货物列车车钩故障的原因及控制.doc

北京交通大学200届毕业设计（论文） 第61页论文题目货物列车车钩故障的原因及控制毕 业 生：指导教师： 专 业：交通运输200年月日摘 要随着铁路运输的高速发展，货物列车重载、提速也逐步增加，车钩裂损、分离等方面的故障也逐步增加，大大增加了铁路货车的临修率，影响了货物列车的正常运用秩序。加之列车牵引重量的不断增大，速度的提高及作为装在常用货物列车上的13、16、17号车钩，13号车钩因使用时间长，16、17号车钩为新型车钩，所以存在的问题也暴露的日渐明显，以致列车车钩断裂和分离事故已成为多发事故。列车分离若发生在列车发车或运行途中耽误列车时即构成一般行车事故，若发生在坡道地段，特别是高坡地区一旦列车空气制动机失灵时，还容易造成部分车辆溜走，闯入车站或溜入区间，造成撞车、冲突及脱轨颠覆等性质严重的行车事故。由于事故发生率高，对运输秩序的干扰和造成的经济损失也较为严重，应该引起重视，积极予以防止。本文从列车车钩常见故障和分离的特征、原因，防止方法及措施以及应急处理等方面进行了阐述。关键词：列车；车钩故障；原因；控制；ABSTRACTWith the rapid development of rail transport, heavy-duty freight trains, the speed gradually increased, loss-coupler, in areas such as the separation of the fault is also gradually increasing, the railway has greatly increased the temporary repair of the goods, the impact on freight trains to use the normal order. In addition, the weight of the trains traction increasing, the rate of increase in installed and used as a freight train on the coupler, 13,16,17, 13 coupler as a result of the use of long hours, 16, 17, a new coupler for the coupler, so the problems Also exposed the growing significantly, resulting in broken coupler and the separation of train accidents have become accident-prone. If the train separation took place in train or start running trains on the way when the delay constitutes a normal traffic accident, occurred at the ramp of the lot, especially in high-slope areas once the train air brake failure, but also part of the vehicle easily slip into the station Or slip into the interval, resulting in a collision, conflict and the derailment of a serious nature, such as subversion traffic accident. Due to the high incidence of accidents, transport and interfere with the order of the economic losses caused by more serious and should pay attention to and actively prevent them. This article from the train coupler and the separation of the common characteristics of the fault, why, as well as measures to prevent and deal with emergency in areas such as described. Key word: Train; coupler failure; reason; control;目 录1绪 论111当前铁路运输对车辆的要求112当前车钩缓冲装置的情况213研究意义414本文研究的主要内容52 我国货车车钩的发展62.1我国货车车钩的演变62.2我国货车车钩的现状92.3我国货车车钩的趋势112.4对货车车钩的建议143车钩分离183.1 车钩分离的现状193.2车钩配件磨耗状况203.3.