车钩缓冲装置组成及作用

车钩缓冲装置 车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。它由车钩，缓冲器、钩尾框，从板等组成一个整体，安装于车底架构端的牵引梁内。为了保证车辆连挂安全可靠和车钩缓冲装置安装的互换性，我国铁路机车车辆有关规程规定：车钩缓冲器装车后，其车钩钩舌的水平中心线距钢轨面在空车状态下的高度，客车为880mm（允许+10mm，-5mm误差），货车为880mm（10mm）。两相邻车辆的车钩水平中心线最大高度差不得大于75mm。缓冲器缓冲器 原理原理 用来缓和列车在运行中由于机车牵引力的变化或在起动、制动及调车作业时车辆相互碰撞而引起的纵向冲击和振动。缓冲器有耗散车辆之间冲击和振动的功能，从而减轻对车体结构和装载货物的破坏作用。缓冲器的工作原理是借助于压缩弹性元件来缓和冲击作用力，同时在弹性元件变形过程中利用摩擦和阻尼吸收冲击能量。分类分类 根据缓冲器的结构特征和工作原理，一般缓冲器可分为：摩擦式缓冲器、橡胶式缓冲器和液压缓冲器等。摩擦缓冲器由前、后两部分组成，前部为螺旋弹簧（客车用）或环弹簧（货车用），后部为内、外环弹簧，彼此以锥面相配合，两部分之间有弹簧座板分隔。螺旋弹簧用来缓和冲击作用力，环弹簧两滑动斜面间的摩擦力用来起到吸收能量的作用。当缓冲器受力压缩时，使各环相互挤压，这时外环弹簧中就储存了大部分的冲击能量；同时各内外环簧的斜面之间因相互摩擦而将一部分冲击能变成热能。当外力除去后，各环簧之间又产生摩擦，将所储存能量的一部分再一次转变为摩擦热能而消散，因而起到了缓冲和减振的作用。橡胶缓冲器的头部为楔块摩擦部分，由三个形状完全相同且带倾斜角的楔块，压头和箱体等部分组成，楔块介于压头与箱体之间，整个缓冲器封闭在箱体内 橡胶缓冲器是借助橡胶分子内摩擦和弹性变形起到缓和冲击和消耗能量作用的。为了增大缓冲器容量，在头部装有金属摩擦部分，借助三个带有倾角的楔块，在受压时与箱体及压头间各接触斜面产生相对位移，因摩擦而消耗冲击能量。一、车钩缓冲装置的组成 1.车钩缓冲装置各部件名称 车钩、钩尾销、前从板、缓冲器、后从板等组成。2.车钩缓冲装置各部件组装位置 车钩和钩尾框把它们联成一体 3车钩缓冲装置在车底架上的安装位置二、车钩缓冲装置的作用（1）机车牵引车辆时，作用力（牵引力）传递顺序：作用力车钩钩尾销钩尾框后从板缓冲器前从板前从板座牵引梁（2）机车推送车辆时，作用力（推进力）传递顺序：作用力车钩前从板缓冲器后从板后从板座牵引梁（3）按其结构类型分为螺旋车钩、密接式自动车钩、自动车钩及旋转车钩等。螺旋车钩使用最早，但因缺点较多已被淘汰，密接式自动车钩多为高速铁路车辆所用。中国除在大秦铁路重载单元列车上使用旋转车钩外，现一律采用自动车钩。所谓自动车钩，就是先将一个车钩的提杆提起后，再用机车拉开车辆或与另一车辆车钩碰撞时，能自动完成摘构或挂钩的动作的车钩。（4）缓冲器的作用 根据以上所述，车钩缓冲装置无论承受牵引力或推进力，都要经过缓冲器传给牵引梁及彻底架。而缓冲器总是承受压缩力，通过缓冲器的作用，使冲击力减弱，以减少对车底架的冲击和振动，从而提高列车运行的平稳性。锻造钩尾框研发历程锻造钩尾框研发历程 钩尾框是铁路货车车钩缓冲装置的重要组成部分，在车辆牵引、连挂和发生缓冲作用时，钩尾框将直接完成车辆间纵向力的传递工作。锻造钩尾框生产现场。受领任务 近年来，铁路在货运运输领域实施了重载与提速并举战略，有力推动了铁路货运列车生产技术迅速提高和车辆性能的不断升级。长征重工有限责任公司作为路外铁路货车生产厂家之一，担负着生产高质量铁路货车和对车辆配件进行升级换代的任务。