鐵路貨車車鉤緩沖裝置的故障及處理

摘 要：為提升鐵路貨車車鉤緩沖裝置的安全性，降低車鉤緩沖裝置裂紋、斷裂等故障對(duì)鐵路貨車貨運(yùn)帶來(lái)的影響，研究鐵路貨車車鉤緩沖裝置的故障及處理方法。詳細(xì)分析了鐵路貨車車鉤緩沖裝置的組成部分以及不同故障產(chǎn)生的原因，并針對(duì)鐵路貨車車鉤緩沖裝置存在的故障問(wèn)題，設(shè)計(jì)了車鉤開(kāi)鎖不良處理方法、鉤尾銷孔裂紋處理方法、鉤舌裂紋或斷裂處理方法、鎖鐵和上鎖銷組成磨耗處理方法，以此實(shí)現(xiàn)鐵路貨車車鉤緩沖裝置的故障處理。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)：該處理方法可有效降低鐵路貨車車鉤緩沖裝置中不同裂紋位置的裂紋寬度，從而提升車鉤緩沖裝置安全性。

關(guān)鍵詞：鐵路貨車 車鉤緩沖裝置 鉤尾銷孔裂紋

1 緒論

在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中，貨車作為承擔(dān)大宗貨物運(yùn)輸?shù)闹髁?，其運(yùn)行的安全性直接關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)的命脈和人民生活的便利。而車鉤緩沖裝置作為連接各貨車車廂、傳遞牽引力和緩沖列車運(yùn)行沖擊的關(guān)鍵部件，其運(yùn)行質(zhì)量尤為關(guān)鍵[1]。然而，隨著鐵路運(yùn)輸量的不斷增加和貨車運(yùn)行環(huán)境的日益復(fù)雜，車鉤緩沖裝置在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種故障，這些故障如果得不到及時(shí)有效的處理，將直接威脅到列車的安全運(yùn)行，甚至引發(fā)嚴(yán)重的交通事故[2]。因此，對(duì)鐵路貨車車鉤緩沖裝置的故障進(jìn)行深入研究，并探索出科學(xué)有效的處理方法，對(duì)于保障鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩托示哂兄匾饬x[3]。本文通過(guò)對(duì)鐵路貨車車鉤緩沖裝置故障類型的分析，提出一系列故障處理方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)車鉤緩沖裝置故障的處理，確保其在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性和可靠性。

2 鐵路貨車車鉤緩沖裝置研究

2.1 鐵路貨車車鉤緩沖裝置組成分析

鐵路貨車車鉤緩沖裝置是鐵路機(jī)車車輛的重要組成部分，其通過(guò)連接車輛與車輛、機(jī)車或動(dòng)車，為列車有效傳遞牽引力和制動(dòng)力，這一裝置的組成部分主要包括車鉤、緩沖器、鉤尾框、從板（前從板、后從板）、鉤尾銷、牽引梁上的從板座。通過(guò)上述部件的緊密配合和協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了列車車輛之間的有效連接和穩(wěn)定運(yùn)行。車鉤負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)車輛之間的連掛和傳遞牽引力，緩沖器則負(fù)責(zé)吸收和緩和車輛間的沖擊能量，鉤尾框、從板和鉤尾銷等部件則起到連接、支撐和固定的作用[4]。為了保持鐵路貨車車鉤緩沖裝置的良好工作狀態(tài)，需要定期進(jìn)行維護(hù)和檢修，從而發(fā)現(xiàn)潛在的故障和問(wèn)題，確保車鉤緩沖裝置始終處于良好的工作狀態(tài)。

