关于15号车钩改造及钩舌尾部加修问题的分析与建议

　　15号车钩是目前我国客车在用的主型车钩，为下作用式自动车钩，分为15C、15CX两种型号，15C主要用于速度不大于120km/h的普型客车上，15CX主要用于25K型快速客车上(在25T型客车首尾钩上也有少量应用)。目前，两者材质主要为C级铸钢。
　　1 提出问题
　　(1)2012年底，原铁道部运输局提出了对客车15号(包括15C、15CX)车钩进行改造的要求(详见运辆客车函[2012]448号)，原因是该型车钩存在钩舌销与钩舌销孔间隙过小，导致钩体和钩舌的牵引台、冲击台不能正常接触，在运用中钩舌销容易受力断裂。青岛四方车辆研究所针对相关问题进行了专题研究，提出了将钩舌销直径减小1mm，钩舌护销冲击台尺寸增加1mm及在检修时对钩体、钩舌的牵引台和冲击台进行堆焊等改进的建议。2013年初，武昌客车车辆段对相关文件要求进行了落实，实施了对15号车钩的改造工作，但改造后，出现了落锁不良的问题，提高了车钩组装的选配要求，且改造进展较慢。(2)在钩舌检修过程中，经常发生钩舌晃动较大的问题，初步分析认为是钩舌尾部与锁铁间隙较大，因此在处理时采取在钩舌尾部与锁铁的接触面堆焊的方式处理(如图1)。相关客车检修规程中规定，15C型钩舌尾部与锁铁接触面磨耗大于3mm时才需焊修或更换(15CX型是大于1.5mm时焊修并加工至规定尺寸)，而堆焊加修时，钩舌尾部并未出现如规程规定的磨耗过限问题。
　　堆焊加修后的钩舌虽然解决了在组装后钩舌晃动较大的问题，但因尾部凸出较多，无法使用钩舌外形轮廓检查量具及钩舌尾与推铁相关磨耗尺寸检查样板进行检查，且当钩舌尾部与锁铁间隙因加修变得较小时，容易出现落锁不良的情况。
　　2 原因分析
　　2.1 钩舌销受力情况分析
　　在文件运辆客车函[2012]448号中指出钩舌销受力是因为钩舌销与钩舌销孔间隙过小，钩体和钩舌的牵引台、冲击台不能正常接触。即钩体和钩舌的牵引台、冲击台间隙大于钩舌销与钩舌销孔间隙导致钩舌受力。
　　而根据车钩结构及钩舌工作受力情况(如图2)分析可知，部文中受力情况的分析不是很完善。钩舌在组装时钩舌销与上下钩耳的钩舌销孔套间(设间隙分别为L钩耳上、L钩耳下)、钩舌的钩舌销孔套间(设间隙分别为L钩舌上、L钩舌下)均有间隙，该处的间隙与钩体和钩舌冲击台间隙(设间隙分别为L冲击上、L冲击下)、牵引台间隙(设间隙分别为L牵引上、L牵引下)的关系满足L钩耳上+L钩舌上L冲击上且L钩耳下+L钩舌下L冲击下或L钩耳上+L钩舌上L牵引上且L钩耳下+L钩舌下L牵引下时，钩舌销在牵引或冲击时不会受到力的作用，否则，钩舌销均会或多或少地受到力的作用。
　　实施车钩改造前，以车钩钩舌销孔中心线为基准，车钩上下牵引台距离分别为950-1mm、850-1mm，车钩冲击台距离为R35+10mm，而钩舌上下牵引台距离分别为95+10mm、85+10mm，钩舌冲击台距离为R340-1mm。钩舌销直径为42-0.18-0.45mm，钩舌销孔套内径为420.640.47mm。由此可知，钩舌在钩舌销范围内的间隙范围即L钩耳上+L钩舌上是0.65 1.09mm，钩舌冲击台与车钩冲击台的间隙范围即L冲击上=L冲击下是1 2mm，牵引间隙范围即L牵引上=L牵引下是1 3mm，可见，此种情况下，钩舌不受力的范围非常小。