2001年年底，铁道部运输局根据铁路货车发展的需要和各车辆制造单位的资源配置情况，指示长征重工研究开发Z8G、ZK2、25t轴重锻钢支撑座，并将其分别用于Z8G、ZK2和ZK6转向架。长征重工不辱使命，高质量完成了任务。2004年，铁道部运输局又要求长征重工着手研发锻造钩尾框，以替代铁路沿用了几十年的铸钢钩尾框。组织研发团队 受领这项任务后，长征重工立即成立了以总工程师为项目组组长，分管技术开发的副总工程师兼技术中心主任为副组长的项目研发小组，组织相关专家和专业技术骨干开展与产品研发相关的工艺方案研究、原材料沿用方案研究以及所需工装设备胎位改造方案研究。钩尾框是铁路货车车钩缓冲装置的重要组成部分，在车辆牵引、连挂和发生缓冲作用时，钩尾框将直接完成车辆间纵向力的传递工作。项目组成员们仔细分析了钩尾框的结构特点和受力状况，一致认为，在车辆载重从60吨升级到70吨乃至80吨、列车编组不断扩大、列车运行速度大幅度提高的情况下，虽然铸钢钩尾框的材质已经升级为“E”级铸钢件，但由于铸造工艺等原因，铸钢钩尾框无法避免地存在气孔、缩松、夹杂、裂纹等缺陷，而这些缺陷对货车高速运行构成潜在安全隐患。与铸钢钩尾框相比，利用锻造技术生产的锻造钩尾框由于通过锻击消除了铸态缺陷，改善了金属内部组织结钩，显著提高了金属的强韧性及耐疲劳性能，能够确保货车提速后的安全性和可靠性。70t级铁路货车车钩缓冲装置段修级铁路货车车钩缓冲装置段修 70t级铁路货车段修技术条件（暂行）4 车钩缓冲装置 70t级货车装用17型车钩（16型钩舌），17型铸造或锻造钩尾框，MT-2型缓冲器；C70A装用16、17型车钩及牵引杆。4.1 17型钩体 4.1.1 钩身下平面须焊装磨耗板，磨耗板磨耗超限时更换，丢失时补装。磨耗板应焊装在钩身下平面距钩肩51处,规格为2501506，两侧段焊,如图4-1所示。磨耗板材质为27SiMn，硬度为314415HBW，须使用经烘干处理的J606焊条焊接。钩体磨耗板焊装示意图 4.2 17型钩尾框及钩尾框托板磨耗板 4.2.1 17型锻造钩尾框磨耗超限时堆焊后磨平。4.2.2 不得焊装钩尾框框身磨耗板，须配套装用图号为QCH194A-84-00-002含油尼龙钩尾框托板磨耗板。含油尼龙钩尾框托板磨耗板装用示意图 4.2.3 含油尼龙钩尾框托板磨耗板原型厚度为8，剩余厚度小于4或裂损时更换。4.3 车钩组装 4.3.1 车钩组装后处于闭锁位置时，车钩闭锁显示孔须全部露出，如图4-3所示。图4-3 闭锁显示孔示意图闭锁显示孔示意图 4.3.2 钩舌处于牵引位置时，用检查样板与钩头正面贴靠，闭锁位置钩舌内侧面与钩体正面沿垂直方向距离须不大于97，如图4-4所示。4.4 牵引杆 4.4.1 杆身、杆颈横裂纹在同一断面之和小于50时焊修，大于时更换。4.4.2 钩尾销孔周围25范围内裂纹时焊修；超过范围的裂纹深度小于3时可铲磨清除，大于3时更换。4.4.3 钩尾销孔后壁与钩尾端部距离小于83时堆焊后磨平，小于77时更换。4.4.4 长度小于1741时在两端堆焊后磨平，小于1734时更换。4.4.5 尾端高度磨耗超限时堆焊后磨平。4.4.6 焊修后须经热处理，材质保持为E级钢；材质无法保持为E级钢时更换。4.5 车钩缓冲装置检修限度表（表4-1）车钩缓冲装置检修限度表 序号名 称原型段 修备 注1钩尾端部与钩尾销孔后边缘的距离不小于8983钩尾端部与钩尾销孔边缘的距离小于77时更换2闭锁位置时钩舌内侧面与钩体正面距离不大于828997 3全开位置时钩舌内侧面与钩腕内侧面距离不小于 219 4钩舌销孔径向磨耗不大于422 517型锻造钩尾框磨耗不大于框身厚度其他部位28 34 客车密接式车钩缓冲装置的解钩操作过程客车密接式车钩缓冲装置的解钩操作过程 客车密接式车钩缓冲装置的解钩由人工完成。