車(chē)鉤故障原因分析及改進(jìn)方法

1、摘 要車(chē)鉤緩沖裝置是鐵道車(chē)輛最基本的也是最重要的部件之一，它是用來(lái)連接列車(chē)中各車(chē)輛使之彼此保持一定距離，并且傳遞和緩和列車(chē)在運(yùn)行中或在調(diào)車(chē)時(shí)所產(chǎn)生的縱向力和沖擊力。13 號(hào)車(chē)鉤是我國(guó)貨車(chē)用主型車(chē)鉤，除大秦線 C63型運(yùn)煤專(zhuān)用敞車(chē)裝用 16/ 17號(hào)車(chē)鉤外，幾乎所有貨車(chē)都采用 13號(hào)車(chē)鉤。13 號(hào)車(chē)鉤(包括 2003 年部批投產(chǎn)的 13A型車(chē)鉤) 代表了我國(guó)貨車(chē)車(chē)鉤的現(xiàn)狀。 隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸提速、重載的發(fā)展，作為當(dāng)前貨車(chē)主流品種的 13 號(hào)上作用式車(chē)鉤，在貨物列車(chē)運(yùn)行中時(shí)有故障發(fā)生，嚴(yán)重影響鐵路的正常運(yùn)輸，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。如車(chē)輛在運(yùn)行中車(chē)鉤自動(dòng)分離、由于鉤體裂紋和鉤尾框后彎角裂紋引起的斷裂

2、造成的分離和鉤舌折斷造成的分離等。這不僅使鐵路運(yùn)輸成本迅速增加，而且直接影響列車(chē)的安全。這也嚴(yán)重影響了我國(guó)鐵路運(yùn)輸秩序，在一定的程度上制約了鐵道車(chē)輛的進(jìn)一步提速，影響鐵路運(yùn)力的進(jìn)一步提高。 本論文在對(duì) 13 號(hào)車(chē)鉤運(yùn)用過(guò)程中產(chǎn)生的故障進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，用計(jì)算機(jī)仿真軟件建立車(chē)鉤的裝配體模型并對(duì)其進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和疲勞壽命預(yù)測(cè)，提出相應(yīng)的預(yù)防和改進(jìn)措施?；谘b配體的 13 號(hào)車(chē)鉤有限元分析對(duì)于車(chē)鉤各零件的相互作用通過(guò)定義接觸來(lái)傳遞，可以更好地模擬其在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中的受力狀態(tài)，找出車(chē)鉤應(yīng)力較大部位。這對(duì)于提高車(chē)輛連接的穩(wěn)定性，防止分離，保證鐵路運(yùn)輸秩序、節(jié)約成本、提高鐵路運(yùn)力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，為

3、今后車(chē)鉤的設(shè)計(jì)、改造、檢修維護(hù)等提供一定的理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：13 號(hào)車(chē)鉤；故障分析；接觸；裝配體；有限元分析 25 / 27文檔可自由編輯打印目 錄摘 要I緒 論11.課題的意義1第1章13號(hào)上作用式車(chē)鉤的組成與作用原理31.1 車(chē)鉤緩沖裝置的組成及功能31.2 車(chē)鉤的組成31.3 13號(hào)車(chē)鉤的三態(tài)作用5第2章13號(hào)上作用式車(chē)鉤存在的問(wèn)題及預(yù)防或改進(jìn)措施82.1 引起車(chē)鉤自動(dòng)分離的主要原因及改進(jìn)措施82.1.1 防跳裝置失效原因分析82.1.2 改善防跳性能的途徑及方法102.1.3 改進(jìn)防跳裝置（三連件）的強(qiáng)度計(jì)算111.零件幾何模型112.裝配體實(shí)體模型123.裝配體有限元模型122.2

4、 引起車(chē)鉤自動(dòng)分離的其它原因及預(yù)防措施152.2.1 車(chē)鉤閉鎖作用不良152.2.3 鉤提桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量182.2.4 鉤提鏈松余量212.2.5 縱向沖擊力的作用222.2.6 鉤頭的下垂或上翹22結(jié) 論23參考文獻(xiàn)24致 謝25緒 論1.課題的意義鐵路是我國(guó)主要的運(yùn)輸方式，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著非常重要的作用。鐵路的客貨運(yùn)量占我國(guó)總運(yùn)量的 50%，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先導(dǎo)。由于鐵路運(yùn)輸安全、快速、運(yùn)量大、方便、節(jié)能，相對(duì)公路運(yùn)輸而言污染小，不受自然氣候條件的制約，所以它在世界整個(gè)運(yùn)輸業(yè)中具有重要的不可替代的地位。鐵路運(yùn)輸尤其是高速鐵路運(yùn)輸引起了世界各國(guó)的高速重視。近年來(lái)我國(guó)鐵路得到了飛躍的發(fā)展，今后

5、20 年是我國(guó)鐵路發(fā)展的高峰期，國(guó)家計(jì)劃修建干線高速鐵路，許多大中城市開(kāi)始或計(jì)劃修建城市輕軌鐵路和地鐵。所以鐵路運(yùn)輸尤其是高速鐵路運(yùn)輸，將要在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活中起到重要的作用。 但是在鐵路運(yùn)輸業(yè)中，有許多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題還有待進(jìn)一步解決。車(chē)鉤緩沖裝置是鐵道車(chē)輛的重要部件，它在機(jī)車(chē)與車(chē)輛、車(chē)輛與車(chē)輛之間起著連掛作用，并在列車(chē)運(yùn)行中傳遞牽引力和緩解沖擊力，在車(chē)輛運(yùn)輸中起著非常重要的作用。隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸提速、重載的發(fā)展，作為當(dāng)前貨車(chē)主流品種的13號(hào)上作用式車(chē)鉤，在貨物列車(chē)運(yùn)行中時(shí)有故障發(fā)生，嚴(yán)重影響鐵路的正常運(yùn)輸，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失1。如車(chē)輛在運(yùn)行中車(chē)鉤自動(dòng)分離、由于鉤體裂紋和鉤尾框后彎角裂紋

6、引起的斷裂造成的分離和鉤舌折斷造成的分離等。隨著我國(guó)列車(chē)速度的提高和軸重的加大，13號(hào)車(chē)鉤出現(xiàn)故障的頻率越來(lái)越高。這不僅使鐵路運(yùn)輸成本迅速增加，而且直接影響列車(chē)的安全。已經(jīng)嚴(yán)重影響了我國(guó)鐵路客貨運(yùn)輸秩序，在一定的程度上制約了鐵道車(chē)輛的進(jìn)一步提速，影響鐵路運(yùn)力的進(jìn)一步提高。因此，改進(jìn)13號(hào)車(chē)鉤的結(jié)構(gòu)，對(duì)于提高車(chē)輛連接的穩(wěn)定性、防止分離、保證鐵路客貨運(yùn)輸秩序、節(jié)約成本、提高鐵路運(yùn)力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義2。 由于采用低合金鑄鋼制造車(chē)鉤，加上重載、提速的工況，使新造、檢修車(chē)鉤的裂紋發(fā)生率增加。為消除裂紋，采用了專(zhuān)用磁粉探傷設(shè)備，并規(guī)定對(duì)鑄件做大面積全數(shù)檢查，這給生產(chǎn)、檢修部門(mén)都帶來(lái)了較大的工作量，且質(zhì)量