列车分离的外观特征及原因213.4列车分离的防止方法及造成分离配件的检查方法273.5运用列车中车钩自动分离的检查及应急处理方法29416、17号车钩的裂纹424. 1车钩配件裂纹情况调查424.2裂纹形成原因分析434.3车钩裂纹应对措施47513号车钩钩颈裂纹505.1车钩断裂的模型分析505.2车钩钩颈横裂纹扩展及寿命估计516 结 论54参考文献55致 谢561绪 论11当前铁路运输对车辆的要求铁路是我国主要运输方式，在国民经济中起着非常重要的作用。铁路的客货运量占我国总运量约50，是国民经济发展的先导。近年来，在改革开放政策的指导下，我国国民经济发展十分迅速，要求铁路运输能力与国民经济发展相适应。由于前一段时间忽视了铁路的提前投入，铁路运能的增加不能适应国民经济的发展，在这段时间里铁路运输成为制约国民经济发展的瓶颈。这个问题引起全国上下的关注，认识到铁路提前发展的重要性。现在中央决定加大基本设施建设力度，国家已对铁路有较大的投入以改变铁路落后状态。解决铁路运能的根本措施是增加新线，改造既有线路，铺设复线，增加机车车辆及各种先进的铁路设施，开行高速旅客列车和重载货物列车。铁路运输是一个系统工程，要提高铁路运能，必须加强铁路运输中每一个环节。每一个环节健全了，才能全面提高铁路的运输能力。由于铁路车辆是编组成列运行，车辆与车辆之间装有车钩缓冲装置便于列车编组、分解和调移，另外每辆车上均有各自的制动停车装置，而制动缓解的操纵是在列车端部的机车上。因此车辆上的制动装置应能使整列车辆互相配合，动作一致。随着社会的进步，运输对车辆的要求越来越高，车辆上的各种装备也越来越多，因此车辆的自重也越来越大。在同样列车重量下所运的旅客和货物就越少，从而增加运输成本和制造成本。因此在车辆设计和制造时应采用新材料、新工艺、新结构来降低车辆自重。12当前车钩缓冲装置的情况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。首先说说车钩。车钩是用来实现机车和车辆或车辆和车辆之间的连挂，传递牵引力及冲击力，并使车辆之间保持一定距离的车辆部件。车钩按开启方式分为上作用式及下作用式两种。通过车钩钩头上部的提升机构开启的叫上作用式（一般货车大都采用此式）；借助钩头下部推顶杠杆的动作实现开启的叫下作用式（客车采用）。车钩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。中国铁道部门1956年确定1、2号车钩为标准型车钩。但随着列车速度的提高和牵引吨位的增加，又于1957、1965年先后设计制造了15号车钩和13号车钩。客车使用15号车钩，货车则逐步用13号车钩代替2号车钩。车钩由钩头，钩身、钩尾三个部分组成( 见图一)、车钩前端粗大的部分称为钩头，在钩头内装有钩舌、钩舌销，锁提销，钩舌推铁和钩锁铁。车钩后部称为钩尾，在钩尾上开有垂直扁锁孔，以便与钩尾框联结。为了实现挂钩或摘钩，使车辆连接或分离，车钩具有以下三种位置，也就是车钩三态：锁闭位置车钩的钩舌被钩锁铁挡住不能向外转开的位置。两个车辆连挂在一起时车钩就处在这种位置。开锁位置即钩锁铁被提起，钩舌只要受到拉力就可以向外转开的位置。摘钩时，只要其中一个车钩处在开锁位置，就可以把两辆图1连挂在一起的车分开。全开位置即钩舌已经完全向外转开的位置。当两车需要连挂时，只要其中一个车钩处在全开位置，与另一辆车钩碰撞后就可连挂。旋转车钩的构造与普通车钩不同，钩尾开有锁孔，钩尾销与钩尾框的转动套连接。钩尾端面为一球面，顶紧在带有凹球面的前从板上。当钩头受到扭转力矩作用时，钩身连同尾销以及转动套一起转动。旋转车钩现在只安装在专为大秦铁路运煤单元组合列车设计的车辆上。这种车辆的一端装设旋转车钩，另一端装设固定车钩，整列车上每组连接的两个车钩，两两相互搭配。当满载煤炭的车辆进入卸煤区的翻车机位时，翻车机带动车辆翻转180度，将煤炭倾倒出来。旋转车钩可以使车辆翻转卸货时不摘钩连续作业，缩短了卸货作业时间。 密接式车钩一般在高速铁路和地下铁道的车辆上使用。它的体积小、重量轻、两车钩连挂后各方向的相对移动量很小，可实现真正的“密接”；同时，对提高制动软管、电气接头自动对接的可靠性极为有利。缓冲器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。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。