车钩的制造及作用原理

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1、车钩的构造及作用原理第一节 我国货车车钩的运用概况目前，我国铁路货车车钩主要有4种：13号、13A型、16号和17 号。13号车钩是我国铁路货车的主型车钩，目前约占全路货车车钩的 80%，有上作用式和下作用式两种。随着铁路货车提速、重载的发展深入， 暴露出很多问题，已不适应提速、重载的要求。13 A型车钩是为了适应我国铁路货车提速、重载发展需要而研制的 车钩，该车钩缩小了车辆的连挂间隙，可改善列车纵向动力学性能，减小 列车的纵向冲动。2003 年开始在全路推广。16、 17号车钩是为了满足上翻车机卸货的专用列车要求而研制的一 端可旋转的车钩，不用摘钩就可在翻车机上连续卸货，提高了运输效率。 主

2、要安装在C63、C63A、C76、C76A、C76B、C76C和C80型车上。而且17 号车钩也应用于2005年开始投入生产的70吨级铁路货车上。第二节13号、13A型车钩的构造及受力分析13号车钩由钩头、钩身、钩尾三个部分组成。普碳钢钩体已停止生产，从1996年开始生产的13号车钩钩体材质为C级钢，其 最小静拉破坏载荷可达 3225kN（E 级钢钩体最小静拉破坏载荷可达 4005kN）。钩头主要起车辆连挂作用；钩身用来传递水平牵引力和冲击力， 铸成中空矩形断面结构；钩尾是车钩后端安装钩尾框的部分，其上开有长 圆形钩尾销孔，后端面为一垂直平面，在缓冲器伸张力的作用下 以便于车钩自动恢复原位。一

3、、钩腔各部位的名称及用途1护销突缘：用以保护钩舌销，分上护销突缘和下护销突缘。2牵引突缘：于闭合位置时与钩舌尾部牵引突缘配合，用以承受牵 引力，分上牵引突缘和下牵引突缘。3导向档：车钩处于闭锁状态时，钩锁铁的前导向面贴靠在此处， 使上锁销及上锁销杆的防跳台处于钩腔的上防跳台下，限制钩锁铁的跳动， 并且在开锁或全开时引导钩锁上下启动。4全开作用台：车钩在全开状态形成过程中，钩锁前部的全开回转 支点以该部位为支点回转，踢动钩舌推铁，使钩舌旋转张开。5上防跳台：在钩锁腔后壁面上，车钩处于闭锁位置时，上锁销及 杆的防跳台卡在其下，防止在运行中钩锁因振动而跳起。6钩锁导向壁：用以限制钩锁的位置。车钩在闭

4、锁、开锁或全开状 态时，钩锁的一侧被挡住，而另一侧受到钩锁腔侧壁面的限制，这样可以 避免由于钩锁的摆动而影响车钩的作用状态。7钩锁后部定位档：用以限制钩锁的位置。车钩在闭锁位时，钩锁 除受钩锁腔导向档的限制外，其后部还受到该部位的阻挡，使钩锁不能向 前倾倒，又不能向后仰，稳固地坐在钩舌尾部的钩锁承台上，从而保证上 锁销的防跳位置。8钩舌推铁挡块：用以确定钩舌推铁的位置，防止钩舌推铁在转动 过程中歪斜。9钩舌推铁轴孔：安装钩舌推铁轴用。10下防跳台：设置在下锁销孔内的前侧壁。车钩闭锁时，下锁销 防跳台与之卡合，起防跳作用。二、各配件的构造和用途1钩舌：装在上、下钩耳之间，插入钩舌销，以钩舌销为转

5、轴，利 用钩舌的开闭进行车辆的摘挂。2钩舌销：装在钩耳孔及钩舌销孔中，作为钩舌的回转轴。3钩锁：安装在钩腔内。在闭锁位置时，挡住钩舌尾部，使钩舌不 能转动；在全开位置时推动钩舌推铁，使钩舌张开。4钩舌推铁：横放在钩锁腔内的轴孔中。钩舌推铁轴和钩锁腔底面 的轴孔配合，其作用是推动钩舌张开达到全开位。5二连杆机构上锁销组成：为上作用式车钩提动钩锁用。由上锁销 和上锁销杆组成。三联杆机构上锁销组成：为上作用式车钩提动钩锁用。由上锁销提、 上锁销和上锁销杆组成，其作用原理比二连杆上锁销组成更为合理，提高 了防跳性能。目前已开始在全路推广。6下锁销和下锁销杆：为下作用式车钩提起钩锁铁用。三、13 号车钩

6、受力分析13 号车钩在钩腔内及钩舌上铸有护销突缘、牵引突缘和冲击突缘， 在闭锁位时，钩头与钩舌上下两个牵引突缘之间的间隙61最小，两个护销 突缘之间的间隙6 2稍大，钩耳孔与钩舌销之间的间隙6 3最大，即6 16 26 3。当车钩受牵拉时，两个牵引突缘相接触，传递牵引力，（在冲击时， 钩舌冲击突肩与钩体冲击突肩相接触，传递冲击力。）此时，钩舌销不受力。 当牵引突缘磨耗间隙逐渐增大，使6 1=6 26 3时，牵引突缘与护销突缘共 同承受牵引力，此时，钩舌销不受力。当各突缘间经磨耗后间隙均增大时， 则牵引突缘、护销突缘与钩舌销三者共同承受牵引力。受冲击力的情况与受牵引力的情况大致相同。冲击突肩磨耗

