机车车辆工程

第七章车钩缓冲装置一、车钩车钩的分类自动车钩在拉动钩提杆或车相互碰撞时就能完成解开或连挂的动作的车钩称为自动车钩。非自动车钩自动车钩又分为非钢性车钩和钢性车钩非钢性车钩和钢性车钩的比较非钢性车钩允许连挂时在垂直方向上有相对位移，成阶梯状且保持水平.钢性车钩垂直向不允许有高差，但在水平向可产生少许转角。尾端用销接作为保证两连挂车辆间的位移和偏角。钢性车钩的优点：减小了两连接车钩的间隙，降低纵向冲动，提高了列车运行平稳性，同时降低了车钩零件的磨耗和噪声。此外钢性车钩有可能实现车辆气路和电路连接。一般用于地铁和轻轨车辆。非钢性车钩的优点：结构简单，强度高，自重轻，与车体连接较为简单。一般用于客货车。1、车钩缓冲装置组成车钩、钩尾框、缓冲器、前后从板、车钩复原装置2、车钩缓冲装置的作用：车钩的作用：连接车辆，传递纵向力并使车辆间保持一定的距离。缓冲器：缓和列车运行和调车作业时车辆间的冲撞，吸收冲击能量，减小车辆相互冲击时所产生的动力作用。钩尾框和从板的作用：传递纵向力。力的传递过程：牵引时车钩－钩尾框－后从板－缓冲器－前从板－前从板座－牵引梁。冲击时车钩－前从板－缓冲器－后从板－后从板座－牵引梁。对车缓装置的有关要求：钩缓装车后，车钩钩舌水平中心线距轨面高度货车客车前后从板座距离625mm。牵引梁两腹板内侧距350mm。10588010588088010880车钩钩肩冲击面距冲击座距离：采用2号车钩时为116mm；采用13号车钩时为76mm。（5）车钩的开启方式及复原装置有上作用式和下作用式上作用式：由钩头上部的提升机构开启；下作用式：由设在钩头下部的推顶杆开启。上作用式下作用式摆块式车钩复原装置（6）几种主型车钩货车用车钩类型2号、13号、16号17号车钩；13号车钩16号车钩17号车钩16号车钩转动示意图客车用车钩类型1号、15号。1号2号车钩正被淘汰15号车钩6、对车钩的基本要求（1）足够的强度及寿命，高可靠性不能因冲击、振动和跳动而自动脱钩耐磨性即使磨损后也不影响安全（钩体、尾框的强度是钩舌的1.3倍疲劳寿命为160×104Km中，约为10年）（2）易于分辨车钩三种状态闭锁、开锁、全开（3）易于操作，装拆方便。（7）车钩的材质及改进的途径1、2号采用ZG230-45013、15号采用ZG230-450/ZG25MnCrNiMo改进途径：新型车钩改变现有车钩的材质或热处理工艺如C级钢代替普通铸钢的13号车钩其强度可从2400－2600kN提高到3000kN.（8）车钩的组成13号车钩的组成16、17号联锁式固定和转动车钩（9）车钩的三态及作用（1）闭锁位：机车车辆联挂后的车钩位置；两车钩全是闭锁位时才能传递牵引力（2）开锁位：闭而不锁的状态，摘车时的位置；两连挂的车辆要分开时必有一个处于开锁位（3）全开位：车钩钩舌完全张开，准备挂钩时的位置。车辆连挂前心有一个处于全开位闭锁位开锁位全开位（10）13号车钩的三态13号车钩闭锁13号车钩开锁13号车钩全开（11）密接式车钩的类型、组成及作用原理密接式车钩属刚性自动车钩有三种结构形式：日本新干线上采用的柴田式密接结式车钩；北就地铁用欧洲常用的Schafenberg型密接式车钩；德国BSI－COMPACT型密接式车钩。上海地铁用北京地铁密接式车钩地铁密接式车钩作用原理上海地铁密接式车钩上海地铁密接式车钩BSI－COMPACT型密接式车钩BSI－COMPACT型密接式车钩的待挂BSI－COMPACT型密接式车钩的闭锁BSI－COMPACT型密接式车钩的开锁（12）车钩的强度及材质材质ZG230－450相当于美国B级钢材质ZG25MnCrNiMo相当于美国C级材材质ZG29MnCrNiMo相当于美国E级钢用材质ZG25MnCrNiMo、ZG29MnCrNiMo做成的13号车钩静拉破坏强度为3.0MN；用QG－E1铸钢材质做成的车钩静拉破坏强度为3.8MN。满足5－6kt重载列车和万吨单元列车，组合列车对车钩的强度要求。铁标规定：强度：货车车钩抗拉破坏强度不小于3.1MN；客车车钩抗拉破坏强度不小于1.8MN。刚度：对于车钩钩体内腕特定位置在1.6MN静拉力作用下最大永久变形不得大于0.8mm；对于钩舌内腕特定位置在1.0MN静拉力作用下最大永久变形不得大于0.8mm。钩体永久变形测量位置钩舌永久变形测量位置二、缓冲器1、缓冲器的作用通过对冲击和振动能量的耗散，减轻纵向冲击和振动对车体结构的破坏作用，提高列车运行平稳性。2、工作原理：借助压缩弹性元件来缓和冲击作用力，同时在弹性元件变形的过程中利用摩擦阻尼吸收冲击能量。