铁路货车车钩缓冲装置的故障及处理

摘 要：为提升铁路货车车钩缓冲装置的安全性，降低车钩缓冲装置裂纹、断裂等故障对铁路货车货运带来的影响，研究铁路货车车钩缓冲装置的故障及处理方法。详细分析了铁路货车车钩缓冲装置的组成部分以及不同故障产生的原因，并针对铁路货车车钩缓冲装置存在的故障问题，设计了车钩开锁不良处理方法、钩尾销孔裂纹处理方法、钩舌裂纹或断裂处理方法、锁铁和上锁销组成磨耗处理方法，以此实现铁路货车车钩缓冲装置的故障处理。经实际应用发现：该处理方法可有效降低铁路货车车钩缓冲装置中不同裂纹位置的裂纹宽度，从而提升车钩缓冲装置安全性。

关键词：铁路货车 车钩缓冲装置 钩尾销孔裂纹

1 绪论

在铁路运输系统中，货车作为承担大宗货物运输的主力军，其运行的安全性直接关系到国家经济的命脉和人民生活的便利。而车钩缓冲装置作为连接各货车车厢、传递牵引力和缓冲列车运行冲击的关键部件，其运行质量尤为关键[1]。然而，随着铁路运输量的不断增加和货车运行环境的日益复杂，车钩缓冲装置在运行过程中不可避免地会出现各种故障，这些故障如果得不到及时有效的处理，将直接威胁到列车的安全运行，甚至引发严重的交通事故[2]。因此，对铁路货车车钩缓冲装置的故障进行深入研究，并探索出科学有效的处理方法，对于保障铁路运输的安全和效率具有重要意义[3]。本文通过对铁路货车车钩缓冲装置故障类型的分析，提出一系列故障处理方案，以实现对车钩缓冲装置故障的处理，确保其在运行过程中的稳定性和可靠性。

2 铁路货车车钩缓冲装置研究

2.1 铁路货车车钩缓冲装置组成分析

铁路货车车钩缓冲装置是铁路机车车辆的重要组成部分，其通过连接车辆与车辆、机车或动车，为列车有效传递牵引力和制动力，这一装置的组成部分主要包括车钩、缓冲器、钩尾框、从板（前从板、后从板）、钩尾销、牵引梁上的从板座。通过上述部件的紧密配合和协同工作，实现了列车车辆之间的有效连接和稳定运行。车钩负责实现车辆之间的连挂和传递牵引力，缓冲器则负责吸收和缓和车辆间的冲击能量，钩尾框、从板和钩尾销等部件则起到连接、支撑和固定的作用[4]。为了保持铁路货车车钩缓冲装置的良好工作状态，需要定期进行维护和检修，从而发现潜在的故障和问题，确保车钩缓冲装置始终处于良好的工作状态。

2.2 铁路货车车钩缓冲装置故障分析

2.2.1 车钩开锁不良故障分析

车钩开锁不良问题的核心成因在于操作过程中，闭锁位钩锁被不当地提升至钩舌区域，随后钩提杆旋转并释放，此流程中涉及了闭锁、开锁动作及锁面的磨损，共同促使钩锁异常安置于钩舌推铁之上，进而阻碍了正常的开锁机制[5]。具体表现为，锁铁的重心偏移向前，牵引钩舌推铁倾斜并锁定于锁端，造成锁面无法准确归位。此外，钩锁上部的左右导向面与导向角的配合区域，因锁铁挂钩轴位置偏移或锁铁重心前移而产生了不良夹角，这一结构上的不匹配进一步阻碍了钩提杆的顺利提起，从而导致了开锁不良的现象。

2.2.2 钩尾销孔裂纹故障分析

车钩运行环境极为复杂多变，列车行驶线路条件具有明显的随机特性。同时，列车运行中的纵向冲击频繁且缓冲能力有限，使得车钩难以有效吸纳来自轨道的多样化、高频次冲击载荷，从而使其受力状态变得更为复杂且难以预测。在某些极端工况下，钩体尾销孔区域可能瞬间承受远超设计预期的异常冲击载荷，这是导致该区域裂纹形成的主要诱因之一。

此外，牵引弧面区域存在局部应力水平过高的现象也是导致钩尾销孔产生裂纹的原因之一。尽管采用了上下斜面设计的钩尾销孔结构，在制造时确保了圆滑过渡、避免了尖锐边缘，但在实际运行中，钩尾销在孔内的旋转运动仍会引发应力集中问题，导致接触区域发生不同程度的形变。这种应力集中与高应力循环载荷的共同作用，进一步加剧了该区域裂纹萌生与扩展的风险。为评估钩尾销孔裂纹的扩展情况，可通过Paris-Erdogan公式计算裂纹在交叉应力作用下的扩展速率：