13研究意义随着铁路运输的高速重载，车钩裂损、分离等方面的故障也逐步增加，大大增加了铁路货车的临修率，影响了货物列车的正常运用秩序。加之列车牵引重量的不断增大，速度的提高及作为装在常用货物列车上的存在的问题也暴露的日渐明显，以致列车车钩断裂和分离事故已成为多发事故。严重的影响着铁路运输和人民生命财产的安全。为此，分析常见故障，采取各种有效措施，努力减少各类事件的发生，保障铁路运输的正常、安全、高效。14本文研究的主要内容本文从列车车钩发展、演变以及我国车钩的现状、以后发展的趋势及对发展的要求，和车钩常见故障如车钩分离（包括车钩自动分离、车钩断裂分离以及车钩各部配件故障引起的分离）车钩裂纹和钩颈裂纹等几个方面，从分离和裂纹的特征、原因等方面，进行分析，针对各种情况采取各种防止方法、措施及应急处理办法等。努力减少因车钩故障对运输秩序的干扰，降低因车钩故障而造成的经济损失。2 我国货车车钩的发展2.1我国货车车钩的演变 近半个世纪，我国货车车钩的改进大体经过了下述几个阶段。 1、20世纪50年代车钩简统化、标准化我国解放前的“万国铁路博览会”造成铁路货车种类繁杂，所装用的车钩缓冲装置更是五花八门，就车缓2、缓3（即后来的2号和3号缓冲器）为各型货车使用的车钩和缓冲器，并定为发展方向。它引导并影响我国货车钩缓装置技术发展达30年之久。 2、2号车钩简统化1964年，铁道部下发（64）铁厂设字第2481号文关于批准2号车钩、钩尾框、扁销等五项通用件，批准2号车钩为货车通用件，在优化产品设计、制定技术条件一检查样板等方面采取了有效措施，统一了设计图，提高了互换性。其时，2号车钩虽已成为货车主型车钩，但暴露出结构强度偏低的缺陷，已不适应当时货运的迅速发展。 3、13号车钩的研制1960年，铁道部以（60）厂二字第1550号文希迅速安排13号车钩生产指出，由于1958年大跃进，国民经济飞跃发展，货物列车重量和速度不断提高，使用中的2号车钩断钩事故频发，已限制了运输能力的发1971年，交通部下发（71）交铁工字1131号文关于13号车钩试行有关事项的通知，对13号车钩定型，在新造货车上装用。13号车钩从1963年开始课题研究，1965年试制并小批量生产，至1971年定型。通过不断地改进结构和工艺，使普碳钢13号车钩静拉破坏强度从1960KN（200tf）提高到2450KN（250tf），达到了预定的目标。 4、停止生产成套2号车钩1982年，铁道部（82）铁工字第1154号文安排50t及以上货车2号车钩改装13号车钩的通知强调，50t以上货车装用2号车钩已很不适应调车作业和大载重列车的运用要求，车钩分离和裂损事故不断发生，决定将载重50t及以上货车装用的2号车钩，逐步改装为13号车钩，并从1983年起停止生产成套2号车钩。 5、研制低合金高强度13号车钩为达到TB/T 1335-1978铁道车辆强度设计及试验鉴定规范中车钩拉伸三十强度不得小于2940KN（300tf）的规定，进行了以下工作：（1）1983年，铁道部发布（83）铁科技字96号文关于颁发低合金镐度铸钢（ZG24SiMnVTi）13号车钩技术鉴定证书的通知。当时，铁道部内受合金元素供应的限制，只能采用SrMn合金研制低合金高强度13号车钩。在此之后，选材研制开始注意向AARM-201-1983铸钢件技术条件靠拢。（2）1987年，国家机械工业委员会发展规划司下发机规行（1987）35号文，同意617厂鉴定合金钢车钩，材料为淬火加回火的ZG32MnMoNiCu。（3）1993年，铁道部发布工技(1993)262号文关于颁发C级铸钢(ZG25MnCrNiMo)13号车钩技术鉴定证书的通知。20世纪90年代初，采用ZG25MnCr-NiM0研制C级钢13号车钩，为适应铁道部内现有条件，采用正火加回火热处理生产13号车钩。 （4）1995年，铁道部车辆局和工业总公司联合电报通知，于1995年7月1日起停止生产ZG24SiMnVTi材质的13号车钩。该型车钩在20世纪80年代研制高强度13号车钩中起到了开拓作用，但m f材料的塑韧性和可焊性差等缺点，不能满足车钩综合强度的要求。为促使含Ni、Cr、Mo低合金高强度C级钢的13号车钩尽快生产推广，决定停止生产ZG24SiMnVTi材质的13号车钩。 (5)1995年，铁道部下发辆技(1995)147号文关于公布13号车钩、钩尾框C级钢技术条件的通知)对止火加回火的ZG25MnCrNiMo和淬火加回火的ZG29MnMONi(即原ZG32MnMoNiCu)生产的13号车钩予以认可。 (6)1990年，铁道部下发科技机(1990)3l号文“关于颁发万吨重载列车车钩科技成果鉴定证书的通知，为适应大秦线开行万吨专用列车研制的E级钢材质牛产的13号车钩，整钩强度可达3430kN（350）以上。 