（机械工程专业论文）13号车钩防跳装置运行状况分析及方案研究.pdf

摘要 摘要 本文对1 3 号上作用式车钩防跳装置的作用原理及运用现状进行了深入分析，并结 合两次事故的调查，得出了今后在生产和使用1 3 号上作用式车钩防跳装置过程中需要 注意的事项，提出了改进方案。 本文用理论结合现场实物分析的研究方法进行研究，主要研究内容包括： 1 对1 3 号上作用式车钩防跳装置原理进行理论分析，通过计算和实际使用过程分 析，表明了1 3 号上作用式车钩防跳装置达到了设计要求，解决了多年来困扰铁路系统 的车钩分离惯性事故。 2 对两次使用1 3 号上作用式车钩防跳装置仍然产生车钩分离事故的现场及实物进 行检测，并结合生产厂家的生产状况及使用单位运用保养情况，经过理论分析及实物模 拟，得出了1 3 号上作用式车钩防跳装置产生分离的原因，具体是由于生产单位不注意 产品质量，对产品性能不熟悉，产品组装后产生卡滞现象，使用单位在日常使用和保养 中未及时发现，致使1 3 号上作用式车钩防跳装置在运用中失去作用而产生车钩分离。 针对分析结果，本文提出了现有1 3 号上作用式车钩防跳装置在生产和使用过程中应该 注意的事项。 3 在对现有1 3 号上作用式车钩防跳装置进行分析后，结合使用单位的现场情况， 提出了改进意见，即对现有1 3 号上作用式车钩防跳装置的部分结构重新设计，新结构 加大了一级防跳台，这样既增大了车钩防跳装置的防跳面积，同时使之具有限位功能， 增大防跳面积会使车钩防跳装置更加耐磨，延长了使用寿命，限位功能则避免了因生产 质量不高和使用保养不当造成的车钩防跳装置卡滞现象。 4 将1 3 号上作用式车钩防跳装置原理延伸，对下作用车钩防跳装置进行探讨。 关键词：1 3 号车钩；防跳装置；车钩分离；行车安全 大连交通大学1 ：程硕十学位论文 a b s t r a c t t h et h e s i sc o n d u c t sd e e pa n a l y s i so ft h ef u n c t i o n a lp r i n c i p l ea n dt h ep r e s e n ta p p l i c a t i o n c o n d i t i o no ft h ea n t i c r e e pd e v i c ef o rn o 1 3t o po p e r a t i o nc o u p l e r s ，a n di n t e g r a t e st h e i n v e s t i g a t i o no ft w oa c c i d e n t s ；i tt h e ng e t st h em a t t e r sn e e d i n ga t t e n t i o nd u r i n gt h ep r o d u c t i o n a n du s eo fn o 1 3t o po p e r a t i o nc o u p l e ra n t i - c r e e pd e v i c e sh e r e a f t e ra n dr a i s e sp r o p o s a l sf o r i m p r o v e m e n t t h et h e s i sc o n d u c t sr e s e a r c h e sb a s e do i lb o t ht h e o r ya n do b j e c ta n a l y s i so ns i t e m a i n r e s e a r c h e si n c l u d e ： 1 i tm a k e st h e o r e t i c a la n a l y s i so ft h ep r i n c i p l eo fa n t i - c r e e pd e v i c ef o rn o 1 3t o p o p e r a t i o nc o u p l e r s ；t h ec o m p u t a t i o na n da n a l y s i s o fa c t u a lu s ep r o c e s si n d i c a t et h a tt h e a n t i c r e e pd e v i c e sf o rn o 1 3t o po p e r a t i o nc o u p l e r si n d e e dm e e td e s i g nr e q u i r e m e n t s ，w h i c h s o l v e st h ec o u p l e rs e p a r a t i o ni n e r t i a la c c i d e n t st r o u b l i n gt h er a i l w a ys y s t e mf o ry e a r s 2 t h et h e s i si sb a s e do nt h et e s ta n de x a m i n a t i o no ft h eo b j e c t sa n dt h es i t e sw h