7、難以保證。對(duì)由于材料、鑄造、熱處理等因素造成的原始裂紋、焊補(bǔ)造成的裂紋和由于結(jié)構(gòu)、缺陷等產(chǎn)生應(yīng)力集中而造成的應(yīng)用裂紋等產(chǎn)生的原因、避免的可能性、裂紋的擴(kuò)展速率、疲勞裂紋及壽命都有進(jìn)行專(zhuān)題研究的必要。對(duì)各種裂紋及壽命進(jìn)行研究，對(duì)各種裂紋的成因、避免措施(尤其是避免產(chǎn)生原始裂紋) 、有效控制方法進(jìn)行研究，對(duì)在正常工況下運(yùn)用的車(chē)鉤提出在其壽車(chē)鉤的設(shè)計(jì)計(jì)算主要采用有限單元法。力學(xué)問(wèn)題的分析方法可分為解析法與數(shù)值法兩大類(lèi)。解析法，由于數(shù)學(xué)上的困難，通常只有某些簡(jiǎn)單問(wèn)題才能得到解析的答案，而對(duì)于多數(shù)復(fù)雜結(jié)構(gòu)問(wèn)題，目前還沒(méi)能得到閉合解?，F(xiàn)在，為了求解這些復(fù)雜問(wèn)題，唯一的途徑是應(yīng)用數(shù)值法，求得問(wèn)題的近似解。數(shù)

8、值法又分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)是在解析法的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，它的要點(diǎn)是對(duì)基本微分方程采用近似的數(shù)值解法，如將微分改為差分，建立差分方程，得有限差分法；第二類(lèi)是在力學(xué)模型上進(jìn)行近似的數(shù)值計(jì)算。它的基本點(diǎn)是將連續(xù)體簡(jiǎn)化為由有限個(gè)單元組成的離散化模型，再對(duì)離散化模型求出數(shù)值解答，這類(lèi)方法的代表就是近三十年發(fā)展起來(lái)的有限單元法。兩類(lèi)方法相比，有限單元法具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)物理概念清晰。有限單元法從一開(kāi)始就從力學(xué)角度進(jìn)行簡(jiǎn)化，易于理解。 (2)可以在不同的水平上建立起對(duì)該法的理解。它可以從通俗易懂的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法出發(fā)，闡述其基本原理和公式推導(dǎo)，也可以利用變分原理為該法建立起嚴(yán)格的數(shù)學(xué)解釋。 (3)有較強(qiáng)的靈活

9、性與適用性。 (4)采用矩陣表達(dá)形式，便于編制計(jì)算機(jī)程序，能充分利用高速電子計(jì)算機(jī)這個(gè)現(xiàn)代化工具。 因此有限元法已被公認(rèn)為力學(xué)分析中的新穎而又有效的數(shù)值方法，它主要借助于兩個(gè)重要工具：在理論推導(dǎo)方面，采用了矩陣方法；在實(shí)際計(jì)算中，采用了電子計(jì)算機(jī)。有限元、矩陣、計(jì)算機(jī)是三位一體的。3.我國(guó)貨車(chē)車(chē)鉤的發(fā)展我國(guó)貨車(chē)車(chē)鉤的演變經(jīng)歷了 13 號(hào)車(chē)鉤定型、研制低合金高強(qiáng)度13號(hào)車(chē)鉤、研制生產(chǎn) 16/ 17 號(hào)聯(lián)鎖式轉(zhuǎn)動(dòng)和固定車(chē)鉤、停止生產(chǎn)普碳鋼13號(hào)車(chē)鉤、試行 E 級(jí)鋼 13A 型(小間隙) 車(chē)鉤和 16/ 17 號(hào)車(chē)鉤幾個(gè)階段。13號(hào)車(chē)鉤至今仍是我國(guó)貨車(chē)用主型車(chē)鉤。第1章13號(hào)上作用式車(chē)鉤的組成與作用

10、原理 1.1 車(chē)鉤緩沖裝置的組成及功能車(chē)鉤緩沖裝置是車(chē)輛最重要的部件之一，通過(guò)它使機(jī)車(chē)和車(chē)輛或車(chē)輛和車(chē)輛之間實(shí)現(xiàn)連掛，并且傳遞和緩和列車(chē)在運(yùn)行或調(diào)車(chē)作業(yè)時(shí)所產(chǎn)生的牽引力和沖擊力20。 車(chē)鉤緩沖裝置由車(chē)鉤、緩沖器、鉤尾框、從板等零部件組成。圖1.1 為車(chē)鉤緩沖裝置的一般結(jié)構(gòu)形式。在鉤尾框內(nèi)依次裝有前從板、緩沖器和后從板（有時(shí)不需后從板），借助鉤尾銷(xiāo)把車(chē)鉤和鉤尾框連成一個(gè)整體，從而使車(chē)輛具有連掛、牽引和緩沖三種功能。圖1.1 13號(hào)車(chē)鉤緩沖裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 在車(chē)鉤緩沖裝置中，車(chē)鉤的作用是用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)和車(chē)輛或車(chē)輛和車(chē)輛之間的連掛和傳遞牽引力及沖擊力，并使車(chē)輛之間保持一定的距離。緩沖器是用來(lái)緩和列車(chē)運(yùn)行及

11、調(diào)車(chē)作業(yè)時(shí)車(chē)輛之間的沖撞，吸收沖擊動(dòng)能，減小車(chē)輛相互沖擊時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)力作用。從板和鉤尾框則起著傳遞縱向力（牽引力或沖擊力）的作用。 1.2 車(chē)鉤的組成 車(chē)鉤及其零件大都由鑄鋼制成。車(chē)鉤可分為鉤頭、鉤身、鉤尾三個(gè)部分。鉤頭與鉤舌通過(guò)鉤舌銷(xiāo)相連接，鉤舌可繞鉤舌銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，鉤頭內(nèi)部裝有鉤鎖鐵、鉤舌推鐵、鉤提銷(xiāo)（下作用式車(chē)鉤為鉤推銷(xiāo)）等零件。當(dāng)這些零件處于不同位置時(shí)，可使車(chē)鉤具有閉鎖、開(kāi)鎖、全開(kāi)三種作用，俗稱(chēng)三態(tài)作用。鉤身部分為空腹的厚壁斷面，鉤尾部分開(kāi)有鉤尾銷(xiāo)孔，可借助于鉤尾銷(xiāo)與鉤尾框相連。圖 1.2 所示 我國(guó)貨車(chē)上使用的 13 號(hào)車(chē)鉤，其中包括 1-鉤體、2-鉤舌、3-鉤推鐵、4-上鎖銷(xiāo)、5-上鎖銷(xiāo)