6、研制生产1617号联锁式转动和固定车钩 1997年，铁道部下发科技机函（1996)33号文关于颁发l617号联锁式转动和固定车钩等两项科技成果鉴定证书的通知溉1617号车钩通过鉴定。 用E级钢生产的该转动车钩，从20世纪90年代初开始研制，1992年通过铁道部技术审查，装用于大秦线C63型运煤专用敞车，其结构和强度琊满足了运输需要。这是我国货车唯一安装在专用车辆上的专用车钩。 7、停止生产普碳钢13号车钩 2002年1月，铁道部运输局运装货车电（2002)104号电报通知，从2002年3月1日起停止牛产普碳钢13号车钩，以适应货物列车不断提速、币载的需要。这是为进一步提高车钩品质，促使牛产厂家努力采标向AAR M21l1992AAR货车车钩、尾框采购和验收技术条件和GBT 17425一1998货车车钩、钩尾框采购和验收技术条件标准靠拢而做出的重要决定。 8、试行E级钢13A型(小间隙)下钧和1617号车钩2004年6月，铁道部运输局运装货车(2004)215号关于批复13A型和1617号车钩产品图样及技术条件(试行)的通知规定，自2005年1月1日起正式使用采用E级钢并按通知批复的图样及技术条件牛产的13A型车钩和1617号车钩。2.2我国货车车钩的现状 1、普碳钢车钩仍在影响牵引安全 13号车钩至今仍是我国货车用主型车钩，除大秦线C63，型运煤专用敞车装用1617号车钩外，几乎所有货车都采用13号车钩。13号车钩（包括2003年部批投产的13A型车钩)代表了我国货车车钩的现状。 目前虽已停止生产，但还在运，但在运用中的大量普碳钢13号车钩，约占现有车钩总量的70左右。其强度具有平均强度偏高和离散性较大的特点。稳定该批车钩的运用质量、保证强度和防脱性能的关键在于检修。 约占现有车钩总量30的C级钢13号车钩，其材质主要有采用淬火加回火热处珲的ZG29MnMoNi和采用正火加回火热处理的ZG25MnCrNiMo2种。尽管对车钩的实体破坏强度和永久变形的要求相同，对材料试样的常温力学性能指标的要求亦相同，但由于热处理不同，因而材料金相组织不同，导致采用淬火加回火热处理的ZG29MnMONi的性能（尤其是低温冲击韧性)远优于正火加回火热处理的ZG25MnCrNiMo。前者材质的车钩的整钩强度亦比后者更高，趋稳定。经永久变形测试，无论钧体或钧舌，前者合格率基本达到100。 2、制造精度低 1995年采用的13号车钩（GBT 7709一1987车钩基本尺寸和性能)以及此前被代替的1975年采用的13号车钩(货统图)要求的铸造精度都较低；未注公差为CT1l级；注明的尺寸公差精度也低；形位公差一般未要求。由此导致车钩本身装配及钩尾框装配间隙过大，造成使用中车钩磨损加剧、正常作用性能被破坏、防脱性能下降纵向间隙迅速增大等不良状态。目前铸造技术已明显进步，车钩的制造精度也应得到提赢高。 3、样板检查手段需同步完善 随着车钩制造精度的提高，样板的精度也应相应提高，包括样板检查铸件形状与尺寸的止、通设计精度，样板的制造精度和样板磨耗限度，并应根据实际需要补充样板种类。此外，应严格执行样板的传递制度，确保各生产厂家样板的正确性。 4、表面质量有待提高 GBT 174251998规定的表面铸造缺陷、表面粗糙度和重要部位不允许存在切割或铲凿缺口的要求，在执行中存在困难，尤其是铸件裂纹已多年困扰生产和检修部门。为避免铸件存在裂纹已发展到采用专用磁粉探伤设备。从发现裂纹到清除裂纹捍补熟处理、复探等一系列操作，给生产、检修部门带来较大的，工作量。 5、应认真对待生产试验项目 对技术条件规定的试验项目应全部落实执行。例如，实物取样的断裂韧性(NDTT等)要认真按规定进行周期生产试验；内部密实度要对照标准图片进行定期检查；对实物硬度测试，由于目前生产厂家对硬度的现场测试采用的设备和方法各异，应进行规范以提高硬度测试的精确性。 6、应严格把关焊补和热处理工序 焊补和热处理是车钩生产和检修中的关键工序。这对C级、E级铸钢尤为重要。只有严格执行焊补和热处理工艺规程，才能最好地发挥车钩理想的力学性能。否则，将出现严重磨耗、焊接裂纹、非正常变形、破断等问题，这在现场屡见不鲜。2.3我国货车车钩的发展趋势231与美国同类型车钩发展的比较 近50年来，我国货车车钩的演变过程与美国货车钩的发展有着相似之处。 1、车钩强度我国从20世纪六七十年代研制和使用13号车钩以来，基本上是参照美国E型车钩及其采用标准的思路发展的。从货车车钩的制造与使用情况来看，我国目前的水平与美国20世纪60年代80年代大致相当。例如：美国1960年列车平均总重达2929 t，与我国目前的情况相当，其时采用B级钢和C级钢E型车钩：1962年以后经AAR(北美铁道协会)批准的车钩需采用施行正火、回火或淬火、回火的C级钢，其时列车甲均总重达3432 t；1976年采用E级钢车钩，用于万吨以上固定编组列车，其时列车平均总重达3432t：1980年停止使用B级钢E型车钩，1984年规定生产C级钢车钩应进行淬火、回火热处理。 