客车15号车钩主要故障分析及改进措施

学术论文 2018-05-17 10:31:41
  随着客车的不断提速,随之而来的客车车辆故障也不断增多,出现了一些车辆方面的故障,而车钩故障又表现极为突出。而伴随着车钩的故障明显增加,客车在提速后逐渐暴露出车辆运行过程中纵向冲击加剧、旅客乘车舒适度下降、车辆运用中车钩磨耗加快等问题。 
  因此,我们有必要着重讨论铁路客车车钩的主要故障及原因,并通过对客车15号车钩装置的典型故障为例讨论。 
  1 现场调研 
  15号车钩的主要故障就是裂纹,经对客车段修的车钩调研统计,得出车钩裂纹的部位多在上钩耳孔或下钩耳孔与钩头连接圆弧处(钩耳孔根部),个别的上、下钩耳孔根部同时出现裂纹,钩尾销孔周围也易出现裂纹。 
  2 原因分析 
  2.1 车钩纵向冲击力大。车辆随着速度增高,其车钩承受的纵向作用力也就越大。原设计中钩耳为非受力点,而日常加修钩耳孔有偏差、组装车钩不当(如:钩舌时钩耳孔中心至牵引突台间的距离变小)等原因,钩耳成了车辆运行过程的牵引力受力部分,而钩耳上下部分由于铣孔、镶套所产生的不同心度,也会使其受力不均,因此在钩耳孔附近产生裂纹。 
  2.2 车钩连接部间隙大。车钩装用后产生了日常磨耗,造成其牵引台、冲击台磨耗加剧。车钩受其结构原因,牵引台、冲击台现场无法加修,使得钩头的牵引台、冲击台部分与钩舌的牵引台、冲击台部分之间的间隙大于钩舌与钩耳孔之间的间隙,致使钩舌销和钩耳受力,导致钩耳产生裂纹。因此,15号车钩连接面处及车钩与从板等都存在间隙,据计算,总间隙达到27.5mm,而且这个自由间隙随着钩舌、钩腕的磨耗不断增大,运用中自由间隙一般在30-60mm之间。 
  2.3 缓冲器的性能不良。与15号车钩配套的所谓大容量G1号缓冲器,其结构、原理及外形尺寸和1号缓冲器基本相同,只是弹簧钢材质由55Si2Mn改为60Si2CrVA,环簧的断面尺寸进行了调整,主要靠提高强度和初压力来提高缓冲器的容量。但是G1号缓冲器刚度增加了约33%,在同样的纵向相对位移下,其所受纵向力也要相应地增加三分之一左右,同时G1号缓冲器的较大初压力,使其存在一定的不缓冲区,牺牲了对小冲击的缓和,初压力越大,影响冲动越大。缓冲器强度和初压力提高的同时,它的吸收率也要降低。这些因素都导致了列车纵向冲动加大,提高车钩的受力。 
  2.4 焊修工艺不当。钩尾销孔附近的裂纹,大多出现在此部位磨耗后焊修过的车钩上。主要是由于焊修工艺不当,造成焊缝中存在焊接缺陷(如气孔、夹渣等)或焊修后热影响区性能下降,形成疲劳裂纹源,导致了此部位裂纹的增多。 
  3 对策及建议 
  3.1 减少连接间隙。按国外情况,应全面推广小间隙钩舌,使连接间隙减少到3mm为宜,特别是减少钩头与钩舌的牵引台和冲击台之间的间隙,使牵引台或冲击台承担更多的纵向牵引力或冲击力,这样可以减少钩舌销承担纵向牵引力或冲击力的不足和钩耳孔根部裂纹的发生。 
  3.2 提高缓冲器性能。铁路运输较发达的国家都很重视缓冲器的开发和运用,首先要降低缓冲器的初压力,以零出压型为最优,合理确定缓冲器容量,缓冲器容量过低,易导致车辆产生刚性冲击;容量较高时,则要以其刚度和初压力适量为前提。对于快速客车,最好使用目前较先进的大容量、低阻抗、质量轻、检修周期长的弹性胶泥缓冲器。 
  3.3 提高加修质量。一方面加强钩耳孔的检查检修,确保上下钩耳孔德同心度符合工艺要求,同时加强牵引台、冲击台的检查,做好选配;另一方面要提高焊修质量,焊修时要做到,认真开好坡口,彻底消除裂纹再施焊,焊后要及时热处理,消除热裂纹。
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