12、桿、6-鉤鎖鐵和 7-鉤舌銷(xiāo)。13 號(hào)車(chē)鉤的設(shè)計(jì)較合理地安排了鉤頭與鉤舌及鉤舌與鉤舌銷(xiāo)之間的間隙。在閉鎖位置時(shí)，可使鉤舌銷(xiāo)不受或較少地分擔(dān)作用力，從而更充分地發(fā)揮了車(chē)鉤各部材料的承載能力，故車(chē)鉤的強(qiáng)度較大。由普通碳鋼制造的 13 號(hào)車(chē)鉤的抗拉破壞強(qiáng)度約 2.5MN 左右，當(dāng)采用低合金高強(qiáng)度鑄鋼時(shí)，其抗拉破壞強(qiáng)度可達(dá) 3MN 以上。而普通鑄鋼的 2 號(hào)車(chē)鉤抗拉破壞強(qiáng)度僅為 1.61.8MN。圖1.2 13號(hào)車(chē)鉤上作用式車(chē)鉤零件圖1.2所示我國(guó)貨車(chē)上使用的13 號(hào)車(chē)鉤，其中包括1-鉤體、2-鉤舌、3鉤舌推鐵、4-上鎖銷(xiāo)、5-上鎖銷(xiāo)桿、6-鉤鎖鐵和 7-鉤舌銷(xiāo)。13 號(hào)車(chē)鉤的設(shè)計(jì)較合理地安排了鉤頭與

13、鉤舌及鉤舌與鉤舌銷(xiāo)之間的間隙。在閉鎖位置時(shí)，可使鉤舌銷(xiāo)不受或較少地分擔(dān)作用力，從而更充分地發(fā)揮了車(chē)鉤各部材料的承載能力，故 車(chē)鉤的強(qiáng)度較大。由普通碳鋼制造的 13 號(hào)車(chē)鉤的抗拉破壞強(qiáng)度約 2.5MN 左右當(dāng)采用低合金高強(qiáng)度鑄鋼時(shí)，其抗拉破壞強(qiáng)度可達(dá) 3MN 以上。而普通鑄鋼的 2號(hào)車(chē)鉤抗拉破壞強(qiáng)度僅為 1.61.8MN。 圖1.3 13 號(hào)車(chē)鉤鉤頭、鉤舌及鉤舌銷(xiāo)各部間隙 13 號(hào)車(chē)鉤鉤頭、鉤舌及鉤舌銷(xiāo)之間的間隙配置如圖 2.3 所示。鉤頭與鉤舌上下兩個(gè)牽引突緣之間的間隙最小，兩個(gè)護(hù)銷(xiāo)突緣之間的間隙稍大，鉤耳孔與鉤舌銷(xiāo)之間的間隙最大，車(chē)鉤受牽拉時(shí)，兩個(gè)牽引突緣最先受力，當(dāng)牽引突緣受磨耗間隙增大后

14、，它與護(hù)銷(xiāo)突緣一起傳遞牽引力。當(dāng)各突緣間經(jīng)磨耗后間隙均增大時(shí)，則牽引突緣、護(hù)銷(xiāo)突緣與鉤舌銷(xiāo)三者共同承受牽引力。此外，將鉤耳孔做成長(zhǎng)圓形，既可保證縱向的合理間隙，又避免了橫向的間隙過(guò)大。 1.3 13 號(hào)車(chē)鉤的三態(tài)作用 13號(hào)車(chē)鉤具有閉鎖、開(kāi)鎖、全開(kāi)三種作用位置，即三態(tài)作用。在結(jié)構(gòu)上，鉤頭零件中的鉤舌推鐵不是豎立地放置在鉤頭腔內(nèi)，它帶有突出的轉(zhuǎn)軸成水平位置插在鉤頭腔內(nèi)相應(yīng)的孔中。在裝配位置方面，鉤鎖鐵是坐在鉤舌推鐵的一端。（1）閉鎖位置 （圖1.4） 圖1.4 13 號(hào)上作用式車(chē)鉤閉鎖位置 鉤鎖鐵的中部臺(tái)階a 坐落在鉤舌推鐵的一端b 上，此時(shí)鉤鎖鐵處于最低位置，鉤舌尾部c 受鉤鎖鐵 d 處阻擋，

15、鉤鎖鐵的另一側(cè)受鉤腔內(nèi)壁阻擋，鉤舌被鎖住不得轉(zhuǎn)動(dòng)，呈閉鎖位置。 為了防止列車(chē)在運(yùn)行中由于振動(dòng)而引起鉤鎖鐵跳動(dòng)，造成自動(dòng)脫鉤的危險(xiǎn)，設(shè)有防跳裝置。對(duì)于上作用式車(chē)鉤，上鎖銷(xiāo)的下部銷(xiāo)釘沿著上鎖銷(xiāo)桿的彎孔滑下，致使上鎖銷(xiāo)下部彎鉤及上鎖銷(xiāo)桿頂部e 處倒入鉤頭內(nèi)腔相應(yīng)位置的擋棱 f 下方。這樣，鉤鎖鐵雖受振動(dòng)，但因上鎖銷(xiāo)桿頂部被鉤頭內(nèi)的擋棱所頂擋，起到了一定的防跳作用。 （2）開(kāi)鎖位置 （圖1.5） 圖1.5 13 號(hào)上作用式車(chē)鉤開(kāi)鎖位置13號(hào)上作用式車(chē)鉤全開(kāi)位置 如果繼續(xù)扳動(dòng)鉤提桿至極限位置，使鉤鎖鐵上升至其前端上部的i 處與鉤頭內(nèi)腔的j 處接觸，并以此點(diǎn)為支點(diǎn)，鉤鎖貼下面的 k 部踢撥鉤舌推鐵的相應(yīng)端

16、，則鉤舌推鐵繞其轉(zhuǎn)軸水平轉(zhuǎn)動(dòng)，其另一端踢撥鉤舌尾部，使鉤舌轉(zhuǎn)開(kāi)至全開(kāi)狀態(tài)。此即為全開(kāi)位置。 在車(chē)輛連掛之前，必須有一個(gè)車(chē)鉤處于全開(kāi)位置，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連掛。 第2章13號(hào)上作用式車(chē)鉤存在的問(wèn)題及預(yù)防或改進(jìn)措施 13號(hào)車(chē)鉤屬于關(guān)節(jié)式非剛性自動(dòng)車(chē)鉤，它的設(shè)計(jì)較合理地安排了鉤頭與鉤 舌、鉤舌與鉤舌銷(xiāo)之間的間隙，在閉鎖位置時(shí)，可使鉤舌銷(xiāo)不受或較少地承受用 力，更充分地發(fā)揮了車(chē)鉤各部材料的承載能力。由于其強(qiáng)度大，因而在我國(guó)貨車(chē) 上大量地應(yīng)用。然而，隨著鐵路提速和重載列車(chē)的開(kāi)行，13號(hào)上作用式車(chē)鉤在 應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的故障越來(lái)越多，而且故障發(fā)生的頻次越來(lái)越高，嚴(yán)重影響了鐵路運(yùn)輸秩序。車(chē)鉤故障主要有自動(dòng)分離和破

