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1、第七章 车端连接装置,车端连接装置的作用 车钩的分类 车钩按照牵引连挂装置的连接方式分为: 自动车钩 非自动车钩,自动车钩分为: 非刚性车钩 刚性车钩(密接式车钩),对车钩缓冲装置的基本要求 有足够的强度，承受并传递纵向载荷。 有足够耐冲击韧性。 连挂后尽量小的间隙，不至于产生附加的纵向加速度。 灵活安全地通过曲线。 方便的连挂和解钩(三态作用) 。 保持一定的车钩高。 具备防止因振动自动脱钩的防跳功能。,第一节 车钩缓冲装置的组成、安装 及车钩的开启方式 一、车钩缓冲装置的组成及功能 1、车钩缓冲装置的组成和功能 组成:车钩、缓冲器、钩尾框、从板座等。 作用:实现车辆之间的连挂，传递牵引力、
2、冲击力。,2、车钩缓冲装置在车辆上的安装及尺寸要求,牵引状态,车钩 钩尾框 后从板 缓冲器 前从板 前从板座 牵引梁。,制动冲击状态,车钩 钩尾框 前从板 缓冲器 后从板 后从板座 牵引梁。,三、车钩的开启方式和复原装置 车钩的开启方式分为上作用式及下作用式两种。 上作用式:由设在钩头上部的提升机构开启,大部分 货车为上作用式。这种方式开启灵活、轻便。 下作用式:客车因避让折棚和平渡板装置，借助钩头下部的推顶杆的动作来开启。不如上作用式方便。,第二节 车钩的类型、组成、作用及材质 主要内容: 车钩类型 车钩的组成 车钩的三态作用 密接式车钩 车钩材质,一、常用车钩类型、组成及三态作用 1、车钩
3、的类型 货车:13号车钩、13A型车钩，16号、17号联锁式固定和转动车钩 客车:1号车钩、15号车钩、15C型车钩 提高车钩强度的途径 根据运用要求设计出结构合理、强度更高的新型车钩。 保持现有车钩的结构形式，通过改变车钩的材 质或改变热处理工艺。,2、车钩的组成 车钩及其零件大多由铸钢制成。 车钩分为钩头、钩身、钩尾。钩头与钩舌通过钩舌销相连接，并能绕钩舌销转动,钩头内部装有钩锁铁、钩舌推铁、钩提销（钩推销)等零件。,13A型车钩的结构特点： 13A型车钩是为了适应我国铁路运输提速、重载的需要而研制的新型货车车钩，它增加了钩舌、钩体的强度，提高了钩舌的耐磨性。 减小了车钩连接轮廓面的间隙，
4、可有效降低列车的纵向冲动，改善列车的纵向动力学性能，延长车辆及其零部件的使用寿命。 13A型车钩还在钩体的下方焊装了磨耗板减少钩体的磨耗，延长了钩体的使用寿命。 13A型车钩可与现有的13号车钩互换，并且能够与13号、16号、17号车钩连挂。,16、17号车钩缓冲装置组成 16、17号车钩是为了满足上翻车机卸货的专用列 车要求而研制的一端可旋转的车钩，不用摘钩就可 在翻车机上连续卸货，提高了运输效率。 16号车钩缓冲装置主要由下列种零部件组成:16 号车钩组成、16号钩尾框、转动套、16号从板、16 号钩尾销、钩尾销托组成、MT2型缓冲器。 17号车钩缓冲装置主要由下列5种零部件组成:17 号
5、车钩组成、17号钩尾框、17号从板、17号钩尾 销、MT2 型缓冲器。,16、17号车钩翻转原理： 16、17号车钩在大秦线上运用适用于翻车机卸货作业的不摘钩重载列车，目前安装的 C63A、C76等型运煤专用敞车上。 16号车钩为联锁式旋转车钩，17号车钩为联锁式固定车钩，分别安装在车辆的1位、2位端。在运煤单元列车上，每组连接的2个车钩必须是旋转式和固定式互相搭配。 当车辆进人翻车机位置时，翻车机带动车辆以车钩中心线为旋转轴翻转135180，底架连同16号钩尾框以车钩中心线为转轴，相对于16号钩体旋转，16号钩体则由于受相邻车辆与其连挂的17号约束而静止不动。,被翻转车辆另一端的17号车钩随