2.2 鐵路貨車車鉤緩沖裝置故障分析

2.2.1 車鉤開(kāi)鎖不良故障分析

車鉤開(kāi)鎖不良問(wèn)題的核心成因在于操作過(guò)程中，閉鎖位鉤鎖被不當(dāng)?shù)靥嵘零^舌區(qū)域，隨后鉤提桿旋轉(zhuǎn)并釋放，此流程中涉及了閉鎖、開(kāi)鎖動(dòng)作及鎖面的磨損，共同促使鉤鎖異常安置于鉤舌推鐵之上，進(jìn)而阻礙了正常的開(kāi)鎖機(jī)制[5]。具體表現(xiàn)為，鎖鐵的重心偏移向前，牽引鉤舌推鐵傾斜并鎖定于鎖端，造成鎖面無(wú)法準(zhǔn)確歸位。此外，鉤鎖上部的左右導(dǎo)向面與導(dǎo)向角的配合區(qū)域，因鎖鐵掛鉤軸位置偏移或鎖鐵重心前移而產(chǎn)生了不良夾角，這一結(jié)構(gòu)上的不匹配進(jìn)一步阻礙了鉤提桿的順利提起，從而導(dǎo)致了開(kāi)鎖不良的現(xiàn)象。

2.2.2 鉤尾銷孔裂紋故障分析

車鉤運(yùn)行環(huán)境極為復(fù)雜多變，列車行駛線路條件具有明顯的隨機(jī)特性。同時(shí)，列車運(yùn)行中的縱向沖擊頻繁且緩沖能力有限，使得車鉤難以有效吸納來(lái)自軌道的多樣化、高頻次沖擊載荷，從而使其受力狀態(tài)變得更為復(fù)雜且難以預(yù)測(cè)。在某些極端工況下，鉤體尾銷孔區(qū)域可能瞬間承受遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)預(yù)期的異常沖擊載荷，這是導(dǎo)致該區(qū)域裂紋形成的主要誘因之一。

此外，牽引弧面區(qū)域存在局部應(yīng)力水平過(guò)高的現(xiàn)象也是導(dǎo)致鉤尾銷孔產(chǎn)生裂紋的原因之一。盡管采用了上下斜面設(shè)計(jì)的鉤尾銷孔結(jié)構(gòu)，在制造時(shí)確保了圓滑過(guò)渡、避免了尖銳邊緣，但在實(shí)際運(yùn)行中，鉤尾銷在孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)仍會(huì)引發(fā)應(yīng)力集中問(wèn)題，導(dǎo)致接觸區(qū)域發(fā)生不同程度的形變。這種應(yīng)力集中與高應(yīng)力循環(huán)載荷的共同作用，進(jìn)一步加劇了該區(qū)域裂紋萌生與擴(kuò)展的風(fēng)險(xiǎn)。為評(píng)估鉤尾銷孔裂紋的擴(kuò)展情況，可通過(guò)Paris-Erdogan公式計(jì)算裂紋在交叉應(yīng)力作用下的擴(kuò)展速率：

公式（1）中，是指每循環(huán)裂紋長(zhǎng)度的增長(zhǎng)量；△K為應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化范圍；C、m為材料常數(shù)。結(jié)合這一計(jì)算，可在鉤尾銷孔裂紋產(chǎn)生后評(píng)估裂紋的發(fā)展規(guī)律。

2.2.3 鉤舌裂紋或斷裂故障分析

鉤舌的故障集中體現(xiàn)在裂紋和斷裂現(xiàn)象，對(duì)列車的安全運(yùn)行構(gòu)成了直接威脅。特別是鉤舌的內(nèi)側(cè)彎角、銷孔區(qū)域及牽引臺(tái)根部，這些部位在列車遭遇緊急制動(dòng)或強(qiáng)大牽引力沖擊時(shí)，成為裂紋滋長(zhǎng)的敏感地帶。一旦裂紋擴(kuò)展至斷裂，將直接導(dǎo)致列車分離，嚴(yán)重影響運(yùn)輸安全。通常情況下，鉤舌裂紋或斷裂故障產(chǎn)生的原因如下。

（1）存在鑄造質(zhì)量缺陷：在鉤舌的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，鑄造過(guò)程可能遺留諸如內(nèi)部夾渣、氣孔等缺陷，這些缺陷在列車遭遇高強(qiáng)度牽引和沖擊時(shí)，會(huì)顯著加劇裂紋的形成與擴(kuò)展，危及列車的運(yùn)行安全。同時(shí)，現(xiàn)有的車鉤配件檢修策略普遍依賴于磁粉探傷技術(shù)，該技術(shù)雖然能有效發(fā)現(xiàn)表面裂紋，但在揭示內(nèi)部隱藏的鑄造缺陷方面存在一定局限。