7、后，护 销突缘也承受冲击力。这样就可避免钩舌销受力过大造成折断的状况。所 以，在正常情况下，钩舌销是不受力的，只作为钩舌的回转轴。四、13A 型车钩13A型车钩是为了适应我国铁路提速、重载的需要，在13号车钩的 基础上研制的货车车钩。除下述部件结构变化外，其他各零部件，作用方 式等与 13 号车钩完全相同。1钩舌 重新设计了钩舌内侧面外形轮廓弧度，使钩舌更加饱满。钩舌的厚 度由72mm增至73mm；钩舌内侧面的顶点与钩舌销孔的中心线处于同一 水平线上；钩舌连挂基线与钩舌销中心线之间的垂直距离由 10.5mm 减至 6.5mm。2钩身在钩颈下面由钩肩后壁向内 35mm265mm 处铸造了一道深6

8、mm的横向凹槽。专门用来焊接磨耗板(200mm X 120mm X 6mm), 磨耗板焊接后的下平面刚好与钩颈的下平面平齐，这样既增加了磨耗板的 厚度又不影响车钩的中心高度。3钩尾框13A型钩尾框针对原13号车钩因提速后强度不足易产生裂损的缺陷 进行全面改进：框身加宽加厚，宽度由125mm加至140mm,厚度由25mm 加至28mm；框尾加宽减短，尾宽由125mm加至160mm,尾长由120mm 减至95mm (在保证强度足够的情况下适当减轻自重)；框头外形加高、内 距减小，外形高度由286mm增至295mm,内口距由172mm减至168mm。第三节、 车钩的三态作用车钩均具闭锁、开锁和全开三

9、个作用位置，称车钩的三态作用。1. 闭锁位置 为两车钩互相连挂所处的位置。这时钩舌尾部转入钩锁腔内，钩锁 以自重落下，其后坐锁面和侧坐锁面分别坐在钩舌推铁的锁座和钩舌尾部 侧面的钩锁承台上，卡在钩舌尾部侧面及钩锁腔侧壁面之间，挡住钩舌使 之不能张开。此时上锁销的上防跳止端卡在钩锁腔后壁的上防跳台下方， 起到防跳作用，形成闭锁位置。2.开锁位置为摘解车辆时的预备位置。由闭锁位置提起车钩提杆,使上锁销杆脱 离防跳位置，并带动钩锁上移，高于钩舌尾部，钩锁头部在偏心作用下前 倾，其腿部向后偏移，当放下车钩提杆时，钩锁腿部的开锁坐锁面就坐在 钩舌推铁的锁座上，使钩锁不能落下，形成开锁位置。3全开位置 为

10、车钩连挂时的准备位置。由闭锁到开锁位置，用力提起钩提杆， 带动钩锁充分上移，钩锁全开回转支点以钩锁腔前壁全开作用台为支点转 动，钩锁腿部向后转动，后踢足面踢动钩舌推铁的踢足推动面，使钩舌推 铁以其轴转动，推铁踢足踢动钩舌尾部侧面，使钩舌以钩舌销为轴张开， 形成全开位置。第二章 货车车钩分离第一节 车钩分离的状况及危害一、沈阳铁路局管内 1999 年2004 年车钩分离调查据不完全统计，沈阳铁路局管内 1999 年和 2000 年全 年车钩分离事故件数均为 7件。2001年为25件，占全年事故总数的48%。 特别是2001年度的第三季度，车钩分离事故大幅度上升，总计 16件，占 全年车钩分离事故

11、的 64%。2002 年全年发生车钩分离事故 80 件，占车辆 事故的 70.8%，占事故总数 16.1%，居各类事故之首。至此，车钩分离事故 的发生居高不下。2004年1月12日22日，11天内发生车钩分离事故 6 件，平均1.8发生一次。其中自然分离 3件，破损分离（钩舌拉断）3件。由于车钩分离事故的急剧增加，沈阳铁路局车辆处下发沈铁安电 （2004）97 号电报。电报要求长春北、四平、苏家屯、沈阳西、灵山、金 州、大连北列检始发的在哈大线运行的所有车辆必须对车钩进行捆绑，防 止车钩分离。这一应急措施有效地阻止了车钩分离事故急剧上升的趋势。 自 2004 年 2 月 2 日 6 月 6 日

12、，4 个月的时间内共发生车钩分离事故 9 件 其中自然分离 6 件，占 66.7%，此 6 件分离事故中的车钩未捆绑或捆绑的 不符合要求。车钩破损分离（钩舌拉断）3 件。占 33.3%。必须值得注意的是：2001 年第三季度车钩分离事故开始大幅度上升 之时，正是沈阳铁路局开行长大货物列车形成一定能力之时。二、车钩分离的危害铁路车辆运输受固定线路行驶的约束，当某列车或某一车辆发生事 故故障时，就会引起联锁反映。使经济效益和社会效益蒙受巨大的损失， 干扰正常的运输秩序。长期以来，车钩分离问题一直困扰行车部门，特别 是近年来，随着列车提速和重载的发展，这一问题变得更为突出，对列车 运行安全构成极大威

