的沖擊力時，鉤尾框的移動量加大

28、，最終造成鉤尾框上翹，鉤頭低頭。2分析調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，部分牽引梁后從板座及st型緩沖器后部都存在著磨耗，有的磨耗成凹狀。由于后從板座的磨耗，加上從板座與緩沖器及從板的接觸面缺少潤滑，導致緩沖器在從板座間產(chǎn)生卡阻，使上翹的鉤尾框不能及時落到鉤尾框托板上，造成車鉤低頭。二車鉤受力分析1鉤鎖受力分析當相互連接的兩車鉤在縱向沖擊力的作用下壓縮時，由于車鉤低頭，鉤尾框尾部上翹，沖擊力沿鉤頭斜著向后上方至后從板座傳遞，就與水平面形成了一個夾角，形成兩個分力。第一個分力沿水平方向傳遞，第二個分力沿垂直方向傳遞。此時鉤鎖鐵既受第一個分力的作用，同時也受第二個分力的作用。由于壓縮時鉤舌尾部與鉤腔內(nèi)壁緊貼，使鉤鎖鐵處

29、于松馳狀態(tài)，受水平分力的作用，鉤鎖鐵會發(fā)生前后的振蕩碰撞，但不會跳起，但在受垂直分力的作用下，就會有向上運動的傾向。其對鉤鎖鐵的作用效果直接取決于沖擊力的大小與上鎖銷的瞬時防跳狀態(tài)。運行中相互連接的兩車鉤存在互高差，而且鉤頭存在抬頭或下垂現(xiàn)14 象，在巨大的沖擊力壓縮下兩車鉤將產(chǎn)生附加扭矩。由于車鉤低頭、鉤尾框上翹，兩車鉤傳遞的沖擊力與水平面形成了一個夾角，在壓縮過程中，作用力亦使車鉤向低頭的方向繼續(xù)下移，隨著緩沖器壓縮、鉤尾框上移受阻的過程，鉤體與鉤尾框沿鉤尾扁銷回轉形成彎角，鉤尾端面與前從板接觸面沖擊力分布變化為上部逐漸減小、下部逐漸增大，當鉤尾銷處達到最大彎角時，形成了最大的張力。此過程

30、中垂直分力也逐漸增大，兩車鉤在克服最大回轉角的過程中積聚能量，當達到極限時就會在瞬間爆發(fā)使能量衰減。在爆發(fā)的瞬間兩車鉤經(jīng)歷回轉角減小，晝量使鉤尾端面沖擊力均勻分布在前從板上，兩車鉤反彈向上劇烈地抖動達到衰減能量的目的。整個過程是在沖擊的一瞬間完成的，是由垂直分力的逐漸增大至極限，使鉤頭積聚足夠的能量，演變成為使兩車鉤瞬間向上拱起的能量。與整個鉤頭衰減的能量相比，鉤鎖鐵自身的質量就顯得微不足道，即使加上上鎖銷組成的質量，只要此時防跳處于不良狀態(tài)，要使鉤鎖鐵上竄45mm以上高于鉤舌尾部是很容易的事情。這個狀態(tài)形成后，車鉤力在緩沖器的作用下由壓縮狀態(tài)，經(jīng)自由狀態(tài)，再過度到拉伸狀態(tài)，鉤舌被拉開，造成車

31、鉤自然分離。這也是為什么裝用st 型緩沖器的 13 號車鉤易發(fā)生分離的原因：車鉤易低頭、鉤尾框易上翹為車鉤產(chǎn)生垂直分力積聚足夠的能量提供了條件。并且車鉤低頭后，對鎖銷機構不能良好地處于防跳狀態(tài)留下了隱患。2上鎖銷受力反析對剖開鉤腔的車鉤試驗證明，閉鎖位時用手指搭在上鎖銷桿的鉸接處，輕輕向前水平點動，上鎖銷與上鎖銷桿圍繞聯(lián)接軸很容易向前移動。這說明在列車運行中上鎖銷在受振動和縱向沖擊力的時候易擺動，由其在配件磨耗后接觸間隙增大、防跳性能降低。在相互連接的一對車鉤中，上鎖銷桿的防跳作用力一個與列車運行方向相同，一個與列車運行方向相反，其中防跳作用力的方向與列車的運行方向相同的車鉤，在列車加速度較大

