客车车辆钩舌报废过多原因分析及改进建议

2013-06-21郑天久上海铁路局合肥车辆段

上海铁道增刊 2013年3期

郑天久上海铁路局合肥车辆段

车钩装置是机车与车辆、车辆与车辆联接的关键部件,承受着列车运行时产生的巨大牵引力和压缩力。钩舌是这些力的直接作用对象，其状态是否良好直接影响到行车安全。随着客车运行速度的提高，如果在列车运行中钩舌折断，就会使列车分离、车辆发生紧急制动、轮对擦伤等,有时甚至会造成车辆脱轨颠覆的重大事故。近期，笔者对合肥车辆段段修过程中钩舌检修的状况进行了记录分析，具体情况如下。

1 现状调查

表1是驻段验收室验收员2012年4~11月份对钩舌探伤检查中发现的问题汇总。

表1 2012年4~11月钩舌故障统计

《上海铁路局检修工艺汇编》有关钩舌报废的条件是：普通钩舌内侧弯角处上下部裂纹长度之和超过30 mm或中部裂纹超过60 mm时报废；根部圆弧外观检查发现裂纹超过30 mm时报废；销孔凸台部分缺损时焊修，裂纹向销孔内延伸大于10 mm（凸台高度除外）时报废；铸造砂孔、缺损部位有裂纹或砂孔直径大于2 mm深度大于3 mm时报废；钩舌销孔直径超过54 mm时报废；使用年限超过20年或制造标识不清的报废。

经调查，在实际工作中钩舌S面过限以及C点尺寸过限等问题，经过焊修并加工至原形尺寸后，仍可以继续使用。而弯角裂纹、孔端面裂纹、砂孔裂纹以及其他裂纹经过鉴定后几乎全部报废，至于过年限或制造标识不清的钩舌就直接报废。

2 原因分析

由表1可以看出，导致钩舌报废过多的主要原因是钩舌裂纹较多，所以下面主要对钩舌裂纹情况进行分析。

刚从运用中进入段修的车钩，在钩舌尾部与锁铁接触面之间有较大间隙，多数间隙在4 mm左右，少数在6 mm或2 mm左右。车钩分解后可以看到钩舌的磨耗部位有：钩舌的S面；尾部与锁铁接触面；钩舌销及套内径。而钩舌的上下牵引台及冲击台没有多少磨耗，只有少数车钩在此部位有磨耗。通过调查发现，那些发生裂纹的钩舌，钩舌牵引台或冲击台几乎没有承担牵引力或冲击力。在实际运行状态下，车钩受力情况十分复杂，它与机车牵引力、制动力的变换及线路等因素都有关系。与车钩连为一体的钩舌同样如此。由于钩舌内侧面弯角处钩舌的断面变化较大，在运行牵引时就会有较大的拉应力集中，而且在运用编组或紧急制动时，巨大的压缩力又使弯角处集中较大的弯曲直力。因此，在运行过程中，多次反复的拉伸和压缩，极易使钩舌弯角处发生疲劳裂纹。客车提速后，列车在非稳态运行时所产生的纵向力比稳态运行时大得多，同时车钩与钩舌间互相作用的振动和冲击都比提速前加剧。因此，无论是在稳态运行状态下，还是非稳态运行状态下，车钩所受的牵引力和冲击力都较提速前有所增加，钩舌所受的牵引力和冲击力也都有所增加，钩舌弯角处的疲劳裂纹也更容易产生。

另外，由于钩舌磨耗,车钩连挂时彼此间存在着一定的间隙，在行车中引起冲击，又加重了钩舌的受力。钩舌尾部与锁铁之间的间隙（0～3）mm在运用一段时间后为（3～6）mm 左右，间隙增大了，提速后钩舌承受拉伸和冲击载荷形成的交变应力增大，这种交变应力的幅度更大、频率更高，更容易造成钩舌弯角处、孔端面的疲劳裂纹。

钩舌砂孔是一种铸造缺陷。砂孔的存在不仅直接破坏了该区域本身组织的连续性，降低了此处的强度和韧性，而且在它的前沿容易造成很大的应力集中，使得材料在很低的平均应力下就能在此处产生裂纹并得以扩展。列车提速后，钩舌承受拉伸和冲击载荷形成的交变应力增大，而砂孔处的截面尺寸较小，强度较弱，且砂孔内表面较粗糙，易产生应力集中，因此砂孔处也极易产生裂纹。在辅修或段修过程中，钩舌磨耗堆焊时，因焊接表面和背面之间有砂孔存在，从而形成较大的温度差异，背面温度较低，变形量小，承受应力大，且表面粗糙，很容易产生微裂纹。砂孔附近出现微裂纹时如果不能及时发现，就会在运用中裂纹逐渐扩展，形成粗长裂纹，这样容易造成钩舌折断，直接危及列车行车安全。