17、損引起的分離兩類(lèi)。引起車(chē)鉤自動(dòng)分離的原因有防跳裝置失效、車(chē)鉤閉鎖作用不良、鉤提桿的橫縱向位移大、鉤提鏈松余量小、鉤頭的下垂或上翹等，其中防跳裝置失效是引起車(chē)鉤自動(dòng)分離的主要原因。引起破損分離的原因有疲勞裂紋和鑄造缺陷等。 2.1 引起車(chē)鉤自動(dòng)分離的主要原因及改進(jìn)措施 2.1.1 防跳裝置失效原因分析 1. 13 號(hào)上作用式車(chē)鉤防跳裝置存在的主要問(wèn)題是防跳約束力太小。如圖2.1 所示，上鎖銷(xiāo)自1.38kg ，現(xiàn)用上鎖銷(xiāo)桿以鎖舌下平面支撐于鉤頭上平面上，重心位于中心孔G內(nèi)，處于支撐面之內(nèi)，產(chǎn)生防跳作用的偏心力主要是A A 斷面 左側(cè)的重力，只占上鎖銷(xiāo)總重量的1/ 51/ 4 ，約0.2 kg0.4

18、 kg 。在相互連接的一對(duì)車(chē)鉤中，上鎖銷(xiāo)桿的防跳作用力，一個(gè)與列車(chē)運(yùn)行方向一致，另一個(gè)與列車(chē)運(yùn)行方向相反。與列車(chē)運(yùn)行方向一致的車(chē)鉤在列車(chē)制動(dòng)時(shí)，由于慣性作用，鉤腔內(nèi)上鎖銷(xiāo)脫離防跳臺(tái)，鉤鎖鐵防跳失效。鉤鎖鐵、上鎖銷(xiāo)桿和上鎖銷(xiāo)會(huì)在受到垂向振動(dòng)時(shí)一起跳起，使得鉤頭內(nèi)的防跳臺(tái)起不到防跳作用。當(dāng)鉤鎖鐵彈跳到一定高度時(shí)，鉤鎖鐵完全脫離鉤鎖鐵承臺(tái)，鉤鎖鐵就無(wú)法限制鉤舌的轉(zhuǎn)動(dòng)，必然造成車(chē)鉤自然分離。因此，車(chē)鉤分離多發(fā)生在與列車(chē)前進(jìn)方向相同一端的車(chē)鉤上。 圖2.1上鎖銷(xiāo)2. 為了防止在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，鉤鎖鐵因車(chē)輛運(yùn)行時(shí)的劇烈振動(dòng)(由車(chē)輛加速、制動(dòng)和軌道不平順等原因造成)而自動(dòng)跳起造成脫鉤的事故，13號(hào)車(chē)鉤設(shè)有防跳裝

19、置。 對(duì)于上作用式車(chē)鉤，如圖2.2所示，上鎖銷(xiāo)的下部銷(xiāo)釘沿著上鎖銷(xiāo)桿的彎孔滑下，致使上鎖銷(xiāo)下部彎鉤及上鎖銷(xiāo)桿頂部倒入鉤腔防跳臺(tái)下方。這樣，鉤鎖鐵雖受到振動(dòng)，但因上鎖銷(xiāo)桿頂部被鉤頭內(nèi)的防跳臺(tái)所阻擋而無(wú)法彈出，起到了防跳作用。應(yīng)當(dāng)看到，該防跳作用的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于車(chē)鉤組件間的相互配合。然而，由于車(chē)鉤組件均為鑄造件，不同廠家甚至不同批次制造出來(lái)的零件都存在著較大的尺寸偏差，以及長(zhǎng)期使用導(dǎo)致了零件的磨損，致使各組件不能很好地配合，防跳失效現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。同時(shí)，車(chē)鉤在運(yùn)行過(guò)程中由于運(yùn)行狀況發(fā)生改變而產(chǎn)生了各部件間的碰撞，使得車(chē)鉤內(nèi)的鉤鎖鐵、上鎖銷(xiāo)和上鎖銷(xiāo)桿產(chǎn)生劇烈的縱向和垂向振動(dòng)，當(dāng)上鎖銷(xiāo)下部彎鉤及上鎖銷(xiāo)桿頂部

20、因縱向振動(dòng)而從鉤腔防跳臺(tái)下擺出時(shí)，鉤鎖鐵、上鎖銷(xiāo)桿和上鎖銷(xiāo)就會(huì)在垂向振動(dòng)時(shí)一起跳起，使得鉤腔防跳臺(tái)起不到防跳作用。當(dāng)鉤鎖鐵完全脫離鉤鎖承臺(tái)彈跳到一定高度時(shí)，它就無(wú)動(dòng)了，脫鉤就成為了必然。 圖2.2 13號(hào)上作用式車(chē)鉤原結(jié)構(gòu)2.1.2 改善防跳性能的途徑及方法 圖2.3 13號(hào)上作用式車(chē)鉤改進(jìn)結(jié)構(gòu) 改善防跳性能有兩種途徑：一種途徑是根據(jù)運(yùn)用要求，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更合理的新型車(chē)鉤，另一種途徑是保持現(xiàn)用車(chē)鉤的主體結(jié)構(gòu)，通過(guò)局部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，提高防跳性能。顯然，后一種途徑會(huì)大大縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，但它還可能會(huì)繼承原有結(jié)構(gòu)的潛在缺陷?？紤]到13號(hào)車(chē)鉤的運(yùn)用狀況，本文選擇了后一種途徑，因?yàn)檫@樣不會(huì)產(chǎn)生新老

21、類(lèi)型車(chē)鉤之間互換困難的問(wèn)題，增大了使用的范圍和靈活性，可以在保證實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的前提下降低設(shè)計(jì)周期和改造成本。根據(jù)三桿直立不穩(wěn)定的原理，大連交通大學(xué)課題組設(shè)計(jì)出了三連件防跳裝置，它通過(guò)有效約束鉤鎖鐵彈跳高度來(lái)實(shí)現(xiàn)防跳的目的，如圖2.3所示。 它由上鎖銷(xiāo)桿、上鎖銷(xiāo)和上鎖提三個(gè)零件連接而成，替換原有的上鎖銷(xiāo)和上鎖銷(xiāo)桿，在不改變現(xiàn)有13號(hào)上作用式車(chē)鉤的鉤腔、鉤舌、鉤鎖鐵幾何形狀和尺寸限度的前提下，充分利用鉤腔內(nèi)的空間，依靠構(gòu)件特殊的幾何形狀，在其自身重力作用下，自由下落形成反“Z”形結(jié)構(gòu)，與鉤鎖鐵共同作用，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)防跳。正常情況下，車(chē)鉤在受到?jīng)_擊振動(dòng)時(shí)，上鎖提和上鎖銷(xiāo)共同作用，達(dá)到限制上鎖銷(xiāo)桿縱向運(yùn)動(dòng)