　　实施改造后，钩舌销直径更改为41-0.30-0.45mm，钩舌冲击台改为R350-1mm，则钩舌在钩舌销范围内的间隙范围即L钩耳上+L钩舌上变为2.77 3.09mm，钩舌冲击台与车钩冲击台的间隙范围即L冲击上=L冲击下变为0 1mm，同时控制牵引台间隙范围不超过2mm，即L牵引上=L牵引下是1 2mm，如此，从理论上可以实现钩舌销不受力，基本消除了钩舌销折断的问题。
　　2.2 钩舌尾部与锁铁间隙过大原因分析
　　钩舌尾部与锁铁间的间隙(如图4所示)在客车各修程规章中没有明确限度要求，对锁铁及钩舌尾部磨耗有明确的限度要求，但在实际检修过程中，经常出现锁铁各部尺寸符合要求、钩舌尾部也无磨耗而钩舌组装后晃动较大的现象，具体体现在钩舌尾部与锁铁间间隙很大。通过前面的分析可知，车钩与钩舌在使用过程中，其受力部位主要在冲击台部位、钩舌销与销孔套部位、牵引台部位以及钩舌尾部与锁铁、锁铁与钩腔等部位。
　　(1)钩舌销与销孔套部位的磨耗。在列车运行过程中，钩舌销与销孔套间最先磨耗(当满足钩舌销受力情况下)，不论列车是加速、减速还是转弯时均会受到力的作用。(2)冲击台部位、牵引台部位的磨耗。当钩舌销与销孔套间间隙磨耗到满足钩舌销受力临界条件时，冲击台部位、牵引台部位交替和钩舌销受力，三者共同磨耗，在转弯时，车钩和钩舌的冲击台、牵引台挡边部位也会有一定的磨耗。(3)钩舌尾部与锁铁间的磨耗。钩舌在受到牵引力和冲击力作用时，钩舌尾部均会与锁铁产生相对位移，但在产生相对位移时，钩舌受到的力还不是很大，而当钩舌受到较大力作用时，已经没有相对位移了，因此钩舌尾部与锁铁间的磨耗也不是很大。(4)锁铁与钩腔间的磨耗。由于锁铁在列车运行过程中不发生相对位移，因而其与钩腔主要受到挤压力作用，因此，该部位磨耗极小。
　　3 相关建议
　　15号车钩从设计制造到如今已运用了几十年，虽然较易发生钩舌圆销折断问题，但相对整体运用情况来看所占比例不是很大，结合段修车钩改造比较耗时的客观原因，特建议如下：(1)15号车钩改造主要从新造开始，采取逐步淘汰的方式替换现用的车钩。(2)在段修实施15号车钩改造时，可以以钩舌尾部与锁铁间隙作为参考，对该间隙较大的车钩实施改造，既可以避免在钩舌尾部堆焊的非正常检修方式，又可以有目的地对确实影响安全的车钩进行改造，避免资源浪费。(3)对钩舌尾部与锁铁间隙不大的车钩可暂时不进行冲击台与牵引台的加修改造，而是先更换钩舌圆销，根据上述分析可知，更换新钩舌圆销，相当于扩大了钩舌圆销2mm的移动量，在车钩与钩舌冲击台、牵引台未磨耗或磨耗较小的情况下，基本可以实现钩舌圆销不受力。
　　4 结语
　　15号车钩实施改造，缩小了车钩与钩舌冲击台、牵引台间的间隙，不仅可以消除钩舌圆销断裂的惯性故障，同时也提高了客车的运行品质，值得推广。但鉴于段修改造缺乏工装、耗时费力的客观情况，有针对性地对确实需要改造的车钩实施改造工作，可以有效节省资源，提高车钩使用效率。