城市轨道交通车辆车钩缓冲装置故障分析

城市轨道交通车辆车钩缓冲装置故障分析

陈冰

中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 063000

摘要：地铁线路车辆开始批量使用弹性体型车钩缓冲装置，该装置能够为城市轨道交通车辆传递牵引力和制动力，缓和列车在运行中所产生的纵向冲击，提高车辆运行平稳性和舒适性，并且具有一定的转动功能，可使车辆顺利通过曲线。该装置在运营中出现车钩缓冲失效、冲撞故障，本文结合车钩缓冲装置的实际工况分析故障发生原因，并通过试验及理论计算，确定极限工况下车钩缓冲装置的最大工作行程，对应制定车钩缓冲装置失效检修标准，可在不分解车钩的情况下用最小成本筛查出存在安全隐患的车钩缓冲装置。

关键词：城市轨道；交通车辆；车钩缓冲装置；故障分析

引言

良好的牵引缓冲装置是确保重型机车安全稳定运行的基本条件。牵引缓冲装置失效的原因有很多。本文只是从维护角度初步分析研究了故障的发生和认识，取得了一定的成果:例如离合器背垫技术改进后故障率下降了40%；施浮梁润滑后，离合器支架的变形明显减小。但是，运营原因、路基状态和曲线半径等因素造成的故障原因仍需要专业技术人员深入探讨，共同研究解决。

1车钩缓冲装置

地铁线路离合器缓冲装置安装在路基前端和后端的牵引支架上，主要由离合器、缓冲器、离合器尾销、离合器尾架、前后从动板等组成。离合器缓冲装置的功能是实现机车与车辆、车辆和车辆之间到全列车到全载货运输的连接。同时，离合器缓冲装置还用于传输和减轻列车上各种纵向冲击力，确保机车与车辆、车辆和车辆之间的安全连接，使列车能够安全平稳地行驶。离合器将机车和车辆以及车辆和车辆连接到列车上，传输牵引和冲击，同时缓冲装置吸收、缓冲和减弱力量。^[1]

2缓冲原理

弹性体型车钩缓冲装置具有适当的初压力、较低的刚度和良好的阻尼特性，可以很好地吸收列车正常牵引、制动工况下产生的冲击能量，减少车辆纵向振动和冲击，提高车辆的乘坐舒适度，同时保护车辆不受大的冲击力而损坏。弹性体型车钩缓冲装置内部结构，主要由外拉杆、内拉杆、端盖、前端隔板、弹性体型缓冲器、限位螺母、壳体等部件组成。车钩缓冲装置受压缩时，压力传递的顺序依次为：外拉杆、前端隔板、弹性体型缓冲器、后端隔板、壳体，再通过回转机构将车体间制动力传递到车体上。车钩缓冲装置受拉伸时，拉力传递的顺序依次为：外拉杆、内拉杆、后端隔板、弹性体型缓冲器、前端隔板、端盖、壳体，再通过回转机构将车体间牵引力传递到车体上。

3牵引缓冲装置常见故障原因分析

3.1冲击及振动造成车钩尾部上平面异常磨损

列车运行时产生的纵向冲击和纵向振动，往往使离合器处于前后膨胀、上下起伏的状态，与此同时，离合器的上升和下降范围因轴载荷传输的影响而增大。离合器尾架顶部平面与离合器尾架内部加固法兰之间的间隙越来越小，导致离合器尾与离合器尾架加固法兰之间产生接触摩擦。在离合器反复伸展和摆动的作用下，离合器尾的顶部平面会严重磨损，最大磨损量可达5 mm。由于这部分是离合器的关键部件，因此其磨损直接影响其结构强度。^[2]

3.2两钩连接状态不良造成分离

两个联轴器中心之间的高程差过大或钩提升链过短，钩提升杆弯曲、不平衡，角度不直，钩提升杆与槽之间的距离过大，缓冲支撑板和螺栓差，都是两个联轴器连接状态较差的标志。当两个联轴器之间的高程差超过极限时，路面软、线路不平、运行振动大时，两个联轴器容易分离，导致:(1)空车和重型汽车的联轴器和挂车的中心高度不一致，高低起伏容易导致溢流。(2)离合器体弯曲，离合器盘弯曲下沉，磨损盘丢失，离合器盘螺栓松动，螺母丢失，导致离合器下降，导致离合器中心高度过低。(3)弯钩杆左右横向脉冲过大，导致弯钩链悬度不足，车辆振动时，离合器纵向和横向移动，导致弯钩链悬度不足，容易导致锁销升高。

