借鉴与应用
17型车钩缓冲装置检修故障浅析及改进建议
吴
雷
佳木斯154002）
（哈尔滨铁路局安全监管办驻哈尔滨车辆段验收室，黑龙江
摘要：介绍了70t 级铁路货车段修作业中发现的17号车钩交重载、超偏载的影响，车辆运行时受到各个方向的冲击力不断加大，同时由于线路工况的随机性，使车钩缓冲部分装置的受力情况变得更加复杂，材质疲劳速度加快，从客观上加大了钩尾销孔裂纹故障发生的几率。
（2）车钩的内部缺陷。作为铸钢配件，少数车钩的内部或表面存在一些缺陷是不可避免的，如气孔、夹渣、缩松等。铸钢配
缓冲装置主要故障，并针对各故障的检修情况进行调查和分析，提出设计、制造及检修作业时的整改建议。
关键词：17型车钩；缓冲装置；钩尾框；故障原因；改进建议中图分类号：U270.34
文献标识码：B
1现状
件如果存在铸造缺陷，势必导致其受力截面的应力不均匀，当冲击力过大时使得铸造缺陷部位出现应力集中现象，从而易导致裂纹的出现，在运用工况变化时造成裂纹的扩展。
（3）钩尾销孔结构分析。13型车钩钩尾销孔弧面为直线型，多数情况钩尾销与钩尾销孔为线性接触状态，而17型车钩的钩尾销孔牵引弧面采用上下斜面接触的设计结构，这就造成了在多数工况的线性接触时使接触面产生应力集中现象，在牵引弧面受到高度集中应力和交变载荷时容易产生裂纹。
2006年以来，随着70t 级货车大量的投入运行，牵引吨位
的不断增大及运行速度的不断提高，70t 级货车装用的17型车钩缓冲装置逐渐出现作用不良和零部件裂纹等故障，已经危及到货车的运行安全。为此笔者对哈尔滨车辆段佳木斯检修车间2012年1月份至6月份17型车钩缓冲装置的检修情况进行了的调查与分析。
217型车钩缓冲装置检修情况调查
2012年1~6月份该车间共计检修17型车钩缓冲装置
3.2下锁销孔冲击面裂纹原因分析
（1）运用工况分析。经调查发现70t 货车单独编组成列运
1792套，检修过程中共发现17型车钩缓冲装置及其零部件故
障共计187件，具体如表1所示：
表1
行时17型车钩很少发现钩腔裂纹，而在17型车钩与其他型号车钩混编运行时经常发现下锁销孔冲击面裂纹等故障。17型车钩间连接轮廓的自由间隙均为9.5mm ，比13号车钩减小了
2012年1至6月份17型车钩缓冲装置故障统计
钩尾下锁销缓冲器自由钩尾框
故障钩腔钩舌钩尾
销孔孔冲击高不足和中制造标合计名称裂纹裂纹框裂纹
裂纹面裂纹心楔块松动志不清件数
25
19
189.6
1910.2
136.9
2815
6534.8
187100
比例%13.310.2
52%，降低了列车运行中的纵向冲击力，改善了列车纵向动力
学性能，而在与13型车钩连挂运行时，就造成一端13型钩舌与17型钩体相作用，一端是17型钩舌与13型钩体相作用。由于17型车钩连挂间隙小，当连挂作业时，一端13型钩体未与
车钩裂纹部位多发在钩尾销孔内侧中部，裂纹走向与钩销孔轴向平行；钩腔裂纹多发在上牵引台及下锁孔冲击面处；钩体裂纹多数伴有铸造缺陷；钩舌裂纹多发在钩舌牵引台及S 面处；MT-2型缓冲器故障多是复原弹簧折断造成自由高不足和中心楔块松动；钩尾框裂纹多发在前后端部内侧弯角处及尾框后侧外端和中部，多为铸钢件；钩尾框制造标志不清全部是锻钢钩尾框。
17型钩舌接触时，另外一端的13型钩舌与17型车钩已经发