32、的情況下，由于慣性作用將使上鎖銷桿以鎖鐵掛軸為支點，在上鎖銷和上鎖銷桿的鉸接處產(chǎn)生反向運動（反向加速度） ；當該運動作用力大于上鎖銷的防跳作用力時，鉸15 接點將產(chǎn)生向后的運動；若運動距離大于防跳臺寬度，則上鎖銷將失去對鉤鎖鐵的約束，車鉤防失效，此時如果車鉤受到?jīng)_擊力的垂直分力作用或來自車輪及轉向架部位傳來的振動， （主要是沖擊力垂直分力的作用）使鉤鎖鐵上跳到開鎖位，在機車牽引力的作用下就會發(fā)生車鉤分離。而防跳作用力的方向與列車的運行方向相反的車鉤則是在制動過程中，鉤腔內(nèi)上鎖銷桿由于慣性作用脫離防跳臺，防跳失效；由于列車制動時的慣性力遠遠大于列車加速時的慣性力，因此車鉤分離多發(fā)生在列車前進方向

33、一端的車鉤上（防跳作用力的方向與列車的運動方向相反），現(xiàn)場實際調(diào)查也證明了這一點。第三節(jié)其它原因對車鉤自然分離的影響一、車鉤及配件磨耗對車鉤分離的影響車構及配件的磨耗直接導致結構性能狀態(tài)的下降。檢修中受工裝設備和人的因素影響，對檢修不易恢復原形的磨耗部位經(jīng)常造成漏檢漏修，尺寸過限沒有及時恢復或單獨尺寸并沒有過限，但組裝后綜合磨耗尺寸的間隙過大而沒有引起重視。最主要的原因是提速后，長大干線車輛周轉頻率快，年走行里程長，導致車鉤及配件磨耗加劇，使車鉤性能急劇降低，故障發(fā)生概率增加。二、坡道和變坡點對車鉤分離的影響列車運行時，坡道和變坡點直接提供給車鉤一個傾斜角度，為垂直分力的產(chǎn)生提供了條件，而且司

34、機調(diào)速時產(chǎn)生速度變化，造成列車沖動。車鉤在沖擊力的作用下承受著上下起伏的磨擦及強烈的抖動，如果條件充足，極易發(fā)生鉤鎖上竄，造成車鉤分離。第四節(jié) 簡述車鉤損傷分離的原因16 一、機車司機操縱不當根據(jù)前面的分析可知，車鉤分離事故絕大多數(shù)發(fā)生在重載長大貨物列車上，列車編組輛數(shù)的增加，使列車的制動波速、緩解波速時間延長，使列車前后動作不一致。當列車通過信號進站調(diào)速、以及區(qū)間限速、線路施工緩行進行低速緩解時，如果排風加保壓的時間低于全列車發(fā)生制動的時間，會造成列車前部車輛緩解，后部車輛制動力上升，列車形成前拉后拽現(xiàn)象，在車鉤上產(chǎn)生巨大的拉伸力，超過鉤舌最小靜拉破壞載荷時，造成鉤舌拉斷分離（根據(jù)動力學試驗