（2）焊修不良缺陷：在鉤舌內(nèi)側(cè)面的裂紋修復(fù)過(guò)程中，若焊接處理不當(dāng)，同樣會(huì)成為裂紋再生的關(guān)鍵因素。具體而言，若焊修完成后僅依賴自然冷卻，且環(huán)境溫度與焊件溫差顯著，焊縫內(nèi)部易積聚內(nèi)應(yīng)力從而削弱材料的強(qiáng)度和韌性，更容易誘發(fā)裂紋的產(chǎn)生。

2.2.4 鎖鐵和上鎖銷組成磨耗故障分析

鐵路貨車車鉤緩沖裝置中鎖鐵和上鎖銷組成磨耗故障的原因較多，這些原因主要涉及材料磨損、使用過(guò)程中的沖擊與振動(dòng)、檢修維護(hù)不當(dāng)以及環(huán)境因素等。以下是對(duì)這些原因的具體分析。

（1）材料磨損：鎖鐵和上鎖銷的材質(zhì)如果不滿足使用要求，或者存在砂眼、夾雜等缺陷，長(zhǎng)時(shí)間使用下容易發(fā)生疲勞裂紋和磨損。材料的硬度和耐磨性不足也是導(dǎo)致磨耗加快的原因之一。在頻繁的摩擦和沖擊下，硬度較低的材料更容易發(fā)生磨損。

（2）使用過(guò)程中的沖擊與振動(dòng)：在列車運(yùn)行過(guò)程中，車鉤緩沖裝置需要承受來(lái)自軌道不平順、車輛啟動(dòng)、制動(dòng)等產(chǎn)生的沖擊力，這些沖擊力會(huì)導(dǎo)致鎖鐵和上鎖銷等部件發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生磨損。

（3）檢修維護(hù)不當(dāng)對(duì)于已經(jīng)發(fā)生磨耗的鎖鐵和上鎖銷等零配件，如果沒(méi)有及時(shí)更換，會(huì)導(dǎo)致磨耗情況進(jìn)一步惡化。在檢修過(guò)程中，若未能嚴(yán)格按照檢修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，或者檢修工藝存在缺陷，也會(huì)導(dǎo)致鎖鐵和上鎖銷等部件的磨耗加劇。

2.3 故障處理方法研究

當(dāng)通過(guò)上述分析獲取鐵路貨車車鉤緩沖裝置的常見(jiàn)故障后，為避免這些故障發(fā)生，并在故障發(fā)生后能夠及時(shí)維護(hù)，本文針對(duì)上述常見(jiàn)故障設(shè)計(jì)相應(yīng)的處理方法，以提高鐵路貨車車鉤緩沖裝置的安全性與可靠性，具體設(shè)計(jì)故障處理方法如下。

2.3.1 車鉤開(kāi)鎖不良處理方法研究

鐵路貨車車鉤緩沖裝置中，車鉤開(kāi)鎖不良故障可以從設(shè)計(jì)、制造、檢修、運(yùn)用等多個(gè)方面采取相應(yīng)的處理方法?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化車鉤緩沖裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保各部件之間的配合間隙合理，減少因結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致的開(kāi)鎖不良問(wèn)題。同時(shí)改進(jìn)鎖閉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，確保鎖鐵能夠充分落下并鎖定，防止因鎖閉力不足而導(dǎo)致的開(kāi)鎖不良現(xiàn)象。在制造過(guò)程中，嚴(yán)格控制各道工序的工藝參數(shù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保車鉤緩沖裝置的制造精度和質(zhì)量。在檢修過(guò)程中，嚴(yán)格按照檢修標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求進(jìn)行操作，確保檢修質(zhì)量。對(duì)磨損嚴(yán)重的部件要及時(shí)更換，防止因部件失效而導(dǎo)致的開(kāi)鎖不良故障。