22、幅度的目的，使得上鎖銷(xiāo)桿頂部始終處于鉤腔防跳臺(tái)下方，上鎖銷(xiāo)桿及鉤鎖鐵垂向運(yùn)動(dòng)的幅度就得到了有效的控制，鉤鎖鐵無(wú)法完全脫離鎖鐵承臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)防跳的目的，此為一級(jí)防跳，與原防跳裝置原理基本相同，但因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)得到了改進(jìn)，安全系數(shù)已經(jīng)明顯地提高了。二級(jí)防跳的實(shí)現(xiàn)是應(yīng)用在非正常情況下，即車(chē)鉤各零因磨損或鑄造誤差而出現(xiàn)較大的尺寸偏差時(shí)，由于各零件的配合有了較大的間隙，上鎖提和上鎖銷(xiāo)共同作用，有效地限制上鎖銷(xiāo)桿的縱向運(yùn)動(dòng)幅度，使得上鎖銷(xiāo)桿頂部從鉤頭內(nèi)腔的防跳臺(tái)下方擺出后，能隨時(shí)回歸到原位。這種情況下，對(duì)原防跳裝置來(lái)說(shuō)防跳功能已經(jīng)完全失效，隨時(shí)會(huì)發(fā)生脫鉤的事故。但對(duì)三連件防跳裝置來(lái)說(shuō)，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，防跳功能

23、仍能實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，車(chē)鉤繼續(xù)受縱向和垂向沖擊振動(dòng)，上鎖提和上鎖銷(xiāo)的連接部位將會(huì)與鉤腔頂孔的前沿發(fā)生碰撞，使得上鎖銷(xiāo)因反彈而將上鎖銷(xiāo)桿回推到鉤腔的防跳臺(tái)下，重新恢復(fù)一級(jí)防跳的功能。這樣就可以完全防止車(chē)鉤自然分離現(xiàn)象的發(fā)生了。2.1.3 改進(jìn)防跳裝置（三連件）的強(qiáng)度計(jì)算 1.零件幾何模型 一組三連件包括上鎖提上鎖銷(xiāo)、上鎖銷(xiāo)桿和兩個(gè)鉚釘。為了在進(jìn)行有限元計(jì)算時(shí)更好的模擬真實(shí)的受力狀態(tài)，引入了兩個(gè)附件用來(lái)傳遞力。各零件實(shí)體模型如圖 2.4 所示。圖2.4 三連件實(shí)體模型 2.裝配體實(shí)體模型 對(duì)于上鎖提、上鎖銷(xiāo)和上鎖銷(xiāo)桿強(qiáng)度的計(jì)算，分別采用簡(jiǎn)單的裝配體進(jìn)行。上鎖提裝配體中包括上鎖提、附件 1 和鉚釘 1；上

24、鎖銷(xiāo)裝配體中包括上鎖銷(xiāo)、鉚釘 1 和鉚釘 2；上鎖銷(xiāo)桿裝配體中包括上鎖銷(xiāo)桿、鉚釘 2 和附件 2。各裝配體模型如圖2.5 所示。 圖2.5 三連件裝配體模型 3.裝配體有限元模型 （1） 單元?jiǎng)澐郑悍謩e對(duì)裝配體中的各零件采用四面體單進(jìn)行劃分，上鎖提裝配體模型的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為 9286 個(gè)，單元總數(shù)為 38401 個(gè)；上鎖銷(xiāo)裝配體模型的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為5145 個(gè)，單元總數(shù)為 18700 個(gè)；上鎖銷(xiāo)桿裝的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為 5966 個(gè)，單元總數(shù)為 24210 個(gè)。 （2）材料特性：所有零件材質(zhì)均為鋼，彈性模量 E=2.1×105MPa，泊松比 =0.29。 （3）接觸的定義：在上鎖提裝配體、上鎖銷(xiāo)裝配

25、體和上鎖銷(xiāo)桿裝配體中分別定義了兩對(duì)接觸，具體定義如表 2.1 和表 2.2 在個(gè)模型中生成的接觸單數(shù)分別為211 個(gè)、69 個(gè)和 193 個(gè)。表2.1 接觸區(qū)的定義 表2.2 接觸對(duì)和搜索距離的定義4.載荷和約束的施加 按照貨車(chē)段修規(guī)程的要求，鎖鐵的座入量不得小于 45 毫米。在閉鎖位時(shí)，對(duì)鎖鐵上下運(yùn)動(dòng)的約束是上鎖銷(xiāo)和上鎖銷(xiāo)桿：上鎖銷(xiāo)依靠上鎖銷(xiāo)桿自重的偏心作用力，向后推動(dòng)上鎖銷(xiāo)桿向后運(yùn)動(dòng)，使上鎖銷(xiāo)桿的上防跳臺(tái)落入鉤腔防跳臺(tái)內(nèi)，約束了鎖鐵受到外力振動(dòng)時(shí)向上跳動(dòng)動(dòng)作，產(chǎn)生防跳作用。根據(jù)車(chē)鉤防跳作用原理，鎖銷(xiāo)和鎖銷(xiāo)桿在防跳時(shí)所受作用力和調(diào)車(chē)作業(yè)提鉤分鉤時(shí)的作用力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在檢修過(guò)程中用鎖銷(xiāo)吊運(yùn)成套鉤

26、緩裝置時(shí)鎖銷(xiāo)所受到的拉力（202+93+178+140=613kg，等號(hào)前分別為成套車(chē)鉤，鉤尾框，緩沖器，兩塊沖板的重量），因此，在防跳裝置的強(qiáng)度校核時(shí)，應(yīng)以 613kg 力為最大拉力計(jì)算。在三個(gè)裝配體中分別在鉚釘 1 上方圓柱面、鉚釘 2 上方圓柱面和附件2 上方圓柱面上施加 6130N 的垂直向下的力。 在上鎖提裝配體中的附件 1 圓面上施加全約束和鉚釘 1 圓面上施加橫向位移約束；在上鎖銷(xiāo)裝體中的鉚釘 1 圓面上施加全約束和鉚釘 2 圓面上施加橫向位移約束；在上鎖銷(xiāo)桿裝配體中鉚釘 2 圓面上施加全約束和附件 2 圓面上施加除垂向外的其他位移約束。三連件的裝配體有限元模型如圖 2.6 所示