2、车钩类型 由于我国铁路专用货车品种太少，仅占货车总数的5左右，绝大多数为通用货车，故对所装用车钩要求的矛盾不突出。长期以来，除了少量1617号车钩外，13号车钩(包括13A型车钩)作为主型车钩，几乎装用在所有通用货车上。 随着我国货物运输的不断发展，市场对各种专用货车的需求必将大幅度增加，因此，设计制造出适应小同车辆的多种类型的车钩必将很快地被提到议事日程上来。 3、标准的制定 美国的相应标准不仪包含车钩的设计、制造、伶修，还包含对产品设计的认可、对制造厂的生产认证、对车钩缓冲器和解钩装置的适当配置等，凡涉及车钩的强度、可靠性、经济性及与之相关的牵引附件，在AAR标准中均有规定。AAR标准B分册货车车钩及缓冲装置自成一系统。另外，AAR标准修订频繁，如AAR M-211，该标准从1972年颁布，垒2000年已修订了11次，平均25年修订1次，有时1年修订1次。 我国制定或修订标准时，从立项开始，到征求意见稿送审稿、于艮批稿，再到印刷、发布、实施，完成整个程序，耗时多为2年3年。1999年4月实施的标准GBT 174251998货车车钩、钩尾框采购和验收技术条件，至今已5年多未修订，已经明显滞后起不到规范控制产品质量的作用。232我国货车车钩的发展趋势 1、研制专用车钩 研制适用于专用车辆的专用车钩，并将其系列化，对铁路车辆和车钧用钢都有深入的专题研究。美国强调获取高强度值，前苏联强调材质的韧性和可焊性。鉴于车钩的运行条件比较恶劣，研究表明，车钩的破坏形式主要是疲劳和脆性破坏，故应对其材质提出较高要求，应是货车车钩发展的趋势之一。运煤单元重载列车使用1617号联锁式转动和固定午钩，为满足运输的特殊需要开了一个好头。但仅有这种专用车钩是远远不够的，要开拓思路，设计形式多样化，并适度超前考虑普通货物列车提高载重和提速后安全的需要，满足大宗货物运输重载化、高值货物运输快速化以及车辆大型化和专用化发展的需要。应参照AAR标准中E型、EF型和F型各种系列车钩，在保证连挂和尽可能有较高互换性的条件下，研制多科，专用车钩。 2、修好、用好并力促淘汰普碳钢13号车钩为保证在相当长的时期内货物列车运行的安全性，还必须花大力气修好并且用好普碳钢13号车钩。应合理检修，恢复原型，避免因车钩检修、使用不良造成车钩自动分离。更需对其进行简单改造以减缓自动分离现象。铁道部规定自2002年3月1日起停止生产普碳钢13号车钩，这是一个及时、有远见的决定。即便如此，将其逐步淘汰乃至停止使用还需相当长的一段时间。美国是从1962年开始停止生产、至20世纪80年代例停止使用B级钢E型车钩的，约花了20年时间。20年对我国来讲可能长了些，货运发展的形势亦不允许，因此需要统筹安排，有计划地淘汰，尽快地使车钩总体品质得到提高。 3、在制造上要“精制” “精制”是与20世纪七八十年代制造水平相比较而言。现在，一方面对车钩的要求高了，另一方面制造新工艺、新技术进步很快，车钩有必要也有可能更“精制”。钢水要精炼；材料内在质量要提高，材料的综合力学性能。尤其是低温冲击韧性和抗疲劳屈服强度要提高；铸件表面质量要“精整”；要提高各配合作用面的尺寸精度待造精度和加工精度。这对生产厂家来讲还肯一个努力过程。 4、检修单位要“精修” 而临普碳钢级钢(正火、回火和淬火、回火热处理2种1、E级钢13号和13A型车钩，各种检修样板，小同的焊接工艺和热处理要求等，将给检修单位带来很大的工作量和很多新问题。对不同检修对象，在管理、设备、技术各方面都要“精确到位”，在寿命管理和检修制度上亦要不断摸索、协调适应。这对检修单位来讲也不是能一蹴而就的。 5、采标要及时，科研要超前 货运的发展和市场的需求促使货车车钩尽快变革进步。国外先进标准，尤其是AAR标准更可以有所取舍地及时拿来为我所用，有效地引导车钩的设计、制造、检修和运用。 车钩的发展必将提出许多新问题。我国车钩的设计人员应开阔视野，学习先进国家在货运列车重载、快速发展中对车钩改进的经验，并结合我国的现状，及早地列出课题，大力开展车钩和缓冲器方面的科研活动。2.4对货车车钩的建议241不必追求车钩的更高强度 1、采用C级钢车钩是较适宜的选择 今后，生产13A型或发展该系列车钩，采用C级钢车钩是较适宜的选择。 就车钩强度(指车钩静拉破坏强度)而言，普碳钢13号车钩的试验强度(13A型与13号车钩强度相当)平均值为2 650 kN，C级钢13号车钩为3 330 kN。从表l可以看出，与美国比较，当前普碳钢13号车钩的试验强度能满足运输需要（我国当前列车甲均总重相当于美国20世纪60年代初水平)，但由于我国车钩、制动缓冲器总体水平较低，导致车钩需承受较大的纵向力。