2.3.2 鉤尾銷孔裂紋故障處理方法研究

對(duì)鉤尾銷孔進(jìn)行全面細(xì)致地檢查，利用濕法磁粉探傷等技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)潛在裂紋。根據(jù)裂紋的長(zhǎng)度、深度、位置等因素評(píng)估其對(duì)車鉤緩沖裝置性能的影響，確定是否需要立即處理。對(duì)于較小的裂紋，可采用焊修方法進(jìn)行修復(fù)。焊修前需對(duì)裂紋進(jìn)行徹底清理，確保焊接質(zhì)量。焊修后應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪韵附討?yīng)力，防止裂紋再次產(chǎn)生。對(duì)于裂紋嚴(yán)重或焊修效果不佳的鉤尾框，及時(shí)更換新部件。

同時(shí)，還可以通過(guò)優(yōu)化列車的運(yùn)行速度和制動(dòng)方式等，減少車鉤緩沖裝置受到的沖擊和振動(dòng)。定期對(duì)車鉤緩沖裝置易產(chǎn)生裂紋的部位進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，并加強(qiáng)保養(yǎng)。

2.3.3 鉤舌裂紋或斷裂故障處理方法研究

針對(duì)鉤舌裂紋或斷裂故障問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)以下處理方法。

（1）強(qiáng)化制造工藝升級(jí)：敦促鉤舌制造廠商持續(xù)加大技術(shù)創(chuàng)新與工藝改進(jìn)的力度，以此優(yōu)化鉤舌的物理與機(jī)械特性，徹底消除鑄造過(guò)程中的缺陷問(wèn)題，并對(duì)鑄造質(zhì)量實(shí)施更為嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)，以從根本上提升鉤舌的制造質(zhì)量。

（2）嚴(yán)控檢修作業(yè)規(guī)范：各檢修廠家及站段在執(zhí)行鉤舌的廠修或段修任務(wù)時(shí)，必須嚴(yán)格遵守既定的廠修（段修）規(guī)程及相關(guān)技術(shù)文件，確保操作標(biāo)準(zhǔn)化。特別針對(duì)C級(jí)鋼與E級(jí)鋼鉤舌，一旦發(fā)現(xiàn)彎角處出現(xiàn)裂紋，應(yīng)立即采取更換措施，以保障安全。對(duì)于牽引臺(tái)根部圓弧處的裂紋，若長(zhǎng)度未超過(guò)30mm，則進(jìn)行專業(yè)焊修處理；若裂紋長(zhǎng)度超出此限，則必須更換新件，以此確保每一次檢修都能達(dá)到高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

（3）強(qiáng)化檢修過(guò)程監(jiān)管：在檢修作業(yè)的全流程中，需增強(qiáng)控制與管理力度，確保每一步驟均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格審查，有效遏制漏檢、漏修等不良現(xiàn)象的發(fā)生，全面提升檢修作業(yè)的規(guī)范性。

（4）優(yōu)化焊修工藝質(zhì)量：針對(duì)鉤舌的焊修作業(yè)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行既定焊修規(guī)范，挑選與鉤舌配件材質(zhì)高度兼容的電焊條，作業(yè)過(guò)程中需妥善避免自然風(fēng)或穿堂風(fēng)的干擾。焊修結(jié)束后，立即采用石棉被進(jìn)行覆蓋，以實(shí)現(xiàn)緩慢冷卻，從而保障焊修質(zhì)量與鉤舌部件的整體性能。

（5）確保鑲套工藝精準(zhǔn)度與間隙合理性：在鉤舌的退套與鑲套作業(yè)中，優(yōu)先采用專業(yè)的液壓鑲套設(shè)備進(jìn)行操作，以確保作業(yè)過(guò)程的精確性和高效性。同時(shí)，嚴(yán)格控制襯套與鉤舌銷孔之間的過(guò)盈量，保持在0.041～0.133mm的精確范圍內(nèi)，以此保證鉤舌與鉤腔內(nèi)部間隙的合理性，有效減輕鉤舌銷孔壁長(zhǎng)期承受的不必要沖擊力，延長(zhǎng)鉤舌組件的使用壽命。