具体操作过程规定如下：(1)确认手柄定位销位于解钩手柄的销孔中,不能位于钩体的销孔中；(2)机车向后微退,使待分解车钩处于受压状态；(3)板动解钩手柄至解钩位,在钩体销孔内插上手柄定位俏.之后操作人员离开操作位置；(4)机车向前运动,将待分解车钩拉开；(5)操作人员进入操作位置,拔出手柄定位销,使车钩处于待挂状态,并将定位销插回解钩手柄的销孔中。货车车钩缓冲装置作用力的传递顺序货车车钩缓冲装置作用力的传递顺序 列车牵引或者压缩时车钩缓冲装置作用力的传递顺序如下：1、当列车牵引时，作用力的传递顺序为：车钩钩尾销钩尾框后从板（无后从板者除外）缓冲器前从板前从板座牵引梁，如图所示。车钩缓冲装置牵引状态示意图2、当列车压缩时，车辆受冲击时，作用力的传递顺序为：车钩钩尾销前从板缓冲器后从板（无后从板者除外）后从板座牵引梁，如图所示。车钩缓冲装置压缩状态示意图货车车钩分离原因货车车钩分离原因 长期以来，车钩自动分离问题一直困扰着行车部门，特别是近年来，货物列车提速和重载后，这一问题变得尤其突出，已成为影响列车正常运用的重要因素之一。要从根本解决车钩的自动分离问题，必须首先找出事故的真正原因，然后对症找出相应的解决措施。由于现场事故的调查结论大多没有明确的故障原因，或虽指出了原因，但可靠程度较差，因此，需对这些原因逐一进行分析和甄别。现场提出的故障原因主要有以下6个：（1）车钩磨耗过限；（2）车钩防跳不良；（3）人为原因；（4）外和触动了提钩杆或提钩链；（5）空重车及其他原因引起钩高差过大；（6）车钩内部配合不良。车钩缓冲装置常见故障分析及处理车钩缓冲装置常见故障分析及处理 缓冲器在运行和调车作业过程中经常受到变化的压缩力和冲击力，致使各部分零件产生磨耗、变形、裂损等故障，导致缓冲器作用不良，从而使车辆间的冲撞加剧，以致造成车体和货物的损坏。因此，对缓冲器的故障应该及时进行分析与处理。目前，我国货车上使用的缓冲器大部分为二号和MX-1型缓冲器，随着列车载重和列车质量的增加，以上缓冲器的强度和容量逐渐达不到要求，大容量的新式ST型、MT-3型缓冲器正逐步推广使用，因此，以下主要针对二号缓冲器、MX-1缓冲器、ST型缓冲器、MT-3缓冲器常见故障进行分析。一、缓冲器的故障分析 1、二号缓冲器的故障分析弹簧盒裂纹原因 弹簧盒裂纹多数发生在弹簧盒的尾端和弹簧盒端部弯角处。弹簧盒底部与后从板相接触，运行中相互发生摩擦造成弹簧盒底部边沿磨耗和裂损，尤其是当缓冲器作用失灵而处于压死状态时，弹簧盒在列车运行和调车作业时直接受到过大的冲击力而开裂，也有因施修时截换工艺不良，使弹簧盒受力不均而折损的。环弹簧裂纹、折损原因 在环弹簧的裂纹和折损中，以内环弹簧（尤其是半内环弹簧）为最多，约占故障的12左右。因其相对来说受力较大，当负担力不均匀后，在长期使用中材质容易产生疲劳裂纹，裂纹大多在锥面上，而破损者往往碎成许多小块，而由此影响到其他环簧。环弹簧咬合一起 环弹簧咬合一起，致使缓冲器成为一体而失去缓冲作用。产生环弹簧咬合的主要原因是由于给油不良，油质差、油量不足或者是摩擦面把油膜切断所致。列检作业中，如果发现缓冲器两端与前后从板间有间隙时，即可判断为环弹簧互相咬合的故障。缓冲器自由高度不合规定尺寸 缓冲器自由高度不合规定尺寸的产生原因是由于弹簧的刚度过低，容易产生弹簧塑性变形而导致缓冲器自由高度不合规定尺寸。另外，当缓冲器各零件产生磨耗，环弹簧衰弱也会导致缓冲器自由高度不合规定尺寸。