影響鐵路貨車車鉤檢修質(zhì)量的原因及改進措施

張立，孫文科，王英杰

（中鐵十六局集團鐵運工程有限公司，河北 保定 074000）

0 引言

隨著我國鐵路運輸速度的提高和荷載的增大，在鐵路運輸中車鉤的故障時有發(fā)生，給鐵路運輸安全造成了不利影響。貨車車鉤的檢修質(zhì)量問題種類較多，其成因也多種多樣，因此有必要針對這些檢修質(zhì)量問題進行分析，并采取合理的應(yīng)對措施。

1 鐵路貨車車鉤結(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段，我國鐵路貨車使用的兩大系列車鉤為13型和17型[1]。其中，13型主要應(yīng)用于鐵路貨運?；疖囘B接緩沖器是將兩節(jié)車廂連接在一起的機械零件，它能夠牽引車廂前進和后退，還能夠緩和車廂在行進過程中的沖擊力，是火車車廂能夠保持平穩(wěn)運行的重要部件。

火車連接緩沖器由5部分組成：車鉤、緩沖器、鉤尾框、從板、鉤尾銷[2]。連接緩沖器的安裝就是將這5部分零部件依次連接在一起。但有時可以取消從板，直接用鉤尾銷代替。我國鐵路車輛在車廂連接處安裝緩沖器必須具備可靠性、安全性及互換性。在車廂緩沖器安裝后的空車狀態(tài)下，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，車鉤緩沖器的中心高度為（88±1）cm，兩節(jié)相鄰車廂的中心高度差應(yīng)小于7.5cm。

車鉤緩沖器的車鉤由頭、身、尾3個分部組成[3]。其中，位于車鉤最前端的粗大部分統(tǒng)稱為車鉤頭，鉤頭又由鉤舌和銷組成，通過它們實現(xiàn)防跳和鎖止。位于火車車鉤后的鑄態(tài)組織為鉤尾，在鉤尾上開垂直于水平面的鎖口，通過鎖口與車身框架進行連接。通過3部分構(gòu)成的車鉤能夠?qū)崿F(xiàn)3種狀態(tài)：閉合狀態(tài)、開鎖狀態(tài)和全開狀態(tài)。

（1）閉合狀態(tài)，兩節(jié)車廂連接可實現(xiàn)拖拽。車廂連接在一起時，車鉤的鉤舌緊密連接，這種狀態(tài)稱為閉合狀態(tài)。閉合狀態(tài)下被連接的車廂才具備牽引能力。其中，鉤舌位于鉤座的最底部，鉤座內(nèi)部的腔壁能夠使對位的鉤舌固定、不能轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)閉合，使兩節(jié)車廂有效連接在一起。

（2）開鎖狀態(tài)，鉤鎖已緩慢提升且鉤舌還未進入開啟狀態(tài)。若要分開相鄰近兩節(jié)車廂的連接狀態(tài)，務(wù)必使一個車鉤處于開啟狀態(tài)。對兩節(jié)車廂進行分離操作時，扳動鉤提桿，鉤鎖鎖桿就由下而上帶動下鎖銷，首先使其凹臺轉(zhuǎn)出擋棱，然后頂鉤鎖鐵向上，離開原來擋在鉤尾的位置，使鉤舌能夠移動，從而開啟車鉤。

（3）全開狀態(tài)。將鎖鉤提升至上限，此時鎖鉤的上部形成了以接觸面為支點的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，車鉤的腔壁帶動鉤舌圍繞其中心軸進行轉(zhuǎn)動，如此其呈現(xiàn)出全開狀態(tài)，為兩節(jié)車廂實現(xiàn)連接做好準(zhǔn)備。

車鉤的3種狀態(tài)如圖1所示。

圖1 車鉤三種狀態(tài)

2 影響鐵路貨車車鉤檢修質(zhì)量的原因

（1）車廂車鉤未及時保養(yǎng)維修。車廂車鉤必須定期保養(yǎng)維修，才能保證其使用安全性。現(xiàn)階段，車鉤經(jīng)過鋼刷進行手工維護保養(yǎng)，這種方法不能根除經(jīng)雨水銹蝕的車鉤鐵銹。鐵銹清除不徹底會影響后續(xù)外觀檢查和超聲波檢查，無法及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)在裂紋，從而給火車運營增加了隱患。

