米軌車輛車鉤鞍座磨損原因分析及解決措施

林紅 王樹才 翟玉祥

摘 要：主要介紹了米軌客車AAR H型車鉤鞍座磨損的現(xiàn)狀、原因分析、風險分析及解決措施。闡述了H型密接式車鉤在運行中的磨耗現(xiàn)狀，并從線路和結(jié)構(gòu)兩方面分析原因，提出現(xiàn)車措施和修理措施，售后效果良好。

關(guān)鍵詞：米軌車輛;車鉤;結(jié)構(gòu)分析;風險評估

1 前言

鐵路車輛根據(jù)其運行環(huán)境、線路條件、應用經(jīng)驗等綜合考慮車端結(jié)構(gòu)的設(shè)計。對于某些國外鐵路線路狀況不佳的情況，車間車鉤緩沖裝置的研制和應用顯得尤為重要。

車鉤緩沖裝置是具有使車輛相互連接、牽引及緩和列車運行中沖擊力等作用性能的裝置。本項目采用AAR H型密接式車鉤緩沖裝置，具有連掛間隙小、綜合性能優(yōu)良等特點，可以滿足客車高安全性和高舒適性運行的牽引需要[1]。由于國外的鐵路線路狀況參差不齊，特別是線路曲折，基礎(chǔ)設(shè)施相對落后，車輛在當?shù)貙嶋H運行過程中，發(fā)現(xiàn)H型車鉤鞍座和托梁磨耗嚴重問題。

2 現(xiàn)狀描述

AAR H型車鉤在運行約8萬km 左右后，發(fā)現(xiàn)機車與客車連接面處托梁內(nèi)個別部位磨耗較嚴重，限位裝置有的已磨穿，個別鞍座限位已失效。鞍座壓板（扇形鐵）端面與鞍座端面下部磨耗較嚴重，當鞍座壓板端面磨耗嚴重時，鞍座便失去限位，形成與車鉤同時浮沉的狀態(tài)。

3 原因分析

3.1 線路因素

列車運行線路中存在眾多小曲線，車鉤擺動頻繁，且惡劣工況下車鉤左右擺動以及持續(xù)垂向振動幅度過大。在列車啟動、加（減）速、制動等工況下，車輛間產(chǎn)生一定程度的縱向沖擊，此時因機車和客車重心有高度差，且兩車的重量相差較大，進一步加劇機車及客車間的點頭振動。上述因素直接導致機車與客車連接面處的車鉤垂向振動頻率加大，頻繁壓縮和釋放位于車鉤托梁上的鞍座，在鞍座的限位壓板與鞍座端面間產(chǎn)生磨耗?？蛙嚺c客車之間，同時存在一定縱向沖動，因重量、重心高度基本一致，形成相對點頭振動的頻率要小得多，故客車與客車間托梁的磨耗程度較輕。

3.2 結(jié)構(gòu)分析

車鉤托梁本體與鞍座間設(shè)有磨耗板（圖1），磨耗板定位能力良好，使鞍座限位板與鞍座端面不會形成大面積接觸，難以導致鞍座限位板的磨穿現(xiàn)象。

當位于線路條件差，軌道存在較大高度差時，鞍座與托梁本體間的8對磨耗板磨耗達到極限，配合間隙顯著增大，托梁定位變差向一側(cè)偏移，導致鞍座壓板與鞍座間的接觸面積增大，產(chǎn)生較快速的磨耗。如圖2所示。

由上述分析可見，鞍座壓板與鞍座間的磨耗主要是受外部因素影響，同時自身耐磨性也存在不足現(xiàn)象。總體看，機車與客車間重心高度和重量存在差別，導致機車和客車連接面處車鉤形成頻繁點頭振動是導致快速磨耗的主要原因?？蛙嚺c客車連接面因重心和重量一致性好，則不易形成快速磨耗。

4 風險評估

鞍座壓板的作用是對鞍座形成垂向限位，以保證車鉤具有一定的車鉤高度，方便連掛和運行中不致使鉤高差太大。對于普通車鉤是至關(guān)重要的。但是，對于H型車鉤，因其為密接式結(jié)構(gòu)，車鉤連掛后，兩車鉤的對中凸凹錐牢牢套接在一起，兩車鉤形成類似剛性桿的整體結(jié)構(gòu)，兩車鉤間不存在相對垂向位移。H型車鉤連掛后，托梁就失去了原有的作用，理論上是可以拆除的，僅在車鉤分解后才再次起到托舉車鉤的功能。