从发展趋势看，应全面采用C级铡车钩，既町逐步替换普碳钢车钩，亦可满足发展23 t 25 f轴重的各种货车的需要。 13号车钩(包括13A型车钩)的结构强度比E型车钩大，同级别材料的13号车钩的强度也比E型车钩大。C级钢13号车钩(包括13A型车钩1的强度是C级钢E型车钩强度的115倍，可以满足使用要求。 当前大范围采用E级钢车钩是不必要的。首先，车钩强度(E级钢13号车钩强度平均可达3950 kN)应遵循从钩舌钧体、从板座至牵引梁依次加强的设汁原则；再者，E级钢与C级钢相比，E级钢虽有更高的强度优势，但其塑性、韧性尤其是低温冲击韧性比C级钢低，而这些对车钩使用工况来讲更为最要；而且E级钢会给生产检修带来更多困难。所以，笔者认为除万吨以上重载列车外，目前不必大量使用E级钢车钩。 2、注重提高C级钢的综合性能 长期以来，人们已习惯于以车钩的静拉破坏强度的高低来比较车钩的性能。实际上，车钩的静拉破坏强度固然重要，但只要在规定的范围之内，不必追求越高越好。同时，还应注意从成分和热处理上提高其综合性能。242大力开展科研工作 1、对材料、工艺的进一步研究 C级钢和E级钢作为车钩用钢，使用至今促进了车钩技术的发展。从有关资料看，美国湔苏联等国家对铁路车辆和车钩用钢都有深入的专题研究。美国强调获取高强度值，前苏联强调材质的韧性和可焊性。鉴于车钩的运行条件比较恶劣，研究表明，车钩的破坏形式主要是疲劳强度，较高的常温和低温冲击韧性，以及良好的铸造性能和焊补性能，这是车钩材料研究的努力目标。尤其足在车辆载重和速度不断提高的情况下，工况发生了较大变化，应对车钩在运用中存在的失效现象(断钩、裂纹磨耗等)进行全面调研，在此基础上研制综合性能指标更好针对性史强与工况更相适应、有中国特色的新钢种和新工艺。 以最佳的成分配比、优选的热处理工艺研制在强度渡劳性能、塑性、冲击韧性、可焊性和工艺性等方面具有更良好综合性能的C级、E级车钩用钢仍是值得研究的课题。 2、裂纹和疲劳寿命的专题研究 由于采用低合金铸钢制造车钩，加上重载提速的工况，使新造检修车钩的裂纹发生率增加。为消除裂纹采用了专用磁粉探伤设备，并规定对铸件做大面积全数检查这给生产、检修部门都带来了较大的工作带，且质量难以保证。对由于材料、铸造、热处理等因素造成的原始裂纹，焊补造成的裂纹，由于结构、缺陷等产生应力集中而造成的应用裂纹等产生的原因避免的可能性、裂纹的扩展速率渡劳裂纹及寿命都有进行专题研究的必要。 对各种裂纹及寿命进行研究，对各种裂纹的成因、避免措施(尤其是避免产生原始裂纹)、有效控制方法进行研究，对在正常工况下运用的车钩提出在其寿命期内可放心使用、免裂纹检查的科学根据，并指导实际应用，这些都是体现技术进步且有现实意义的课题。 3、减缓车钩磨耗的研究 车钩零件相互接触面的严重磨耗被视为加大车钩纵向间隙、影响车钩正常三态作用和造成车钩自动分离的重要原因之一，其中钩舌内侧面严重磨耗和影响上下防脱尺寸性能的相关零件特定部位的磨耗更为人们所关注。如何避免或减缓这些部位的磨耗，是整体采用高强度材料，还是设法提高表面硬度，或是改进结构，等等，都有可研讨之处。 4、新型车钩和系列化研究 美国AAR标准中E型系列车钩、EF型系列车钩F型系列车钩，尤其是E型系列中带有止挡、不同长度的车钩，都值得研究消化，为我所用，以满足迅速发展的专用货车及特种运输需要。 对小间隙的13A型车钩亦需进一“步研究，通过提高制造精度来保证设计问隙，提高钩舌磨损区的硬度来降低因磨耗引起的间隙增大。否则，仪在钩舌S面处加厚4 mm的13A型车钩很难显示出其缩小问隙的优越性。 5、克服自动分离与解钩装置的研究 造成车钩自动分离的因素很多，车钩本身的问题已经在很多方面采取了措施，一些研究成果也已被采用。笔者认为，解钩装置造成的自动分离问题今后将更为突出，有必要引起重视。243如何对待不同材质的现用车钩对不同材质的现用车钩应分别采取以下措施：(1)停止正火、回火C级铡车钩的生产；(2)普及淬火、回火C级钢车钩，进一步研制新钏号，优化淬火、回火C级钢，注重提高其综合性能； (3)生产E级钢车钩，以满足重载及特种车辆需要； (4)用好修好普碳钢13号车钩。3车钩分离随着铁路货物运输列车不断向高速、重载和大编组方向的的发展,车辆在运行中的纵向力和垂直力也逐步加剧,货物列车车钩分离的故障频率也逐年增加,严重的影响着铁路运输的安全.各铁路局和地方专用线从1999年至2004年,车钩分离次数也在逐年增加,车钩分离的原因,除了钩舌拉断,钩尾框拉断,钩耳孔拉断以及配件丢失等原因外,车钩自动分离在其中占相当的比例.本章从车辆部门生产实际出发，对货物列车车钩自动分离的原因进行分析，并提出预防措施和建议。