e r e n o 1 3t o po p e r a t i o nc o u p l e ra n t i - c r e e pd e v i c e sa r eu s e dw h i l ec o u p l e rs e p a r a t i o na c c i d e n t s s t i l lo c c u rf o rt h et w ot i m e s ；i ti n t e g r a t e st h ep r o d u c t i o nc o n d i t i o no ft h em a n u f a c t u r e r sa n d t h eu s ea n dm a i n t e n a n c eo fu s e ru n i t s ；t h r o u g ht h e o r e t i c a la n a l y s i sa n do b j e c ts i m u l a t i o n ，i t f i n d st h ec a u s eo ft h es e p a r a t i o no ft h ea n t i c r e e pd e v i c e su s e di nn o 1 3t o po p e r a t i o n c o u p l e r s ，n a m e l y ，t h e r ei sc h e c ka n ds t a g n a t i o no c c u r r i n g a f t e rt h ep r o d u c t sa r ea s s e m b l e d ，a s t h ep r o d u c t i o nu n i tn e g l e c t sp r o d u c tq u a l i t ya n di sn o tf a m i l i a rw i t hp r o d u c tp e r f o r m a n c e ；a n d t h ep r o b l e m sa r en o td e t e c t e dt i m e l yd u r i n gd a i l yu s ea n dm a i n t e n a n c e ，r e s u l t i n gi nc o u p l e r s e p a r a t i o nd u et on 0 1 3t o po p e r a t i o nc o u p l e ra n t i c r e e pd e v i c el o s i n gi t sf u n c t i o n s a i m i n g a tt h ea n a l y s i sr e s u l t s ，t h i st h e s i sp u t sf o r w a r dt h em a t t e r ss h a l lb ep a i da t t e n t i o nt od u r i n gt h e p r o d u c t i o na n d u s eo fe x i s t i n gn o 1 3t o po p e r a t i o nc o u p l e ra n t i 。c r e e pd e v i c e s 3 a f t e rt h ea n a l y s i so ft h ee x i s t i n gn o 1 3t o po p e r a t i o nc o u p l e ra n t i c r e e pd e v i c e s ，t h e t h e s i s r a i s e si m p r o v e m e n tc o m m e n t ，i n t e g r a t i n gt h ec o n d i t i o no nt h es i t e so fu s e ru n i t s ， n a m e l yt or e d e s i g np a r t i a ls t r u c t u r e so fn o 1 3t o po p e r a t i o nc o u p l e ra n t i - c r e e pd e v i c e s t h e n e ws t r u c t u r ee x p a n d st h ef i r s tl e v e la n t c r e e pl e d g e ，w h i c hn o to n l yi n c r e a s e st h ea n t i 。c r e e p a r e ao ft h ec o u p l e ra n t i c r e e pd e v i c e ，b u ta l s op r o v i d e si tp o s i t i o n i n gf u n c t i o n 。