4.1 運行風險評估

當鞍座壓板磨耗嚴重，導致鞍座定位失效后，鞍座下部的彈簧將鞍座頂起，但受到車鉤的約束，其上升幅度是十分有限的。鞍座與托梁間結(jié)構(gòu)有50mm的搭接量，鞍座壓板失效后，該搭接量一定程度上減少，但仍被牢牢限制在托梁內(nèi)，不會發(fā)生掉落。此外，列車運行中，因車鉤始終處于連掛狀態(tài)，故鞍座始終被限制在托梁內(nèi)跟隨車鉤作垂向運動，無脫落至軌道的可能性，因此不會影響列車的正常安全運行。

4.2 解編后風險評估

車鉤解編后，鞍座壓板失效后，根據(jù)托梁彈簧設(shè)計參數(shù)可計算出車鉤有約20～30mm左右的浮起，由于車鉤設(shè)有凸、凹錐，該鉤高差完全不影響車鉤的連掛功能，因此，鞍座失效后，也不會影響到車鉤的正常解編與再次連掛。

綜上分析可知，鞍座定位失效并不影響列車的安全運行和機車車輛的正常運用。

5 解決措施

根據(jù)前述風險評估知，鞍座限位功能失效后，不會影響到列車的安全運行和正常解編與再次連掛。故解決磨耗問題采取現(xiàn)車措施和修理措施兩種模式。

5.1 現(xiàn)車措施

對失效的鞍座壓板可在列車進庫時（運行途中不需處理）采取更換鞍座壓板的臨時措施。輔修或拆檢時再對鞍座實施補焊、更換磨耗板等恢復原型措施。

5.2 修理措施

由于磨耗板存在磨耗速度較快的問題，為此，段修或大修時建議采取增強定位能力的措施。

在托梁內(nèi)部增加如圖3所示的定位裝置，確保鞍座的垂向定位。定位裝置內(nèi)設(shè)有一對高硬度耐磨襯套組合，使鞍座僅垂向運動，橫向移動空間大幅縮小（僅少量裝配間隙）。襯套磨耗到限后可快速更換。此外，襯套采用高硬度耐磨材料，預計可使用一個段修期，可有效減少日常運用中因磨耗導致的故障。

導向裝置為附件形式，完全能適應現(xiàn)場安裝。安裝步驟：

（1）利用托梁內(nèi)既有的彈簧定位套，將導向裝置底部管體直接插入定位套內(nèi)，有效定位后將導向裝置與彈簧定位套接合面間采用焊接焊牢。

（2）制作專用工藝套管（襯套高度以方便點焊鞍座內(nèi)的定位套為原則），插入定位裝置的下導向襯套內(nèi)（第（1）步已焊牢固），然后將導向裝置的上導向襯套與工藝套管相配合。圖4加裝工藝。

（3）兩側(cè)的定位裝置均按第（2）步的方法定位后，將定位裝置的上部導向體與鞍座點焊定位后可拆除定位套后，將鞍座移至地面焊牢。

通過以上方法焊牢的鞍座與托梁可有效保證能夠順利裝配。

6 總結(jié)

AAR H型車鉤鞍座和托梁磨耗嚴重，由于線路原因和耐磨性不足的共同原因下，導致鞍座脫出、與機車連掛的車鉤呈明顯“抬頭”狀態(tài)。優(yōu)化結(jié)構(gòu)在托梁內(nèi)部增加定位裝置，確保鞍座的垂向定位。定位裝置內(nèi)設(shè)有一對高硬度耐磨襯套組合，使鞍座僅能垂向運動，橫向移動空間被大幅縮小。經(jīng)售后人員及國外運行鐵路方面反饋，按照上述處置措施執(zhí)行之后，收到的效果良好。

參考文獻：

[1]郭守相.出口緬甸機車車鉤選型與技術(shù)參數(shù)研究[J].鐵路機車與動車，2016，507（05）：10-13.