27、 圖2.6 5.計(jì)算結(jié)果 經(jīng)計(jì)算三連件的應(yīng)力云圖如圖 2.7 所示。 圖2.7 從應(yīng)力云圖中可以看出，上鎖提、上鎖銷(xiāo)和上鎖銷(xiāo)桿的最大應(yīng)力值分別64.7MPa、142MPa 和 123MPa，均小于 C 級(jí)鋼的許用應(yīng)力（195MPa），遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 C 級(jí)鋼的屈服極限（415MPa），滿(mǎn)足要求。 3.1.4 改進(jìn)防跳裝置（三連件）的主要特點(diǎn) 該13號(hào)上作用式車(chē)鉤防跳裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在車(chē)輛連掛和分解時(shí)操作方便，在檢修時(shí)便于維修。主要特點(diǎn)是：(1)不改變現(xiàn)用的車(chē)鉤裝置的結(jié)構(gòu)和作用原理，防跳性能在現(xiàn)有的防跳鎖的基礎(chǔ)上有較大的提高； (2)不改變車(chē)站調(diào)車(chē)作業(yè)中車(chē)鉤分解與連掛作業(yè)習(xí)慣； (3)符合鐵路技術(shù)管理規(guī)

28、則、鐵路貨車(chē)廠、段修規(guī)程要求； (4)不改變現(xiàn)有的車(chē)鉤鉤腔、鉤舌、鉤鎖鐵等其他配件的幾何形狀和尺寸限度； (5)不改變車(chē)鉤檢修的作業(yè)習(xí)慣； (6)防跳性能對(duì)鉤腔內(nèi)各配件磨損和尺寸偏差的敏感性?。?(7)改造過(guò)程簡(jiǎn)單，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成改裝任務(wù)，適合在全路大批量改造，只需在車(chē)輛檢修時(shí)將現(xiàn)用的上鎖銷(xiāo)和上鎖銷(xiāo)桿按要求換下即可。 根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)的防跳裝置經(jīng)裝車(chē)運(yùn)行試驗(yàn)證明，該防跳裝置的防跳作用達(dá)到了理論設(shè)計(jì)預(yù)想。13號(hào)上作用式車(chē)鉤安裝該防跳裝置，可大大提高防止自然分離的能力，充分發(fā)揮其分解、連掛、檢修簡(jiǎn)單，牽引力大，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，且投資少，見(jiàn)效快，改造方便。2.2 引起車(chē)鉤自動(dòng)分離的其它原

29、因及預(yù)防措施 2.2.1 車(chē)鉤閉鎖作用不良 1.原因分析 車(chē)鉤各部位變形與綜合磨耗尺寸過(guò)限，使車(chē)輛行駛在曲線區(qū)段時(shí)閉鎖作用不良， 兩車(chē)鉤相互轉(zhuǎn)動(dòng)而脫開(kāi)，是導(dǎo)致貨車(chē)車(chē)鉤自動(dòng)分離的原因之一。(1) “假落鎖”是造成車(chē)鉤因閉鎖作用不良而分離的最直接、最關(guān)鍵的原因之一23。假落鎖是指車(chē)鉤處于閉鎖位置，鉤鎖鐵雖已經(jīng)落下?lián)踝°^舌，但上鎖銷(xiāo)未充分落下，上鎖銷(xiāo)與車(chē)鉤鎖孔部有間隙，上鎖銷(xiāo)桿與車(chē)鉤防跳臺(tái)未處于防跳狀態(tài)，此時(shí)用鎖鐵托具托起鉤鎖鐵，鉤鎖鐵向上移動(dòng)，沒(méi)有防跳作用。產(chǎn)生的主要原因是鉤舌尾部鉤鎖承臺(tái)堆焊過(guò)高。段修規(guī)程中規(guī)定：“13 號(hào)車(chē)鉤鉤舌在鉤鎖承臺(tái)處堆焊后，鉤鎖坐入量最小處不得小于45 mm”。但在車(chē)鉤

30、檢修中，為了處理防跳間隙超限，有些單位未認(rèn)真進(jìn)行配件選配，而單純采用堆焊鉤鎖承臺(tái)的方法，致使坐入量不足45 mm(即堆焊過(guò)高) ，迫使鉤鎖鐵和上鎖銷(xiāo)上移。如果上鎖銷(xiāo)桿上端超過(guò)上防跳臺(tái)，鉤鎖鐵可以向上移動(dòng)，車(chē)鉤沒(méi)有防跳作用；如果上鎖銷(xiāo)桿上端平面與上防跳臺(tái)基本處于同一高度，上鎖銷(xiāo)上端雖能坐入上防跳臺(tái)下方，但動(dòng)作不靈活。裝車(chē)使用后，就可能出現(xiàn)上鎖銷(xiāo)桿上端不能坐入上防跳臺(tái)下方而使防跳作用失靈，造成運(yùn)行中車(chē)鉤自動(dòng)開(kāi)鎖分離。(2)車(chē)鉤鉤頭各零件磨耗過(guò)限或鉤腕外脹變形超限時(shí)，會(huì)使鉤腕內(nèi)距超限，車(chē)輛在彎道運(yùn)行時(shí)會(huì)造成車(chē)鉤自動(dòng)分離。(3)車(chē)鉤鉤腕的外脹、鉤耳的上翹及下垂等各相關(guān)部位的嚴(yán)重變形，使車(chē)鉤在裝車(chē)后，往

31、往造成閉鎖失效。在鉤腕加焊鋼板時(shí)，未按要求焊接，在摩擦或撞擊時(shí)容易脫落。(4)鉤舌鎖面、鉤鎖鐵兩側(cè)面和鉤腔內(nèi)壁磨耗過(guò)限部位加修不良，如未按要求均勻堆焊再加工平整，而是僅在磨耗部位堆焊面積很小的一塊或一行，在車(chē)輛運(yùn)行當(dāng)中受沖擊或摩擦后極易脫落，造成閉鎖位尺寸超限。 (5)運(yùn)用中鉤提鏈圓銷(xiāo)開(kāi)口銷(xiāo)過(guò)長(zhǎng)或劈開(kāi)角度不夠，支撐在鉤鎖銷(xiāo)孔邊緣，阻礙落鎖也會(huì)造成閉鎖不良。 2.預(yù)防措施(1)嚴(yán)格執(zhí)行鉤緩配件的使用壽命管理規(guī)定，不能進(jìn)行無(wú)休止的焊修和熱處理工作。 (2)鉤腔內(nèi)部各配件修后應(yīng)恢復(fù)其原形尺寸，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)鉤腔內(nèi)防跳臺(tái)的檢查與修理。對(duì)鎖鐵掛鉤軸、上鎖銷(xiāo)桿上部圓弧嚴(yán)禁加修，過(guò)限或不能滿(mǎn)足防跳性能要求時(shí)一律