t h ei n c r e a s e d a n t i c r e e pa r e ae n a b l e st h ec o u p l e ra n t i - c r e e pd e v i c e s t os t a n dm o r ea b r a s i o n ，a n di nt h i sw a y t h e i rs e r v i c el i f ei sp r o l o n g e d t h ep o s i t i o n i n gf u n c t i o nh e l p st op r e v e n tc h e c ka n ds t a g n a t i o n o fc o u p l e ra n t i c r e e pd e v i c e sc a u s e db yi n f e r i o rq u a l i t ya n dm i s u s eo rp o o r m a i n t e n a n c e 4 i te x t e n d st h ep r i n c i p l eo fn o 1 3t o po p e r a t i o nc o u p l e ra n t i c r e e pd e v i c e a n d d i s c u s s e sb o t t o mo p e r a t i o nc o u p l e ra n t i c r e e pd e v i c e s k e yw o r d s ：n o 1 3c o u p l e r ；a n t i c r e e pd e v i c e ；c o u p l e rs e p a r a t i o n ；t r a v e l i n gs a f e t y i i 大连交通大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考 文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究庙 果，也不包含为获得太整塞通太堂或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不 实之处，由本人承担一切相关责任。 学位论文作者签名： 1n 殍 日期： 年，1 月，7 日 大连交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解太蓬塞通太堂有关保护知识产权及保 留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的 知识产权单位属太蓬塞通太堂，本人保证毕业离校后，发表或使用 论文工作成果时署名单位仍然为太蓬塞通太堂。学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查 阅和借阅。 本人授权太蓬銮通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入 中国科学技术信息研究所中国学位论文全文数据库等相关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 、 又。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者鼢纱 日期：m 年r ) ，月7 日 锄鲐勿科 日期：么7 年2 月77 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：叹盘j 绎糍力锄剃t 匆协z 砀缓电话：踟莎9 ；似k 通讯舭鼍翳口2 燃也 蝴“价， 电子信箱： j 厶2 i 姒亡? 班秒占；沪h 绪论 绪论 随着我国铁路货物运输提速、重载的进一步发展，作为铁路货车主型车钩的1 3 号、 1 3 a 型上作用车钩分离现象呈逐渐增加趋势，影响了铁路货物运输的有序进行，并在一 定程度上制约了提速、重载的进一步发展。 为了进一步提高1 3 号、1 3 a 型上作用车钩防分离的可靠性，各铁路局、站段、工厂 及科研单位围绕防止车钩分离问题组织研究了多种方案，并采取了相应的措施，然而由 于成本、生产工艺、现场作业习惯等原因，未能得到推广使用。 新型1 3 号、1 3 h 型上作用车钩防跳装置( 以下简称“1 3 号上作用车钩防跳装置 ) 通过了铁道部组织的技术方案论证，2 0 0 4 年1 1 月起1 3 号上作用车钩防跳装置开始在沈 阳铁路局管内进行小批量运用考验。2 0 0 5 年5 月铁道部组织了1 3 号上作用车钩防跳装 置扩大装车前的技术审查。为进一步验证1 3 号上作用车钩防跳装置的可靠性，从2 0 0 5 年5 月起，1 3 号上作用车钩防跳装置开始扩大装车试验，累计装车5 3 9 4 辆进行运用考 验，效果良好。 1 3 号上作用车钩防跳装置从2 0 0 6 年4 月在全国铁路货车1 3 号、1 3 a 型上作用车钩 大面积换装，至今已运行超过一个段修期( 二年半) 。其基于三连杆作用原理的防跳性 能比旧车钩二连杆防跳装置大大提高，基本杜绝了困扰铁路系统多年的车钩分离惯性事 故，为保证铁路提速重载运行起到积极保证作用。 