公式（1）中，是指每循环裂纹长度的增长量；△K为应力强度因子的变化范围；C、m为材料常数。结合这一计算，可在钩尾销孔裂纹产生后评估裂纹的发展规律。

2.2.3 钩舌裂纹或断裂故障分析

钩舌的故障集中体现在裂纹和断裂现象，对列车的安全运行构成了直接威胁。特别是钩舌的内侧弯角、销孔区域及牵引台根部，这些部位在列车遭遇紧急制动或强大牵引力冲击时，成为裂纹滋长的敏感地带。一旦裂纹扩展至断裂，将直接导致列车分离，严重影响运输安全。通常情况下，钩舌裂纹或断裂故障产生的原因如下。

（1）存在铸造质量缺陷：在钩舌的生产环节中，铸造过程可能遗留诸如内部夹渣、气孔等缺陷，这些缺陷在列车遭遇高强度牵引和冲击时，会显著加剧裂纹的形成与扩展，危及列车的运行安全。同时，现有的车钩配件检修策略普遍依赖于磁粉探伤技术，该技术虽然能有效发现表面裂纹，但在揭示内部隐藏的铸造缺陷方面存在一定局限。

（2）焊修不良缺陷：在钩舌内侧面的裂纹修复过程中，若焊接处理不当，同样会成为裂纹再生的关键因素。具体而言，若焊修完成后仅依赖自然冷却，且环境温度与焊件温差显著，焊缝内部易积聚内应力从而削弱材料的强度和韧性，更容易诱发裂纹的产生。

2.2.4 锁铁和上锁销组成磨耗故障分析

铁路货车车钩缓冲装置中锁铁和上锁销组成磨耗故障的原因较多，这些原因主要涉及材料磨损、使用过程中的冲击与振动、检修维护不当以及环境因素等。以下是对这些原因的具体分析。

（1）材料磨损：锁铁和上锁销的材质如果不满足使用要求，或者存在砂眼、夹杂等缺陷，长时间使用下容易发生疲劳裂纹和磨损。材料的硬度和耐磨性不足也是导致磨耗加快的原因之一。在频繁的摩擦和冲击下，硬度较低的材料更容易发生磨损。

（2）使用过程中的冲击与振动：在列车运行过程中，车钩缓冲装置需要承受来自轨道不平顺、车辆启动、制动等产生的冲击力，这些冲击力会导致锁铁和上锁销等部件发生相对运动，从而产生磨损。

（3）检修维护不当对于已经发生磨耗的锁铁和上锁销等零配件，如果没有及时更换，会导致磨耗情况进一步恶化。在检修过程中，若未能严格按照检修标准进行操作，或者检修工艺存在缺陷，也会导致锁铁和上锁销等部件的磨耗加剧。

2.3 故障处理方法研究

当通过上述分析获取铁路货车车钩缓冲装置的常见故障后，为避免这些故障发生，并在故障发生后能够及时维护，本文针对上述常见故障设计相应的处理方法，以提高铁路货车车钩缓冲装置的安全性与可靠性，具体设计故障处理方法如下。

2.3.1 车钩开锁不良处理方法研究

铁路货车车钩缓冲装置中，车钩开锁不良故障可以从设计、制造、检修、运用等多个方面采取相应的处理方法。可以通过优化车钩缓冲装置的结构设计，确保各部件之间的配合间隙合理，减少因结构不合理导致的开锁不良问题。同时改进锁闭机构的设计，确保锁铁能够充分落下并锁定，防止因锁闭力不足而导致的开锁不良现象。在制造过程中，严格控制各道工序的工艺参数和质量标准，确保车钩缓冲装置的制造精度和质量。在检修过程中，严格按照检修标准和工艺要求进行操作，确保检修质量。对磨损严重的部件要及时更换，防止因部件失效而导致的开锁不良故障。

2.3.2 钩尾销孔裂纹故障处理方法研究

对钩尾销孔进行全面细致地检查，利用湿法磁粉探伤等技术手段发现潜在裂纹。根据裂纹的长度、深度、位置等因素评估其对车钩缓冲装置性能的影响，确定是否需要立即处理。对于较小的裂纹，可采用焊修方法进行修复。焊修前需对裂纹进行彻底清理，确保焊接质量。焊修后应进行适当的热处理以消除焊接应力，防止裂纹再次产生。对于裂纹严重或焊修效果不佳的钩尾框，及时更换新部件。

同时，还可以通过优化列车的运行速度和制动方式等，减少车钩缓冲装置受到的冲击和振动。定期对车钩缓冲装置易产生裂纹的部位进行质量检测，并加强保养。

2.3.3 钩舌裂纹或断裂故障处理方法研究

针对钩舌裂纹或断裂故障问题，本文设计以下处理方法。

（1）强化制造工艺升级：敦促钩舌制造厂商持续加大技术创新与工艺改进的力度，以此优化钩舌的物理与机械特性，彻底消除铸造过程中的缺陷问题，并对铸造质量实施更为严格的控制标准，以从根本上提升钩舌的制造质量。

