CRH5型动车组半永久型车钩检修工艺研究

中南大学网络教育毕业论文（设计）论文题目CRH5型动车组半永久型车钩检修工艺研究目录摘要 XIII摘要铁路第六次大提速以来,新型高速动车组大量上线运行,保证动车组高质量上线运行,为旅客出行提供便捷、优质、高效的服务,提高动车组检修质量成为首要问题。根据国内动车组检修实际情况,通过对CRH5型动车组半永久性车钩检修工艺过程进行认真分析,在保证检修作业安全、检修质量和检修效率的基础上,经过对多个方案进行比选、分析,总结了一套CRH5型动车组半永久性车钩检修工艺方法,为提高动车组检修效率提供了合理、可行的实施方案。关键词：CRH5；半永久型；车钩；检修引言随着铁路货物列车重载运输技术的不断发展和铁路装备现代化工作的大力推进，给铁路运输管理单位提出了更高要求、带来了严峻挑战。铁路货车车辆段作为铁路货车运用、维护管理的单位，大力推进安全管理规范化、检修装备现代化、岗位作业标准化等工作，特别是在推动转向架、制动阀、轮轴等检修装备现代化建设方面取得了丰富成果，但由于车钩装置配件种类数量较多、大小形状不一、重量差异较大、检修工艺复杂、环境污染较大等原因，少数单位在推进车钩装置检修装备智能化、自动化建设方面成效不是很明显，会面临很多困难和挑战。车钩装置作为车辆最重要的组成部件之一，主要由钩体、钩舌、缓冲器、钩尾框、钩锁、钩舌推铁、锁销、钩舌销、钩尾销等配件组成，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，直接影响车辆的运行安全。随着重载列车编组辆数和牵引重量的不断增加，机车与车辆、车辆与车辆之间的纵向力随之增大，特别是在列车牵引起动和制动时，车钩装置作用力比普通列车的更人，这对车钩装置的强度和疲劳寿命要求更高，对车钩装置的检修提出了更高要求。因此，为了更好地维护、保持车钩装置的功能，必须花大力气、下苦工夫提升车钩装置检修装备现代化水平，确保车钩装置检修质量达标。国内机车车钩装置的概况2.1货车车钩随着货运单列载重总量从早期的1500t～2500t,到现在开行的10000t及以上,我国货车车钩从20世纪50年代开始至今,先后开发了2号、13号、16号、17号、13A等型号的车钩,车钩材料也由ZG230-450提升为C级钢、E级钢,车钩的强度水平从1500kN～2300kN提高到了3000kN～3500kN,其连接间隙也从19.5mm减小到12mm。2.2客车车钩随着客运列车编组14～16辆增加到18～20辆,在15号车钩的基础上,先后开发了C级钢15C型车钩、15X型小间隙车钩和E级钢密接式车钩、动车组车钩等。近年来,我国客运形势发生了很大的变化,特别是经过6次客运提速,在很大程度上带动了客车车钩系统的发展。随着干线客车速度从160km/h、180km/h提升至200km/h及以上,客车车钩也经历了15号车钩配1号缓冲器、15C车钩配G1缓冲器、15X车钩配G1缓冲器、密接式车钩配弹性胶泥缓冲器的发展过程。在动车组方面,也都基本采用了密接式车钩、缓冲器系统,正在逐步实现与国际水平的接轨。2.3车钩装置的作用车钩装置是指连接两车辆间或连接两列车间的所有机械、空气和电气装置。传统列车的车端连接装置通常称牵引缓冲装置，由车钩和缓冲器两部分组成。具有连接、牵引、缓冲等几个方面的作用，即：缓冲作用，将彼此独立的车辆连接成列车，并使之保持一定的距离；牵引作用，在列车运行过程中能够传递牵引力、制动力或冲击力；缓冲作用，缓和即衰减列车在运行过程中或调车工况时由于牵引力的变化和制动力前后不一致而引起的冲击和振动；如果上述作用是由同一装置来完成的，那么该装置称为牵引缓冲装置。如果是由不同的装置来承担，则分别称之为牵引连挂装置和缓冲装置。