32、報(bào)廢，對(duì)允許加修的鉤腔內(nèi)部配件，磨耗過(guò)限需要加修時(shí)，加修后必須恢復(fù)原型，不能恢復(fù)原形時(shí)，一律更換為新品。對(duì)鉤腔內(nèi)部防跳臺(tái)及其余磨耗部位必須全數(shù)進(jìn)行檢查，防跳臺(tái)磨耗過(guò)限時(shí)，具備加修能力的單位，加修后必須磨修，不具備加修能力的單位，必須對(duì)車(chē)鉤進(jìn)行更換，嚴(yán)禁使用過(guò)限車(chē)鉤，嚴(yán)禁通過(guò)堆焊鉤頭頂部的上鎖銷(xiāo)桿座來(lái)調(diào)整防跳臺(tái)限度。 (3)對(duì)鉤鎖承臺(tái)的加修須滿(mǎn)焊，打磨必須平整，必須保證鎖鐵坐入量不小于45 mm ，嚴(yán)禁在落成交驗(yàn)時(shí)以堆焊鉤鎖承臺(tái)來(lái)解決防跳作用過(guò)限的問(wèn)題。 (4)選配組裝過(guò)程中，除按規(guī)定對(duì)組裝好的車(chē)鉤進(jìn)行三態(tài)作用試驗(yàn)外，還要認(rèn)真試驗(yàn)防跳作用是否可靠，并加強(qiáng)對(duì)車(chē)鉤防跳間隙的限度控制。 (5)檢修車(chē)鉤

33、時(shí)，車(chē)鉤鉤腕端部外脹變形影響閉鎖位置時(shí)應(yīng)調(diào)修、堆焊或焊裝厚度為 515mm、高度為 6070mm 的梯形鋼板，鋼板需有 2 個(gè)小于 20m的塞焊孔，焊后磨修平整；外脹變形大于 15mm 時(shí)更換。 (6) 配鉤時(shí)，要在安裝鉤舌前測(cè)量閉鎖尺寸，超限時(shí)重新選配。 2.2.2 鉤提桿的橫、縱向位移 1.原因分析 當(dāng)列車(chē)通過(guò)曲線或轍岔時(shí)車(chē)體會(huì)帶動(dòng)鉤提桿產(chǎn)生橫、縱向的位移，鉤提鏈松余量相應(yīng)地會(huì)隨之減少，在鉤提桿的橫、縱向位移過(guò)限特別是鉤提桿頭位于上銷(xiāo)頭的前方時(shí)，鉤提桿鏈松余量的減少會(huì)加劇甚至喪失，極易引起車(chē)鉤的自動(dòng)分離24。 2. 改進(jìn)措施 （1）對(duì)新造敞車(chē)、棚車(chē)，上作用式鉤提桿座直接設(shè)計(jì)為具有類(lèi)似下作用

34、式的定位槽，而對(duì)運(yùn)行中的敞車(chē)、棚車(chē)，當(dāng)定檢到期后，可將上作用式鉤提桿座改造為具有類(lèi)似下作用式的定位槽，或給上作用式鉤提桿座加裝限位裝置，使得鉤提桿即使在縱向沖擊力的作用下，也不能產(chǎn)生甩動(dòng)，這是當(dāng)前減少運(yùn)行中列車(chē)車(chē)鉤分離最有效的措施。 （2）在車(chē)輛新造及各級(jí)修程檢修時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行上作用式車(chē)鉤鉤提桿與車(chē)鉤縱向中心線左右橫動(dòng)量不大于 50mm 要求。通過(guò)實(shí)際運(yùn)用證明這種控制對(duì)預(yù)防貨車(chē)分離事故的發(fā)生是有效的，因?yàn)樵诹熊?chē)通過(guò)彎道或顛簸以及加速度和減速度時(shí)，在較大的鉤提桿橫動(dòng)量和擺動(dòng)的情況下，會(huì)給車(chē)鉤上鎖銷(xiāo)一定的牽拉力，當(dāng)牽拉力足夠時(shí)就會(huì)使車(chē)鉤達(dá)到開(kāi)鎖狀態(tài)，從而導(dǎo)致貨物列車(chē)發(fā)生自動(dòng)分離事故。因此，控制鉤提桿

35、橫向串動(dòng)量對(duì)防止車(chē)鉤自動(dòng)分離是必要的。由于檢測(cè)方法不統(tǒng)一以及不規(guī)范，因此應(yīng)該按照以下正確的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量。 首先是確定測(cè)量基準(zhǔn)，按廠修規(guī)程的要求：“當(dāng)車(chē)鉤縱向中心與車(chē)體縱向中心重合時(shí)，以上鎖銷(xiāo)孔縱向中心與鉤提桿頭部縱向中心重合時(shí)為基準(zhǔn)”，這時(shí)的狀態(tài)如圖2.8所示（其中1為車(chē)體角柱，2為鉤提桿座，3為鉤提桿，4為車(chē)鉤，5為車(chē)體端墻，6為鉤提鏈），車(chē)體的垂向中心線與鉤提鏈6的垂向中心距離25mm的尺寸就得以確定，然后鉤提桿3上劃好刻線再左右竄動(dòng)鉤提桿，根據(jù)刻線的位置變化測(cè)量出鉤提桿3與鉤提桿座2的左右移動(dòng)量的數(shù)值小于50mm為合格。圖2.8 貨車(chē)端部示意圖2.2.3 鉤提桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1.原因分

36、析 由于敞車(chē)、棚車(chē)裝用的車(chē)鉤均為 13 號(hào)上作用式車(chē)鉤，當(dāng)列車(chē)車(chē)速發(fā)生突變時(shí)，列車(chē)將產(chǎn)生很大的縱向沖擊力2627。正常狀態(tài)下，上鎖銷(xiāo)桿導(dǎo)入端的上平面抵在鉤腔內(nèi)的防跳臺(tái)下部，起到車(chē)鉤的防跳作用。在縱向沖擊力的作用下，鉤提桿必然隨著車(chē)體的慣性向上甩起，只要鉤提桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量產(chǎn)生的力大于提鉤力，鉤提桿就通過(guò)鉤提鏈提升上鎖銷(xiāo)，使上鎖銷(xiāo)處在一個(gè)向上提升的力的作用狀態(tài)下，而此時(shí)上鎖銷(xiāo)桿在車(chē)輛受到縱向沖擊而產(chǎn)生的慣性力的作用下向前竄出，脫離鉤腔內(nèi)防跳止擋臺(tái)下方，車(chē)鉤即刻失去防跳作用。 2.改進(jìn)措施在車(chē)體端墻上加裝限位裝置，以限制鉤提桿的擺動(dòng)和縱向位移。該裝置主要包括安裝座、導(dǎo)向柱、上下兩部分滑動(dòng)體和彈簧。工作

37、原理：需要解鉤時(shí)將滑動(dòng)體拉起（此時(shí)彈簧被壓縮），當(dāng)滑動(dòng)體上的定位擋高出導(dǎo)向柱上的定位凹槽時(shí)滑動(dòng)體可以繞著導(dǎo)向柱旋轉(zhuǎn)到使鉤提桿不受約束位置，此時(shí)可以完成解鉤；當(dāng)車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，將滑動(dòng)體恢復(fù)原來(lái)位置，由于解鉤時(shí)彈簧被壓縮，而此時(shí)彈簧要恢復(fù)原長(zhǎng)，這就使得滑動(dòng)體上的定位擋從新落入到導(dǎo)向桿柱上的定位凹槽中，起到了限制鉤提桿的擺動(dòng)和縱向位移的作用。該裝置的主要零件實(shí)體圖、導(dǎo)向柱和滑動(dòng)體平面圖分別如圖圖2.9 限位裝置主要零件實(shí)體圖3. 限位裝置的組裝： 首先是將彈簧套在導(dǎo)向柱上，然后將導(dǎo)向柱與彈簧一起固在安裝座上，再安裝上、下滑動(dòng)體即可，限位裝置組裝圖如圖3.11所示。圖2.10 導(dǎo)向柱和滑動(dòng)體平面圖圖2.1

