毕业设计-----车钩、缓冲器缓冲装置设计

第一章绪论

车钩、缓冲器是铁路机车车辆连接与起缓冲作用的重要零部件,多用普碳钢或高强度低合金钢制成。随着铁路客运速度的不断提高和货运载重量的不断加大,对车钩、缓冲器的刚性、强度、质量、容量和耐磨性等性能要求越来越高。新品开发的周期也越来越短,专业化制造的能力也越来越强。

根据国家《中长期铁路网发展规划》,未来15 a将是我国铁路高速化发展的一个重要时期。目前正在引进国外技术先进、成熟的200km/h 动车组、300 km/h 高速客车及其制造技术，在整个过程中,采用引进与消化吸收相结合的原则,从而最终实现从零部件到整车的国产化。客车车钩、缓冲器引进后的国产化便是其中重要一环。因此,对于了解国内外机车车辆车钩、缓冲器的发展水平与动态是十分必要的。

一国内机车车辆用车钩缓冲装置的概况

货车车钩: 随着货运单列载重总量从早期的1 500 t～2 500 t ,到现在开行的10 000 t及以上,我国货车车钩从20 世纪50 年代开始至今,先后开发了2 号、13 号、16 号、17 号、13A 等型号的车钩,车钩材料也由ZG230 - 450 提升为C 级钢、E 级钢,车钩的强度水平从1 500 kN～2 300 kN 提高到了3 000kN～3 500 kN ,其连接间隙也从19. 5 mm 减小到12mm。

客车车钩:随着客运列车编组14～16 辆增加到18～20 辆,在15 号车钩的基础上,先后又开发了C级钢15C 型车钩、15X 型小间隙车钩和E 级钢密接式车钩、动车组车钩等。

随着车钩的发展,缓冲器也有了很大发展。从建国初期的2 号、3 号缓冲器开始,又先后开发了MX- 1 型橡胶缓冲器、MT - 2 型、MT - 3 型缓冲器以及大容量弹性胶泥缓冲器等产品。缓冲器的容量水平从早期的20 KJ 、35 KJ 、50 KJ 提高到了100 KJ 。

近年来,我国客运形势发生了很大的变化,特别是经过6次客运提速,在很大程度上带动了客车钩缓系统的发展。随着干线客车速度从160km/h、180 km/h 提升至200 km/h 及以上,客车钩缓也经历了15号车钩配1 号缓冲器、15C 车钩配G1 缓冲器、15X车钩配G1 缓冲器、密接式车钩配弹性胶泥缓冲器的发展过程。在动车组方面,也都基本采用了密接式车钩、缓冲器系统,正在逐步实现与国际水平的接轨。

二国际机车车辆用车钩缓冲装置概况

在国际铁路机、客、货车用车钩方面,机车、货车用车钩主要是以美国研制生产的E 型和F 型车钩为代表。主要生产各种AAR 标准车钩, 如: E60DE、E67CE、E68CE、E69BE、SBE60DE、SBE67CE、F70DE、F79DE、F73BE、SE60DE、SE67CE、SE69BE、SF70DE、SF73BE 等型号的车钩及各种钩尾框, 如: Y41AE、Y45AE 型钩尾框和冲击座、从板等。除此之外,还有德国的Schaku 公司、日本的柴田公司、Scharfenberg 公司、瑞典Dellner 公司生产密接式车钩、缓冲器及CA - 3型自动车钩、链子钩,其产品除用于本国及欧洲客、货车辆外,同时还供应北美、澳洲及东南亚等地区。

在缓冲器制造生产方面,美国铁路货车缓冲器主要有ASF - Keystone 公司、Wabtec 公司及Miner等。如ASF - Keystone 公司的缓冲器占北美液压缓冲器市场的60 %～70 %。Wabtec 公司自1904年起开始设计开发缓冲器,在摩擦弹簧缓冲器的设计、试验、生产方面具有丰富的经验,先后开发了Mark 系列等多种类型缓冲器,如:Mark 50型、Mark 325型、Mark558型钢弹簧摩擦式缓冲器,Mark H60型钢弹簧与液压组合的摩擦式缓冲器、Mark R500型钢弹簧与橡胶组合的摩擦式缓冲器。Miner 公司以研制生产橡胶缓冲器著称,典型产品有SL - 76橡胶缓冲器和TF -880型弹性体缓冲器等。此外,其他各国际知名车钩生产企业在生产车钩的同时,大多数也配套生产各型缓冲器。

三密接式钩缓装置的国产化研究

由于城市轨道交通车辆启动和变速过程中纵向加(减)速度较大，对车辆舒适度要求较高，传统结构的客车车钩缓冲装置联挂间隙较大、自动化程度较低，不能满足其使用要求，必须采用密接式车钩缓冲装置。另外城轨车辆编组小，对车辆轻量化要求较高，因此不能直接把铁路上使用的高强度密接式车钩直接照搬过来。目前世界上较为先进的密接式车钩主要有SCHAKU式、BSI式、柴田式等3种。其中柴田式早已于上世纪60年代用于我国北京地铁，其改进型已在我国高速动车组和多个城市的城轨车辆上应用。而SCHAKU式属引进城轨车辆上使用的型式。进口的上海地铁及轻轨车辆采用SCHAKU型结构的密接式车钩，它有3种不同的类型，即全自动车钩、半自动车钩和半永久车钩。全自动车钩可以实现机械、气路、电路的自动连接。半自动车钩的机械、气路连接结构与作用原理与全自动车钩相同，但是电路需要人工手动连接。半永久车钩的机械、气路、电路的连接都需要人工手动操作，一般只有在车间维修时才进行分解。其中联挂系统是整套设备的关键。

国产密接式车钩缓冲装置与国外密接式车钩缓冲装置相比,技术上主要存在以下不

足:

(1) 在冰雪等低温环境下,连挂与解钩性能不够理想;

(2) 在实际运用中,还未能解决好风、电的自动连挂问题;

(3) 对过载保护与碰撞的能量吸收,在结构设计上还有差距;

(4) 可伸缩高强度密接式车钩、半永久式车钩,技术上仍不成熟,且没有形成完整的车钩系列。

因此，国产密接式车钩缓冲装置有待进一步的提高和发展。

四国内车钩缓冲装置的发展展望

1) 由于我国多年来实行货运重载的技术政策,对车钩、缓冲器都已采用了高强度低合金钢制造,目前国内车钩缓冲器的强度、容量等性能指标与生产制造水平与国际先进水平相差无几,正在进一步实现与国际先进制造水平的接轨;

2) 随着我国客运干线列车的不断提速和城市地铁、轻轨等轨道交通的快速发展,对速度为200 k m／h及其以上的高速列车、电力及内燃动车组用密接式钩缓装置,我国应结合技术引进和吸收消化,提高自主创新能力,加大研发、生产与推广应用的力度;

3) 应当进一步重视机车车辆用车钩、缓冲器材料与制造工艺的研究与开发;在设计与制造、试验与质量检测、运行与维护方面,应当等同采用先进的国际标准;

4) 我国机车车辆用车钩、缓冲器的研发与生产能力相当大,但目前品种还较单一,且力量分散,集约化制造程度不高,应当适当调整生产组织结构,走国际先进的专业化、规模化生产之路,以适用产品除满足国内发展需要外,力争跻身国际轨道交通的钩缓产品市场。