（2）車廂車鉤交界處的防跳臺是易磨損部位，如果磨損嚴(yán)重，會導(dǎo)致鎖鐵豎直方向的變化量增大，從而影響火車運行過程中的穩(wěn)定性，列車往往會出現(xiàn)震動開鎖的危險。防跳臺修補技術(shù)相對落后，檢修人員通常采用堆焊方式進行恢復(fù)，堆焊后用砂輪打磨修復(fù)。這種方式很難實現(xiàn)尺寸復(fù)原，無法達到原型的高匹配度，從而帶來非常嚴(yán)重的安全隱患。

（3）車廂車鉤在運行過程中會發(fā)生碰撞變形的情況，最多出現(xiàn)的是上揚和下墜。對這類問題進行檢修保養(yǎng)時，很難達到滿意的效果，而且無法實現(xiàn)正常的車廂對接。為此，通常會切除車鉤鉤舌的下牽引凸緣，這樣可以解決連接問題，但是會增加火車運行過程中的安全隱患。

（4）車鉤鉤舌內(nèi)部的金屬磨損，修補時往往采用人工進行埋弧焊等方式。人為進行焊接修補存在很大的隱患，例如：實際操作過程中的手法、焊材的選擇及電焊機參數(shù)的調(diào)整等都會影響修補質(zhì)量。

（5）車鉤檢修后，應(yīng)該檢驗修補后車鉤表面的粗糙度，這樣可以保證后期檢驗工序的順利開展。但是現(xiàn)階段尚未要求檢修后的車鉤表面粗糙度達到何種標(biāo)準(zhǔn)，因此加大了車鉤檢修的難度。

3 貨車車鉤檢修中的誤區(qū)及其對車輛連掛可靠性的影響

3.1 鉤舌尾部與鉤鎖鐵間橫向間隙處于檢修盲區(qū)

現(xiàn)階段，13型鐵路貨車的車鉤安裝標(biāo)準(zhǔn)為：鎖舌和內(nèi)壁的橫截面間隙不超過6.5mm，如果橫截面間隙小于3.5mm，會影響車鉤3種狀態(tài)的變換；如果橫截面間隙大于6.5mm，會在火車運行過程中產(chǎn)生強烈的震動，震動會導(dǎo)致鎖銷與防跳臺分離，從而導(dǎo)致開鎖。而且間隙太大會導(dǎo)致兩節(jié)車廂的車鉤發(fā)生強烈碰撞，沖擊力過大會使其發(fā)生斷裂，增加運行風(fēng)險，從而影響火車貨廂的可靠連接。同時，長時間處于撞擊狀態(tài)，可能會使車鉤間隙不斷增大，影響行車安全。

車鉤的橫截面間隙變化是以下3個間距的改變導(dǎo)致的：一是車鉤內(nèi)壁與車鉤尾的間距；二是車鉤鉤鎖的接觸面與被接觸面的間距；三是車鉤內(nèi)腔與鎖鐵的間距。這3個間距共同影響車鉤橫截面的間距變化，其中一個發(fā)生改變，會導(dǎo)致車鉤橫截面間距超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍。造成間距改變的原因主要有：

（1）車鉤及其零部件在生產(chǎn)制造過程中存在較大的尺寸問題，制造公差超過國家標(biāo)準(zhǔn)范圍。如果車鉤生產(chǎn)商為不同的廠家，發(fā)生公差超標(biāo)情況的概率更大。

（2）車鉤檢修人員在維修后沒有將其恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)尺寸，鉤舌和鎖鐵均沒有恢復(fù)原型。

（3）鉤舌鎖面、鎖鐵未恢復(fù)原型導(dǎo)致車鉤橫截面間隙變大。

因此，在車鉤及零部件檢修過程中，必須嚴(yán)格規(guī)范操作，保證車鉤橫截面間隙控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以保證貨車車廂安穩(wěn)運行。同時，采購車鉤及零部件時要嚴(yán)格把控質(zhì)量，對車鉤參數(shù)進行校驗，如遇不合格產(chǎn)品，必須返廠維修或者退貨，防止不合格的車鉤應(yīng)用在鐵路貨車上。同時，后期維修保養(yǎng)過程中，車鉤經(jīng)過維修恢復(fù)后，同樣要經(jīng)過嚴(yán)苛的質(zhì)量檢驗才能用于火車連接。橫向間隙需要使用專業(yè)工具檢測，編制完善的檢修操作指導(dǎo)手冊。

