《铁道车辆工程》第三章车钩缓冲装置

车钩―钩尾框―后从板―缓冲器―前从板― 前从板座― 牵引梁
车辆受冲击时作用力传递过程: 车钩―前从板―缓冲器―后从板―后从板座 ―牵引梁
牵引状态
车钩 钩尾框 前从板座
后从板 缓冲器 前从板 牵引梁。
制动冲击状态
车钩 钩尾框 后从板座
前从板 缓冲器 后从板 牵引梁。
第二节 车钩的类型、组成、作用及材质
解锁位置
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、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
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。
行程
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600KN～800KN。
向冲击
3、MX-1和Mx-2型缓冲器 • 借助橡胶分子内摩擦和弹性变形起到缓和
冲击、消耗能量作用
• 容量大，可达35KJ以上 • 性能良好，能量吸收率高达90% • 结构简单、成本低、检修容易 • 橡胶性能不稳定，易老化，箱体易破裂
• 橡胶以压缩或拉伸方式施力时，其变形量不 大，而以剪切方式施力时，则变形量较纯压 缩或拉伸时大得多。这样就有了剪切型橡胶 缓冲器。
16、17号车钩结构特点： • 车钩强度高，能够满足重载列车牵引的要求； • 钩头均设有联锁装置，连挂后能实现自动对中联
锁，可减小钩体、钩舌磨耗防止车钩连挂后从垂 直方向脱离；
• 钩头设有防脱装置； • 车钩间连接轮廓的自由间隙小，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；
极限620MPa。 • E级钢〔GG一Eli屈服极限689M尸a，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， 保护终冲器和车底架。
第三节 缓冲器的类型、结构及性能
• 减小了车钩连接轮廓面的间隙，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
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:
• 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。
• 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
1、北京地铁密接式车钩缓冲装置
• 1-钩舌；2-解钩风管连结器；3-总风管连接器； 4-截断塞门；5-钩身；6-缓冲器；7-制动风管 连结器；8-电气连结器。
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、MT–2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 号车钩组成、17号钩尾框、17号从板、17号钩尾 销、MT–2 型缓冲器。
第六章 车钩缓冲装置
第一节 车钩缓冲装置的作用及组成
主要内容: 车钩缓冲装置的作用 车钩的分类 车钩缓冲装置的组成
2、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)
3、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
• 车钩各零部件耐磨性能好； • 钩锁上装有止动块，可防止翻车机在作业时车钩
自动解锁；
• 不用摘钩就可在翻车机上连续卸货。
16、17号车钩翻转原理： 16、17号车钩适用于翻车机卸货作业的不摘钩重
载列车，目前安装在大秦线上运用的 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。
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
（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 Baidu Nhomakorabea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%。
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。
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135°–180°，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
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。
的反力要小，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。
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替 • 性能稳定，磨耗少 • 内外环簧容易产生永久变形，加剧列车的纵
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。
二、车钩缓冲装置的组成
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、冲
击力。
2、车钩缓冲装置的安装 车辆受牵引时作用力传递过程:
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、缓冲器的主要性能参数及容量确定 1、缓冲器的主要性能参数
• 1-钩头；2-钩舌；3-解钩杆；4-弹簧；5-解钩风缸。 • 密接式车钩作用原理
3、BSI－COMPACT型密接式车钩 德国制造的密接式车钩在欧洲、巴西等许多国家
的地铁、轻轨车辆和城郊列车上获得广泛应用。这 种车钩钩头的壳体设有凸锥体和凹锥孔，在凸锥的 内侧面配备有用于车钩机械连接的锁栓，锁栓由高 强度钢制成，置于钩头前端的套筒中，利用弹簧使 其保持正常位置。
• 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。
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。
• 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。
当两钩连挂 时，两钩的 锁栓侧面相 互挤压，压 缩各自的定 位弹簧，直 至两锁栓的 鼻子彼此咬 合，弹簧回 复原位，达 到两钩连挂 闭锁。
待挂位置
锁闭位置
•欲将两连挂的
车钩分解，操纵 电磁阀，使解钩 风缸充气，风缸 活塞顶起解钩杠 杆，将一个钩的 锁栓回拉到与另 一个钩的锁栓能 够脱开为止，或 者也可同时操纵 两个钩的解钩风 缸，使两钩的锁 栓同时动作，彼 此脱开。也可用 人工扳动解钩杠 杆，使两钩分解。
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 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。