而高速动车组的车端连接装置除了具有上述机械功能以外，还必须具有车厢间的密封功能，以及传递压缩空气，电气信号和控制信号等功能。通常情况下，动车组的电气和风管连接器与车钩组成一整体部件，它提供动车组车辆间中低压电气与压缩空气的回路。2.4车钩分类按照牵引连接装置的连接方式，车钩可分为半永久型车钩和非半永久型车钩。半永久型车钩不需要人工参与就能实现连接，而非半永久型车钩则需要借助人工来完成车辆间的连接。半永久型车钩又分为两种基本类型：非刚性车钩和刚性车钩。非刚性车钩如图１(a),允许相连的车钩钩体之间有一定的垂向相对位移，即两车钩总轴线存在高差时，两个车钩成阶梯形状，并且各自保持水平位置。钩体的尾端相当于销接，这就保证了车钩在水平面的位移。非刚性车钩结构简单，强度高，重量轻，与车体的连接较简单，常用于货车和普通客车。刚性车钩如图１（b）,也称为密接式车钩，它不允许相连的车钩钩体之间有垂向相对位移，而且对前后的间隙要求应限制在很小的范围内。如果两车钩总轴线存在高差时，两车钩处于同一直线上并成倾斜状态。两钩体的尾端具有完全的销接，这就保证了两连挂车辆之间可以具有相对的平移和角位移，使其适应线路水平面及纵剖面的变化，缓和车体在弹簧上的振动及外界对车辆的作用力。图1非刚性车钩与刚性车钩(a)非刚性车钩(b)刚性车钩刚性车钩与非刚性车钩相比有如下有点：减小了两个车钩连接表面之间的间隙，从而降低了列车间的纵向力，提高了列车运行的平稳性；由于车钩零件的位移减少了，并且在这些零件上的作用力也减小了，因此改善了半永久型车钩内部零件的工作条件；减小了车钩连接表面的磨耗；减小了连挂车钩时相互冲击而产生的噪音，这对城轨车辆和客车尤为重要。由于这些特点决定了刚性车钩主要用于城轨车辆及高速动车组上，我国地铁车辆及部分快速客车采用了密接式车钩。2.4.1柴田式密接式车钩柴田式密接式车车钩冲装置如图所示。它主要有钩头、缓冲器、风管连接器、电气连接器和风动解构系统等几部分组成。车辆连挂时依靠两车钩相邻钩头上的凸锥和凹锥孔的相互插入，实现车钩的紧密连接，同时自动的将两车之间的电路和空气通路接通。在两车分解时，通过解构风缸的动作，亦可自动解钩，并自动切断两车之间的电路和空气通路。１-密接式车钩钩头；2-风管连接器；3-橡胶缓冲器；4-冲击座；5-十字头；6-托梁；7-磨耗板；8-电气连接器2.4.2柴田式密接式车车钩冲装置柴田式密接式车钩的车钩前端为钩头，它由一个凸锥和凹锥孔，内部还有钩舌（半圆形）、解钩杆、解钩杆弹簧和解钩风缸组成，如图3所示。柴田式密接式车钩的作用原理，该车钩具有待挂、连接和解钩三种状态。待挂状态：为车钩连接前的准备状态，此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，解钩风缸活塞杆处于回缩状态，此时半圆形钩舌的连接面于水平面成40°角。连挂状态：当两车钩连挂推进时，两凸锥分别插入对方车钩相应的的凹锥孔。这时凸锥的内侧面在前进中压迫对方的钩舌转动，使解钩气缸的弹簧受压，钩舌沿逆时针方向旋转40°。两车钩连接面接触后，凸锥内侧面不在压缩对方的钩舌，此时由于弹簧恢复力的作用，使钩舌回到原来的状态，两钩舌相互锁定对方，达到闭锁作用。图3柴田式密接式车钩结构及作用原理1-钩头；2-钩舌；3-解钩杆；4-弹簧；5-解钩风缸解构状态：自动解钩，要使两钩分解，须由司机操纵解钩阀，压缩空气由总风管进入前车（或后车）的解钩气缸，解钩风缸活塞杆向前推出并带动解钩杆运动，使钩舌转动至开锁位置，此时给一拉力，两钩即可解开。两钩分离后，解钩风缸的压缩空气迅速逸出，解钩风缸弹簧得以复原，带动车钩顺时针转动40°恢复到待挂状态，为下次连挂做好准备；手动解钩，如果采用手动解钩，只需用人力扳动解钩杆，也能使钩舌转动至开锁位置，实现两钩的分解。