2、MXI型摩擦橡胶缓冲器故障分析箱口部开裂原因箱口部开裂，裂口位置位于水平面，其原因是水平面薄于其他面（21 mm），楔块靠近箱间隔爪一侧（即楔块装扁），使楔块与箱口斜面形成空间，造成楔块与箱口摩擦面为线接触，反复压缩和复原，逐渐磨成沟槽，强度减弱，当运用中受到较大冲击时，使箱口胀开。箱体底端面辗堆 箱体底端面辗堆的原因是箱体底部水平面厚度为21 mm，而十三号车钩的钩尾框后堵弯角圆根高18 mm，当列车牵引时，钩尾框后堵圆根斜坡向箱底端面摩擦辗堆，直至与钩尾框后堵圆根相似为止。这样，使缓冲器底板在箱体内（设计时为底板露出底端1mm），造成分解时底板取不出来，需用扁铲将辗堆边铲掉后方能分解。压块、楔块压人箱体上口内卡住，底板、底隔板、橡胶片脱出箱体。其原因是底板四角挂耳磨耗，箱体挂耳槽部分外胀，使底板只要稍微窜动，底板即脱出。当缓冲器受到冲击力作用时，压块压迫楔块达到极限，使压块与箱体上口压平，而箱体底端又失去支承作用，造成箱体内配件脱出。底隔板折断和底板弯曲变形 底隔板折断和底板弯曲变形的原因是底隔板材质为球墨铸铁，抗弯强度不足，而底板上设有两个长圆孔，减弱其强度,造成底隔板折断和底板弯曲变形。3、ST型缓冲器故障分析、拉紧螺栓折断。其原因是由于车辆在重载高速运行中刹急闸，拉紧螺栓受到很大的冲击力，在交变应力作用下，拉紧螺栓产生塑性变形，局部应力集中的部位易发生折断，此外，诸如夹砂等材质缺陷也能造成螺栓折断。ST缓冲器、螺母松动，自由高过限。原因一是在长时间的交变力作用下，拉紧螺栓螺母逐渐松动，造成自由高增加。原因二是由于弹簧的刚度过低而产生弹簧塑性变形以及长时间使用后圆弹簧衰弱，也容易导致缓冲器自由高度不合规定尺寸。、内、外圆弹簧裂纹或塑性变形、折断。内外圆弹簧在长期使用中材质容易产生疲劳裂纹，在交变应力作用下产生塑性变形、折断。4、MT-3型缓冲器故障分析、箱体裂纹、变形。当车辆满载时，车辆的冲击速度在7km/h时，缓冲器刚度增加较快，此时有较强的应力交变，在缓冲器压缩过程中，固定板与箱体接触圆角易造成应力集中，使箱体开口部产生裂纹，此外，在长时间外力作用下，由于缓冲器部件的磨耗造成缓冲器受力失衡，造成局部应力集中，使箱体易产生塑性变形和裂纹。此外，由于箱体内部铸造缺陷而造成的裂纹也占有很大比例。、外露部件折损或缺件。MT-3型缓冲器是由箱体、摩擦机构和弹性元件等组成，采用两楔块带动板的摩擦机构和以圆柱型螺旋弹簧作为弹性元件的全钢干摩擦式弹簧缓冲器，箱体不直接承受摩擦作用，由其结构来看，不是全封闭的，其外露配件在冲击力作用下易折损，丢失。、自由高过限 由于长期受交复力作用，弹簧刚度降低，弹簧产生塑性变形而导致缓冲器自由高度不合规定尺寸。另外，由于缓冲器各零件产生磨耗，角簧、内、外弹簧衰弱，复员弹簧失效也会导致缓冲器自由高度不合规定尺寸。二、缓冲器常见故障及检查方法 由于列车在运行中和吊车作业中，缓冲器经常受到较大的冲击力作用，致使各部分产生磨耗、裂损、变形等故障。缓冲器常见故障按型号分主要有：（1）二号缓冲器内、外环弹簧裂纹或塑性变形，弹簧盒底部折缘与上部凸缘处裂纹等。（2）MX1型橡胶缓冲器主要故障是箱体口部的裂损比较严重。（3）ST型缓冲器常见故障为拉紧螺栓断裂、内外圆弹簧裂纹或塑性变形、折断。（4）MT-3型缓冲器主要故障为箱体裂纹、外露部件折损或缺件。产生上述故障时，缓冲器会失去缓冲作用。缓冲器失效时，车钩缓冲装置可能会出现以下象征：（1）弹簧盒盖压人弹簧盒内。（2）从板与从板座之间的间隙较大。（3）钩身、钩尾框与钩尾框托板接触磨耗痕迹过长。（4）当车钩处于牵引状态时，钩肩与冲击座之间距离较大。