铁路货车车钩分离原因分析及对策.pdf
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1、湖南铁路科技职业技术学院毕业设计(论文)铁路货车车钩分离原因分析及对策目录一、货车车钩分离的危害性.4二、车钩结构与分类.41.车钩结构.42.车钩分类.53.车钩受力分析.6三、铁路货车车钩分离原因分析.81.外力触动提钩杆或提钩链.82.两钩连接状态不良.93.钩舌断裂.94.钩舌销断裂.95.钩尾框断裂.106.钩体断裂.117.列检人员的作业质量不高.128.乘务员操纵上的问题.129.其他原因.12四、防止货车车钩分离的对策.121.提钩杆或提钩链问题的对策.122.两钩连接状态不良的对策.133.钩舌断裂的对策.134.钩舌销断裂的对策.135.钩尾框断裂的对策.136.钩体断裂的
2、对策.147.列检人员的作业质量不高的对策.158.乘务员操纵问题的对策.159.其他对策.15后语.16参考文献.17第1页共17页湖南铁路科技职业技术学院毕业设计(论文)铁路货车车钩分离原因分析及对策摘要:我国铁路经过六次提速,主要干线已经实现200公里/小时,持续运营速 度为200公里/小时,最大运营速度为250/小时。在速度巨大提速的同时,我国 铁路朝着重载方向不断发展。在这种形势之下,迅速增大的车辆纵向、横向载 荷,不仅加剧了车体及车钩缓冲系统部件的直接损伤和在动载荷作用力下的疲 劳破坏,严重时还可能会造成断钩或脱钩,严重影响到列车运行时的安全可靠 性,以致列车分离事故成为多发事故。
3、因此,本文通过研究车钩的结构和分类,在此基础上,详细分析了导致铁 路货车车钩分离事故发生的原因,并针对不同的原因提出了相对应的措施与对 策,希望能够根据这些措施,有效地防止车钩分离事故的发生。关键词:铁路货车车钩分离对策第2页共17页湖南铁路科技职业技术学院毕业设计(论文)铁路货车车钩分离原因分析及对策Abstract:The railway has six times faster,the main trunk has been achieved 200 km/h,continuous operation speed of 200 km/h,maximum operating speed o
4、f250 per hour.At the same time of accelerated the speed of huge,Chinas railway development in the direction of overloading.Under this situation,the rapid increase of vehicle longitudinal and transverse load,not only exacerbated the bodywork and direct coupling buffer system components damage and fat
5、igue damage under dynamic load forces,serious when still can cause broken hook or decoupling,the serious influence to the safety of train operation reliability,so as to train separation become frequent accidents.Therefore,in this paper,by studying the structure and classification of coupler,on this
6、basis,a detailed analysis of the cause of railway freight car coupler separation accidents,and for different reasons put forward the corresponding measures and countermeasures,hope to be able to according to these measures,to prevent separation coupling accidents.Keywords:Railway wagon Coupling sepa