我国早期的北京地铁和天津地铁采用这种结构形式。2.4.3Scharfenberg密接式车钩Scharfenberg密接式车车钩冲装置如图所示。它主要由车钩钩头、橡胶缓冲器、风管连接器、电气连接器和风动解钩系统等几部分组成，缓冲器位于钩头后部。车辆连挂时依靠两车钩相邻钩头前端的锥形喇叭口引导彼此精确的对中，实现两车钩的紧密连接；同时自动的将两车之间的电气线路和空气通路接通。两车分解时，一颗由司机控制解钩电磁阀自动解解钩，并且自动切断两车之间的电气线路和空气通路。2.4.4Scharfenberg密接式车钩装置在车钩下面有车钩车钩支撑弹簧支撑，缓冲器尾部通过转动中心轴与车体上的冲击座相连，并可通过橡胶弹簧的弹性变形记缓冲器与转动中心轴的相对转动实现垂直方向的摆动，垂向最大摆角为4°30′，最大水平摆角可达30°。车钩结构。钩头壳体为焊接件，它由两部分组成，前端为带有一喇叭口的凸出件，后面为连接法兰。当两钩连接时，前端的锥体和喇叭口用来作为引导对准之用，伸出在前面的爪把用来拓展车钩的连接范围。前面的圆孔用来安置空气管路连接器，在钩头壳体中配置有车钩锁闭零件和解钩风缸。借助于钩头壳体后部的法兰将钩头与牵引缓冲装置连成一体。车钩的闭锁机构由钩舌和钩锁杆组成，两者通过销子彼此可中摆动的相连接。两个弹簧用来保持车钩处在闭锁位置。弹簧一端钩在壳体的锥体上，另一端钩在钩锁杆上。手动解钩装置设在钩头的侧面，它由横杆通过两解钩杆与钩舌相连接。在该横杆的端部连有一钢丝绳并与手柄相连，手柄挂在钩头壳体的一侧。Scharfenberg密接式车钩作用原理。该种车钩也有待挂位、连挂闭锁位、和解钩状态三种作用位置。待挂位：这时钩头中的钩锁杆轴线平行于车钩的轴线，钩锁杆的连接销中心与钩舌中心销连接线垂直于车钩的轴线。弹簧处于松弛状态，该位置为车钩连挂准备位。连挂闭锁位：欲使两钩连挂，原来处于连挂准备位的两钩相互接近并碰撞时，在钩头前端的锥形喇叭口引导下彼此精确的对中，两钩向前伸出的钩锁杆由于受到对方钩舌的阻碍，各自推动钩舌顺时针方向转动，直至在弹簧拉力作用下钩舌杆滑如对方钩舌的嘴中，并推动钩舌绕逆时针方向返回到原来位置为止。这时两钩的钩锁杆与两钩的钩舌构成一平行四边形，力处于平衡状态，两钩刚性的无间隙的彼此连接，处于闭锁状态。在连挂闭锁状态时，钩舌和钩锁杆的位置与连挂准备状态完全相同，钩舌在弹簧作用下力图保持处于闭锁位。当两钩受牵拉时，拉力均匀的分配在有够锁功能和钩舌组成的平行四边形两对边即钩锁杆上。当两钩冲击时，冲击力由两钩壳体喇叭口凸缘传递。解钩状态；气动解钩，由司机操纵解钩控制阀达到解钩，这时压力空气经过解钩管冲入钩舌中的解钩风缸中，推动活塞向前运动，压迫在解钩杆上所设置的滚子上，亮钩头中的钩舌被同时推至解钩位置，达到解钩后再排气，风缸中受压弹簧使活塞返回到原始位置；手动解钩，通过拉动钩头一侧的解钩手柄，经钢丝绳、杠杆和解钩杆使两钩的钩舌转动，直至钩锁杆脱出钩舌的嘴口，由此使两钩脱开，处于解钩位置。欧洲地铁大多采用这种车钩形式，我国上海、广州、深圳地铁等也采用这种形式的车钩。车钩装置检修工艺车钩装置作为铁路货车的主要零部件之一，对铁路运输安全起着至关重要的作用。为此，必须在专用场地及时对车钩装置进行段修、厂修，更好地维护、保持甚至改善车钩装置的性能，确保其功能和作用得到有效发挥。3.1车钩装置检修基本要求成套车钩装置经过外观检查后分解成钩体、钩舌、缓冲器、钩尾框、上锁销组成或下锁销组成、钩锁、钩舌推铁、钩舌销，钩体进入车钩检修工艺线检修，钩舌进入钩舌检修工艺线检修，缓冲器进入缓冲器检修工艺线检修，钩尾框进入钩尾框检修工艺线检修，上锁销组成或下锁销组成、钩锁、钩舌推铁、钩舌销等车钩装置小配件实行“异地检测、集中加修”，如图所示。