3.2 現(xiàn)行的車鉤檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)中對車鉤的縱向間隙未作規(guī)定

車鉤的縱向間距是指當(dāng)列車處于動力牽引時，牽引一方的車鉤凸緣與另一端鉤舌之間的距離。在火車車廂前進過程中，兩節(jié)車廂必須依靠牽引凸緣進行牽引，如果是減速狀態(tài)下，需要用雙方鉤舌來承受沖擊力，此時的縱向間距為0，當(dāng)處于牽引狀態(tài)下，車鉤的縱向間距達到最大值。因此，要想保證兩節(jié)火車車廂連接的可靠性，需要合理設(shè)計縱向間隙。

（1）火車運行過程中車鉤的受力影響其安全性，因此，必須合理分配車鉤縱向間距，這樣才能使車鉤各個部位均衡受力，避免車鉤斷裂。

（2）合理的縱向間距可以避免車鉤在運行中遇到強烈的沖擊和拖拽。過大的間距容易使車鉤的防跳臺作用失效，鎖銷容易脫出。因此，合理的縱向間距需要通過各種檢修手段來實現(xiàn)。同時，在車鉤測試使用階段增加對縱向間距的檢測，可以確定車鉤在拖拽和推壓狀態(tài)下是否有合理的間距。鉤舌需要保持水平，因此可以在鉤耳處焊接加厚墊，使鉤銷垂直，這樣便于調(diào)整鉤耳與鉤舌的間距。如果車鉤處于閉合狀態(tài)，還要檢測鉤舌與鉤腕的間距是否不超過13cm，以保證受力均衡。

3.3 片面追求磨耗部位尺寸，破壞了零件原有的外形輪廓

檢修人員在檢修時缺少維修專用輔具，不能完全恢復(fù)零件的原有尺寸，還對外形尺寸造成了破壞。車床加工是檢修車鉤的主要方法，因為鎖鐵的侵入量不能小于45mm，所以，檢修操作工人為了方便加工，將鉤舌鎖面加工出一條棱，這樣能夠滿足侵入量的要求，但是加工的棱會影響車鉤整體性能，降低車鉤連接的可靠性。因為過渡面外形輪廓發(fā)生改變，所以鉤舌與鎖鐵的配合也受到不同程度的影響。因此，需要制定車床加工檢修規(guī)范，以恢復(fù)車鉤原有輪廓尺寸。

車床加工規(guī)范制度包括以下內(nèi)容：（1）檢修操作時，應(yīng)采用機械加工和手工打磨相結(jié)合的方式，根據(jù)車鉤的具體情況選擇加工方法，無法使用機械加工時，需要采用手工打磨的方式恢復(fù)原有輪廓外形；（2）加工維修不僅要確保加工質(zhì)量，還要分析后期裝配時的公差問題，外形輪廓尺寸與所有配件裝配得當(dāng)才能保證其連接可靠性。

3.4 采用堆焊鉤鎖承臺的方法修復(fù)防跳間隙造成嚴(yán)重后果

用堆焊方法修復(fù)防跳臺間距會產(chǎn)生兩種嚴(yán)重后果：一是鎖鐵的侵入量降低，促使鎖鐵重心發(fā)生改變，導(dǎo)致鎖舌不能在正確位置上，最終導(dǎo)致鎖鐵傾斜；二是鎖鐵容易發(fā)生上下跳動的情況，防跳臺功能完全失效，直接導(dǎo)致火車車廂車鉤連接安全性大幅下降。

在進行車鉤三態(tài)試驗時，應(yīng)通過以下措施保證防跳間隙的合理性：（1）如果測量發(fā)現(xiàn)防跳間距超出標(biāo)準(zhǔn)時，禁止采用手工堆焊；（2）通過重新選配鉤舌、鎖鐵及上鎖銷桿的方法來保證防跳間隙；（3）檢查鎖鐵是否處于正位狀態(tài)、防跳間距是否符合要求。