35、資料顯示，在低速緩解時，列車的1/2處出現(xiàn)最大拉伸力，拉斷車鉤往往發(fā)生于這種工況）對車鉤破損分離列車運行監(jiān)控紙帶分析發(fā)現(xiàn)，凡是車鉤破損分離時，均為列車調(diào)速緩解時，這正是由于機車司機的操縱不當造成的分離。二、車鉤制造質量缺陷2004年 1 月 12 日6 月 6 日發(fā)生的 7 件車鉤破損分離事故中，有3件是由于鉤舌制造質量不良造成的。3 件事故中鉤舌鑄造缺陷1 件，有鑄造夾層 1 件，鑄造晶粒粗大1 件。由于車鉤制造質量低，存在缺陷，大大降低了車鉤的強度，在運用中強度不足，造成車鉤分離。三、 13號車鉤不適應提速、重載的要求13 號車鉤在提速、重載前表現(xiàn)出了很好的性能，適應當時我國鐵路貨車的運輸

36、需要。但隨著提速、重載的逐步深入，暴露出很多問題。尤其是普碳鋼車鉤，強度、耐磨性、焊接性等方面都不能滿足運用和檢修的需要。又由于 13 號車鉤為我車貨車主型車鉤，存在運用年限長，鉤腔內(nèi)磨耗嚴重，檢修難以恢復原型，實行壽命管理后，雖提高了淘汰的范圍和速度，但該車鉤在貨車車鉤中所占比例很大，在使用年限內(nèi)，存在類似問題的車17 鉤仍很普遍。總結通過本章的分析可知，造成車鉤分離的根本原因是列車產(chǎn)生的破壞性的沖擊力。而造成車鉤自然分離需要兩個必要條件：鉤鎖鐵從列車縱向沖擊力的垂向分力獲得能量，上竄高于鉤舌尾部；上鎖銷桿半脫離或全脫離鉤體防跳臺處于防跳不良狀態(tài)。而其它因素只不過是輔助條件，為直接因素的產(chǎn)生

37、創(chuàng)造條件。通過對主要數(shù)據(jù)的論述分析，就不難理解在其他工況下，不論車鉤從幾種途徑獲得能量，只要滿足了上述的兩個必要條件就會造成車鉤自然分離。幾種途徑包括車鉤各部的磨耗、檢修方面遺留的問題、車輛本身結構性能、線路狀況、司機操縱機車等方面，其中以車鉤存在的問題為主要原因。另外，在車鉤拉伸狀況下，車鉤發(fā)生自然分離的可能性應該是很小的，因為拉伸狀態(tài)下，鉤鎖鐵緊緊地被擠壓在鉤腔內(nèi)，即使緩沖器在牽引力作用下壓縮導致鉤提鏈松余量有些許不足時，也不足以使鉤鎖鐵被拖出，除非鉤提鏈松余量嚴重不足強行被拖出（如果緩沖器在牽引力作用下發(fā)生全壓縮，現(xiàn)行的段修鉤提鏈松余量標準45mm55mm 就顯得不足， 因為全壓縮時 s

38、t型緩沖器的行程為68mm） 。要有效地防止車鉤分離，就要從造成車鉤分離的輔助條件入手，盡量降低縱向沖擊力垂向分力的影響；防止上鎖銷桿防跳不良狀態(tài)的產(chǎn)生。第四章防止車鉤分離的建議措施防止車鉤分離應從防止造成車鉤分離的不利因素入手。一、減小列車沖擊力垂向分力的措施18 由于線路狀況、車鉤磨耗、車輛結構性能及運用狀態(tài)等復雜因素制約，車鉤所受的垂向力不可能從根本上使之消失，只有盡量使其減小，使之對鉤鎖鐵的影響較小。要想使垂向力減小，需要讓縱向沖擊力盡量沿水平方向傳遞。防止車鉤低頭、鉤尾框上翹是關鍵。目前，現(xiàn)場防止鉤尾框上翹的措施是在牽引梁上焊裝檔板。此種方法有效地控制了鉤尾框上翹，但存在一個問題，運