钩尾框、转动套、钩舌、上锁销组成或下锁销组成、钩锁、钩舌推铁、钩舌销、钩尾销、钩尾销插托须进行抛丸除锈，钩体厂修前须进行抛丸除锈，外表面清洁度须达到Sat级，局部不低于Sal级。钩尾销螺栓须清除表面污垢。钩舌、钩舌销、钩尾销、钩尾销插托、钩尾销螺栓、16型转动套、钩尾框和厂修钩体须进行磁粉探伤检查，对钩体疑似裂纹部位进行磁粉探伤。经过厂修合格的钩体的表面须涂清漆，经过厂、段修合格的钩舌、钩尾框表面须涂清漆，钩体、钩舌、钩尾框涂打检修标记。车钩装备检修工序流程图工作者检修车钩装置时，一方面要重视检测，即主要检查配件寿命管理是否过期，检查组成配件是否有裂纹、裂损、破损，磨耗部位及变形是否超限，检测成套车钩组成各部间隙尺寸是否符合限度；另一方面要做好检修，即完成车钩检测（各部性能检测、钩舌安装后Ｈ态、标识等）、钩尾框检测（除镑、探伤、尺寸检测）、钩舌除镑探伤尺寸检测、缓冲器尺寸检测，实行钩锁、钩舌推铁、钩尾销、钩舌销等有单独检测、修理工位，检测修理分开，落实钩锁、钩舌推铁、钩尾销、钩舌销除诱、探伤、修理工艺，确保车钩装置检修应能够满足检修技术标准和王艺要求。3.2车钩检修步骤3.2.1钩体裂纹检修必须清除钩腔内污垢，对钩体进行翻转检查。钩颈、钩身横裂纹在同一断而长度之和不大于５０mm时焊修，大于时更换。钩耳裂纹长度不大于１５mm时焊修，大于时须更换。钩耳内侧弧面上、下弯角处裂纹长度之和不大于２５mm时焊修，大于时更换。牵引台、冲击台根部裂纹长度不大于２０mm且裂纹未延及钩耳体时焊修，裂纹长度大于２０mm或裂纹延及钩耳体时更换钩体磨耗检修对于化型、１７型钩体：钩耳孔直径磨耗大于3mm时堆焊后加工。联锁套头或联锁套口磨耗深度大子６mm或局部碰伤深度大于５mm时，堆焊后磨平，但禁止修理联锁辅助支架外形轮廓；１６型车钩尾端高度小于１５１mm或１７型车钩尾端高度小于１６６mm，钩尾销孔长、短轴磨耗大于２mm时，可堆焊后磨修光滑。钩尾端部到钩尾销孔后壁的距离小于８３mm时，堆焊后磨修光滑，小于７７mm时更换；钩身长度小于５６７mm时堆焊后磨修光滑，小于５６１mm时更换。3.2.2钩体变形检修钩身弯曲大于１０mm时更换。钩耳上、下弯曲影响钩舌组装时更换。１３号、１３Ａ型、１３Ｂ型钩体钩腕端部外胀大于１５mm时更换；影响钩舌与钩腕内侧距离时调修、堆焊或焊装厚度为５-１５mm、高度为６０-７０mm的梯形钢板，钢板须有２个20mm的塞焊孔，焊后磨修平整。3.2.3钩身金属磨耗板检修钩身下部有磨耗板凹槽或原焊装金属磨耗板者仍须焊装磨耗板；１３Ｂ型、１７型车钩钩身下部无金属磨耗板凹槽且原未焊装磨耗板者，不得焊装磨耗板；磨耗板裂纹或磨耗超限时更换为新品，丢失时补装。钩身磨耗时须堆焊磨平后焊装磨耗板。磨耗板须焊装在钩身下平面距钩肩５０mm处。有金属磨耗板凹槽者，磨耗板焊修后焊缝处应磨修光滑、边缘倒純，清除棱角和毛刺。3.2.4车钩检修主要工艺装备车钩检修工艺线、车钩装置分解机、车钩Ｈ态实验模拟装置、车钩自动储存检修架、车钩探伤设备、车钩钩腔焊修设备、机加工设备（打磨处理）、钩耳孔错孔机及镶套机。3.3车钩检查工艺3.3.1对半永久型车钩二位五通阀进行技术改进（１）在车钩处于待挂状态下，打开列车管风管连接器观察盖，要求二位五通机械阀滚轮转动需灵活，不卡滞。前后推动机械阀滚轮（活塞杆），前后运动不卡滞。人工顶推车钩触发器，使车钩处于模拟连挂状态，观察车钩凸轮和机械阀滚轮中心应在一条线上（轴线对齐）。（２）清理车钩凸轮及二位五通机械阀滚轮表面的灰尘和锈渍，并使机械阀滚轮转动灵活后，对凸轮和机械阀滚轮全表面涂抹ＴＯＰ２０００润滑脂防止锈蚀，并转动滚轮，使润滑脂均匀分布。