4 鐵路貨車車鉤檢修質(zhì)量改進措施

（1）選擇高強度的車鉤鑄造材料，例如高級別的鋼材?；疖囓噹d重能力和提速能力都與車鉤最大承受強度有關(guān)。通過計算機模擬分析軟件進行車鉤強度設(shè)計，能夠延長車鉤使用壽命，避免車鉤疲勞斷裂。

車鉤的生產(chǎn)工藝主要是鑄造，改進鑄造工藝也能大幅提升車鉤強度，避免鑄造氣孔等缺陷產(chǎn)生，有效提升車鉤強度。采用精密鑄造的方法可以改善車鉤表面粗糙度，滿足外形輪廓要求。

（2）采用拋丸機進行除銹能夠在不改變輪廓的情況下徹底清除鐵銹。車鉤表面清潔度提升，更容易發(fā)現(xiàn)潛在裂紋。相對于手工砂輪打磨，拋丸工作量更小，效率非常高。

（3）增加磁粉探傷工序。磁粉檢測常應(yīng)用于核電、軍工、航空零部件行業(yè)，在火車零部件行業(yè)也可以應(yīng)用，能夠提升零件質(zhì)量，在發(fā)現(xiàn)細(xì)微缺陷方面發(fā)揮了非常關(guān)鍵的作用。

（4）制作專用的設(shè)備進行鉤舌精密加工，消除人為因素導(dǎo)致的缺陷，精準(zhǔn)控制鉤舌焊后相應(yīng)的機加工尺寸。制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將鐵路貨車車鉤檢修工序規(guī)范化，多點位檢查檢修后質(zhì)量。車鉤在使用期內(nèi)發(fā)生變形，可以制作相應(yīng)的模具進行尺寸調(diào)整，然后經(jīng)過熱處理消除應(yīng)力，使車鉤滿足使用要求。

（5）對檢修人員定期進行技能培訓(xùn)，不斷充實其理論，豐富其實踐經(jīng)驗，從而減少人為因素導(dǎo)致的車鉤質(zhì)量問題。

5 車鉤檢修時應(yīng)注意的問題

（1）車鉤檢修時，應(yīng)控制好其橫向間隙，并確保車輛連掛的可靠性；提高車鉤部件的制作質(zhì)量，盡量降低部件制作過程中的誤差，并統(tǒng)一制定車鉤部件的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)；在組裝車鉤部件前，需對車鉤部件的所有參數(shù)進行檢查，將不符合標(biāo)準(zhǔn)的部件剔除，避免不合格部件裝車。在完成車鉤部件的組裝后，需對車鉤橫向間隙進行檢測，如果間隙過大，則應(yīng)重新選配鉤舌與鎖鐵。在檢測工作中應(yīng)使用專業(yè)塞尺，以提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）為確保車輛連掛的可靠性，可以在完成車鉤檢修工作后，合理分配其縱向間隙。進行車鉤三態(tài)試驗時，需在鉤舌向外牽引狀態(tài)下對車鉤牽引凸緣的間隙、鉤舌護銷凸緣與車鉤護銷臺間的間隙以及鉤舌圓銷與鉤耳的間隙進行手工檢查。調(diào)整鉤耳與鉤舌上端面的間隙時，應(yīng)在鉤耳下方進行加墊處理，使鉤舌保持水平狀態(tài)，進而提高產(chǎn)品質(zhì)量。更換耳孔套后，應(yīng)認(rèn)真檢查上下鉤耳，防止出現(xiàn)上下鉤耳不同軸的情況。

6 結(jié)語

綜上所述，由于各檢修段檢修設(shè)備及工作條件的差異，車鉤檢修過程中仍存在許多誤區(qū)，嚴(yán)重制約著車鉤牽引能力的提高，對車輛連掛可靠性有直接或潛在的影響。本文分析了車鉤檢修質(zhì)量問題，闡述了影響車輛連掛可靠性的因素，并提出了改進建議，以期提升鐵路貨車車鉤質(zhì)量檢修效果，增強鐵路貨車車輛連掛的可靠性。