13、胁，危害着铁路运输业的信誉。在一定程度上制约着 铁路运输的发展。要从根本上解决问题，首先必须分析总结分离的根本原 因，然后有针对性地做好每一环节的工作。第二节 车钩分离数据统计分析数据统计分析以原长春分局管内 45 起车钩自然分离为依据。一、数据统计自哈大线电气化铁路开通，特别是使用电力机车牵引以来，原长春 分局管内车钩分离事故明显增多。据统计，2002 年发生车钩分离 31 件，而 2004年发生了71件，上升幅度达 129%。其中自然分离 45件，占63%； 人为因素 17 件，占 24%；钩舌拉断 5 件，占 7%；钩尾框后堵拉断 2 件， 占 3%；机车车钩故障 2 件，占 3%。分离

14、车钩型号均为 13 号车钩。由于车钩分离的原因复杂，自然分离更是由多种因素的不定配合造 成，所以对数据进行统计分析，以便发现车钩分离的规律、找到问题的症 结。1分离列车牵引机车的型号电力机车牵引发生分离 43 件（运行在长大干线），占96%；内燃机车牵引发生分离 2件（运行在其它线路），占4%。2分离列车运行的区段 在区间发生车钩分离 41件，占91%。区间发生分离比较集中的区段是：长 春至长春南间、郭家店至蔡家间、十家堡至杨木林间。车站发生分离 4 件， 比较集中的是四平站。3分离列车运行的线路状况 运行在上坡的列车 10件，占22%；运行在下坡的列车 7件，占16%； 运行在变坡点的列车

15、11件，占24%；列车起车时 2件，占4%；列车进站 调速时1件，占 2%；其它情况14件，占31%。4分离列车运行的方向上行 22 列，占 49%；下行 23%，占 51%。5分离车辆在列车编组中的位置 分离车辆在列车中的编组位置，前 10 位有 2 辆，占 4%；10 位20 位有 3辆，占7%；20 位30 位有 2 辆，占4%；30 位60 位有 36 辆，占 80%；60位70位有2辆，占 4%。6分离车钩所属空、重车辆重车 23 辆，占 51%；空车 22 辆，占 49%。与列车运行方向相同的 分离车钩 27 件，占 60%；与运行方向相反的分离车钩 18 件，占 40%。7分离车

16、钩的型号分离车钩均为 13号车钩，除 8辆是下作用式车钩外，其余 37件是上 作用式车钩，占总数的 82%，均发生在长大干线。8分离车钩的缓冲器在分离的车辆上，安装2号缓冲器有6辆；安装MT-3型缓冲器有 11辆；安装ST型缓冲器有28辆，占总数的62%。二、分离车钩尺寸限度测量1车钩配合限度分离车钩及关联车钩钩舌与钩腕内侧距离闭锁位、全开位均不超限， 车钩中心高度、车钩互高差符合运用限度。2车钩配件磨耗钩锁铁移动量超限 28 件，占 62%；钩锁铁坐入量不足 3件，占 7%； 钩腔上防跳台磨耗超限 2 件，占 4%；钩锁铁上部左右导向面磨耗及导向角 磨耗超限 18 件，占 40%。3车钩及缓

17、冲器组装限度钩提杆链松余量不足 40 毫米 1 件，占 20%。 上作用车钩钩提杆左、右横动量超过 50 毫米 3 件，占 6.6%。 钩头下垂、钩尾框尾部上翘，钩尾框与钩尾框托板间存在间隙 7件， 占 15.5%/。|*业P./t Jj-*-三、数据分析根据数据统计可以很清楚地发现，发生自然分离的车辆有以下特点：1运行在长大干线上的电力机车牵引造成自然分离的概率非常高。 特点：电力机车牵引力大，列车运行在长大干线上速度高，长编组 重载后，制动波速、缓解波速变慢，前后车辆动作不一致，造成纵向冲动 冲击力大。2区间发生车钩分离的概率非常高。列车起车、进 站调速时也会发生分离。特点：列车区间运行、

18、起车、进站要进行调速，长大编组列车车辆 前后动作不一致，造成纵向冲动，冲击力大。3坡道和变坡点易发生车钩分离。特点：根据车钩的构造及原理，列车运行在坡道和变坡点时，车钩 缓冲装置将与水平面形成夹角，为上锁销杆脱离钩体防跳台提供一个条件， 并且车钩在传递纵向冲击力时不能沿水平方向传递为车钩抖动提供了一个 条件。坡道运行易产生纵向加速度，造成列车冲动。4车钩分离易发生在列车中编组位置为 2/3 处的车辆上。特点：列车纵向动力学试验证明，最大纵向冲击力位于列车长度的 2/3 处（为压缩力）。5分离车钩均为 13 号车钩，且多数为上作用式车钩。特点：13 号车钩在货车车钩中运用年限普遍较长，且普碳钢车

19、钩强 度、耐磨性一般，结构性能随着运用时间的增长逐渐降低。特别是列车的 提速、重载，加速了车辆的周转，使车辆的年走行里程成倍增加，由其是 长大干线运输任务繁重，是其它线路货车的几倍，必然导致车钩及配件等 的磨耗加剧，使车钩性能急剧下降，而且钩腔内结构复杂、磨耗严重，检 修难以恢复原形。上作用式车钩与下作用式车钩的最大区别是，提钩的方式不同。上 作用式车钩钩提链松余量是一个敏感的问题，且钩提杆在运用中的摆动上 扬不受限制，是影响钩提链松余量减小的因素之一，由其在纵向冲击力大 的时候。6. 装用ST型缓冲器的车钩易发生车钩分离特点：装用 ST 型缓冲器的车钩易低头、钩尾框尾部易上翘。车钩冲 击力不