现状：我国货车车辆有13号、13A型、16型和17型等车钩，13号（13A型）车钩是我国目前铁路货车车辆的主型车钩，约占现有车钩数总量的70%左右，具有平均强度偏高和离散性较大的特点。车钩在列车运行中除了要承受随机、交变的拉力和压力等作用外，还承受很大的冲击力。特别是在调车作业和驼峰溜放中，车钩经常会受到很大的击力作用，因此，使用条件非常恶劣，致使部件时常生产裂纹、变形、磨耗等故障。2006年1-10月，全路共发生列车分离30起，有定责的12起，尤其是青藏线9月份连续发生3起石碴车分离事故，均是因为石碴车的下作业式车钩钩提杆座检修质量不高造成作用不良，给青藏线的运输造成了很大干扰。2007年以后车钩自动分离成为干扰正常运输的一大障碍，2007年1月23日26103次列车在候月线列车分离。第6次大提速后，发生过多次车钩因钩尾扁销折断而分离，如2007年5月9日22045次郑州局管内分离，10798次成都局管内分离，2007年5月25日14508次货物列车在郑州局管内再次发生列车分离等等事件，均对运输持续造成很大影响。稳定车钩运用质量，保证强度和其它性能的关键在于检修和日常维护。所以为查明各种影响车钩分离的原因,我们对部分现场车辆进行了调查分析,得出以下结论.3.1 车钩分离的现状 针对2007年发生的货车车钩事件进行分类3.1.1车钩分离的原因在24件分离事件中，有2件是人为提钩原因造成；有3件是因为司机操作不当造成的；有2件是因为钩舌材质原因造成的；有1件是拉断钩尾框造成的；有16件是车钩自动分离的，占66.7%。3.1.2发生车钩自动分离时的列车运行状况车钩自动分离有4件是在列车运行中发生的,其余12件是在列车进站、上下坡道以及进出隧道过桥梁调速或停车起动时发生的，点总件数的75%,即:车钩自动分离多发生在列车调速或停车起动时.3.1.3发生车钩自动分离车辆在列车中的位置车辆自动分离在编组10位以前的有1辆,10到20位有1辆,20到50位有5辆,50位以后没有.即:大部分车钩自动分离发生在列车编组的中后部.1.4发生自动分离车钩型号:全部为13#上作用式车钩.图23.2车钩配件磨耗状况3.2.1组装限度通过对16件分离车钩进行检查、检测表明：车钩钩舌与钩腕内侧距（闭锁位、全开位）、车钩高度（最高位、最低位）、车钩互钩差、车钩钩提杆链松余量、钩提杆横动量均不超限。3.2.2磨耗情况车钩钩腔内上防跳台、上锁销接触部位、都存在局部磨耗；钩舌和钩锁铁各部尺寸及磨耗，锁铁的坐入量均不超限，但都存在不同程度的磨耗。根据我们对列车分离事故的统计分析可知，造成列车分离的原因是多方面的，但归纳起来可概括为两大类：一类是由钩缓配件折裂、脱落等原因造成的分离。如拉断钩舌、钩尾框，从板折，钩尾扁销、钩托梁、钩托板丢失脱落等均能导致列车分离。这类故障属于偶发性故障，原因比较明显，也容易防止。第二类就是列车自动分离，即在列车运行中无人提钩，而车钩自动开锁分离。这类故障原因比较隐蔽，是我们研究和预防的重点，本文将对列车分离的原因进行综合分析，并提出有效的预防措施。为了条理清晰，分清主次，现将车钩分离的原因从车钩自动分离、拉断车钩分离、拉断钩尾框造成分离和车钩防跳失灵造成的分离四个方面进行分析。3.3.列车分离的外观特征及原因3.3.1 车钩自动分离：1.车钩闭锁位不良造成列车分离外观特征：检查造成分离的两相邻车钩及缓冲装置无拉断、破损及附属配件松弛、丢失，两钩重新连接后又无连接状态不良的象征，进行牵引拉车试验其中仍有一车钩自动开锁，即说明该车钩闭锁位不良；若两钩均无自动开锁，可能是因车钩闭锁位超限或半落锁造成的。 原因分析：钩锁铁不能充分落下即半落锁，原因是钩舌尾部与钩锁铁接触面磨耗过甚或焊修后不平整以及下作用车钩的上锁销孔盖丢失使钩头内落入石渣等杂物，使钩锁铁不能充分落下，形成假连接，在运行中使钩锁铁自动跳起造成开锁分离。因车钩防跳作用不良，钩锁销安装反位或钩舌销折损、丢失等造成的。防跳作用不良是因防跳部位磨耗或加修不当以及13号下作用车钩下锁销上端防跳突起及钩内防跳台铸造的形状尺寸不符合要求，使防跳部分不能良好地卡住造成防跳失灵，运行途中自动跳起分离。钩锁销安装反位失去了防跳作用，钩舌销折断、丢失或钩耳孔钢套丢失易造成钩舌自动开锁，引起车钩自动分离。 图3闭锁位钩舌与钩腕内侧距离超限（大于运用限度135mm），虽不能造成自动开锁，但在通过曲线时易造成两钩脱开分离。2.两钩连接状态不良造成分离外观特征：两连接车钩中心高度差过大或钩提链过短以及钩提杆弯曲别劲、角度不正未落槽和钩提杆与槽间隙超限、钩托板及螺栓或钩尾扁销及螺栓不良等都是两钩连接状态不良的象征。原因分析：两连接车钩中心高度差超限时（大于运用限度75mm），在路基松软、线路不平及运行振动大时两钩易脱开导致分离，造成的原因有：空车与重车两车钩连挂车钩中心高不一致，一高一低容易造成超限。钩身弯曲，钩托板弯曲下沉、磨耗板丢失或钩托板螺栓松动及螺母丢失造成车钩下沉，中心高过低（低于运用限度815mm）。