随着新型1 3 号上作用车钩防跳装置生产厂家逐渐增多，运用时间增长，车钩分离 事故也有发生，虽然是极少数个例，但仍然需要引起重视，在排出了人为分钩等因素后， 选取了两起典型列车分离事故进行分析，通过对这两起事故车钩的防跳装置进行调查和 对现运行两年半( 一个段修期) 的车钩防跳装置抽样测量，经过理论分析和实际数据相 对比，得出了两起事故车钩的防跳装置失效的主要原因及今后的改进和预防办法。对两 次使用1 3 号上作用式车钩防跳装置仍然产生车钩分离事故的现场及实物进行检测，并 结合生产厂家的生产状况及使用单位运用保养情况，经过理论分析及实物模拟，得出了 1 3 号上作用式车钩防跳装置产生分离的原因，即由于生产单位不注意产品质量，对产品 性能不熟悉，产品组装后产生卡滞现象，使用单位在日常使用和保养中未及时发现，致 使1 3 号上作用式车钩防跳装置在运用中失去作用而产生车钩分离。针对分析结果，提 出了现有1 3 号上作用式车钩防跳装置在生产和使用过程中应该注意的事项。并提出了 相应的改进意见。 大连交通大学t 挥硕 学f 市论文 第一章13 号上作用车钩防跳装置特点及作用原理 我国铁路系统大约保有货车7 0 万辆，其中约5 5 万辆使用1 3 号、1 3 a 型上作用车钩， 1 3 号、1 3 a 型上作用车钩属于关节式i e n , j 性自动车钩，它的设计较合理地安排了钩头与 钩舌、钩舌与钩舌销之间的间隙，在闭锁位置时，可使钩舌销不受或较少地承受作用力， 更充分地发挥了车钩各部材料的承载能力。但是，由于与1 3 号、1 3 a 型上作用车钩 配套使用的锁闭装置功能单一，无法对车钩进行有效保护。 由于旧式车钩锁闭装置在使用中暴露出的安全隐患，由大连交通大学与大连某公司 共同研发出1 3 号、1 3 a 型上作用车钩防跳装置，1 3 号上作用式车钩防跳装置在不改变 现有车钩钩腔、钩舌、钩锁铁几何形状和尺寸限度的前提下，改变旧式车钩锁闭装置的 结构和作用原理，利用现有1 3 号上作用式车钩钩腔内的空间，依靠防跳装置自身结构 特点( - - 杆直立不稳定) 和其独特的自由运动原理，在钩腔内形成一个延伸三角形结构， 无论是列车加速时产生的后向惯性力还是在列车制动时产生的前向惯性力，都能产生防 跳作用，对锁铁进行控制，使锁铁在车辆受到外力冲击会作上下振动时，无法完全脱离 锁铁承台；有效的防止车钩的自然分离现象口1 。它防跳能力强，翻转不开钩，装卸不复 杂，不减弱开钩性能。 1 11 3 号上作用车钩防跳装置特点 1 1 11 3 号上作用车钩防跳装置结构 1 3 号上作用式车钩防跳装置为三连件形式，比旧式车钩锁闭装置多了一节运动机 构，可两级防跳，该装置在现用的钩腔内自然打开，呈反“z 字形结构作用于钩锁铁 上，前后各有一个防跳台作用于钩内腔，通过两节转动机构的回转，有效的消除了车钩 由于碰撞所产生的前后向惯性力，同时利用钩腔内空间小的特点，反“z 字形结构的 三连件防跳装置，在落锁后，依靠自身的重力作用，将锁销和上锁体分别卡在钩腔防跳 台处和上锁销孔前凸缘下，造成锁铁向上位移越大，锁销受联板的圆弧运动轨迹限制， 越向钩腔防跳台内运动，三连件的防跳作用越强，这种作用原理在人工外力作用下得到 了验证，对防止车钩自然分离有显著作用。 1 3 号上作用车钩防跳装置由上锁提、上锁销和上锁销杆组成，如图1 1 所示。 2 第一章1 3 号上作川车钩防跳装置特点及作m 原理 图1l1 3 号t 怍片j 年钩防跳装置 f i g u r e l 1 n o1 3 t o p o p e r a t i o nc o u p l e r a n t i - c r e e p d e v i c e 三连件式防跳装置的主要特点是：不改变车钩其他配件任何尺寸和形状；不改变车 钩检修的作业习惯：不改变车站调车作业的任何习惯。不受防跳间隙影l 翱，不受钩腔尺 寸变化( 磨损或铸造误差) 影响。根据三杆机构作用原理，依靠构件特殊的几何形状， 在自身重力作用下，在自由下落时形成反“z ”形结构，与车钩钩锁铁共同作用，形成 延伸三角形结构。其构成较简单由上锁销、上锁销杆和上锁提组成的三小件结构。这种 结构在钩腔内形成二级防跳，以钩舌张开方向为前j 句，车钩受到前向加速度时，上锁销 杆起防跳作用；车钩受到后向加速度时，上锁销和延伸三角形起防跳作用。保证车钩在 受到太幅度上下振动时、车钩低头时，都能对钩锁铁实现有效约束，防止车钩自然分离 现象的发生。 车钩要改装该装置，只要在车辆检修时，将现用的上锁销和上锁销卡t 拆下换装上新 品即可，操作简便适用于车钩的大批量改造。其安装方法与现用1 3 号上作月j 式车钩上 锁销安装方法相同。需要注意的是以下几个方面： ( 1 ) 上锁提的方向与现用的上锁销的方向相反。 ( 2 ) 落锁后，上锁提上盖后端必须落到车钩上面，不能有翘起现象。 ( 3 ) 从钩舌处观察钩腔，应能看到t 锁销与锁铁顶面有一定张角。 ( 4 ) 从钩舌处用钢钎向钩腔内推动r 锁销，卜锁提后端上翘，撤掉推力，e 锁锁铁 的上移间隙小于2 0 棚。 大连交通大学t 程硕十学何论文 置。 ( 5 ) 上锁提后端顺利下落致钩体上面；重复冲击，复原要顺利；否则要选配防跳装 ( 6 ) 提钩时，钩提杆张角不大于7 0 。，否则要调整钩提链。 ( 7 ) 钩提链松余量4 5 - - - 5 5 衄。 ( 8 ) 不检测防跳间隙；检测上锁销与上锁销杆的前后移动量1 5 - - - 3 0 咖。 1 3 号上作用车钩防跳装置与原1 3 号、1 3 a 型车钩防跳装置对比，如图1 2 所示。 图1 21 3 号上作用车钩防跳装置与旧结构对比 f i g u r e1 2 t h ec o n t r a s tb e t w e e nn o 1 3t o po p e r a t i o nc o u p l e ra n t i - c r e e pd e v i c ea n dt h eo r i g i n a l d e v i c e 由图1 2 可见：1 3 号上作用车钩防跳装置将车钩防跳装置的两连杆结构改变为三连 杆反“z 字形结构。旧的连杆结构靠上锁销偏心重力产生的横向力显然太小了，它约 束力有限，因此车辆运行中，受外力冲击振动很容易使上锁销杆防跳台外移出钩体防跳 台位置，这就使两连杆车钩防跳装置的1 3 号、1 3 a 车钩开钩事故不断。反“z 字形的 三连杆机构，在车钩有限的钩腔里，通过调整上锁销的角度，可由上锁提、上锁销重力 产生的横向推力，适当放大，比两连杆结构的车钩防跳装置加大了锁销对上锁销杆的横 向推力，在车辆运行时就可较大约束上锁销杆外移出钩体防跳台区域，达到发挥钩体防 跳台的防跳功能，提高了车钩防跳装置的防跳性。1 3 号上作用式车钩防跳装置在不改变 现有车钩钩腔、钩舌、钩锁铁几何形状和尺寸限度的前提下，仅改变现用的防跳装置的 结构和作用原理，利用现有1 3 号上作用式车钩钩腔内的空间，依靠防跳装置自身结构 特点( 三杆直立不稳定) 和其独特的自由运动原理，在钩腔内形成一个延伸三角形结构， 无论是列车加速时产生的后向惯性力还是在列车制动时产生的前向惯性力，都能产生防 4 第一章”号上作h 年钩防跳装置特点及作用原理 跳作用，对锁铁进行控制，使锁铁在车辆受n # t - 力冲击毁作上下振动时，无法完全脱离 锁铁承台：有效的防止车钩的自然分离现象。1 。 112 新旧两式车钩对防跳力的影响差异 解剖铁路现行实体车钩，实测其尺寸，通过上锁销、上锁提重量力的作用转化，可 以看出旧式的两连杆结构与新三连杆结构对防跳力的影响存在较大差异。见图i3 、图 1 4 围13 旧的车钩防跳装置钩体内 f i g u j m l 3o l d c o u p l e r a s t i - c r c e p d e v i c e i n s i d e c o u p l e r b o d y 幽1 4 新年钩防跳装置钩体内 f i g u r e l 4n e w c o u p l e r a n t i - c r e e p d c v i c e i n s i d e c o u p l e r b o d y 瞳疆 矗 大连交通大学t 程硕十学位论文 从图1 3 看出，旧式上锁销偏心重力通过铆钉作用于上锁销杆的横向推力f = i 3 8 k g xt g l 0 。= 0 2 4 3 k g 。 上锁销偏心重力对上锁销杆产生的逆时针防跳力矩m = i 3 8 2 = 2 7 6 ( k g c m ) 在最初设计时发现，由于上锁销及上锁销杆的尺寸不同，防跳力矩也有所差别，所以在 进行适应性试验时，选取了五种方案进行分析比较，如图1 4 。 五种设计方案在钩腔内的情况见表1 1 。 表1 1 车钩防跳装置在车钩装钩存在五种情况 t a b l e1 1t h e r ea r ef i v ec a s e sw h e nc o u p l e ra n t i - c r e e pd e v i c e sa r ei nt h ec o u p l e rb o d y 偏心重量 上锁提 上锁销 方 上锁销与 上锁销杆 作用上锁 水平线夹 受横向力 销杆的逆 孔距重量孔距 角a ( 度)f ( k g ) 时针力矩案 l 1 ( k g ) l 2 重量( k g ) m ( k g c i i n ( m m )( m m ) i 1 47 5o 4 26 87 5 。o 4 92 8 3 4 i i 1 4 7 50 4 27 26 0 。1 6 45 7 9 6 i i i1 6 59 2o 5 77 24 8 。29 3 2 2 1 6 5 9 2 0 5 77 24 5 。2 2 29 8 5 1 4 v1 91 1 00 5 77 23 0 03 2 8 2 5 4 车钩防跳装置i 、i i 、i 、i v 方案与旧式上锁销防跳力f 、防跳力矩m 比较。 方案墨=竺=209(倍)百m1=丽2834i f0 2 3 4 删倍) 方案： 。 m2 7 6 。 方案 墨= 坐= 7 0 0 ( 倍) 百m 2 = 丽5 7 9 6 i i f0 2 3 4 = 2 1 0 ( 倍) 方案： 。 m2 7 6 枷墨f = 堡0 2 3 4 = 8 5 0 ( 倍) 方案i ： 、。 蒯墨f = 丝0 2 3 4 = 9 5 0 ( 倍) 方案： 。 