20、能沿水平方向传递。7. 分离车钩钩锁铁磨耗严重特点：钩锁铁在钩腔内与配件接触面多，且均为作用摩擦面，易磨 耗。磨耗严重导致钩锁铁在钩腔内振动空间大、振幅强烈，带动上锁销杆 影响防跳性能。五、总结通过对以上问题的浅析可判断导致车钩自然分离的最主要因素是列 车运行中车辆间冲击力的大小。列车运行中车辆间冲击力的大小除了与缓冲器的性能及车体纵向刚 度等因素有关外，还与组成列车的总重和车辆的数目、机车的功率、制动 机的性能、线路状况，以及司机的操纵技术等多种因素有关，情况较为复 杂。下一章将对数据所反映的问题进行综合分析。第三章 车钩分离原因分析车钩发生自然分离后，90%以上的车钩呈全开状态。根据车钩的

21、作 用原理说明，必然符合了两个条件：上锁销在外力作用下脱离钩腔防跳台； 钩锁铁在外力作用下上窜，并高于钩舌尾部。本章将围绕两个方面的条件 的产生进行车钩分离原因分析。第一节 钩提链松余量对车钩自然分离的影响一车钩压缩时对钩提链松余量的影响列车运行中钩锁铁上窜，一定是得到了外力的作用， 其方式只能为两种：一种外力是来自钩锁上部的拉力使钩 锁上移；另一种外力是来自钩锁下部向上的冲击力。来自于上部的拉力当然要通过钩提链传递，而钩提链又需要一个外 力向上牵引，那就是通过钩提链松余量的减小，最终使钩提杆与上锁销之 间产生拉力。钩提杆动作及其它因素导致钩提链松余量减小的因素有：首先，段修中对钩提链松余量和

22、上作用式车钩钩提杆左右横动量的 测量规定为：当车钩纵向中心与车体纵向中心重合时，以上锁销孔纵向中 心与钩提杆头部纵向中心重合时为基准，分别为 45mm55mm 和 30mm 50mm，并且钩提杆孔与上锁销孔垂直线的前后水平距离不大于45mm，钩 提杆孔位于上锁销孔后侧。这是在静态情况下的测量值，实际列车运行中 由于振动、摆动等因素的影响，不可能保持静态下的状态，钩提链松余量 将减小。第二个方面，以数据中所显示的主要状况为例模拟分析车钩分离时， 钩提链减小的过程及其对车辆自然分离的影响。某一长大货物列车由电力机车牵引运行在长大干线区间，由于区间 限速、线路施工等原因进行调速。重载长大货物列车编组

23、数量增加，列车 制动波速时间延长，前后车辆动作不一致造成车辆纵向冲动。此时，列车 2/3 处所受冲击力最大，这一结果是经过列车纵向动力学试验测得的。在此 冲击力作用下，装用ST型缓冲器的13号车钩全压缩。段规规定装用ST 型缓冲器时，钩肩与冲击座间距为71mm一86mm；不符时可采用凹槽型冲 击座，钩肩与冲击座间距须大于76mm。根据现场调查，段修中钩肩与冲 击座间距为80mm左右。全压缩过程中，钩提链松余量首先要经过增加的 阶段，因为钩提杆孔位于上锁销孔后侧，并且不大于45mm，在这个压缩 过程中上锁销孔移动到钩提杆孔下方的瞬间钩提链松余量是最大的。越过 钩提杆孔下方后，继续压缩的过程中，钩

24、提链松余量逐渐减少（此过程中 钩提杆孔位于上锁销孔前侧）。当压缩达到最大行程（以80mm为例）时， 钩提杆孔与上锁销孔垂直线的前后水平距离为35mm（80mm减去45mm）； 如果用钩肩与冲击座间距的最大值86mm减45mm，其值也只为41mm，仍 小于冲击压缩前上锁销孔与钩提杆孔垂直线间的水平距离45mm。这说明 在整个压缩过程中钩提链松余量没有减少，而且有一些增加（暂不考虑其 它因素）。常态下，以钩提杆孔为参照物，缓冲器全压缩过程中，把上锁销孔 移动的位移分为前半程与后半程。只有当前半程小于后半程时，才会在后 半程末产生钩提链松余量减少的过程。所以，常态下钩提杆孔位于上锁销 孔后的最佳间距

25、为钩肩与冲击座间距的1/2处，当装用ST型缓冲器时为 36mm一43mm。（考虑车钩拉伸时的状况比较特殊，对钩提链松余量的影响 将在第四章的第三部分论述。）二钩提杆横动量对钩提链松余量的影响段规规定，上作用车钩钩提杆横动量为30mm一50mm。正常情况下 其移动量有限，对钩提链松余量影响是很小的。三车钩低头、钩尾框尾部上翘对钩提链松余量的影响装用 13 号车钩缓冲装置后，钩尾框上平面与牵引梁间存在 30mm 50mm 的间隙。由于该间隙的存在，经常发生钩尾框上翘现象。按整个钩 缓装置整体上移 30mm 的最小移动量计算，上锁销中心在垂直方向会产生 27mm （受压时）的向下移动量，对钩提链松余