7、ration Countermeasures第3页共17页湖南铁路科技职业技术学院毕业设计(论文)铁路货车车钩分离原因分析及对策一、货车车钩分离的危害性铁路货车车钩分离问题长期以来一直困扰着行车部门。自改革开放以来,中国铁路实现了历史性的大发展,铁路运输不断的朝着全面重载和提速方向发 展。在这种形势之下,所存在的问题也暴露的日渐明显,车钩故障的频发,大 大增加铁路货车的临修率,影响了货车正常运用秩序。列车分离若发生在列车发车或运行途中耽误列车时即构成一般行车事故,若发生在坡道地段,特别是高坡地区一旦列车空气制动机失灵时,还容易造成 部分车辆溜走,闯入车站或溜入区间,造成撞车、冲突及脱轨颠覆等性
8、质严重 的行车事故。由于事故发生率高,对运输秩序的干扰和造成的经济损失也较为 严重,应该引起重视,从根本上研究铁路货车车钩分离原因,分析其分离机理,并提出相应对策避免车钩分离事故发生。二、车钩结构与分类车钩是位于火车车皮或者机车两端的挂钩,是铁路火车最重要的部件之一。它能够连结车辆,传递牵引力和冲击力,并且可以让车辆之间保持一定的距离,在列车发生碰撞时能够吸收能量,能够达到保证铁路货车安全的目的。1.车钩结构车钩的三大组成部分:钩头,钩身和钩尾。钩是车钩前端的粗大部分,在 车钩钩头内装有钩舌、钩舌销,钩提销,钩舌推铁和钩锁铁。钩头与钩尾之间 是钩身,车钩后部是钩尾,钩尾上开有扁销孔,以便于钩尾
9、框连接。车钩的结 构如图1所示。仆车钩;2钩尾柜;3钩尾销;4前从板:5缓冲器:6后从板。图车钩缓冲装置车钩具有三态,通过改变车钩各部件的位置状态,车钩可产生闭锁、开锁、全开三个位置,从而实现挂钩与摘钩,使车辆连接或者分离。车钩的三态位置 可如图2所示。第4页共17页湖南铁路科技职业技术学院毕业设计(论文)铁路货车车钩分离原因分析及对策矗lfl!fewplh用成位置 开锁位置 全开位置图2车钩三态位置示意图2.车钩分类我国解放前的“万国铁路博览会”造成铁路货车种类繁杂,所装用的车钩 缓冲装置更是五花八门。就车钩而言,有钩2(柴田钩)、钩3(E型钩)、钩4(小柴田钩)、钩5(阿拉伊昂斯钩)、钩6
10、(下伦钩)、钩7(D型钩)和钩8(加 尼喷钩),还有仅装在数百辆车上的约12种所谓杂型车钩。相应的缓冲器亦有 缓2缓9共8种之多,与不同类型的车钩配套使用.目前我国使用的铁路货车车钩有13号、13A型、16号、17号共4种,各 种型号的车钩如图3图6所示。其中13号,13A型车钩是我过货车主要使用 的车钩类型。主要是由于我国铁路专用货车品种太少,仅占货车总数的5%左右,绝大多数为通用货车,故对所装用车钩要求的矛盾不突出。长期以来,除了少 量的16号和17号车钩外,13号车钩(包括13A型车钩)作为主型车钩,几乎 都装用在所有通用货车上。近几年来随着我国铁路列车重载提速战略的全面实 施,货车运量
11、的不断增加,编组辆数,行车速度,行车密度,牵引重量不断加 大,车钩在结构强度和疲劳寿命上也要不断提高以此满足铁路货车运输能力和 速度不断增加的需求。1-钩提杆,2-钩提杆座,3.车体露墙I成钩链6-上锁销I&钩头,7-冲座1 车钩拖梁图3 13号上作用式车钩第5页共17页湖南铁路科技职业技术学院毕业设计(论文)铁路货车车钩分离原因分析及对策1-钩提杆座,2车底架端梁;3轴提杆I4车钩托梁;5冲击座才6下锁销杆;7钩头图4 13号下作用式车钩L钩晶2钩舌钮3最知心联锁套口m&联搦套口,6-联钺辅助支架,7-钩身,8-钩尾靖面点9-球台状钩尾图5 16号车钩结构图图6 17号车钩结构图3.车钩受力
12、分析以13号车钩为例来作受力的具体分析:(1)横向牵引分力过大13#车钩设计时钩体静拉最小载荷为3000kN,钩舌最小静破坏载荷为 2500kNo ZG25II材料的13#车钩设计承受拉力24002600kN,SS3型电力机车 起动牵引力490kN,机车轮轴牵引力(持续制)317.5KN。当车辆处于最不利 第6页共17页湖南铁路科技职业技术学院毕业设计(论文)铁路货车车钩分离原因分析及对策的条件下时,其车钩横向分力示意图如图一所示。从图中可以看出:t=Nctga,当a愈小(即机车牵引力偏离车辆纵向中心线愈大时)横向分力t愈大。由前述 条件,可以求出13#车钩在最不利的受力情况下的允许偏离角度:
13、车辆处于动态时:ctga=N/t=317.5/2400=0.1323;可得到:a=81 38;因此,允许偏离角度为。=90 a=8 22。车辆处于静态时:ctga=N/t=490/2500=0.1960;可得到:a=77 52;因此,允许偏离角度为:0=90 a=12 08。由以上计算可以得出:在SS3型机车牵引下,13#车钩的最大允许摆角为12 08 o车辆运行于弯道钩身横向摆动,当车钩受钩门阻挡不能再移动时,作用在 钩头上的牵引横向分力将增加车辆侧滚力,当牵引横向分力大于车钩抗拉强度 时,钩头被拉断,造成车钩分离。如图7所示。图一、_机丰牵驯力 牵引横向分力 头_受糊门阻挡时牵引横向分力与
