關于15號車鉤改造及鉤舌尾部加修問題的分析與建議論文
15號車鉤是目前我國客車在用的主型車鉤，為下作用式自動車鉤，分為15C、15CX兩種型號，15C主要用于速度不大于120km/h的普型客車上，15CX主要用于25K型快速客車上(在25T型客車首尾鉤上也有少量應用)。目前，兩者材質主要為C級鑄鋼。
1 提出問題
(1)2012年底，原鐵道部運輸局提出了對客車15號(包括15C、15CX)車鉤進行改造的要求(詳見運輛客車函[2012]448號)，原因是該型車鉤存在鉤舌銷與鉤舌銷孔間隙過小，導致鉤體和鉤舌的牽引臺、沖擊臺不能正常接觸，在運用中鉤舌銷容易受力斷裂。青島四方車輛研究所針對相關問題進行了專題研究，提出了將鉤舌銷直徑減小1mm，鉤舌護銷沖擊臺尺寸增加1mm及在檢修時對鉤體、鉤舌的牽引臺和沖擊臺進行堆焊等改進的建議。2013年初，武昌客車車輛段對相關文件要求進行了落實，實施了對15號車鉤的改造工作，但改造后，出現了落鎖不良的問題，提高了車鉤組裝的選配要求，且改造進展較慢。(2)在鉤舌檢修過程中，經常發(fā)生鉤舌晃動較大的問題，初步分析認為是鉤舌尾部與鎖鐵間隙較大，因此在處理時采取在鉤舌尾部與鎖鐵的接觸面堆焊的方式處理(如圖1)。相關客車檢修規(guī)程中規(guī)定，15C型鉤舌尾部與鎖鐵接觸面磨耗大于3mm時才需焊修或更換(15CX型是大于1.5mm時焊修并加工至規(guī)定尺寸)，而堆焊加修時，鉤舌尾部并未出現如規(guī)程規(guī)定的磨耗過限問題。
堆焊加修后的鉤舌雖然解決了在組裝后鉤舌晃動較大的問題，但因尾部凸出較多，無法使用鉤舌外形輪廓檢查量具及鉤舌尾與推鐵相關磨耗尺寸檢查樣板進行檢查，且當鉤舌尾部與鎖鐵間隙因加修變得較小時，容易出現落鎖不良的情況。
2 原因分析
2.1 鉤舌銷受力情況分析
在文件運輛客車函[2012]448號中指出鉤舌銷受力是因為鉤舌銷與鉤舌銷孔間隙過小，鉤體和鉤舌的牽引臺、沖擊臺不能正常接觸。即鉤體和鉤舌的牽引臺、沖擊臺間隙大于鉤舌銷與鉤舌銷孔間隙導致鉤舌受力。
而根據車鉤結構及鉤舌工作受力情況(如圖2)分析可知，部文中受力情況的分析不是很完善。鉤舌在組裝時鉤舌銷與上下鉤耳的鉤舌銷孔套間(設間隙分別為L鉤耳上、L鉤耳下)、鉤舌的鉤舌銷孔套間(設間隙分別為L鉤舌上、L鉤舌下)均有間隙，該處的間隙與鉤體和鉤舌沖擊臺間隙(設間隙分別為L沖擊上、L沖擊下)、牽引臺間隙(設間隙分別為L牽引上、L牽引下)的關系滿足L鉤耳上+L鉤舌上>L沖擊上且L鉤耳下+L鉤舌下>L沖擊下或L鉤耳上+L鉤舌上>L牽引上且L鉤耳下+L鉤舌下>L牽引下時，鉤舌銷在牽引或沖擊時不會受到力的作用，否則，鉤舌銷均會或多或少地受到力的作用。
實施車鉤改造前，以車鉤鉤舌銷孔中心線為基準，車鉤上下牽引臺距離分別為950-1mm、850-1mm，車鉤沖擊臺距離為R35+10mm，而鉤舌上下牽引臺距離分別為95+10mm、85+10mm，鉤舌沖擊臺距離為R340-1mm。鉤舌銷直徑為Φ42-0.18-0.45mm，鉤舌銷孔套內徑為Φ420.640.47mm。由此可知，鉤舌在鉤舌銷范圍內的'間隙范圍即L鉤耳上+L鉤舌上是0.65～1.09mm，鉤舌沖擊臺與車鉤沖擊臺的間隙范圍即L沖擊上=L沖擊下是1～2mm，牽引間隙范圍即L牽引上=L牽引下是1～3mm，可見，此種情況下，鉤舌不受力的范圍非常小。