26、量的影响很大，使之剩余量 为 18mm28mm。四列车纵向冲击力对钩提链松余量的影响在纵向冲击力的作用下，与运行方向相同的钩提杆因惯性会向前扬 起，扯动钩提链，松余量减小。而这一状态伴随剩余量 18mm28mm 同时 发生，只要钩提杆上扬使钩提链松余量减少18mm28mm，就足以使上锁 销受到拉力，使上锁销杆半脱离或全脱离钩体防跳台，处于防跳不良状态。 列车冲击力不是很大的时候，对车钩缓冲装置影响不会这么严重，但是在 工况很差时在列车 2/3 处最大冲击力作用下，这一状态不难发生，甚至更 糟（考虑车辆磨耗、车钩低头、钩提杆横向移动等因素）。通常情况下，由 于钩提杆的质量较小，上扬的能量不足以把

27、钩锁铁拖出。通过以上分析可知，列车最大纵向冲击力是导致车钩自然分离的关 键因素，车钩低头、钩尾框上翘是导致钩提链松余量不足的主要因素。第二节 纵向冲击力对车钩自然分离的影响以 13 号车钩装用 ST 型缓冲器的钩缓装置为例，分析来自钩锁铁下 部的冲击力。一车钩低头、钩尾框上翘的原因自 1998 年以来，货车上逐步装用 ST 型缓冲器。该缓 冲器虽然容量大、性能好，但随着装用量的逐步扩大，加之提速重载的发 展，装用ST型缓冲器的车钩低头现象也随之增多。主要原因是：1车钩及缓冲器装入牵引梁后，钩尾框上平面与牵引梁间有30mm50mm左右的间隙，而ST型缓冲器装入钩尾框后一般不能 与车钩钩体中心轴线

28、保持在同一水平线上。因此，当车钩受到纵向作用力 时，由于ST型缓器头部较小，后部面积较大，导致头部斜着被压缩，迫使 后部钩尾框向上移动，随着冲击压缩次数的增多或受到足够大的冲击力时， 钩尾框的移动量加大，最终造成钩尾框上翘，钩头低头。2.分析调查中发现，部分牵引梁后从板座及ST型缓冲器后部都存在着磨耗，有的磨耗成凹状。由于后从板座的磨耗，加上 从板座与缓冲器及从板的接触面缺少润滑，导致缓冲器在从板座间产生卡 阻，使上翘的钩尾框不能及时落到钩尾框托板上，造成车钩低头。二.车钩受力分析1.钩锁受力分析当相互连接的两车钩在纵向冲击力的作用下压缩时，由于车钩低头 钩尾框尾部上翘，冲击力沿钩头斜着向后上

29、方至后从板座传递，就与水平 面形成了一个夹角，形成两个分力。第一个分力沿水平方向传递，第二个分力沿垂直方向传递。此时钩锁 铁既受第一个分力的作用，同时也受第二个分力的作用。由于压缩时钩舌 尾部与钩腔内壁紧贴，使钩锁铁处于松驰状态，受水平分力的作用，钩锁 铁会发生前后的振荡碰撞，但不会跳起，但在受垂直分力的作用下，就会 有向上运动的倾向。其对钩锁铁的作用效果直接取决于冲击力的大小与上 锁销的瞬时防跳状态。运行中相互连接的两车钩存在互高差，而且钩头存在抬头或下垂现 象，在巨大的冲击力压缩下两车钩将产生附加扭矩。由于车钩低头、钩尾 框上翘，两车钩传递的冲击力与水平面形成了一个夹角，在压缩过程中， 作

30、用力亦使车钩向低头的方向继续下移，随着缓冲器压缩、钩尾框上移受 阻的过程，钩体与钩尾框沿钩尾扁销回转形成弯角，钩尾端面与前从板接 触面冲击力分布变化为上部逐渐减小、下部逐渐增大，当钩尾销处达到最 大弯角时，形成了最大的张力。此过程中垂直分力也逐渐增大，两车钩在 克服最大回转角的过程中积聚能量，当达到极限时就会在瞬间爆发使能量 衰减。在爆发的瞬间两车钩经历回转角减小，昼量使钩尾端面冲击力均匀 分布在前从板上，两车钩反弹向上剧烈地抖动达到衰减能量的目的。整个过程是在冲击的一瞬间完成的，是由垂直分力的逐渐增大至极 限，使钩头积聚足够的能量，演变成为使两车钩瞬间向上拱起的能量。与 整个钩头衰减的能量相

31、比，钩锁铁自身的质量就显得微不足道，即使加上 上锁销组成的质量，只要此时防跳处于不良状态，要使钩锁铁上窜 45mm 以上高于钩舌尾部是很容易的事情。这个状态形成后，车钩力在缓冲器的 作用下由压缩状态，经自由状态，再过度到拉伸状态，钩舌被拉开，造成 车钩自然分离。这也是为什么装用ST型缓冲器的13号车钩易发生分离的 原因：车钩易低头、钩尾框易上翘为车钩产生垂直分力积聚足够的能量提 供了条件。并且车钩低头后，对锁销机构不能良好地处于防跳状态留下了 隐患。2上锁销受力反析对剖开钩腔的车钩试验证明，闭锁位时用手指搭在上锁销杆的铰接 处，轻轻向前水平点动，上锁销与上锁销杆围绕联接轴很容易向前移动。 这说

32、明在列车运行中上锁销在受振动和纵向冲击力的时候易摆动，由其在 配件磨耗后接触间隙增大、防跳性能降低。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，车钩防失效，此时如果车钩受到冲击力的垂直分力作用或 来自车轮及转向架部位传来的振动，（主要是冲击力垂直分力

