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城市轨道交通车辆构造郝瑞朝交通学院河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy一、车钩缓冲装置的作用车钩缓冲装置的作用是实现车辆与车辆之间的连接，使车辆间保持一定距离，并连接车辆间的电路和气路；在列车运行时，传递车辆间的牵引力，制动力和其他纵向冲击力，同时缓和及衰减车辆间的冲击力。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy二、车钩的分类车钩可分为刚性车钩和非刚性车钩。非刚性车钩如图5-1（a）所示，允许两个相连接的车钩钩体在垂直方向上有相对位移。当两个车钩的纵轴线存在高度差时，两个车钩呈阶梯形状，并且各自保持水平位置。由于钩体的尾端相当于销接，这就保证了车钩河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy在水平面内的位移。非刚性车钩较普遍地应用于一般铁路客车、货车上。刚性车钩如图5—1（b），也称为密接式车钩，它的连接不允许两连挂车钩存在相对位移，而且对前后的间隙要求应限制在很小的范围之内。如果在车辆连挂之前两车钩河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy的纵向轴线高度已有偏差，那么在连挂后，两车钩的轴线处在同一条直线上并呈倾斜状态。两钩体的尾端具有完全的销接，这就能保证两连挂车辆之间可以具有相对的平移和角位移，保证具有这些位移的必要性是由于线路的水平面及纵剖面是变化的，以及由于车体在弹簧上的振动和作用于车辆上的力所决定的。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy1.刚性车钩与非刚性车钩相比有如下优点：（1）减小了两个车钩连接表面之间的间隙，从而也降低了列车中的纵向冲击，提高了列车运行的平稳性。（2）由于车钩零件的位移减小了，并且在这些零件上作用的力也减小了，因此改善了自动车钩内部零件的工作条件。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy（3）减小了车钩连接表面的磨耗。（4）减小了由于两连挂车钩相互冲击而产生的噪音，这对于城市轨道车辆和客车尤为重要。（5）避免在意外撞车事故时，发生一个车辆爬到另一个车辆上的危险。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy图5-1非刚性车钩与刚性车钩（a）非刚性车钩；（b）刚性车钩河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy2.非刚性车钩与刚性车钩相比有如下优点：（1）简化了两车钩纵向中心线高度偏差较大的车辆相互连挂的条件（例如，不同类型的车辆，车轮及其它部件磨耗程度不同的车辆，以及空车和重车）。（2）车钩强度大。（3）不需要复杂的钩尾销连接结构和复杂的对心装置。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy（4）车钩钩体的结构和铸造工艺较为简单。城市轨道交通车辆一般采用密接式车钩，密接式车钩是一种刚性车钩。密接式车钩按照牵引连接装置连接方式的不同，可分为非自动车钩和自动车钩。非自动车钩要由人工来完成车辆的连接与分解，而自动车钩不需要人在车下参与就能实现连接与分解（半自河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy动车钩的电气连接需手动连接）。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy一、自动车钩自动车钩位于列车端部，其电气和风路连接装置都组装在钩头上。当车辆连挂时，车钩的机械、风路、电路系统都能自动连接；解钩时，可在司机室控制自动解钩或采用手动解钩。解钩后，车钩即处于待挂状态；电气连接器通过盖板自动关河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy闭，以防止水和尘土进入；主风管连接器也自动关闭，防止压缩空气泄漏。我国城市轨道交通车辆用的自动车钩主要有两种：一种是国产密接式车钩，采用半圆形钩舌；一种是Scharfenberg式自动车钩，采用拉杆式连接结构。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy1.