生撞击，这样就导致17型车钩在混编连挂作业中受到更大的冲击载荷。通过运行工况的分析，17型车钩与其他型号车钩混编连挂作业是下锁销孔冲击面处裂纹产生和扩展的主要原因。
（2）下锁销孔冲击面结构分析。下锁销孔冲击面处过渡圆角较小，易造成应力集中，在连挂运行及制动冲击时，对车钩的下锁销孔冲击面内侧弯角承受较大的剪切力容易造成冲击裂纹。
3
3.1
故障原因分析
钩尾销孔裂纹原因分析
（1）运用工况分析。随着列车牵引吨位的不断提升以及长
3.3钩腔牵引台裂纹原因分析
（1）工况分析。通过下锁销孔冲击面裂纹原因分析可以看
到，17型车钩在混编连挂作业中受到更大的冲击载荷，这也是
收稿日期：2012-12-25····················
借鉴与应用
钩腔牵引台产生裂纹的重要原因之一。
（2）17型车钩缓冲装置结构分析。17型车钩有套头和套口，连挂后套头插入套口，由于采用支撑弹簧承载结构，在运行中可灵活调节车钩高度。非联锁的13型车钩采用固定支撑结构，因此当17型车钩与13型钩舌连挂作业时由于17型车钩钩高随工况变化较大，可能导致13型钩舌撞击17型钩体更加严重，从而导致钩腔牵引台裂纹。
4对17型车钩缓冲装置制造及车辆检修作业的建议
（1）根据运用工况对17型车钩钩尾销孔进行改进，在强化钩尾销孔表面强度的基础上，增加牵引弧面内部的硬度，改善其应力集中状态，提高钩尾销孔牵引弧面的抗疲劳裂纹能力。
（2）对17型车钩冲击台与钩舌接触面进行改造，使其设计为面接触形式，减少编组运行和制动时产生的剪切应力。同时，尽量满足70t 货车单独编组成列运行，这样可有效避免钩腔内的裂纹产生。
（3）改善下锁孔冲击面弯角处过渡圆角，使其圆滑过渡，减少冲击过程中受到很大的线性剪切应力。
（4）改善17型钩舌及腔内配件的制造工艺，在保证强度基础上增加其韧性。对17型钩舌运用故障进一步调研，改进设计方案，同时对段修作业进行技术指导。
（5）适当缩短缓冲器大修周期或在车辆段增加MT-2缓冲器检修设备，段修作业时进行缓冲器检修作业。在段修时一旦发现MT-2缓冲器故障，或者该型缓冲器大修不到期时，检修单位可以对复原弹簧、铜条、固定斜板、楔块、动板、外固定板、中心楔块磨耗等故障及时进行分解检修，以消除隐患。
（6）强化钩尾框弯角处制造质量，改善其应力集中现象。加强入段配件验收，杜绝装用存在铸造缺陷的配件；严格执行17型钩尾框探伤及检查作业标准，对两端内侧弯角50mm 处及后端外侧、中部重点检查。
（7）加大对铸造17型钩尾框的报废，检修中发现铸造钩尾框故障应做报废处理，不进行加修作业。同时不在生产出厂铸造钩尾框，全部改为生产锻钢钩尾框。
（8）锻钢钩尾框在工厂生产时，对制造标志刻写位置和深度要有明确的规定，深度或高度要超过5mm 以上。段修检修作业中发现检修标志不清的要按规定进行报废或返厂处理。
（傅珺菁
）
3.4钩舌裂纹原因分析
（1）工况分析。由于17型车钩与其他型号车钩混编作业
时，车辆运行中及制动时车钩发生撞击后，钩舌外侧面与其连挂车钩的冲击台发生撞击，因车钩连挂间隙，钩舌会以钩舌圆销为转轴向内转动，此时钩舌钩腕部位将传递大部分冲击力而钩舌前段外缘由于转动的关系在传导巨大冲击力的瞬间并没有和连挂车钩接触，所以使得钩舌牵引台及钩舌钩腕部位在冲击过程中受到很大的线性剪切应力，易产生裂纹。