6、同底架沿车钩中心线旋转并带动相邻车辆与其连挂的16号车钩一起旋转，实现了不摘解车钩就可在翻车机上卸货的目的，提高了运输效率。,车钩的三态作用 闭锁位置:车辆连挂后，两个车钩必须处于闭锁位置，保证车辆正常连挂。 开锁位置:两连挂的车辆要分开时，必须有一个车钩处于开锁位置。 全开位置:两车辆连挂之前，必须有一个车钩处于全开位置，从而达到自动连挂。,4、客货车车钩选型 速度小于120km/h的普通客车采用C级低合金铸钢的15号车钩 速度小于160km/h的普通客车采用C级低合金铸钢的小间隙的15号车钩 速度大于200km/h的高速客车，应采用密接式车钩，以最大限度地减小纵向冲动。 5-6 kt级的重
7、载货物列车，采用C级钢和E级钢的13(A)号车钩可以满足要求 更大吨位就要求新型高强度车钩，如16号、17号车钩,二、密接式车钩的类型、组成及作用原理 高速列车、城市地铁和轻轨车辆的车钩缓冲装置常采用机械、气路、电路均能自动连接的密接式车钩。 降低车辆运行中的纵向冲动 提高列车运行的平稳性 降低车钩零件的磨耗和噪声,动车组自动车钩 功能 两节车体连挂时，只需将其中一辆车开到另一辆车上即可完成，不需要手动协助。在存在横向和垂向偏移角度的情况下，仍可以完成车钩的自动连挂。车钩可使列车通过垂向和横向曲线并允许车辆做旋转运动。 除了完成机械连挂，还完成电路和空气管路的连接。车钩钩身带有一个气压控制的缩
8、回装置可以使车钩在解钩状态下缩回350mm。 可以通过司机室远距离控制完成车钩解钩或者通过轨道侧的手动方式完成。车辆解编后，车钩重新恢复到待连挂状态。 车钩头连接面带有加热器，可以防止低温期连挂操作过程中因为冰雪的存在而产生故障 。,自动车钩,（2）机械钩头结构 a 凸锥 b 凹锥 c 车钩连接面 1 钩连杆 2 钩舌定位秆（棘爪） 3 连杆销 4 钩舌（钩爪盘） 5 中心轴销 6 拉伸弹簧 7 弹性支座 8 解锁导杆 9 钩头壳体,机械钩头和钩锁铁确保两节车厢的机械连挂。其表面带有一个凸锥(a)和一个凹锥(b)可以允许车钩在一个比较大的横向和垂向范围内自动对中。,工作模式： 机械钩头的连接面
9、（c）带有一个宽平边可以吸收缓冲载荷。牵引载荷通过钩锁铁（钩舌4，连杆1，中心轴销5，拉伸弹簧6, 弹性支座7,带有解锁导杆8 的钩舌定位秆2）进行传递。通过机械钩头和车钩钩身传递拉伸和压缩载荷，并经过车钩钩身端部的中空橡胶环缓冲限定载荷。任何超出缓冲装置的吸收能力的载荷均被传递到车体底架上。,（3）车钩三态作用原理 待挂状态：为车钩连接前的准备状态。此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，钩锁弹簧处于最大拉伸状态，钩锁连杆退缩至钩头锥体内。,连接状态：相邻两钩的凸锥体伸入对方的凹锥孔并推动定位杆顶块，定位杆顶块摆动迫使钩舌定位杆离开待挂位置，这时钩锁弹簧的回复力使钩舌作逆时针转动，并带动钩锁连杆伸进
10、相邻车钩钩舌的钩嘴，完成两钩的连接闭锁。这时两钩的钩锁连杆和钩舌形成平行四边形连杆机构，当车钩受牵拉时，拉力由两钩的钩锁连杆均匀分担，使钩舌始终处于锁紧状态，当车钩受冲击时，压力通过两车钩壳体凸缘传递。,解钩状态：司机操纵按钮，控制电磁阀使解钩风缸充气，风缸活塞杆推动钩舌顺时针转动，使两钩的钩锁连接杆脱开对方钩舌的钩嘴，同时使钩锁连接杆克服钩锁弹簧的拉力缩入钩头锥体内，这时定位杆顶块控制钩舌定位杆使钩舌处于解钩状态。两钩分离后，解钩风缸排气，定位杆顶块由于弹簧作用复位，钩舌回至待挂位，车钩又恢复到待挂状态。,三、车钩的强度及材质 1、对车钩强度要求的因素 列车总重、牵引方式、运行速度、线路状态
11、、车辆的纵向刚度、制动机和缓冲器特性、调车速度。 2、常用车钩材质: B级钢(ZG230一450)，屈服极限230MPa，强度极限450MPa。 C级钢(ZG25MnCrNiMo)屈服极限413MPa, 强度极限620MPa。 E级钢GG一Eli）屈服极限MPa，强度极限 827MPa。,3、设计车钩缓冲器原则 综合考虑车钩缓冲器装置的组成，最合理的强度设计，钩舌 钩体 钩尾框 缓冲器 车底架逐级加强，强度储备逐渐增大的原则。运用中如有意外，首先破坏钩舌，保护缓冲器和车底架。,第三节 缓冲器的类型、结构及性能 主要内容: 缓冲器的作用及工作原理 缓冲器的主要性能参数 我国常用缓冲器 车辆冲击时