国产密接式车钩国产密接式车钩缓冲装置如图5-2所示。它主要由车钩钩头、橡胶金属片式缓冲器、风管连接器、电器连接器和风动解钩系统等几部分组成，缓冲器位于钩头的后部。车辆连挂时依靠两车钩相邻钩头上的凸锥和凹锥孔的相互插入，实现两车钩的紧密连接；同河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy时自动将两车之间的电路和空气通路接通。在两车分解时，亦可自动解钩，并自动切断两车之间的电路和空气通路。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy图5-2国产密接式车钩缓冲装置1-密接式车钩钩头；2-风管连结器；3-橡胶缓冲器；4-冲击座；5-十字头；6-托梁；7-磨耗板；8-电气连结器。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy在车钩下面有车钩托梁，在缓冲器尾部通过十字头连接器与车体上的冲击座相连，可以实现水平和垂直方向的摆动。（1）钩头结构其车钩的内部结构如图5—3所示。车钩前端为钩头，它有一个凸锥和凹锥孔，内部还有钩舌（半圆形）、解钩杆、解钩杆弹簧和解钩风缸。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy（2）作用原理该车钩有待挂、连接和解钩三种状态。①待挂状态：为车钩连接前的准备状态，此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，解钩风缸活塞杆处于回缩状态，此时半圆形钩舌的连接面与水平面呈40°角。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy②连挂状态：两钩连挂时，凸锥插进对方车钩相应的凹锥孔中。这时凸锥的内侧面在前进中压迫对方的钩舌转动，使解钩气缸的弹簧受压，钩舌沿逆时针方向旋转40°。当两钩连接面相接触后，凸锥的内侧面不再压迫对方的钩舌，此时，由于弹簧的作用，使钩舌恢复到原来的状态，即处于闭锁位置。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy③解钩状态：a.自动解钩：要使两钩分解，需由司机操纵解钩阀，压缩空气由总风管进入前车（或后车）的解钩气缸，同时经解钩风管连结器送入相连挂的后车（或前车）解钩气缸，活塞杆向前推并带动解钩杆，使钩舌转动至开锁位置，此时两钩即可解开。两钩分解后，解钩气缸的压缩空气迅速排出，解钩弹簧得以复原，带动钩舌顺时针方向转动40°恢复到原始状态，为下次连挂作好准备。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiyb.手动解钩：如果采用手动解钩，只要用人力扳动解钩杆，也能使钩舌转动至开锁位置，实现两钩的分解。我国早期北京地铁和天津地铁车辆采用了这种车钩形式。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy图5—4Scharfenberg密接式车钩缓冲装置1―密接式车钩；2―引导对准爪把；3―风管连结器；4―电气连结器；5―钩身；7―磨耗板。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy2.Scharfenberg密接式车钩Scharfenberg密接式车钩缓冲装置如图5—4所示。它主要由车钩钩头、橡胶缓冲器、风管连接器、电器连接器和风动解钩系统等几部分组成，缓冲器位于钩头的后部。车辆连挂时依靠两车钩相邻钩头前端的锥形喇叭口引导彼此精确地对中，实现两车钩的紧密连接；同时自动将两车之间的电气线路和空气通路接通。在两车分解时，亦可河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy由司机控制解钩电磁阀自动解钩，并自动切断两车之间的电气线路和空气通路。在车钩下面有车钩支撑弹簧支撑，在缓冲器尾部通过转动中心轴与车体上的冲击座相连，并可通过橡胶弹簧的弹性变形及缓冲器与转动中心轴的相对转动实现垂直和方向的摆动:垂向最大摆角为4°30′；最大水平摆角可达30°。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy图5—5密接式车钩作用原理（a）连挂状态；（b）解钩状态；（c）待挂状态。1―钩锁连接杆弹簧；2―钩锁连接杆；3―中心轴；4―钩舌；5—钩头壳体；6—钩嘴；7—解钩杆；8―解钩风缸。