14、苹引力的夹角 口牵引斜向分力图7 13号车钩牵引横向分力示意图(2)车辆运行于下坡道时车钩压缩,钩锁铁及上锁销处于自由状态,此时受垂直力影响,上锁销上 窜,带动钩锁铁,钩锁铁踢转钩舌推铁使其推动钩舌,导致车钩自然分离。(3)车体侧滚力影响风力、外轨超高及牵引横向分力以及弯道离心力,加剧了车辆的侧滚运动,钩舌S面冲撞频繁,S面磨耗超限或不均匀磨耗后,引起应力集中,致使钩舌 拉断而车钩分离。(4)蛇行运动及点头运动列车过轨缝、道岔时车辆做点头运动;由于轮踏面为锥面,车辆必然要做 蛇行运动;车辆蛇行及点头运动可以诱发车钩分离。第7页共17页湖南铁路科技职业技术学院毕业设计(论文)铁路货车车钩分离原因
15、分析及对策三、铁路货车车钩分离原因分析列车分离事故的发生有些是有某一不良因素造成,有些可能是多种不良因 素共存造成的。通过对一系列货车车钩分离事故(如表1)的分析认为,货车分 离事故的出现的原因是多样的,现将原因主要归纳为以下几个方面:(1)外力触动了提钩杆或提钩链导致车钩自动分离。(2)两车连接状态不佳。(3)拉断车钩分离。(4)列检人员的作业质量不高。(5)乘务员的操纵上的问题成车钩分离。(6)其他原因。表一 2008-2012年货车车钩分离事故统计表故障名称件数频率累计频率1裂纹266.6%87.4%2三态作用不良225.6%93.0%3提钩链松余量不足7018.7%70.2%4缓冲器故
16、障164.0%97.0%5车钩断裂258.2%70.5%6钩缓配件丢失9526.2%52.5%7人为提钩3025.7%22.58%8其他125%100%1.外力触动提钩杆或提钩链外力触动了提钩杆或提钩链导致车钩的分离包括以下两种情况:一是由于 惯性原因,使提钩杆发生旋转或移动,而使车钩在纵向或横向移动中提钩链松 余量不足。(1)提钩杆或提钩链导致车钩分离。提钩杆发生位置移动的原因是车辆在运行中受振动引起,由于提钩杆存在 一定的横向移动间隙,在运行中受振动影响较易移动,另外,就是在冲击中提 钩杆因惯性原因,可能会向前或向后甩,从而使移动量过大造成提钩链松余量 不足,这一因素将会起到提起上锁销的辅
17、助作用。同时由于列车在起动、停车、运行、调速的过程中,都会使列车车辆产生很大的冲击力,而当冲击力最大值 集中在列车中、后部车辆上时,车钩及缓冲器随着巨大的冲击力,导致车钩提 杆的剧烈摆动,使车钩钩锁铁产生较大上移,此时车钩易发生分离。第8页共17页湖南铁路科技职业技术学院毕业设计(论文)铁路货车车钩分离原因分析及对策(2)提钩链松余量不足的问题。从现场人员对车钩的自动分离原因分析意见看,提钩链松余量不足问题,也经常出现。如车辆ST型缓冲器装入钩尾框后,一般很难与车钩中心线保持在 同一水平线上,因此,列车运行过程中的中后部是纵向冲击力最大的部位,特 别是当车辆运行在坡道上时,当车钩受到纵向作用时
18、,由于ST型缓冲器的后部 安装的后从板导致尾框向上移动;又由于牵引梁没有限制钩尾框上移的定位设 施,随着冲击压缩次数的增多,钩尾框上移量加大,最终造成钩尾框后部上翘,钩头下垂,另一方面,缓冲器与后从板座的磨损,加上接触面缺少润滑,导致 缓冲器在从板间产生卡阻,使上翘的钩尾框不能及时落到托板上,造成钩头下 垂,此时若提钩链松余量不足,在纵向冲击力的作用下,就容易导致车钩的自 动分离。2.两钩连接状态不良(1)钩提链过短或钩提杆弯曲别劲、角度不正提钩杆不落入槽内及钩提杆 与座槽间隙超限或钩提杆座螺栓丢失造成提钩杆及座脱落等在运行中受振动而 自动提开车钩造成分离(2)中心线高度不合理。(3)钩尾扁销
19、或扁销螺栓折断、螺母丢失螺栓窜出使钩尾扁销脱落,车钩 被拉出造成列车分离。3.钩舌断裂(1)目前制动系统并非单一。由于制动性能和技术参数的差别,运行时容 易产生较大的纵向冲动,造成钩舌折断。(2)目前钩舌材质并非单一。由于钩舌材质的差别,钩舌断裂的概率差别 也很大。由于E级钢强度大,能够承受更大的冲击力,C级钢车钩钩舌发生断 裂概率往往大于E级钢车车钩舌。(3)钩舌有旧裂纹。钩舌裂纹多发生在钩舌内侧弯角处和钩舌销孔处,这 些裂纹在列车施行紧急制动或承受过大的牵引冲击时极易发生裂断导致列车分 离。产生钩舌裂纹主要是因为钩舌内侧面弯角处是受力点和应力集中点,表面 易产生裂纹。4.钩舌销断裂钩舌销是
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