38、1限位裝置組裝圖 限位裝置的安裝：從圖2.8中可知，如果各部件安裝的位置正確，其鉤提桿鏈垂向中心與車(chē)體中心距離為25 mm，則鉤提桿座(右)中心與鉤提桿鏈垂向中心距為65 mm。如果按這樣的尺寸定位后測(cè)量鉤提桿的橫向移動(dòng)量，就得出如下公式： 左向的橫動(dòng)量數(shù)值應(yīng)為：LZ=65-H/2-D/2+X右向的橫動(dòng)量數(shù)值應(yīng)為：LY=L1-1135-65-H/2-D/2-T+X式中LZ為鉤提桿左向的橫動(dòng)量數(shù)值；LY為鉤提桿右向的橫動(dòng)量數(shù)值；L1為鉤提桿橫向長(zhǎng)度；X為鉤提桿座安裝誤差；D為鉤提桿直徑；H為鉤提桿座孔部寬度；T為鉤提桿R( 鉤 提 把 拐 彎 處 )不能通過(guò)鉤提桿座孔的剩余 長(zhǎng) 度 。如果設(shè)X=

39、0 時(shí) ，按圖紙(QCH136-84-00-000)的設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行計(jì)算，就能得出名義尺寸時(shí)的鉤提桿與車(chē)鉤縱向中心線左右橫動(dòng)量。圖紙中的參數(shù)如下：H=25；D= 22；L1=1300；鉤提桿座孔的直徑 33；鉤提把拐彎處的R=80。因此得出：LZ=41.5mm；LY=37mm。 考慮到上述的左右橫動(dòng)量，圖中a、b、c、d的尺寸值分別為41.5mm、22mm、37mm和20mm，具體安裝位置如圖2.12所示。 圖2.12限位裝置安裝位置示意圖2.2.4 鉤提鏈松余量 1.原因分析 按規(guī)定，在車(chē)輛新造及各級(jí)修程檢修時(shí)，鉤提鏈松余量要調(diào)整至 4050 mm，上作用式車(chē)鉤鉤提桿與車(chē)鉤縱向中心線左右橫動(dòng)量

40、不得大于 50 mm。該限度是在車(chē)鉤緩沖裝置各部分配件狀態(tài)良好下的靜態(tài)測(cè)量值，但在實(shí)際運(yùn)用中車(chē)鉤隨車(chē)輛一起發(fā)生振動(dòng)，鉤提桿出現(xiàn)橫向移動(dòng)和縱向擺動(dòng)，加之車(chē)鉤緩沖裝置各部分部件磨耗，車(chē)鉤出現(xiàn)縱向移動(dòng)等情況，鉤提鏈松余量會(huì)被動(dòng)減少，甚至沒(méi)有松余量。另外，一些檢修單位的檢修質(zhì)量不高，緩沖器自由高超限，增大了車(chē)鉤緩沖裝置在列車(chē)運(yùn)行中的縱向移動(dòng)，也會(huì)減少鉤提鏈松余量。由于條件有限，部分松余量超限的鉤提鏈不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。另外為了防止馬蹄環(huán)丟失，許多車(chē)輛的馬蹄環(huán)被焊死，運(yùn)用中遇到這些情況時(shí)也無(wú)法處理，當(dāng)路況不好、司機(jī)操作不當(dāng)或車(chē)輛自身原因出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)極易造成車(chē)鉤分離。 2.改進(jìn)措施檢修單位應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)車(chē)鉤及配件可見(jiàn)

41、部位的檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理鉤提鏈過(guò)緊的故障。2.2.5 縱向沖擊力的作用 1.原因分析 貨物列車(chē)編組一般都在60 輛70 輛之間，列車(chē)在運(yùn)行時(shí)，由于我國(guó)現(xiàn)有貨車(chē)制動(dòng)機(jī)形式不一( GK、103 、120 等多種制動(dòng)機(jī)混編，制動(dòng)波速不一) ，運(yùn)行速度稍有突變，列車(chē)的縱向沖擊力就很大，列車(chē)的中后部尤其明顯。因此，縱向沖擊力是造成車(chē)鉤分離的主要外因。 2.改進(jìn)措施加快現(xiàn)有貨車(chē)的技術(shù)改造。為適應(yīng)鐵路運(yùn)輸重載、提速的需求，要加快對(duì)現(xiàn)有貨車(chē)13A 型小間隙車(chē)鉤的更換、120 分配閥的改造，以減少列車(chē)的縱向沖擊力。2.2.6 鉤頭的下垂或上翹 1.原因分析 在新段修規(guī)程中，段修落成車(chē)鉤頭下垂或上翹不超過(guò) 5

42、mm ，而在運(yùn)用車(chē)中鉤頭的下垂或上翹超過(guò) 5 mm 的現(xiàn)象比較多。鉤頭的下垂或上翹在列車(chē)的編組中尤其在車(chē)輛空、重載相互連掛的情況下，容易引起車(chē)鉤的互鉤差而影響鉤提鏈松余量。當(dāng)列車(chē)運(yùn)行至路基松軟或線路“三角坑”等病害地段時(shí)，易造成瞬間互鉤差超限而導(dǎo)致列車(chē)分離。這種情況在平直良好線路調(diào)查時(shí)，各部限度尺寸均符合鐵路貨車(chē)運(yùn)用維修規(guī)程的各項(xiàng)要求。 2.改進(jìn)措施 在檢修時(shí)應(yīng)該認(rèn)真的檢查車(chē)輛鉤托梁磨耗板是否丟失和鉤身磨耗是否超限保證兩車(chē)車(chē)鉤互鉤差在75 mm 范圍內(nèi)并且鉤頭下垂或上翹不超過(guò)5 mm。 結(jié) 論本文針對(duì)我國(guó) 13 號(hào)車(chē)鉤使用過(guò)程中出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，得出發(fā)生故障的原因并給出解決措施。論文的核心內(nèi)容是利用 Pro/ENGINEER 軟件進(jìn)行建模和有限元分析軟件 I-DEAS 進(jìn)行拉伸和壓縮兩種情況下的受力分析并進(jìn)行主要零件的改進(jìn)和疲勞壽命的預(yù)測(cè)，為 13 號(hào)車(chē)鉤的設(shè)計(jì)部門(mén)和使用單位提供一定的理論依據(jù)。 所得主要結(jié)論如下：1.通過(guò)裝配體有限元分析（力的傳遞用接觸定義），得出上鎖提、上鎖銷(xiāo)和上鎖銷(xiāo)桿的最大應(yīng)力值分別為 64.7MPa、142MPa 和 1