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy（1）车钩结构钩头壳体为焊接件，它由两部分组成，前面为一带有锥体和喇叭口的突出件，后面为连接法兰。当两钩连接时，前面的锥体和喇叭口用来作为引导对准之用，伸出在前面的爪把用来扩展车钩的连接范围。前端的圆孔用来安置空气管路连接器，在钩头壳体中配置有车钩锁闭零件和解钩风缸。借助于钩头壳体后部的法兰将钩头与牵引缓冲装置连成一体。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy车钩的闭锁机构由钩舌和钩锁杆组成，两者通过销子彼此可摆动地相连接。两个弹簧用来保持车钩处在闭锁位。弹簧的一端钩在壳体的锥体上，另一端钩在钩锁杆上。手动解钩装置设在钩头的侧面，它由横杆通过两解钩杆与钩舌相连接。在该横杆河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy的端部连有一钢丝绳并与手柄连接，手柄挂在钩头壳体的一侧。（2）工作原理（如图5-5所示）①待挂位：这时钩头中的钩锁杆轴线平行于车钩的轴线，钩锁杆的连接销中心与钩舌中心销连接线垂直于车钩的轴线。弹簧处于松弛状态，该位置为车钩连挂准备位。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy②连挂闭锁位：欲使两钩连挂，原来处于连挂准备位的两钩相互接近并碰撞时，在钩头前端的锥形喇叭口引导下彼此精确地对中，两钩向前伸出的钩锁杆由于受到对方钩舌的阻碍，各自推动钩舌绕顺时针方向转动，直至在弹簧拉力作用下钩锁杆滑入对方钩舌的嘴中，并推动钩舌绕逆时针方向返回到原来位置为止。这时两钩的钩锁杆与两钩的钩舌构成一平行四边形，力处于平衡状态，两钩刚性地无间隙地彼此连接，处于闭锁状态。在连挂闭锁住时，钩舌和钩锁杆的位置河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy与连挂准备状态完全相同，钩舌在弹簧作用下力图保持处于闭锁位。当两钩受牵拉时，拉力均匀地分配在由钩锁杆和钩舌组成的平行四边形两对边即钩锁杆上。当两钩冲击时，冲击力由两钩壳体喇叭口凸缘传递。③解钩状态：解钩分手动解钩和气动解钩。气动解钩：由司机操作解钩控制阀达到解钩。这时压力空气经过解钩管充入钩头中的解钩风缸中，推动活塞向前运动，压迫在解钩杆上所设置的滚子上，两钩头中河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy的钩舌被同时推至解钩位置。达到解钩后再排气，风缸中受压弹簧使活塞返回到原始位置。手动解钩：通过拉动钩头一侧的解钩手柄，经钢丝绳、杠杆和解钩杆使两钩的钩舌转动，直至钩锁杆脱出钩舌的嘴口，由此使两钩脱开，处于解钩位。欧洲地铁大都采用这种车钩形式，上海、广州、深圳地铁等也采用这种形式的车钩。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy二、半自动车钩半自动车钩用于两编组单元之间的车辆连挂。通常半自动车钩的钩头连接形式与自动车钩相同，连挂方式和锁闭方式也相同。两个相同的车钩可以在直线线路和曲线线路上自动连挂。半自动车钩可以实现列车单元之间的机械连接和风管连接自动连接，电气连接只能手动。解钩时机械和气路部分可自动，也可手动操作，但不能在司机室集中控制。在半自动车钩上设有贯通道支撑座，用于车辆运行过程和解钩之后支撑贯通道。支撑座可以承受贯通道及所承受的载荷。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy三、半永久性牵引杆半永久性牵引杆用于同一单元内车辆之间的编组，使之编组成单元。列车单元在运行过程中一般不需要分解，通常只在维修时才分解。当两车连挂时即形成刚性连接，其连接间隙最小。垂向运动和转动也很小。这样的连接形式可以保证列车在出轨时车辆之间仍然可以保持相对位置，防止车辆重叠和颠覆，减少列车启动及制动时的冲动。每个半永久牵引杆上均有贯通道支撑座，用于车辆运行过程和解钩之后支撑贯通道。支撑座可以承受车辆正常运行时超员情况下贯通道所承受的载荷。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy半永久牵引杆只是将两车的连接方式有车钩连接改为牵引杆连接，取消了风路和电路的连接。风路和电路的连接只能依靠手动连接。不同种类的车辆所安装的半永久性牵引杆的结构可能有所不同，连接原理是一致的。河北东方学院HebeiOrientalUniverstiy如图5—6所示国产地铁车辆半永久牵引