式中：f 一旧式上锁销防跳力 6 i m 3 ：i 9 3 了2 2 ；3 4 0 ( 倍) 一= 一= j i 惰j 彳2 7 6 i m 4 ：i 9 8 5 0 ；3 5 7 ( 倍) 一= 一= ，i ，苜j m2 7 6 第一章1 3 号上作用车钩防跳装置特点及作用原理 卜旧式上锁销防跳力矩 f 1 一- - f 4 为方案i 时的上锁销防跳力 m 1 一- - m 4 为方案i 时的上锁销防跳力矩 各方案分析比较如下： 方案i ：横向防跳力f 是旧式上锁销防跳力的2 倍，防跳力矩m 两者相当。方案i 工作在2 0 0 4 年1 2 月1 日至2 0 0 5 年2 月2 8 日，龙潭山一大窑湾的循环油龙上进行1 3 号上作用车钩防跳装置的运行试验，运行试验状况良好。 方案i i ：横向防跳力f 是旧式上锁销防跳力的7 倍，防跳力矩为2 倍，此方案装在 当时特别选取的超限钩体车钩上，运行状况依然良好。 方案i 、方案是改进方案，是现在列车运用的设计方案，其防跳力f 比旧式上 锁销防跳力提高了8 - - - 9 倍，其防跳力矩也提高了2 , - - , 3 倍，其防跳性能比方案i 、方案 i i 更好。由于此两种方案未来得及参加实验，在最后定型时选取了方案i i 。 1 1 31 3 号上作用车钩防跳装置特点 反“z ”字形三连杆结构车钩防跳装置比原两连杆结构加大了防跳性，其主要特点 如下。 ( 1 ) 提高了车钩的防分离可靠性 新三连杆车钩防跳装置机构在车钩钩腔内呈反“z 形结构，从上面叙述受力原理 看出，三连杆机构防跳性能较原两节结构车钩防跳装置有了较大的提高，提高了车钩的 防分离可靠性。 ( 2 ) 互换性好 新三连杆车钩防跳装置可与原1 3 号、1 3 a 型车钩的两节结构车钩防跳装置达到互 换。在设计尺寸结构上做到三连杆结构车钩防跳装置与它外在关连件的相关形状、位置、 尺寸保持不变即保证上锁销杆钩口与钩锁铁的连接，又保证上锁提与提钩链连接， 保持原车钩开钩、全开、锁钩相关连件的运动轨迹不改变。目的达到不改变1 3 号、1 3 a 型车钩钩体、钩舌、钩锁铁、钩舌推铁等其它配件的尺寸和形状，仅把三连杆车钩防跳 装置装拆下，配装上三连杆机构，即可完成车钩换装防跳装置工作，新型防跳装置具有 良好互换性。 ( 3 ) 适应性好 1 3 号上作用车钩防跳装置未改变现有车钩的操作方式，适应了车辆调车作业中车钩 分解与连挂作业习惯，而且没有改变车钩检修的作业习惯，具有较好的适应性。 ( 4 ) 可靠性高 7 人连交通大学1 程硕士学位论文 根据理论分析和运用考验的结果，钩腔内各配件的磨损及尺寸偏差对1 3 号上作用 车钩防跳装置的防跳性能影q 目较小，具有一定的可靠性。 1 3 号、1 3 a 上作用车钩钩舌的开闭主要受钩腔内钩锁铁约束。当钩舌处于丌锁位置 时，钩锁铁脱离钩舌锁铁承台位于钩舌尾部上面：当钩锁铁处于开锁位，钩舌没有张 开时，锁铁锁腿的f 承台落于钩舌推铁的锁座上，此时钩舌受到拉力作用时，钩舌就可 以自由张开，如图15 所示。 当钩舌 幽16 13 号、1 3 a 上作用午钩闭锁位置 f i g u r e1 6l o c k e dp o s i t i o no fn o1 3a n d1 3 at o po p e r a t i o nc o u p l e r s 第一章1 3 号卜作用车钩防跳装置特点及作用原理 当车钩处于闭锁位时，对钩锁铁上下运动起约束作用的是上锁销和上锁销杆：上锁 销依靠其自重的偏心作用力，推动上锁销杆向后运动，使上锁销杆的上防跳台落入钩腔 防跳台内，这种防跳装置存在的主要问题是防跳约束力太小，如图1 7 所示。 ，o 、 ) 人 _ 一一 f = ；一 i ) i _矗， 、旺7 白 5 p k l 7 一 d 壕一 。，( ； a 图1 7 旧上锁销结构 f i g u r e1 7 t h es t r u c t u r eo fo r i g i n a ll o c k p i n 旧式1 3 号、1 3 a 上作用车钩的上锁销自重1 3 8 k g ，其支撑面位于钩头外侧上平面 上，重心位于中心孔g 内，处于支撑面之内，因此从结构上可以看出，促使上锁销产生 防跳作用的偏心力主要在a - a 断面左侧的重力，只占上锁销杆总重量的l 5 1 4 ，约 0 2 - 0 4 k g 。在相互连接的一对车钩中，上锁销杆的防跳作用力一个与列车运行方向相 同，一个与列车运行方向相反，其中防跳作用力的方向与列车的运行方向相同的车钩， 在列车加速度较大的情况下，由于惯性作用将使上锁销杆以锁铁挂轴为支点，在上锁销 和上锁销杆的铰接处产生反向运动( 反向加速度) ；当该运动作用力大于上锁销的防跳 作用力时，铰接点将产生向后的运动；若运动距离大于防跳台宽度，则上锁销将失去对 钩锁铁的约束，车钩防跳失效，此时如果车钩受到来自车轮或转向架部位传来的振动， 使钩锁铁上跳到开锁位，在机车牵引力的作用下就会发生车钩分离。而防跳作用力的方 向与列车的运动方向相反的车钩则是在制动过程中，钩腔内上锁销杆由于惯性作用脱离 防跳台，钩锁铁防跳失效所造成；由于列车制动时的惯性力远远大于列车加速时的惯性 力，因此车钩分离多发生在列车前进方向一端的车钩上( 防跳作用力的方向与列车的运 动方向相反) ，现场实际调查也证明了这一点。 