39、用中在車鉤沖擊力的作用下鉤尾框與檔板會發(fā)生沖撞磨擦，隨著磨擦次數(shù)的增加，必然對鉤尾框造成磨損及損傷，降低強度，降低使用壽命。建議把檔板焊裝在鉤尾框上平面相應的位置，改變沖撞磨擦的對象，而且可以根據(jù) 13 號、13a 型鉤尾框框身厚度不同的特點焊裝不同厚度的檔板，使作用更精確，便于檢修。二、建議采用鉤提桿固定裝置的措施上作用式車鉤鉤提桿易擺動，造成鉤提鏈松余量減小扯動上鎖銷。建議采用鉤提桿固定裝置，限制其自由擺動。具體為借鑒下作用式鉤提桿座的結構，改造上作用式車鉤鉤提桿，使之具有定位功能。三、關于增加鉤提鏈松余量的建議車鉤緩沖裝置在沖擊壓縮時，鉤提鏈松余量變化量很小（在防止了車鉤低頭、 鉤提桿易

40、擺動上揚的前提下） 。但考慮車鉤在牽引力作用下緩沖器全壓縮狀態(tài)時，緩沖器行程（st 型緩沖器為 68mm，mt-2型緩沖器為 83mm，mt-3 型緩沖器為 83mm）大于鉤提鏈松余量45mm55mm的段修標準，建議鉤提鏈松余量為：取60mm 為最小值。取值原則如下：以 mt-3 型緩沖器為例（數(shù)據(jù)統(tǒng)計中 45 件車鉤自然分離有11 件分離19 車輛車鉤裝用 mt-3 型緩沖器），當牽引壓縮達到最大行程83mm時，減去鉤提鏈最小松余量45mm，剩余行程為 38mm（此時鉤提鏈松余量為零） ，將由鉤鎖鐵移動量來補充。也就是說行程最大時，鉤鎖鐵將被提起38mm，鉤鎖鐵坐入量只剩余7mm，由于鉤鎖鐵

41、與鉤舌接觸面的磨耗且彎角處都為導角結構，在被擠壓狀態(tài)下很容易被擠出，巨大的拉力產(chǎn)生的慣性力也足以使鉤鎖鐵彈出。所以取最小值 60mm， 使鉤鎖鐵被拉出時仍保留22mm （考慮其它因素，實際保留還會多一些） ，在車鉤恢復常態(tài)過程中，鉤鎖下落坐在鉤舌坐鎖面上，形成閉鎖狀態(tài)。四、加快 13 號車鉤更換為13a 型車鉤的必要性13 號車鉤的結構性能已不適應發(fā)展的需要，運用中暴露的問題也越來越多，隨著全路第六次提速的到來，這一情況更加迫切。13a 型車鉤是為了適應我國鐵路運輸提速、重載的需要而研制的貨車車鉤，它增加了鉤舌、鉤體的強度，提高了鉤舌的耐磨性。在13 號車鉤的基礎上，減小了車鉤連接輪廓面的間隙

42、，采用小間隙鉤舌后車鉤的連掛間隙由原來 13 號車鉤的 19.5mm減少到 11.5mm，比原來的連掛間隙小了41%，可有效降低列車的縱向沖動，改善列車的縱向動力學性能，延長車輛及其零部件的使用壽命。13a 型車鉤還在鉤體下方焊裝了磨耗板，以減少鉤體的磨耗，仿真計算表明車鉤力幅值減少10%以上，加速度幅值減少15%。延長了鉤體的使用壽命，適應了廠修、段修的需要，方便了運用和檢修。五、新型上鎖銷組成的應用鎖銷的研制成功及應用是成功的典范。新型上鎖銷組成的反z 形結構特點，有效地控制了前后向慣性力對車鉤防跳性能的影響。在列車制動時，與列車前進方向同側車鉤鉤腔內(nèi)的三連桿中上鎖銷桿和上鎖銷同時前移，此