（2）制造工艺分析。17型钩舌采用E 级钢制造，相比13A 型钩舌其强度较大，但韧性不足，在收到较强冲击力时，易发生应力集中现象，使得接触部位应力偏高，从而产生裂纹。
3.5缓冲器自由高不足和中心楔块松动原因分析
（1）运用工况分析。由于长期受交复力作用，弹簧刚度降
低，弹簧产生塑性变形导致缓冲器自由高度不合规定尺寸。
（2）故障部位分析。由于缓冲器各零件产生磨耗，角簧，内、外弹簧衰弱，导致缓冲器自由高度不合规定尺寸。复原弹簧强度不足、折断造成中心楔块松动，铜条、固定斜板、楔块、动板、外固定板磨耗导致中心楔块松动。
3.6钩尾框裂纹原因分析
（1）运用工况分析。17型车钩需装用MT-2型缓冲器，而
MT-2型缓冲器相比ST 型缓冲器容量增加了近1倍，在车辆
连挂运行和制动冲击时，因为缓冲器容量较大，在冲击力消失后，缓冲器储存的能量释放，造成2次冲击力，在往复的冲击过程中，对钩尾框两端内侧弯角造成较大的剪切应力，同时使钩尾框后端承受交变载荷，从而造成材质疲劳加快，易造成冲击裂纹。
（2）裂纹部位分析。从钩尾框产生的裂纹部位分析，裂纹部位与13型、13A 型钩尾框裂纹多发处类似，都属于应力集中所致，而发生在钩尾框尾部外侧和中部裂纹多属于铸造缺陷导致。
（3）制造工艺分析。检修发现的裂纹钩尾框多属于铸造钩尾框。锻钢钩尾框裂纹故障较少。
3.7钩尾框制造标志不清原因分析
由于锻钢钩尾框的制造标志是刻写在钩尾框的外部，深度
不足，段修作业时，对钩尾框进行抛丸除锈作业，制造标志极易造成模糊不清，导致后续段修时，无法准确判断其寿命管是否过期，是潜在的安全隐患。
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借鉴与应用
17型车钩缓冲装置检修故障浅析及改进建议
吴
雷
佳木斯154002）
（哈尔滨铁路局安全监管办驻哈尔滨车辆段验收室，黑龙江
摘要：介绍了70t 级铁路货车段修作业中发现的17号车钩交重载、超偏载的影响，车辆运行时受到各个方向的冲击力不断加大，同时由于线路工况的随机性，使车钩缓冲部分装置的受力情况变得更加复杂，材质疲劳速度加快，从客观上加大了钩尾销孔裂纹故障发生的几率。
（2）车钩的内部缺陷。作为铸钢配件，少数车钩的内部或表面存在一些缺陷是不可避免的，如气孔、夹渣、缩松等。铸钢配
缓冲装置主要故障，并针对各故障的检修情况进行调查和分析，提出设计、制造及检修作业时的整改建议。
关键词：17型车钩；缓冲装置；钩尾框；故障原因；改进建议中图分类号：U270.34
文献标识码：B
1现状
件如果存在铸造缺陷，势必导致其受力截面的应力不均匀，当冲击力过大时使得铸造缺陷部位出现应力集中现象，从而易导致裂纹的出现，在运用工况变化时造成裂纹的扩展。
（3）钩尾销孔结构分析。13型车钩钩尾销孔弧面为直线型，多数情况钩尾销与钩尾销孔为线性接触状态，而17型车钩的钩尾销孔牵引弧面采用上下斜面接触的设计结构，这就造成了在多数工况的线性接触时使接触面产生应力集中现象，在牵引弧面受到高度集中应力和交变载荷时容易产生裂纹。
2006年以来，随着70t 级货车大量的投入运行，牵引吨位
的不断增大及运行速度的不断提高，70t 级货车装用的17型车钩缓冲装置逐渐出现作用不良和零部件裂纹等故障，已经危及到货车的运行安全。为此笔者对哈尔滨车辆段佳木斯检修车间2012年1月份至6月份17型车钩缓冲装置的检修情况进行了的调查与分析。