33、的作用）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行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，防跳失效；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。第三节其它原因对车钩自然分离的影响一、车钩及配件磨耗对车钩分离的影响车构及配件的磨耗直接导致结构性能状态的下降。检修中受工装设备 和人的因素影响，对检修不易恢复原形的磨耗部位经常造成漏检漏修，尺 寸过限没有及时恢复或单独尺寸并没有过限，但组装后综

34、合磨耗尺寸的间 隙过大而没有引起重视。最主要的原因是提速后，长大干线车辆周转频率 快，年走行里程长，导致车钩及配件磨耗加剧，使车钩性能急剧降低，故 障发生概率增加。二、坡道和变坡点对车钩分离的影响列车运行时，坡道和变坡点直接提供给车钩一个倾斜角度，为垂直 分力的产生提供了条件，而且司机调速时产生速度变化，造成列车冲动。 车钩在冲击力的作用下承受着上下起伏的磨擦及强烈的抖动，如果条件充 足，极易发生钩锁上窜，造成车钩分离。第四节 简述车钩损伤分离的原因机车司机操纵不当根据前面的分析可知，车钩分离事故绝大多数发生在重载长大货物 列车上，列车编组辆数的增加，使列车的制动波速、缓解波速时间延长， 使列

35、车前后动作不一致。当列车通过信号进站调速、以及区间限速、线路 施工缓行进行低速缓解时，如果排风加保压的时间低于全列车发生制动的 时间，会造成列车前部车辆缓解，后部车辆制动力上升，列车形成前拉后 拽现象，在车钩上产生巨大的拉伸力，超过钩舌最小静拉破坏载荷时，造 成钩舌拉断分离（根据动力学试验资料显示，在低速缓解时，列车的 1/2 处出现最大拉伸力，拉断车钩往往发生于这种工况）对车钩破损分离列车 运行监控纸带分析发现，凡是车钩破损分离时，均为列车调速缓解时，这 正是由于机车司机的操纵不当造成的分离。二、车钩制造质量缺陷2004年1月12日6月6日发生的7件车钩破损分离事故中，有 3 件是由于钩舌制

36、造质量不良造成的。3 件事故中钩舌铸造缺陷 1 件，有铸造 夹层 1 件，铸造晶粒粗大 1 件。由于车钩制造质量低，存在缺陷，大大降 低了车钩的强度，在运用中强度不足，造成车钩分离。三、13号车钩不适应提速、重载的要求13 号车钩在提速、重载前表现出了很好的性能，适应当时我国铁路 货车的运输需要。但随着提速、重载的逐步深入，暴露出很多问题。尤其 是普碳钢车钩，强度、耐磨性、焊接性等方面都不能满足运用和检修的需 要。又由于13 号车钩为我车货车主型车钩，存在运用年限长，钩腔内磨耗 严重，检修难以恢复原型，实行寿命管理后，虽提高了淘汰的范围和速度 但该车钩在货车车钩中所占比例很大，在使用年限内，存

37、在类似问题的车钩仍很普遍。总结通过本章的分析可知，造成车钩分离的根本原因是列车产生的破坏 性的冲击力。而造成车钩自然分离需要两个必要条件：钩锁铁从列车纵向 冲击力的垂向分力获得能量，上窜高于钩舌尾部；上锁销杆半脱离或全脱 离钩体防跳台处于防跳不良状态。而其它因素只不过是辅助条件，为直接 因素的产生创造条件。通过对主要数据的论述分析，就不难理解在其他工况下，不论车钩 从几种途径获得能量，只要满足了上述的两个必要条件就会造成车钩自然 分离。几种途径包括车钩各部的磨耗、检修方面遗留的问题、车辆本身结 构性能、线路状况、司机操纵机车等方面，其中以车钩存在的问题为主要 原因。另外，在车钩拉伸状况下，车钩

38、发生自然分离的可能性应该是很小 的，因为拉伸状态下，钩锁铁紧紧地被挤压在钩腔内，即使缓冲器在牵引 力作用下压缩导致钩提链松余量有些许不足时，也不足以使钩锁铁被拖出 除非钩提链松余量严重不足强行被拖出（如果缓冲器在牵引力作用下发生 全压缩，现行的段修钩提链松余量标准 45mm55mm 就显得不足，因为全 压缩时ST型缓冲器的行程为68mm）。要有效地防止车钩分离，就要从造成车钩分离的辅助条件入手，尽 量降低纵向冲击力垂向分力的影响；防止上锁销杆防跳不良状态的产生。第四章 防止车钩分离的建议措施防止车钩分离应从防止造成车钩分离的不利因素入手。一、减小列车冲击力垂向分力的措施由于线路状况、车钩磨耗、

39、车辆结构性能及运用状态等复杂因素制约，车钩所受的垂向力不可能从根本上使之消失，只有尽量使其减小，使之对钩锁铁的影响较小。要想使垂向力减小，需要让纵向冲击 力尽量沿水平方向传递。防止车钩低头、钩尾框上翘是关键。目前，现场防止钩尾框上翘的措施是在牵引梁上焊装档板。此种方 法有效地控制了钩尾框上翘，但存在一个问题，运用中在车钩冲击力的作 用下钩尾框与档板会发生冲撞磨擦，随着磨擦次数的增加，必然对钩尾框 造成磨损及损伤，降低强度，降低使用寿命。建议把档板焊装在钩尾框上平面相应的位置，改变冲撞磨擦的对象， 而且可以根据13号、13A型钩尾框框身厚度不同的特点焊装不同厚度的档 板，使作用更精确，便于检修。