3、缓冲器的分类：弹簧式缓冲器摩擦式缓冲器橡胶缓冲器摩擦橡胶式缓冲器粘弹性橡胶缓冲器液压缓冲器空气缓冲器4、缓冲器主要性能参数及容量确定(1)主要参数：行程：缓冲器受力后产生的最大变形量；最大作用力：缓冲器最大变形对应的作用外力；容量：缓冲器在全压缩过程中，其作用力在其行程上所作的功；能量吸收率：缓冲器在全压缩过程中，有一部分能量被阻尼所消耗，所消耗的部分量与缓冲器容量之比一般要求不低于70%；初压力：缓冲器的静预压力。最大作用力（最大阻抗力）应与车辆结构所能承受的最大允许纵向力适应。钩肩间隙：新造车车钩间隙为76mm,采用MT－2型MT－3型缓冲器间隙为91mm.(2)缓冲器容量确定主要由调车冲击工况确定冲击速度为5km/h时，要求缓冲器容量为18－20kj冲击速度为7km/h时要求缓冲器容量为35－48kj我国货车允许的安全连挂速度为5km/h。(2)我国常用缓冲器的类型客车：为1号环弹簧缓冲器。货车：为2号环弹簧缓冲器；MX－1橡胶缓冲器；MX－2橡胶缓冲器；MT－2型缓冲器；MT－3型缓冲器；（仿美国Mark-50）3号摩擦橡胶缓冲器。1、2号改进型为G1、G2容量增大性改善。1号缓冲器2号缓冲器环弹簧缓冲器的特点（1）环簧受力合理，能允分发挥材燵作用；（2)性能较稳定，有少数折断，仍能起缓冲作用；（3）磨损少，检修容易；（4）对材质加工艺要求高，加工量大；（5）内外簧易产生永久变形，运用中加剧纵向冲击。3号缓冲器是一种摩擦式缓冲器3号缓冲器的特点结构简单，制造容易，但容量小，箱体导板磨耗严重，簧片永久变形和断裂严重，性能不稳定，现已停止生产。MX－1橡胶缓冲器为解决2、3号缓冲器容量不足而设计的橡胶缓冲器。容量为40kj.MX－1橡胶缓冲器的工作原理借助于橡胶分子内摩擦和弹性变形起到缓和冲击和消耗能量的作用。为增大缓冲器容量借助三个带有倾角的楔块，在受压时与箱体及压头间各接触面产生相对位移，因摩擦而消耗冲击能量。优点：容量大，达35kj以上，性能好，能量吸收率达90%，能适应各种不同的冲击能量，缓冲器的变形随冲击力增大而渐趋缓慢，阻抗显著增大，结构简单，总件少，重量轻，成本低，制造方便。MX－1橡胶缓冲器的主要问题橡胶性能不稳定，受气温影响较大且易老化，箱体结构不合理易产生裂纹，检修不便。此外橡胶反冲作用快，调车作业时易引起车辆分离。当冲击力大于橡胶强度时橡胶易破损，不适用于有更大的冲击力和较高的调车速度。MX－2橡胶缓冲器为MX－1型橡胶缓冲器的改进型改进点：将整体式底部大敞口箱体改为上下组合式底部封闭箱体；橡胶片由原来的9片改为8片，厚度由原来的35mm改为40mm；缓冲器最大作用力为1800kN；行程为76mm；容量达45kj.G1、G2型缓冲器为1、2号缓冲器改进型G1型缓冲器可用于双层客车和扩编客车G2型缓冲器可供5kt重载列车和大秦线重载列车使用改进方面：材质由60Si2Mn(1200Mpa)改为60SiCrVA弹簧钢（1700Mpa）适当改变不簧断面及缓冲器结构尺寸行程由68mm增大至73mm容量增大至42kj(原来为18)MT－2、MT－3型缓冲器为适应6－10kt重载单元列车，主要干线开行5kt级重载列车需要大容量通用货车缓冲器。主要指标：最大阻抭力≦2.0MN；容量≧45kj；冲击速度≦8km/h；检修周期≧10年。MT－2、MT－3型缓冲器图(3)国内外车钩缓冲器发展概况大容量、小体积、轻重量。采用活动中梁，液压缓冲器等；1、弹性橡胶泥缓冲器2、Mark-50型缓冲器3、Ⅲ-1-TM、Ⅲ-2-T4、液压缓冲器弹性橡胶泥缓冲器的工作原理弹性橡胶泥缓冲器的特点容量大、阻抗力小、结构简单、性级稳定、体积小、重量轻。同样容量，可减轻重量达50%。检修期10年。弹性橡胶泥缓冲器与摩擦式缓冲器的比较Mark-50型缓冲器的技术参数容量：53.67kj；行程：82.55mm；允许车辆连挂速度：7-8km/h；Ⅲ-1-TMⅢ-2-T液压缓冲器的工作原理液压缓冲器的结构（4）车钩力与缓冲器性能的关系我国规定：编组站货车允许连挂速度不得大于5km/h四种工况：装设同型缓冲器车辆冲击的车钩力装设不同型缓冲器车辆冲击的车钩力思考题1.车钩缓冲装置的作用是什么？2.车钩缓冲装置装置的有哪些基本组成？3.非钢性车钩和钢性车钩在连接时有何差别？4.车钩有哪三态？5.我国货车常用哪些型号车钩？1号车钩能否用在货车上？为什么？6.缓冲器的工作原理是什么？7.缓冲器有主要有哪些类型？8.缓冲器的主要技术参数有哪些？9.我国调车作业时允许车辆连挂速度是多少？10.MX－1橡胶缓冲器的主要问题是什么？11.橡胶泥缓冲器的工作原理是什么？