217型车钩缓冲装置检修情况调查
2012年1~6月份该车间共计检修17型车钩缓冲装置
3.2下锁销孔冲击面裂纹原因分析
（1）运用工况分析。经调查发现70t 货车单独编组成列运
1792套，检修过程中共发现17型车钩缓冲装置及其零部件故
障共计187件，具体如表1所示：
表1
行时17型车钩很少发现钩腔裂纹，而在17型车钩与其他型号车钩混编运行时经常发现下锁销孔冲击面裂纹等故障。17型车钩间连接轮廓的自由间隙均为9.5mm ，比13号车钩减小了
2012年1至6月份17型车钩缓冲装置故障统计
钩尾下锁销缓冲器自由钩尾框
故障钩腔钩舌钩尾
销孔孔冲击高不足和中制造标合计名称裂纹裂纹框裂纹
裂纹面裂纹心楔块松动志不清件数
25
19
189.6
1910.2
136.9
2815
6534.8
187100
比例%13.310.2
52%，降低了列车运行中的纵向冲击力，改善了列车纵向动力
学性能，而在与13型车钩连挂运行时，就造成一端13型钩舌与17型钩体相作用，一端是17型钩舌与13型钩体相作用。由于17型车钩连挂间隙小，当连挂作业时，一端13型钩体未与
车钩裂纹部位多发在钩尾销孔内侧中部，裂纹走向与钩销孔轴向平行；钩腔裂纹多发在上牵引台及下锁孔冲击面处；钩体裂纹多数伴有铸造缺陷；钩舌裂纹多发在钩舌牵引台及S 面处；MT-2型缓冲器故障多是复原弹簧折断造成自由高不足和中心楔块松动；钩尾框裂纹多发在前后端部内侧弯角处及尾框后侧外端和中部，多为铸钢件；钩尾框制造标志不清全部是锻钢钩尾框。
17型钩舌接触时，另外一端的13型钩舌与17型车钩已经发
生撞击，这样就导致17型车钩在混编连挂作业中受到更大的冲击载荷。通过运行工况的分析，17型车钩与其他型号车钩混编连挂作业是下锁销孔冲击面处裂纹产生和扩展的主要原因。
（2）下锁销孔冲击面结构分析。下锁销孔冲击面处过渡圆角较小，易造成应力集中，在连挂运行及制动冲击时，对车钩的下锁销孔冲击面内侧弯角承受较大的剪切力容易造成冲击裂纹。
3
3.1
故障原因分析
钩尾销孔裂纹原因分析
（1）运用工况分析。随着列车牵引吨位的不断提升以及长
3.3钩腔牵引台裂纹原因分析
（1）工况分析。通过下锁销孔冲击面裂纹原因分析可以看
到，17型车钩在混编连挂作业中受到更大的冲击载荷，这也是
收稿日期：2012-12-25····················
借鉴与应用
钩腔牵引台产生裂纹的重要原因之一。
（2）17型车钩缓冲装置结构分析。17型车钩有套头和套口，连挂后套头插入套口，由于采用支撑弹簧承载结构，在运行中可灵活调节车钩高度。非联锁的13型车钩采用固定支撑结构，因此当17型车钩与13型钩舌连挂作业时由于17型车钩钩高随工况变化较大，可能导致13型钩舌撞击17型钩体更加严重，从而导致钩腔牵引台裂纹。
4对17型车钩缓冲装置制造及车辆检修作业的建议
（1）根据运用工况对17型车钩钩尾销孔进行改进，在强化钩尾销孔表面强度的基础上，增加牵引弧面内部的硬度，改善其应力集中状态，提高钩尾销孔牵引弧面的抗疲劳裂纹能力。
（2）对17型车钩冲击台与钩舌接触面进行改造，使其设计为面接触形式，减少编组运行和制动时产生的剪切应力。同时，尽量满足70t 货车单独编组成列运行，这样可有效避免钩腔内的裂纹产生。
（3）改善下锁孔冲击面弯角处过渡圆角，使其圆滑过渡，减少冲击过程中受到很大的线性剪切应力。