43、時上鎖銷前部頂在鉤腔上鎖銷孔20 前圓弧下部，由于上鎖銷橫向支撐作用，此時如果鉤鎖鐵與上鎖銷桿同時上竄，上鎖銷桿將被鉤腔內(nèi)上防跳臺前端卡住，形成防跳作用；與列車前進方向相反的車鉤鉤腔內(nèi)上鎖銷桿受到向前慣性作用，產(chǎn)生向前運動，上鎖銷桿向前運動進入鉤腔防跳臺內(nèi)，產(chǎn)生防跳作用； 受到向后加速作用時，上鎖銷前部與防跳裝置形成的反z 形共同起作用，實現(xiàn)了兩階防跳作用。同時利用鉤腔內(nèi)空間小的特點， 反 z 形結構的上鎖銷組成在落鎖后，上鎖提依靠其本身的重力和角度限制上鎖銷上跳的同時，與上鎖銷和上鎖銷桿一起形成穩(wěn)定的支撐，將上鎖銷桿和上鎖銷分別卡在鉤腔防跳臺處和上鎖銷孔前凸緣下，鉤鎖鐵向上位移越大，上鎖銷桿

44、受上鎖銷的圓弧運動軌跡限制，越向鉤腔防跳臺內(nèi)運動，上鎖銷組成的防跳作用越強。因此，無論是列車加速時產(chǎn)生的后慣性力還是在列車制動時產(chǎn)生的前慣性力，新防跳裝置都能產(chǎn)生相應的防跳作用，使鉤鎖鐵在車輛受到外力沖擊后上下振動時，無法完全脫離鉤舌的坐鎖立面，有效地防止了車鉤自然分離現(xiàn)象。第五章車鉤在檢修中存在的問題造成車鉤分離的原因很多，有車輛自身的原因，也有外界因素的影響，但不可否認，對車鉤檢修不當或不到位是造成車鉤分離的一個重要原因。一、鉤體檢修中存在的問題1段修規(guī)程規(guī)定，鉤腔上防跳臺磨耗超限時堆焊后磨修，前導向角需須恢復 6mm 凸臺原型；鉤腔下防跳臺磨耗超限時堆焊后磨修恢復原型，長度方向為 16m

45、m。防跳臺、前導向角磨耗后，因其都是鑄造面，且鉤腔內(nèi)部結構復雜、空間有限，實際檢修中作業(yè)難度很大，人工磨修難以恢復原型，費時費力，易造成漏檢漏修。2段修規(guī)程規(guī)定， 13 號、13a 型上鎖銷孔前后磨耗之和大于3mm21 時堆焊后磨修恢復原型。磨耗超限后檢修對恢復原型無參照標準。3 段修規(guī)程規(guī)定， 13號、13a 型鉤耳孔或襯套孔直徑磨耗大于3mm時擴孔鑲套或換套。實際檢修時，鉤耳孔本體已磨耗或變形，需進行鏜孔，由于加工基準粗糙，經(jīng)鏜孔的鉤耳孔往往不同心，造成車鉤組裝后鉤舌銷產(chǎn)生別勁。4段修規(guī)程規(guī)定， 3 號、13a 型鉤尾端部與鉤尾銷孔后邊緣的距離：上、下面之差大于2mm 或鉤尾銷孔長度磨耗大于3mm 時，堆焊后加工，焊修后與鉤尾端面距離小于40mm 時，在鉤尾端面堆焊或焊裝磨耗板后（四周滿焊）磨平。鉤尾銷孔由于不斷受到?jīng)_擊及擠壓，一個段修期基本磨耗超限，需要焊修，新品加工時以鉤尾端部為基準，但段修時由于車鉤尾端已磨耗，失去基準，造成鉤尾銷孔位置偏差。而且，新品鉤尾銷孔距鉤尾端部的原型距離為 50mm，檢修時達到 40mm 時才在端部進行焊修，說明鉤尾端部允許的磨耗限度近10mm，會導致車鉤在運行中的振幅增大。二 上鎖銷桿檢修中存在的的問題段修規(guī)程規(guī)定，上鎖銷桿防跳臺須堆焊加工，恢復4mm （181）mm 及 r30m