9 大连盘通大学i 拌颐 学忙论文 1213 号上作用车钩防跳装置的作用原理 1 3 弓上作用车钩防跳装置足扫讣改变现有1 钩钩脏、钩舌、蜘锁铁等配什几形状 和凡、j 戳，f | ：的前提卜，艘，蜓原锁销机构的结构和原理，利丌j1 3 号、1 3 a 型上作h 式4 ：钩 询腔内的空m ，在乍钩闭锁后使j ：锁提、上锁销段j 锁销荆网在钩腔内形成一个反“z ” # ，钭结丰句川，见蚓l8 。 i 鍪l8 使川1 3 母l 作用1 钩防跳装置的l ： 号、i n 剐上件川式午钧结构 f i g u r e l8 t h e s t r u c t u r eo f n o1 3 ，1 3 a t y p e t o p o p e r a t i o n c o u p l e r s u s i n g n o1 3 t o p o p c r a l i o n c o u p l e r a n t i - t r e e r d e v i c e l 曲于1 3 号上作用牟钩防跳城簧的“z ”字形结构特点，有效的控制了前后向惯性j 对车钩防跳性能的影响。正常状态下，上锁销朴防跳台进入钩腕上防跳台内，限制钩锁 铁向1 - 运动，以防止车钩j 1 ：锁；在列车制动时，与列车自“进方i 可同侧车钩钩腔内的_ 连 轩中j 二锁销轩和上锁销同时前移，此时上锁销前部顶存钩腔 锁销孔前圆弧f 部，m 十 r 锁销的横向支| 掌作用，此时如果锁铁与e 锁销轩同时i 二西! ，上锁销丰t 将被耄勾腔内i 防 跳台l 打端卡住形成防跳作用；与列车6 口进矗向相反的乍钧钩腔内的 ：锁销杆受到前向 惯性作用，广。生前向运动，l 锁锁十r l a j 前逛动进入钩腔防跳台内，产_ ：防跳作用。即以 钩舌张开方向为前，车钩受到向前加速作用时，上锁销十i 。起所跳作用：受到向后a 速作 j f | f 时l 锁销6 0 部与防跳装胃形成的反“矿字形兆阳起f i i , t l j 实现r 嘶阶防跳作用。 1 1 1 j 时利川铷腔内卒i i i j 小的特点，反“z ”字形结构的1 镧防跳装氍d ：落锁后，e 锁 提依靠j e 小身的匝力和角艘| ：6 i 制l 锁销i 跳的同时，ii 锁销和i ：锁销朴起彤成稳定 的盘撑将| 二锁销打和上锁销分别卡存钩腔防跳台处和l i 锁销扎f i i j 凸缘f 侦铁向i ，移 第一章1 3 号上作用车钩防跳装置特点及作用原理 位越大，上锁销杆受上锁销的圆弧运动轨迹限制，越向钩腔防跳台内运动，车钩防跳装 置的防跳作用越强。 因此，无论是列车加速时产生的后惯性力还是在列车制动时产生的前惯性力，车钩 防跳装置都能产生相应的防跳作用，使钩锁铁在车辆受n ；, t - 力冲击后上下振动时，无法 完全脱离钩舌的座锁立面，有效地防止了车钩自然分离现象。 本章小结 ( 1 ) 对1 3 号上作用车钩防跳装置的结构进行说明，以便于理解其组成特点及作用原 理。 ( 2 ) 新旧两式车钩防跳装置的组成特点进行比较。 ( 3 ) 根据1 3 号上作用车钩防跳装置的“z 字形结构特点，说明其作用原理。 大连交通大学t 程硕+ 学位论文 第二章 13 号上作用车钩防跳装置制造工艺要求 新型车钩防跳装置虽然设计理念先进，主要依靠三连杆结构作用进行防跳，但仍然 需要严格的生产工艺进行保障。为方便大规模生产，降低生产成本，车钩防跳装置的主 要部件上锁提、上锁销、上锁销杆均为铸件。为保证产品质量，铸件生产要执行 z g 2 5 m n n i 、b 级钢的成份性能规定，铸件生产全部采用熔模铸造完成，因此铸件生产要 执行下列工艺守则。 2 1 化学成份、力学性能 根据铁路系统现用车钩材质情况，车钩防跳装置的主要部件上锁提、上锁销、 上锁销杆均为b 级钢。 ( 1 ) b 级钢的化学成份( ) c ：0 2 2 - - - 0 2 8 ；s i ：0 2 - 0 4 0 ； m n ：0 8 0 , - - 1 0 0 ；p ：0 0 4 ； s ：0 0 4 ：n i ：0 3 5 0 5 5 ；m o ：0 2 o 3 ； c u ：0 3 钢的化学成份以试棒分析结果为准。试棒分析结果不合格时，允许用同一冶炼炉号 的试棒( 或实物) 对不合格项目进行复试，复试合格后，按正常手续交验。试棒要取在 钢水浇注总量剩下四分之一钢水左右时。 ( 2 ) 力学性能 经正火加回火热处理后，试棒力学性能应达到：抗拉强度6 “7 6 2 0 m p a ，屈服强度6 s 4 1 5 m p a ，伸长率85 2 2 ，断面收缩率1 l ， 1 4 5 ，一1 8 c 时抗冲击功a k v 7 2 0 j 。钢水用 电炉熔制，生产厂家要根据自身熔炉对金属成份元素的氧化烧损，进行熔炼配料、终脱 氧等钢水处理。 2 2 水玻璃粘结剂壳型熔模铸造 为提高车钩防跳装置制造质量，上锁提、上锁销、上锁销杆均为精密铸造，且外表 面粗糙度不得大于r a l 2 5 ，所以在制造中应选用水玻璃粘结剂壳型熔模铸造工艺，以保 证质量。 铸件缩尺选用2 。铸件浇注系统，根据各厂家不同的直浇口、横浇口、浇口杯胎 模，可进行适当调整选用。 从三种零件产品图纸尺寸精度、铸件表面粗糙度要求，选用经济性好的水玻璃粘结 剂制壳工艺，即能保证产品质量生产。各厂家要按照自己的铸件质量控制体系组织铸件 生产。 