（4）改善17型钩舌及腔内配件的制造工艺，在保证强度基础上增加其韧性。对17型钩舌运用故障进一步调研，改进设计方案，同时对段修作业进行技术指导。
（5）适当缩短缓冲器大修周期或在车辆段增加MT-2缓冲器检修设备，段修作业时进行缓冲器检修作业。在段修时一旦发现MT-2缓冲器故障，或者该型缓冲器大修不到期时，检修单位可以对复原弹簧、铜条、固定斜板、楔块、动板、外固定板、中心楔块磨耗等故障及时进行分解检修，以消除隐患。
（6）强化钩尾框弯角处制造质量，改善其应力集中现象。加强入段配件验收，杜绝装用存在铸造缺陷的配件；严格执行17型钩尾框探伤及检查作业标准，对两端内侧弯角50mm 处及后端外侧、中部重点检查。
（7）加大对铸造17型钩尾框的报废，检修中发现铸造钩尾框故障应做报废处理，不进行加修作业。同时不在生产出厂铸造钩尾框，全部改为生产锻钢钩尾框。
（8）锻钢钩尾框在工厂生产时，对制造标志刻写位置和深度要有明确的规定，深度或高度要超过5mm 以上。段修检修作业中发现检修标志不清的要按规定进行报废或返厂处理。
（傅珺菁
）
3.4钩舌裂纹原因分析
（1）工况分析。由于17型车钩与其他型号车钩混编作业
时，车辆运行中及制动时车钩发生撞击后，钩舌外侧面与其连挂车钩的冲击台发生撞击，因车钩连挂间隙，钩舌会以钩舌圆销为转轴向内转动，此时钩舌钩腕部位将传递大部分冲击力而钩舌前段外缘由于转动的关系在传导巨大冲击力的瞬间并没有和连挂车钩接触，所以使得钩舌牵引台及钩舌钩腕部位在冲击过程中受到很大的线性剪切应力，易产生裂纹。
（2）制造工艺分析。17型钩舌采用E 级钢制造，相比13A 型钩舌其强度较大，但韧性不足，在收到较强冲击力时，易发生应力集中现象，使得接触部位应力偏高，从而产生裂纹。
3.5缓冲器自由高不足和中心楔块松动原因分析
（1）运用工况分析。由于长期受交复力作用，弹簧刚度降
低，弹簧产生塑性变形导致缓冲器自由高度不合规定尺寸。
（2）故障部位分析。由于缓冲器各零件产生磨耗，角簧，内、外弹簧衰弱，导致缓冲器自由高度不合规定尺寸。复原弹簧强度不足、折断造成中心楔块松动，铜条、固定斜板、楔块、动板、外固定板磨耗导致中心楔块松动。
3.6钩尾框裂纹原因分析
（1）运用工况分析。17型车钩需装用MT-2型缓冲器，而
MT-2型缓冲器相比ST 型缓冲器容量增加了近1倍，在车辆
连挂运行和制动冲击时，因为缓冲器容量较大，在冲击力消失后，缓冲器储存的能量释放，造成2次冲击力，在往复的冲击过程中，对钩尾框两端内侧弯角造成较大的剪切应力，同时使钩尾框后端承受交变载荷，从而造成材质疲劳加快，易造成冲击裂纹。
（2）裂纹部位分析。从钩尾框产生的裂纹部位分析，裂纹部位与13型、13A 型钩尾框裂纹多发处类似，都属于应力集中所致，而发生在钩尾框尾部外侧和中部裂纹多属于铸造缺陷导致。
（3）制造工艺分析。检修发现的裂纹钩尾框多属于铸造钩尾框。锻钢钩尾框裂纹故障较少。
3.7钩尾框制造标志不清原因分析
由于锻钢钩尾框的制造标志是刻写在钩尾框的外部，深度
不足，段修作业时，对钩尾框进行抛丸除锈作业，制造标志极易造成模糊不清，导致后续段修时，无法准确判断其寿命管是否过期，是潜在的安全隐患。
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