对清洗处理后滚轮仍然锈死无法转动的二位五通机械阀，需要整体更换机械阀。在风压正常情况下，用封堵工装进行模拟连挂，反复拉动解钩手柄３～５次，观察半永久型车钩能正常伸出或缩回到位。（３）在车钩处于待挂状态下，观察触发器顶筒圆弧顶面与定位杆侧面应接触。人工顶推车钩触发器，使车钩处于模拟连挂状态后，拉动解钩手柄到全开位，此时若听到触发器复位的“啪嗒”撞击声，表明车钩已到待挂位，松开解钩手柄，连挂杆不伸出，顶筒状态良好。重复操作３～５次，每次应能听到触发器复位的“啪嗒”撞击声。（４）若在车钩处于待挂状态下，观察顶筒圆弧顶面与定位杆侧面没有接触，说明顶筒有卡滞，需要分解检查。松开紧固螺栓，拆下顶筒，清理涂油后再组装。目前已经全部完成ＣＲＨ５型动车组二位五通阀的技术改造，运用效果良好。3.3.2对半永久型车钩截断阀添加保护罩在日常运用中发现，半永久型车钩半永久型车钩截断阀门开启位为横位，极易因飞石击打造成顺位截断气路，导致半永久型车钩脱钩现象，此状况严重影响重联动车组运行安全，可通过添加保护罩的方法来确保半永久型车钩的运行安全。ＣＲＨ５型动车组机械车钩两侧分别安装一个半永久型车钩，用于电气信号的耦合，半永久型车钩与激活器连接，激活器接收到电气信号后通过气动气缸推动导销上的滑动支架来移动半永久型车钩。气动单元中有一个截断阀，截断阀可以关闭通往气动单元的主供风。当截断阀关闭时，切断半永久型车钩的供风管路，半永久型车钩在重联或解编时将无法动作。若动车组在运行途中被异物击打，易造成截断阀错位，发生半永久型车钩自动脱开现象，从而导致动车组异常停车，对行车安全及行车秩序造成极大的影响。动车组重联后，将半永久型车钩气路截断阀开启，安装防护罩穿好开尾销，可确保动车组半永久型车钩供风管路畅通，半永久型车钩工作正常。通过对ＣＲＨ５型动车组半永久型车钩加装防护罩后进行多次试验，结果证明效果良好。建议可在每组动车组半永久型车钩气路截断阀均加装此种防护罩，以便解决当动车组运行途中因飞石击打造成截断阀顺位截断气路，导致发生半永久型车钩脱钩现象，确保动车组运行的安全。3.3.3工艺改进（１）用主控量规测量机械钩头的磨耗情况。用主控量规检测机械钩头的磨损情况，和半永久型车钩直接连挂，然后观察主控量规的刻度显示。如果刻度线在ＩＮ范围内说明机械钩头在正常使用范围内，如果超出范围在ＯＵＴ范围内说明应该对机械钩头大修，或更换新的机械钩头。（２）根据电气原理图对半永久型车钩各插针间进行校线半永久型车钩在机械连接头部上配备有电气触头。电气触头用于在发生机械连接之后，来进行两列车之间的重联。在其他任何情况下应避免进行电气连接，所以必要时，车钩应配备有抑制电气连接的设备。分离操作时，电气触头先分离，然后紧接着是机械连接头部。电气触头总共包括有２×８０个触脚，其中２×２５包金，２×５５包银。电气触头配备有一个自动盖，能保护人们免受电击事故；配备有一个销状的套管以防止水与脏物的进入。为了避免电气触头内部水分聚集，配备一个加热设备。通过配备有多脚连接器的跨线将电气触头连接到车辆的电气设备。列车连接时，车钩的金属部分相当于负极。所有设备，导电盒，导电箱以及电气设备的封闭设备通过接地连接在一起，车钩本身应该接地。为了防止半永久型车钩的电气触头发生接地、断线等不能正常导通的故障，需要对半永久型车钩各插针间进行校线，共计１１２项，以检验各插针之间的导通性，确保半永久型车钩工作正常。校线试验时，用万用表２个触脚分别连接半永久型车钩对应的两个触点，发出“嘀”的一声时，说明两个对应触点是导通的。3.3.4故障的修复和排除对于运用中发生的各类故障进行及时修复，确保半永久型车钩状态良好。比较典型的故障有：ＣＲＨ５－０９