40、二、建议采用钩提杆固定装置的措施上作用式车钩钩提杆易摆动，造成钩提链松余量减小 扯动上锁销。建议采用钩提杆固定装置，限制其自由摆动。具体为借鉴下作用式钩 提杆座的结构，改造上作用式车钩钩提杆，使之具有定位功能。三、关于增加钩提链松余量的建议车钩缓冲装置在冲击压缩时，钩提链松余量变化量很小 （在防止了车钩低头、钩提杆易摆动上扬的前提下）。但考虑车钩在牵引力 作用下缓冲器全压缩状态时，缓冲器行程（ST型缓冲器为68mm, MT-2 型缓冲器为83mm，MT-3型缓冲器为83mm）大于钩提链松余量45mm 55mm的段修标准，建议钩提链松余量为：取60mm为最小值。取值原则如下：以MT-3型缓冲器为

41、例（数据统计中45件车钩自然分离有11件分离车辆车钩装用MT-3型缓冲器），当牵引压缩达到最大行程83mm时，减去 钩提链最小松余量45mm,剩余行程为38mm （此时钩提链松余量为零）， 将由钩锁铁移动量来补充。也就是说行程最大时，钩锁铁将被提起 38mm， 钩锁铁坐入量只剩余7mm,由于钩锁铁与钩舌接触面的磨耗且弯角处都为 导角结构，在被挤压状态下很容易被挤出，巨大的拉力产生的惯性力也足 以使钩锁铁弹出。所以取最小值60mm,使钩锁铁被拉出时仍保留22mm（考 虑其它因素，实际保留还会多一些），在车钩恢复常态过程中，钩锁下落坐 在钩舌坐锁面上,形成闭锁状态。四、加快13号车钩更换为13A型

42、车钩的必要性13 号车钩的结构性能已不适应发展的需要,运用中暴露的问题也越 来越多,随着全路第六次提速的到来,这一情况更加迫切。13A 型车钩是为了适应我国铁路运输提速、重载的需要而研制的货 车车钩,它增加了钩舌、钩体的强度,提高了钩舌的耐磨性。在13 号车钩 的基础上,减小了车钩连接轮廓面的间隙,采用小间隙钩舌后车钩的连挂 间隙由原来13号车钩的19.5mm减少到11.5mm，比原来的连挂间隙小了 41%,可有效降低列车的纵向冲动,改善列车的纵向动力学性能,延长车 辆及其零部件的使用寿命。13A型车钩还在钩体下方焊装了磨耗板，以减 少钩体的磨耗,仿真计算表明车钩力幅值减少 10%以上,加速度

43、幅值减少 15%。延长了钩体的使用寿命，适应了厂修、段修的需要，方便了运用和 检修。五、新型上锁销组成的应用锁销的研制成功及应用是成功的典范。新型上锁销组成的反Z形结构特点，有效地控制了前后向惯性力对 车钩防跳性能的影响。在列车制动时，与列车前进方向同侧车钩钩腔内的 三连杆中上锁销杆和上锁销同时前移，此时上锁销前部顶在钩腔上锁销孔 前圆弧下部，由于上锁销横向支撑作用，此时如果钩锁铁与上锁销杆同时 上窜，上锁销杆将被钩腔内上防跳台前端卡住，形成防跳作用；与列车前 进方向相反的车钩钩腔内上锁销杆受到向前惯性作用，产生向前运动，上 锁销杆向前运动进入钩腔防跳台内，产生防跳作用；受到向后加速作用时，

44、上锁销前部与防跳装置形成的反Z形共同起作用，实现了两阶防跳作用。同时利用钩腔内空间小的特点，反Z形结构的上锁销组成在落锁后， 上锁提依靠其本身的重力和角度限制上锁销上跳的同时，与上锁销和上锁 销杆一起形成稳定的支撑，将上锁销杆和上锁销分别卡在钩腔防跳台处和 上锁销孔前凸缘下，钩锁铁向上位移越大，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，上锁销组成的防跳作用越强。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，新防跳装置都能产生相应的防跳作用，使钩锁铁在车辆受到外 力冲击后上下振动时，无法完全脱离钩舌的坐锁立面，有效地防止了车钩 自然分离现象。第五章 车钩

45、在检修中存在的问题造成车钩分离的原因很多，有车辆自身的原因，也有外界因素的影 响，但不可否认，对车钩检修不当或不到位是造成车钩分离的一个重要原 因。一、钩体检修中存在的问题1段修规程规定，钩腔上防跳台磨耗超限时堆焊后磨修，前导向角需须恢复6mm凸台原型；钩腔下防跳台磨耗超限时堆焊后磨修恢复原型， 长度方向为 16mm。防跳台、前导向角磨耗后，因其都是铸造面，且钩腔内部结构复杂 空间有限，实际检修中作业难度很大，人工磨修难以恢复原型，费时费力 易造成漏检漏修。2. 段修规程规定，13号、13A型上锁销孔前后磨耗之和大于3mm 时堆焊后磨修恢复原型。磨耗超限后检修对恢复原型无参照标准。3. 段修规