第二章1 3 号上作用车钩防跳装置制造下艺要求 2 3 铸件缺陷焊修工艺 三种零件单体重量较小，焊修工艺相对复杂，焊修成本较高，为此，对有缺陷铸件， 基本不主张焊修，一般作为废品处理。实在要焊修，要执行下述规定：焊缝机械性能要 与母体相当，采用直径4 r a m j 6 0 6 电焊条焊接。焊条使用前必须在烘箱内3 0 0 。c 烘烤l 一 1 5 小时后，随烘箱降温到1 0 0 一1 5 0 。c 保温使用。使用时取出的焊条应放入焊条保温筒 内保温，随用随取。当环境温度 4 ，不得焊修。 2 4 热处理 b 级钢的热处理：正火+ 回火。热处理曲线如图2 1 、图2 2 7 爱 舞 l 龟i 置 图2 1 正火工艺曲线 f i g u r e2 1n o r m a l i z i n gp r o c e s sc u r v e 注：铸件必须冷却至 3 8 0 后，才能进行回火。 生誉空冷乎| - 耀 h 图2 2 回火工艺曲线 f i g u r e2 2n o r m a l i z i n gp r o c e s sc u r v e b 级钢热处理：淬火+ 回火。回火工艺曲线同上，淬火曲线如图2 3 大连交通人学t 程硕十学何论文 1 1 宅贬j 昏- ， c f 燮永掺譬问 h 图2 3 淬火工艺曲线 f i g u r e2 3 t e m p e r i n gp r o c e s sc u r v e 2 5 铸件检查、验收规定 上锁提、上锁销、上锁销杆三铸件日常生产要按炉次进行化学成份检验，做好生产 记录。要严格按照b 级钢规定标准组织生产。化学成份合格的铸件才能进行热处理，随 铸件正火或淬火+ 回火一起热处理后的试棒( 试棒的选取，可从同一热处理窑内多个熔 化炉次试棒当中任选一组) ，力学性能试验合格后，要出具成份、性能报告，随铸件一 齐发送，交厂家验收。一次试棒力学性能不合格，可从同窑内另取一套试棒做试验，二 次试验合格，全窑仍为合格。 上锁提、上锁销、上锁销杆铸件新的生产厂家或老厂家新模具的投产，都要做好铸 件首件检查，进行模具鉴定。首件鉴定由生产厂家组织，要有收货厂家参加。生产厂家 根据鉴定结果写出报告，交给有关方面留存。鉴定合格后，厂家才能组织批量生产。 生产厂家要做好日常生产制造腊型、型壳、熔炼、热处理、理化性能等检测记录，收货 厂家可随时或定期抽检记录。 2 6 车钩防跳装置组成组装工艺守则 一套车钩防跳装置组件，由上锁提、上锁销、上锁销杆三个铸件和2 只1 6 r a m 4 5 m l 沉头铆钉组成。三个铸件的连接要按照防跳装置组装图用2 只沉头铆钉，采用铆接工艺 连接。组装防跳装置要执行下述规定。 2 6 1 做好零件检查 对三种铸件逐件检查，铸件表面不得有锈蚀，要甩出有暇疵零件。尤其要做好“联 板”零件两个叶片间距宽度尺寸检查，由运输或挤压等原因造成变形的零件，要用胎模 或其它工具校正，恢复到图纸规定尺寸后，才可进行组装。 1 4 第二：章1 3 号七作用车钩防跳装置制造下艺要求 2 6 2 热铆接组装 按照防跳装置组装图，摆正“上锁提、“上锁销”、“上锁销杆”三件相互位置， 注意不要把位置装反。进行热铆接组装，2 只1 6 r a m 4 5 r a m 沉头铆钉头部l o m m 要加热到 1 1 0 0 - - - 1 2 0 0 c 时，才能对上锁提与上锁销、上锁销与上锁销杆进行铆接。铆接过程要防 止联板变形，可使用防变形胎模；防止与上锁提、上锁销杆联接的铆轴中间墩粗；铆钉 头不能凸出在上锁销外侧面，三零件铆接组装成一体后活动要灵活自如。 2 6 3 喷涂清漆 完工落成的车钩防跳装置外表面要喷涂类醇酸清漆。漆不要粘附到铆轴孔内，避 免影响三零件的灵活转动。 2 6 4 装箱发送 喷漆干燥后的防跳装置，检查相互关联件回转灵活无误后，按钢印打制的编号、收 货单位登记记录后，可装箱发送。 本章小结 本章简要介绍了车钩防跳装置主要的生产工艺，从车钩防跳装置的生产工艺中可以 看出，生产厂家必须严格按标准工艺生产，杜绝不良品出厂，从源头消除事故隐患。 大连交通大学t 程硕+ 学位论文 第三章车钩分离事故防跳装置调查、原因分析 3 1 车钩分离事故防跳装置调查 由于新型车钩防跳装置运用良好，困扰铁路系统多年的车钩分离惯性事故得以有效遏 制，原来每天发生的车钩分离事故已变得极为罕见。2 0 0 8 年上半年发生了两起典型的新型 车钩防跳装置分离事故，作者第一时间赶到现场，搜集了大量的第一手资料，为本文的研 究打下了基础。 3 1 1 事故车钩本体分析 首先运用排除法对两起事故车的车钩进行了相关尺寸及检修质量的分析，通过和铁道 部相关检修标准对比，虽然事故车钩有部分尺寸超差，但均与车钩防跳装置关联不大，故 排除了车钩检修质量引起车钩防跳装置失效的原因。 3 1 2 车钩分离事故防跳装置数据采集及分析 在排除了车钩检修质量引起车钩防跳装置失效的原因后，开始对两起事故车钩的防跳 装置进行数据采集工作，首先进行了外观和三态性能的检测，发现两起事故的防跳装置都 有一个共性，即外表面粗糙，转动不灵活，且在两个转轴处未发现有涂抹过润滑剂的痕迹。 我们随即对分离事故车钩防跳装置按照生产技术条件要求，逐项检测实物的化学成分、力 学性能，按产品图样检测相关尺寸，并对生产厂家现场进行