（2）严控检修作业规范：各检修厂家及站段在执行钩舌的厂修或段修任务时，必须严格遵守既定的厂修（段修）规程及相关技术文件，确保操作标准化。特别针对C级钢与E级钢钩舌，一旦发现弯角处出现裂纹，应立即采取更换措施，以保障安全。对于牵引台根部圆弧处的裂纹，若长度未超过30mm，则进行专业焊修处理；若裂纹长度超出此限，则必须更换新件，以此确保每一次检修都能达到高质量标准。

（3）强化检修过程监管：在检修作业的全流程中，需增强控制与管理力度，确保每一步骤均经过严格审查，有效遏制漏检、漏修等不良现象的发生，全面提升检修作业的规范性。

（4）优化焊修工艺质量：针对钩舌的焊修作业，应严格执行既定焊修规范，挑选与钩舌配件材质高度兼容的电焊条，作业过程中需妥善避免自然风或穿堂风的干扰。焊修结束后，立即采用石棉被进行覆盖，以实现缓慢冷却，从而保障焊修质量与钩舌部件的整体性能。

（5）确保镶套工艺精准度与间隙合理性：在钩舌的退套与镶套作业中，优先采用专业的液压镶套设备进行操作，以确保作业过程的精确性和高效性。同时，严格控制衬套与钩舌销孔之间的过盈量，保持在0.041～0.133mm的精确范围内，以此保证钩舌与钩腔内部间隙的合理性，有效减轻钩舌销孔壁长期承受的不必要冲击力，延长钩舌组件的使用寿命。

2.3.4 锁铁和上锁销组成磨耗故障处理方法研究

在故障处理过程中，对锁铁和上锁销结构的检查需更加细致。一旦发现任何裂纹迹象，必须立即执行更换措施，以确保行车安全。对于锁铁挂钩轴，若其磨耗量超过1mm或无法再满足防跳性能标准，同样需采取更换策略，严禁通过焊修方式进行处理，以防性能下降。

此外，上锁销及其杆的磨耗情况也需密切监控，一旦超出规定的限度，需及时更换新件，以保障车钩缓冲装置的正常运作。在组装锁铁与上锁销构成的腔内配件时，应确保各配合摩擦面涂抹适量的干性润滑剂，以减少摩擦损耗，提升部件寿命。

针对锁铁上可焊部位的焊修作业，必须选用与锁铁材质相匹配的优质电焊条，并在焊前彻底清除待焊表面的油污、锈垢等杂质，以保证焊接质量。焊后还需进行精细打磨，确保焊点平滑，恢复部件原有形态，避免因焊接不当影响使用效果。

3 结果与讨论

选取某铁路10台货车的车钩缓冲装置，分别对这些装置所产生的裂纹、断裂等故障进行检测，获取10处存在裂纹的部件，应用本文所研究的铁路货车车钩缓冲装置的故障处理方法对这些部件的裂纹进行处理。

分析应用本文方法处理前、后，这些裂纹位置的裂纹宽度，分析结果如图1所示。

通过图1可知，在未应用本文方法对货车车钩缓冲装置故障进行处理之前，该装置不同部件每处裂纹宽度均处于较大水平，而应用本文方法进行处理后，所有裂纹均已得到良好修复。通过这一处理，可有效改善货车车钩缓冲装置的应用质量，增强其应用效果。

4 结论

通过对铁路货车车钩缓冲装置故障处理的深入研究分析，本文得出以下结论。

车钩缓冲装置的故障类型多样，包括但不限于裂纹、磨损、磨耗等。这些故障可能单独出现，也可能相互关联，形成复杂的故障链。裂纹是车钩缓冲装置中最常见的故障之一，其危害性极大。通过采用先进的无损检测技术，如磁粉探伤、超声波检测等，可以及时发现裂纹并评估其影响。对于可修复的裂纹，需严格按照焊接工艺进行焊修，并确保焊后质量符合要求。针对车钩缓冲装置的多种故障处理，可通过针对性的处理策略，降低车钩缓冲装置的故障次数，提高其使用寿命和可靠性。

参考文献：

[1]王毅.铁路货车车辆滚动轴承运用中的故障及解决方法探讨[J].模具制造，2024，24（02）：241-243.

[2]刘宏友，李向伟，张强，等.基于振动模态和振动传递的铁路货车故障诊断方法研究[J].铁道车辆，2022，60（04）：21-25.

[3]李若曦.GK1C型内燃机车几种常见故障及应急处理[J].内燃机与配件，2023（21）：84-86.

[4]袁太红，李旭英.半自动缓解阀体缺陷引起铁路货车制动故障的分析[J].铁道车辆，2024，62（01）：204-206.

[5]张静轩，边志宏.状态修检修技术在重载铁路货车上的应用分析[J].中国设备工程，2022（17）：170-172.