12、车钩力与缓冲器性能的关系,一、缓冲器的作用和工作原理 1、缓冲器的作用 用来缓和列车在运行中由于机车牵引力的变化或在启动、制动及调车作业时车辆相互碰撞而引起的纵向冲击和振动； 耗散车辆之间冲击和振动的功能，从而减轻对车体结构和装载货物的破坏作用，以提高列车运行的平稳性。 2、工作原理 借助压缩弹性元件来缓和冲击力，同时在弹性元件变形过程中利用摩擦和阻尼吸收冲击能量。,3、缓冲器主要种类: 弹簧式缓冲器 摩擦式缓冲器 橡胶式缓冲器 摩擦橡胶式缓冲器 粘弹性橡胶泥缓冲器 液压缓冲器 空气缓冲器,4、铁路车辆对缓冲器的基本要求 应当具备足够的容量。 应能不可逆地吸收一部分冲击能量，冲击后的反力要小，
13、吸收率不应小于75%。 缓冲器在行程开始时的阻力不能太大，以保证列车起动时有较好的缓冲性能。 缓冲器性能应稳定可靠，在重复的冲击力作用下，容量和特性不应有明显变化。 应有足够的强度和耐久性、耐磨性，新造缓冲器特性应保持15年。 不允许有卡住现象，在压缩之后应立即恢复原来形状。 构造简单，成本低,制造检修方便。,我国铁道车辆强度设计规范下TB1335/96规定 货车结构允许的最大纵向力2.25MN，要求: 货车缓冲器的最大阻抗力2000kN，容量45kJ 客车缓冲器的最大阻抗力2000kN，容量20kJ 我国货车缓冲器应该是低阻抗、大容量，应采取 增大缓冲器的行程，限制最大作用力。,二、缓冲器的
14、主要性能参数及容量确定 1、缓冲器的主要性能参数 行程 最大作用力 容量 初压力 能量吸收率,行程：缓冲器受力后产生的最大变形量称为行程。此时弹性元件处于全压缩状态，如再加大外力，变形量也不再增加。,最大作用力:缓冲器产生最大变形量时所对应的作用外力。 缓冲器的最大作用力要比车体容许的载荷要小，否则当发生超限载荷时，车体将发生永久变形而损坏。动车组缓冲器的最大作用力通常为600KN800KN。,容量：缓冲器在全压缩或全拉伸过程中，作用力在其行程上所作的功的总和。 它是衡量缓冲器能量大小的主要指标，如果容量太小，则当冲击力较大时就会使缓冲器全压缩或全拉伸而导致车辆刚性冲击。,缓冲器的容量确定原则
15、: 缓冲器的行程不能超过车辆的钩肩间隙。 最大作用力应小于货车结构允许的最大纵向力。我国铁道车辆强度设计及试验定钡范规定货车结构允许的最大纵向力为2.25MN。 缓冲器的容量设计:必须满足一定的车辆总重和调车允许的安全连挂速度要求。 缓冲器容量主要取决于调车冲击工况。 下面按动量守恒和能量守恒原理计算,(1)两车以不同的速度运动，冲击后两车以同一速度运行，满足动量守恒定律: (2)在两车组成的系统中，冲击前后动能的损失应等于冲击力压缩缓冲器做的功A1、冲击力压缩车体做的功A2，以及冲击力使货物移动所做的功A3。,（3）略去车体的变形、略去货物的移动 （4）考虑两个缓冲器型号一致, 可得每个缓冲
16、器容量的计算公式,结论：,车辆质量愈大、冲击速度愈高，则要求缓冲器的容量也愈大。,能量吸收率：缓冲器在全压缩过程中，有一部分能量被阻尼所消耗，其所消耗部分的能量与缓冲器容量之比称之为能量吸收率。 吸收率越大，表明缓冲器吸收冲击能量的能力愈大，反冲作用就愈小；如果吸收率较小，则缓冲器必须往复工作几次方能将冲击能量消耗尽，这将加剧列车纵向冲动并导致车钩、车底架过早产生疲劳损伤。一般要求能量吸收率不低于70%。 初压力：为缓冲器的静预压力。 初压力的大小将影响列车起动加速度。缓冲器在满足容量要求的前提下，应尽量减小初压力。,三、我国常用缓冲器 1、1号缓冲器 靠金属弹簧内外环锥面摩擦力来消耗能量 灵敏度性好，适合客车 容量小 维修工作量大、使用寿命短，已停用。,2、2号缓冲器 外形与1号缓冲器相同 盒内前部的螺旋弹簧用环簧代
