关于C70A型车辆装用17型车钩常见故障浅析-于泽慧

关于C70A型车辆装用17型车钩常见故障浅析

太铁安监办机辆验收室于泽慧

2014年3月25日

内容提要：17型车钩是我国从1988年起开始研制的重载货车车钩，从2005年起我国新造70 t 级及以上货车全部采用了17型车钩及17型铸造或锻造钩尾框。随着70 t级及以上货车的大量使用，在检修过程中发现的17型车钩故障逐年递增。神木北车辆段年段修任务约为8200辆，其中C70A车辆为4500辆，在检修中经常发现17型车钩的故障。本文通过对这些故障情况的调查及分析，提出相应的改进建议。

16、17号车钩系统是为了适应大秦线运煤专列实现不摘钩进行翻车机卸货而设计的产品，具有连挂间隙小、结构强度高、联锁性能好及垂向防脱性能高等优点。其中16号车钩为转动车钩，17号车钩为非转动车钩，配套装用16、17号车钩的单元列车可以按照预定计划在卸货台位之间运行，不用分解列车，即不需摘钩和摘解空气制动软管，就可以在转动翻车机上翻卸货物，保证了车辆连续运转，可提高卸货效率25％以上。17型车钩是我国从1988年起开始研制的重载货车车钩，从2005年起我国新造70 t级及以上货车全部采用了17型车钩及17型铸造或锻造钩尾框。随着70 t级及以上货车的大量使用，在检修过程中发现的17型车钩故障逐年递增。

神木北车辆段年段修任务约为8200辆，其中C70A车辆为4500辆，在检修中经常发现17型车钩的故障。本文通过对这些故障情况的调查及分析，提出相应的改进建议。

一、17型车钩组成及主要特点

17型车钩由钩体、钩舌、锁铁组成、钩舌推铁、钩舌销、下锁销组成和下锁销转轴等组成(图1)，车钩铸件均采用E级铸钢制造，其中钩舌、锁铁组成、钩舌推铁、钩舌销和下锁销均采用16型车钩零部件。

主要特点：

1、车钩的连挂间隙小。17型车钩的连挂间隙为9.5mm，比13号车钩减少了52%，从而可降低列车的纵向冲动，改善列车的动力学性能，提高铁路货运的安全可靠性，延长车辆使用寿命。

2、车钩具有联锁和防脱功能。17型车钩的钩体头部均设有联锁装置，车钩连挂后可自动实现联锁，在车钩钩头下面设有防脱装置，列车发生事故时仍能保持车钩的连挂性能，防止列车颠覆。

3、结构强度高。17型车钩的结构合理，主要零部件均采用了B/T2942-E级（与AAR M201-E级相当）铸钢制造，钩舌的最小破坏载荷可达到3430kN，钩体的最小破坏载荷可达到4005kN，钩尾框的最小极限载荷为4005kN。

4、良好的防跳性能。分别是：下锁销的防跳保护；下锁销杆的防跳保护；此外，锁铁上部设有防跳止动块。该止动块可防止翻车作业时锁铁窜动，从而避免车钩自动开锁。

5、耐磨性能好。17型车钩采用高强度的材质，钩体、钩舌和钩尾框的硬度为HBS241-HBS311,车钩的钩尾端面及钩尾销孔后圆弧面经特殊热处理,硬度可达

HBS375-HBS476。钩身下平面与车钩支撑座接触部位焊装有磨耗板，提高了钩身的耐磨性能。

6、17型车钩的自动对中功能。17型车钩尾部设有自动对中凸肩，可以使车钩在运行中经常保持正位。

二、17型车钩故障情况统计

对神木北车辆段检修车间2013年检修的4500辆C70A车辆（C70A车辆为两连杆连接）装用17型车钩的段修货车进行了调查，发现17型车钩的多发故障是开锁不良、下锁腔前弯角和钩尾销孔裂纹。故障统计见表1。

表1 神木北车辆段检修C70A型车辆发现的17型车钩故障统计表

三、故障情况及原因分析

（一）车钩开锁不良

开锁作用是车钩三态作用之一，欲分开两连挂的车钩时至少应有一个车钩处于开锁状态。检查开锁作用时，先提起钩提杆手柄，带动锁铁上升到一定的高度，再放下钩提杆，锁铁应能停留在钩舌推铁的座锁面上，此时钩舌虽不能自动打开，但如果受到牵引力就能绕钩舌销转动。车钩发生开锁不良时，提起钩提杆手柄至开锁位后再放开，锁铁不能停留在钩舌推铁的座锁面上。通过对开锁不良车钩分解检查，发现锁铁开锁座锁面和钩舌推铁座锁面经过一段时间的运行后，由于锁铁与钩舌推铁反复作用，致使座锁面产生磨耗，导致锁铁不能停留在钩舌推铁的座锁面上。图2为锁铁及钩舌推铁磨耗部位示意图。

（二）下锁腔前弯角裂纹

在17型车钩检修过程中发现车钩下锁腔前弯角处裂纹较多，裂纹一般是从里向外延伸，裂纹较宽，长度不等，但深度不大（图3为车钩下锁腔前弯角裂纹）。

通过对车钩制造工艺、材质和结构的分析，认为该处出现裂纹的主要原因为：

1、17型车钩下锁腔前弯角处的厚度与整体相比比较单薄，壁厚过渡较快，而且该位置的形状是由3个直角形成的，铸造时随着温度的变化会产生应力集中，容易造成铸造裂纹；

2、17型车钩的材质为E级钢，该材质硬度大，但韧性不足，容易产生裂纹；

3、17型车钩下锁腔比13型车钩宽9 mm(17型车钩下锁腔宽85 mm，13型车钩内腔面为76 mm)，由于17型车钩应用于70 t级及以上货车，因此承受的纵向力也较大，造成冲击面弯角处的应力比较集中。另外，17型车钩与13型车钩连挂时，17型车钩采用支撑弹簧承载结构，在运行中车钩高度可变化，而13型车钩采用固定支撑结构，因此连挂时13型车钩撞击17型车钩更加严重，易导致该弯角处产生裂纹。

（三）钩尾销孔裂纹

钩尾销孔裂纹大部分发生在圆销孔牵引弧面的中部区域，分别沿销孔的轴向和径向延伸，发现的最长裂纹长度可达100 mm。钩尾销孔裂纹见图4。

经过对17型车钩运用工况和钩尾销孔牵引弧面淬火工艺的分析，17型车钩在运用中承受较大的车钩力和钩尾销孔淬硬层硬度梯度大是钩尾销孔裂纹的主要原因。17

型车钩应用在我国70 t级及以上货车，由于车辆间纵向冲动大，再加上机车操纵和线路工况的不确定因素，导致车钩力较以前增加，使17型车钩的运用工况更加恶劣。采用中频感应淬火工艺对钩尾销孔牵引弧面进行表面硬化处理，其优点是加热和冷却速度快、生产率高、加热温度和淬硬层厚度容易控制，但由于加热和冷却速度快，在硬化处理中容易造成淬硬层与车钩基体问硬度变化梯度大，在牵引载荷不断地作用下，淬硬层与基体过渡区产生裂纹。

四、处理方法及改进建议

根据以上故障现象及原因分析，结合实际检修工作，提出以下处理方法和改进建议。

（一）车钩开锁不良

对锁铁开锁座锁面或钩舌推铁座锁面进行检查，如已磨耗并造成开锁不良的，需对其进行堆焊处理，并恢复原形，保证座锁面的正确配合。建议在新造车钩锁铁和钩舌推铁时，对座锁面进行硬化处理，提高配合部位的耐磨性，保证车钩三态作用正常。