46、程规定，13号、13A型钩耳孔或衬套孔直径磨耗大于3mm 时扩孔镶套或换套。实际检修时，钩耳孔本体已磨耗或变形，需进行镗孔，由于加工基 准粗糙，经镗孔的钩耳孔往往不同心，造成车钩组装后钩舌销产生别劲。4. 段修规程规定，13号、13A型钩尾端部与钩尾销孔后边缘的距 离：上、下面之差大于2mm或钩尾销孔长度磨耗大于3mm时，堆焊后加 工，焊修后与钩尾端面距离小于40mm时，在钩尾端面堆焊或焊装磨耗板 后(四周满焊)磨平。钩尾销孔由于不断受到冲击及挤压，一个段修期基本磨耗超限，需 要焊修，新品加工时以钩尾端部为基准，但段修时由于车钩尾端已磨耗， 失去基准，造成钩尾销孔位置偏差。而且，新品钩尾销孔距

47、钩尾端部的原 型距离为50mm,检修时达到40mm时才在端部进行焊修，说明钩尾端部 允许的磨耗限度近10mm，会导致车钩在运行中的振幅增大。二. 上锁销杆检修中存在的的问题段修规程规定，上锁销杆防跳台须堆焊加工，恢复24mmX(18l) mm及R30mm弧面，导入端须高于平面尾部2mm，导入端圆弧不大于R5mm。由于上锁销杆防跳台顶部面积较小，检修精度要求高，对检修造成 极大难度，人工检修难以掌控，易漏检漏修，检修质量不高。综上所述，车钩在日常检修中存在着不少问题，有的是检修中未按 规章进行作业，需要加强工艺的落实，加强管理；有的是规程有规定但实 际上因缺少专用工装难以掌控。还有规定未涉及到的

48、需要进一步完善。因 此建议：在新造钩体、钩尾框上，对检修无法找到参照基准的磨耗部位，刻 打尺寸标记，作为检修恢复原型结构的参照基准，保证部件的设计结构性 能。具体方法为：在钩尾销孔、上锁销孔、钩尾框销孔两侧分别刻打与孔 的纵向中心线平行的对称刻度线，位置以避开磨耗范围为原则，长度比孔 的长度多出20mm，平均分布在孔的两端。检修时用丁字形量具测量，竖尺 垂直探入孔内贴靠孔磨耗内壁，横尺垂直于刻度线，这样用刻度线多出的 10mm减去剩余的刻度很容易判断出磨耗的尺寸，并且精确。同理以钩尾端 面为零刻度刻打对称的刻度线（上、下平面均刻打），这样，不用测量，只 用目测即可判断磨耗的尺寸。刻打刻度线的好

49、处：1. 检测方便精确，省时省力；2. 检修以原型作为参照依据，恢复原型一步到位，保持了构件的 设计结构性能。3. 便于质量监控。此种方法同样可以应用于其他零部件上。参考文献：1 严隽耄. 中国铁道出版社.2005.2 杨绍清. . 中国铁 道出版社.2004.3 刘志远. . 中国铁道出版社.20054 . 中国铁道出版社.2003.5 . 中国北车集团四方车辆研究所.结束语本文主要以 13 号上作用式车钩在运行中易发生自然分离事故为源 头，围绕车钩的结构原理，借助数据，对车钩分离进行了原因分析，并且 对车钩在检修中存在的部分问题进行了叙述，表达了自己的一些看法认识。在论文的撰写过程中，结合

50、日常工作的实践并查阅相关资料，经过 大量思考，又获得了一次宝贵的学习实践机会。 由于本人实践的局限，文 中定有疏漏不妥之处，请老师批评、指导。摘要关键词：车钩；分离；检修；措施；随着铁路货车提速、重载的发展深入，原有的车辆结构性能受到严 峻的考验。对车辆起着相互连接、牵引及缓和冲击力作用的车钩缓冲装置 出现了一些问题。特别是 13 号车钩分离事故增长趋势迅速，成为铁路运输 的主要事故，严重干扰了正常的运输秩序，对列车运行安全构成极大的威 胁，在一定程度上制约着运输发展为了找到车钩分离的真正原因，本文围绕车钩的结构原理、通过对 数据的调查分析，论述了车钩分离的原因，并对车钩在检修中存在的问题 进

51、行了叙述，提出了部分改造建议和措施。目录第一章 车钩的构造及作用原理.第一节 我国货车车钩的运用概况.1 页第二节13号、13A型车钩的构造及受力分析2页第三节 车钩的三态作用.4 页第二章 货车车钩分离.第一节车钩分离的状况及危害.5 页第二节车钩分离数据统计分析.6页第三章 车钩分离原因分析10页第一节钩提链松余量对车钩自然分离的影响10 页第二节纵向力冲击力对车钩自然分离的影响12页第三节其它原因对车钩自然分离的影响15页第四节简述车钩损伤分离的原因15页第四章 防止车钩分离的建议措施17页一）减小列车冲击力垂向分力的措施.17页二）建议采用钩提杆固定装置的措施.18 页三）关于增加钩加钩提链松余量的建议.18 页（四）加快13号车钩更换为13A型车钩的必要性 19页五） 新型上锁销组成的应用.19页第五章 车钩在检修中存在的问题20页一 钩体在检修中存在的问题20页二 上锁销杆检修中存在的问题21页参考文献.22 页结束语.22 页摘要23页