钩提链过短或钩提杆弯曲别劲、角度不正提钩杆不落入槽内及钩提杆与座槽间隙超限或钩提杆座螺栓丢失造成提钩杆及座脱落等在运行中受振动而自动提开车钩造成分离，13号下作用车钩一位钩提杆与手闸托间隙过小或钩提杆与活端板（平车）与活动立柱间隙过小，特别是活动立柱弯曲，当放下活动立柱后，恰好与钩提杆接触，当车钩被压缩时易将钩提杆挤起来造成列车分离。钩尾扁销或扁销螺栓折断、螺母丢失螺栓窜出使钩尾扁销脱落，车钩被拉出造成列车分离。3.3.2拉断车钩分离1.拉断车钩钩体造成分离外观特征：发生列车分离进行车辆检查时，若发现车钩钩头或钩身被拉、被撞发生旧痕造成的裂损或折断而车钩其他部分和缓冲器部分等状态良好的即为拉断钩体造成分离。原因分析：因车钩裂纹常发生在钩头上、下钩耳附近、钩锁销孔四角处和钩腕部分以及钩头与钩身交界处、钩尾棱角处及钩尾销孔附近，这些裂纹当列车施行紧急制动或因操纵不当造成过大牵引冲击时就容易发生折断导致分离。图4 造成这些部位经常发生裂纹的原因有：车钩结构本身造成的原因：上、下钩耳经常承受较大的不合理负荷，本身强度不够，钩耳根部应力集中所致裂纹；钩锁销孔四角易造成应力集中导致裂纹；当撞车或牵引冲击过大时，使钩头与钩身交界处产生裂纹。定检和运用维修不当造成的原因：因钩托板弯曲及钩尾扁销磨耗的原因加上钩头自重大，多数车钩发生下垂，这样两钩连接后就会产生两钩舌内面的下部接触而上部有间隙，当列车起动车钩受拉时，钩舌及钩头下部受力较大，如此反复就使钩舌下弯角及下钩耳处产生裂纹较多；因车钩及其配件加修不当等在车钩装配后，钩舌与钩腔内牵引部分咬合不正常，间隙过大，在运行中钩舌销和钩耳将直接承受强大的冲击力而引起裂纹。2.拉断钩舌造成的列车分离外观特征：同拉断钩体的检查，如发现钩舌有旧痕造成的裂损或折断，而钩体、缓冲器等状态良好即为拉断钩舌造成的分离。原因分析：钩舌裂纹多发生在钩舌内侧弯角处和钩舌销孔处，这些裂纹在列车施行紧急制动或承受过大的牵引冲击时极易发生裂断导致列车分离。产生钩舌裂纹的原因有：钩舌内侧面弯角处裂纹是因该处为受力点，也是应力集中点，表面若发生疲劳裂纹后容易扩展为裂损，如表面残存铸造缺陷或有砂眼、夹渣时就更易造成裂纹、裂损。钩舌销孔处特别是两端的裂纹，是因钩舌销孔常发生磨耗使钩舌销孔壁逐渐变薄，镶套后又残存压应力加之因钩舌尾部与钩腔内吻合间隙大使钩舌销与钩舌销孔壁承受过大冲击力等造成的。图53.3.3拉断钩尾框造成的列车分离外观特征：发生列车分离，若车钩被拉出而状态良好，但钩尾框已发生破损或断裂，察看其断面往往有旧痕或质量缺陷象征，为拉断钩尾框造成的分离，若断面部分全部为新痕是发生冲突或撞车事故造成的。原因分析：因钩尾框多在其弯角处及钩尾销孔周围产生裂纹，减弱了这些部位的受力强度并易使裂纹处产生应力集中而不断扩展，当承受较大牵引或冲击力时容易裂断导致列车分离。造成弯角处裂纹的原因是该部位受力大并易产生应力集中，若钩尾框残存砂眼、夹渣等铸造缺陷时更易发生裂断。3.3.4车钩防跳失灵造成的列车分离外观特征：发生列车分离检查钩舌尾部钩锁承台堆焊过高或钩提杆横向摆动量过大，钩提杆弯曲变形而车钩及钩尾框等状态良好多为车钩防跳失灵造成的分离原因分析：因钩锁承台堆焊过高，在闭锁位钩锁铁没有完全落下，上锁销杆上端不能坐入防跳台下方，或虽能坐入但动作不灵活，车钩没有防跳作用，钩锁铁可以向上跳起，由于运行时的冲撞、振动极易造成车钩防跳失灵而开锁分离。钩提杆横向摆动量过大，钩提杆弯曲变形，钩提杆安装座固定钢板变形上翘及撕裂可将钩提链拉紧，会使上锁销处于向上提的受力状态。在列车运行中，上锁销承受这种向上拉力可使上锁销和上锁销杆脱离防跳台而使防跳作用失灵，从而导致车钩自动开锁分离。3.4列车分离的防止方法及造成分离配件的检查方法1.故障列车分离的防止方法：发现钩舌与钩腕内侧距离在闭锁位置超限时，应及时处理，消除钩舌与钩腕内侧距离在闭锁位置超限。钩提杆弯曲、角度不正时，或钩提链松余量不足时，在列车队可将钩提链马蹄环园销开口销卸下使钩提杆与上锁销分离。卸下的马蹄环及园销开口销可安装在上锁销孔上，以防止丢失。下作用式钩提杆与座槽间隙过大时，可用铁丝将钩提杆与座槽捆绑牢固。发现两连接车钩中心高度差超限大于75mm时，应及时调整。检查车钩各部的螺栓松弛和园销开口销、钩舌销、钩尾扁销等配件，发现折损或丢失应及时处理。2.车钩裂纹与钩舌磨耗过限的检查方法：车钩上、下钩耳、钩头与钩身交界处、尤其是钩身下部与钩身托板接触处有严重磨耗发亮痕迹及焊修过的地方更易产生裂纹，检查时应重点看这些部位，发现上述裂纹时应甩车处理。钩舌下部磨耗可以通过目视检查磨耗部位。钩舌、钩腔内壁各部位磨耗时，单钩可以通过测量钩舌与钩腔距离来确定。闭锁位时不得大于135mm，全开位置不得大于250mm。在两