2.3.4 鎖鐵和上鎖銷組成磨耗故障處理方法研究

在故障處理過(guò)程中，對(duì)鎖鐵和上鎖銷結(jié)構(gòu)的檢查需更加細(xì)致。一旦發(fā)現(xiàn)任何裂紋跡象，必須立即執(zhí)行更換措施，以確保行車安全。對(duì)于鎖鐵掛鉤軸，若其磨耗量超過(guò)1mm或無(wú)法再滿足防跳性能標(biāo)準(zhǔn)，同樣需采取更換策略，嚴(yán)禁通過(guò)焊修方式進(jìn)行處理，以防性能下降。

此外，上鎖銷及其桿的磨耗情況也需密切監(jiān)控，一旦超出規(guī)定的限度，需及時(shí)更換新件，以保障車鉤緩沖裝置的正常運(yùn)作。在組裝鎖鐵與上鎖銷構(gòu)成的腔內(nèi)配件時(shí)，應(yīng)確保各配合摩擦面涂抹適量的干性潤(rùn)滑劑，以減少摩擦損耗，提升部件壽命。

針對(duì)鎖鐵上可焊部位的焊修作業(yè)，必須選用與鎖鐵材質(zhì)相匹配的優(yōu)質(zhì)電焊條，并在焊前徹底清除待焊表面的油污、銹垢等雜質(zhì)，以保證焊接質(zhì)量。焊后還需進(jìn)行精細(xì)打磨，確保焊點(diǎn)平滑，恢復(fù)部件原有形態(tài)，避免因焊接不當(dāng)影響使用效果。

3 結(jié)果與討論

選取某鐵路10臺(tái)貨車的車鉤緩沖裝置，分別對(duì)這些裝置所產(chǎn)生的裂紋、斷裂等故障進(jìn)行檢測(cè)，獲取10處存在裂紋的部件，應(yīng)用本文所研究的鐵路貨車車鉤緩沖裝置的故障處理方法對(duì)這些部件的裂紋進(jìn)行處理。

分析應(yīng)用本文方法處理前、后，這些裂紋位置的裂紋寬度，分析結(jié)果如圖1所示。

通過(guò)圖1可知，在未應(yīng)用本文方法對(duì)貨車車鉤緩沖裝置故障進(jìn)行處理之前，該裝置不同部件每處裂紋寬度均處于較大水平，而應(yīng)用本文方法進(jìn)行處理后，所有裂紋均已得到良好修復(fù)。通過(guò)這一處理，可有效改善貨車車鉤緩沖裝置的應(yīng)用質(zhì)量，增強(qiáng)其應(yīng)用效果。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鐵路貨車車鉤緩沖裝置故障處理的深入研究分析，本文得出以下結(jié)論。

車鉤緩沖裝置的故障類型多樣，包括但不限于裂紋、磨損、磨耗等。這些故障可能單獨(dú)出現(xiàn)，也可能相互關(guān)聯(lián)，形成復(fù)雜的故障鏈。裂紋是車鉤緩沖裝置中最常見(jiàn)的故障之一，其危害性極大。通過(guò)采用先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，如磁粉探傷、超聲波檢測(cè)等，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂紋并評(píng)估其影響。對(duì)于可修復(fù)的裂紋，需嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行焊修，并確保焊后質(zhì)量符合要求。針對(duì)車鉤緩沖裝置的多種故障處理，可通過(guò)針對(duì)性的處理策略，降低車鉤緩沖裝置的故障次數(shù)，提高其使用壽命和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王毅.鐵路貨車車輛滾動(dòng)軸承運(yùn)用中的故障及解決方法探討[J].模具制造，2024，24（02）：241-243.

[2]劉宏友，李向偉，張強(qiáng)，等.基于振動(dòng)模態(tài)和振動(dòng)傳遞的鐵路貨車故障診斷方法研究[J].鐵道車輛，2022，60（04）：21-25.

[3]李若曦.GK1C型內(nèi)燃機(jī)車幾種常見(jiàn)故障及應(yīng)急處理[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2023（21）：84-86.

[4]袁太紅，李旭英.半自動(dòng)緩解閥體缺陷引起鐵路貨車制動(dòng)故障的分析[J].鐵道車輛，2024，62（01）：204-206.

[5]張靜軒，邊志宏.狀態(tài)修檢修技術(shù)在重載鐵路貨車上的應(yīng)用分析[J].中國(guó)設(shè)備工程，2022（17）：170-172.