客車車輛鉤舌報廢過多原因分析及改進建議

鄭天久 上海鐵路局合肥車輛段

車鉤裝置是機車與車輛、車輛與車輛聯(lián)接的關(guān)鍵部件,承受著列車運行時產(chǎn)生的巨大牽引力和壓縮力。鉤舌是這些力的直接作用對象，其狀態(tài)是否良好直接影響到行車安全。隨著客車運行速度的提高，如果在列車運行中鉤舌折斷，就會使列車分離、車輛發(fā)生緊急制動、輪對擦傷等,有時甚至?xí)斐绍囕v脫軌顛覆的重大事故。近期，筆者對合肥車輛段段修過程中鉤舌檢修的狀況進行了記錄分析，具體情況如下。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

表1是駐段驗收室驗收員2012年4~11月份對鉤舌探傷檢查中發(fā)現(xiàn)的問題匯總。

表1 2012年4~11月鉤舌故障統(tǒng)計

《上海鐵路局檢修工藝匯編》有關(guān)鉤舌報廢的條件是：普通鉤舌內(nèi)側(cè)彎角處上下部裂紋長度之和超過30 mm或中部裂紋超過60 mm時報廢；根部圓弧外觀檢查發(fā)現(xiàn)裂紋超過30 mm時報廢；銷孔凸臺部分缺損時焊修，裂紋向銷孔內(nèi)延伸大于10 mm（凸臺高度除外）時報廢；鑄造砂孔、缺損部位有裂紋或砂孔直徑大于2 mm深度大于3 mm時報廢；鉤舌銷孔直徑超過54 mm時報廢；使用年限超過20年或制造標識不清的報廢。

經(jīng)調(diào)查，在實際工作中鉤舌S面過限以及C點尺寸過限等問題，經(jīng)過焊修并加工至原形尺寸后，仍可以繼續(xù)使用。而彎角裂紋、孔端面裂紋、砂孔裂紋以及其他裂紋經(jīng)過鑒定后幾乎全部報廢，至于過年限或制造標識不清的鉤舌就直接報廢。

2 原因分析

由表1可以看出，導(dǎo)致鉤舌報廢過多的主要原因是鉤舌裂紋較多，所以下面主要對鉤舌裂紋情況進行分析。

剛從運用中進入段修的車鉤，在鉤舌尾部與鎖鐵接觸面之間有較大間隙，多數(shù)間隙在4 mm左右，少數(shù)在6 mm或2 mm左右。車鉤分解后可以看到鉤舌的磨耗部位有：鉤舌的S面；尾部與鎖鐵接觸面；鉤舌銷及套內(nèi)徑。而鉤舌的上下牽引臺及沖擊臺沒有多少磨耗，只有少數(shù)車鉤在此部位有磨耗。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，那些發(fā)生裂紋的鉤舌，鉤舌牽引臺或沖擊臺幾乎沒有承擔牽引力或沖擊力。在實際運行狀態(tài)下，車鉤受力情況十分復(fù)雜，它與機車牽引力、制動力的變換及線路等因素都有關(guān)系。與車鉤連為一體的鉤舌同樣如此。由于鉤舌內(nèi)側(cè)面彎角處鉤舌的斷面變化較大，在運行牽引時就會有較大的拉應(yīng)力集中，而且在運用編組或緊急制動時，巨大的壓縮力又使彎角處集中較大的彎曲直力。因此，在運行過程中，多次反復(fù)的拉伸和壓縮，極易使鉤舌彎角處發(fā)生疲勞裂紋。客車提速后，列車在非穩(wěn)態(tài)運行時所產(chǎn)生的縱向力比穩(wěn)態(tài)運行時大得多，同時車鉤與鉤舌間互相作用的振動和沖擊都比提速前加劇。因此 ，無論是在穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)下，還是非穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)下，車鉤所受的牽引力和沖擊力都較提速前有所增加，鉤舌所受的牽引力和沖擊力也都有所增加，鉤舌彎角處的疲勞裂紋也更容易產(chǎn)生。

另外，由于鉤舌磨耗,車鉤連掛時彼此間存在著一定的間隙，在行車中引起沖擊，又加重了鉤舌的受力。鉤舌尾部與鎖鐵之間的間隙（0～3）mm在運用一段時間后為（3～6）mm 左右，間隙增大了，提速后鉤舌承受拉伸和沖擊載荷形成的交變應(yīng)力增大，這種交變應(yīng)力的幅度更大、頻率更高，更容易造成鉤舌彎角處、孔端面的疲勞裂紋。

鉤舌砂孔是一種鑄造缺陷。砂孔的存在不僅直接破壞了該區(qū)域本身組織的連續(xù)性，降低了此處的強度和韌性，而且在它的前沿容易造成很大的應(yīng)力集中，使得材料在很低的平均應(yīng)力下就能在此處產(chǎn)生裂紋并得以擴展。列車提速后，鉤舌承受拉伸和沖擊載荷形成的交變應(yīng)力增大，而砂孔處的截面尺寸較小，強度較弱，且砂孔內(nèi)表面較粗糙，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此砂孔處也極易產(chǎn)生裂紋。在輔修或段修過程中，鉤舌磨耗堆焊時，因焊接表面和背面之間有砂孔存在，從而形成較大的溫度差異，背面溫度較低，變形量小，承受應(yīng)力大，且表面粗糙，很容易產(chǎn)生微裂紋。砂孔附近出現(xiàn)微裂紋時如果不能及時發(fā)現(xiàn)，就會在運用中裂紋逐漸擴展，形成粗長裂紋，這樣容易造成鉤舌折斷，直接危及列車行車安全。

3 改進建議

（1）減少鉤腔內(nèi)與鉤舌的上下牽引臺和沖擊臺之間的間隙，使牽引臺或沖擊臺與鉤舌銷共同承擔縱向牽引力或沖擊力，這樣可以減少鉤舌彎角處裂紋的發(fā)生。

（2）減少車鉤組裝間隙，車輛之間存在游間時，所得的縱向力要比無游間時大得多。所以提速客車建議多采用密接式車鉤緩沖裝置。如果在15號車鉤形式不變的情況下，可使用耐磨材料做鉤舌和鎖鐵，這樣可以減少車鉤運用后的摩擦間隙，如鉤舌尾部與鎖鐵之間的間隙，從而減少鉤舌疲勞裂紋的發(fā)生。

（3）提高緩沖器的性能，減少車鉤之間的沖擊力，也可以減少裂紋的發(fā)生。

（4）鉤舌鑄造廠家在生產(chǎn)鉤舌時，改進并嚴格執(zhí)行鑄造工藝，盡量減少鉤舌表面砂孔的產(chǎn)生，可以從源頭上減少砂孔裂紋的出現(xiàn)。

（5）在客車作廠（段）修時，加強車鉤部位的探傷檢修，對鉤舌裂紋部位進行仔細分析鑒定，嚴格按照工藝要求施修，盡量減少車鉤組裝間隙。