實施改造后，鉤舌銷直徑更改為Φ41-0.30-0.45mm，鉤舌沖擊臺改為R350-1mm，則鉤舌在鉤舌銷范圍內的間隙范圍即L鉤耳上+L鉤舌上變?yōu)?.77～3.09mm，鉤舌沖擊臺與車鉤沖擊臺的間隙范圍即L沖擊上=L沖擊下變?yōu)?～1mm，同時控制牽引臺間隙范圍不超過2mm，即L牽引上=L牽引下是1～2mm，如此，從理論上可以實現鉤舌銷不受力，基本消除了鉤舌銷折斷的問題。
2.2 鉤舌尾部與鎖鐵間隙過大原因分析
鉤舌尾部與鎖鐵間的間隙(如圖4所示)在客車各修程規(guī)章中沒有明確限度要求，對鎖鐵及鉤舌尾部磨耗有明確的限度要求，但在實際檢修過程中，經常出現鎖鐵各部尺寸符合要求、鉤舌尾部也無磨耗而鉤舌組裝后晃動較大的現象，具體體現在鉤舌尾部與鎖鐵間間隙很大。通過前面的分析可知，車鉤與鉤舌在使用過程中，其受力部位主要在沖擊臺部位、鉤舌銷與銷孔套部位、牽引臺部位以及鉤舌尾部與鎖鐵、鎖鐵與鉤腔等部位。
(1)鉤舌銷與銷孔套部位的磨耗。在列車運行過程中，鉤舌銷與銷孔套間最先磨耗(當滿足鉤舌銷受力情況下)，不論列車是加速、減速還是轉彎時均會受到力的作用。(2)沖擊臺部位、牽引臺部位的磨耗。當鉤舌銷與銷孔套間間隙磨耗到滿足鉤舌銷受力臨界條件時，沖擊臺部位、牽引臺部位交替和鉤舌銷受力，三者共同磨耗，在轉彎時，車鉤和鉤舌的沖擊臺、牽引臺擋邊部位也會有一定的磨耗。(3)鉤舌尾部與鎖鐵間的磨耗。鉤舌在受到牽引力和沖擊力作用時，鉤舌尾部均會與鎖鐵產生相對位移，但在產生相對位移時，鉤舌受到的力還不是很大，而當鉤舌受到較大力作用時，已經沒有相對位移了，因此鉤舌尾部與鎖鐵間的磨耗也不是很大。(4)鎖鐵與鉤腔間的磨耗。由于鎖鐵在列車運行過程中不發(fā)生相對位移，因而其與鉤腔主要受到擠壓力作用，因此，該部位磨耗極小。
3 相關建議
15號車鉤從設計制造到如今已運用了幾十年，雖然較易發(fā)生鉤舌圓銷折斷問題，但相對整體運用情況來看所占比例不是很大，結合段修車鉤改造比較耗時的客觀原因，特建議如下：(1)15號車鉤改造主要從新造開始，采取逐步淘汰的方式替換現用的車鉤。(2)在段修實施15號車鉤改造時，可以以鉤舌尾部與鎖鐵間隙作為參考，對該間隙較大的車鉤實施改造，既可以避免在鉤舌尾部堆焊的非正常檢修方式，又可以有目的地對確實影響安全的車鉤進行改造，避免資源浪費。(3)對鉤舌尾部與鎖鐵間隙不大的車鉤可暫時不進行沖擊臺與牽引臺的加修改造，而是先更換鉤舌圓銷，根據上述分析可知，更換新鉤舌圓銷，相當于擴大了鉤舌圓銷2mm的移動量，在車鉤與鉤舌沖擊臺、牽引臺未磨耗或磨耗較小的情況下，基本可以實現鉤舌圓銷不受力。
4 結語
15號車鉤實施改造，縮小了車鉤與鉤舌沖擊臺、牽引臺間的間隙，不僅可以消除鉤舌圓銷斷裂的慣性故障，同時也提高了客車的運行品質，值得推廣。但鑒于段修改造缺乏工裝、耗時費力的客觀情況，有針對性地對確實需要改造的車鉤實施改造工作，可以有效節(jié)省資源，提高車鉤使用效率。
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