3.3轴重转移及润滑不良造成车钩吊杆弯曲变形

重载机车车轴荷载在列车连接和牵引时发生移动，机车后部的离合器由于车轴荷载位移的影响，产生了向下的分量力。此时离合器以小角度向下倾斜，从而使垂直压力施加在离合器底部的浮梁和附着器上。机车牵引时，由于离合器连接件之间存在较大的配合间隙，离合器将进一步拉出。当离合器和浮梁之间的润滑状态不足时，较大的摩擦力会使浮梁来回运动，而瞬时纵向冲击载荷会使伸出臂偏转，超出其允许的载荷，并导致弯曲变形。^[3]

3.4内部辅助螺母松动情况

故障车钩缓冲装置徒手即可使外拉杆发生相对运动，不符合正常状态下车钩缓冲装置的力-位移曲线特性，可判定其拉伸工况下的缓冲减振功能已失效，故对其进行分解检查结合该车钩缓冲装置内部结构：从限位螺母方向看外拉杆内部，可见防松螺栓、防转板已脱离防松位置，取出防松螺栓组件，可见辅助螺母已从内拉杆上脱落。车钩缓冲装置内拉杆防松螺栓位置螺纹状态，检查内拉杆螺纹部分可见安装防松螺栓处螺纹存在局部变形、螺纹拉丝以及防松螺栓旋入深度不足的情况。根据内拉杆螺纹与防松螺栓旋入深度不足（螺纹端部发生拉丝）这一现象，将辅助螺母重新拧回内拉杆，以复原组装时的情形。可见，组装时辅助螺母没有拧紧到位，不符合车钩缓冲装置维修工艺：辅助螺母的凹槽底面与内拉杆的端面齐平的组装要求。综上，故障原因可判断为由于辅助螺母在外拉杆内部不易观察导致未拧紧到位，造成其凹槽的端面高于内拉杆端面，进而导致防松螺栓的旋合长度不足。在车辆运用、振动等工况下，内拉杆与防松螺栓实际发生旋合位置的螺纹破坏，造成防松失效，从而发生辅助螺母松动、脱落，使车钩缓冲装置产生超过正常值的工作行程。

3.5钩舌裂纹及磨耗的预防及控制

(1)钩舌角、牵引根、冲击杆根和保护螺栓法兰是应加大力度检查的易裂部位。(2)弯钩舌应集中注意弯钩舌锁定面、弯钩舌内侧和前侧、弯钩闭合平台、弯钩舌销孔等部位的磨损试验。同时应集中检查钩舌是否变形。如果发现超出范围，应按照有关规定进行修理或更换。

4制定检修标准

虽然该隐患不会造成车辆解编等大事故的发生，但会造成车辆在牵引工况下舒适性降低。因此，为及时发现其余车钩缓冲装置内部防松螺栓旋合长度不足的隐患，考虑通过制定缓冲器的工作行程标准来判定已装车使用的车钩缓冲装置是否存在类似隐患。确定原则为：防松螺栓的防松作用有效，且辅助螺母尚未开始松动。在此条件下，缓冲器的行程由2部分组成：一部分是防松螺栓未正常旋入的深度，另一部分是缓冲器的正常压缩行程。^[4]

5车钩缓冲装置检修工艺

断开耦合器缓冲装置后，进入离合器检测线、离合器尾架、离合器舌或。能够满足耦合器缓冲装置技术要求的缓冲区。主要方法包括:离合器的物理检查和修理过程；离合器尾架的检修过程；离合器舌的检修过程；缓冲区的检修过程。主要工艺设备:成套离合器执行器分解器、离合器轴承和维修机架(线)、缓冲拆卸和安装装置、离合器舌和离合器尾架滚珠丝杠、离合器舌湿故障检测仪、离合器三态试验装置、缓冲试验装置、离合器舌s级数控刨削机(铣床)、CO2气体屏蔽焊接装置、附件热处理装置、离合器尾和离合器尾架销孔加工机等。主要工具:弯钩弯曲试验机、弯钩尾厚度测量仪、弯钩尾高度测量仪、短轴测量仪、弯钩耳孔和带局部间隙密封仪的弯钩舌螺栓孔、弯钩耳孔直径测量仪、离合器链套、联锁轴测头、弯钩尾架磨损测量仪等。^[5]

结束语

良好的牵引缓冲装置是确保重型机车安全稳定运行的基本条件。牵引缓冲装置失效的原因有很多。本文只是从维护角度初步分析研究了故障的发生和认识，取得了一定的成果:例如离合器背垫技术改进后故障率下降了40%；施浮梁润滑后，离合器支架的变形明显减小。但是，运营原因、路基状态和曲线半径等因素造成的故障原因仍需要专业技术人员深入探讨，共同研究解决。

参考文献

[1]沈忠.铁路货车钩缓装置及零部件厂修相关问题探讨[J].铁道技术监督,2019,48(02):4-9.

[2]杨庆龙.悬挂式空轨列车车钩缓冲装置设计研究[J].轨道交通装备与技术,2019(01):24-26.

[3]张晶.车钩缓冲装置检修概述[J].时代农机,2019,46(12):59+62.