15号车钩钩舌销变形及断裂原因分析

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1、文件号：GH-1517-2012版本号：00青岛四方车辆研究所有限公司技术报告TECHNICALREPORTOFQINGDAOSIFANGROLLINGSTOCKRESEARCHINSTITUTECO.,LTD15号车钩钩舌销变形断裂原因分析和改进建议青岛四方车辆研究所有限公司2012年8月 文件编号：GH-1517-2012JL02文件名称：15号车钩钩舌销变形断裂原因分析和改进建议15号车钩钩舌销变形断裂原因分析和改进建议1问题提出15号车钩是客车主型车钩。由于设计结构原因，15号车钩的钩舌销在运用中不可避免会直接承受拉压纵向力，加之钩舌销强度偏弱，所以钩舌销在运用中经常发

2、生弯曲变形甚至出现断裂，在段修过程中更换率也较高。215号车钩钩舌销受力分析由图1可见，15号车钩钩舌结构比13号车钩有很大区别。两钩舌的承载部位均为牵引台。与15号车钩有所不同的是，13号车钩多了一个护销牵引台，钩体和钩舌设计的间隙配合保证了牵引力首先作用在牵引台，在牵引台磨耗引起间隙变化后，则护销牵引台先于钩舌销受力，13号车钩的牵引台和护销牵引台结构有较好的保护钩舌销的作用。15号车钩没有护销牵引台结构，只有不完整的护销冲击台。受纵向压缩力时护销冲击台和钩舌销承受纵向力；受牵引力时，牵引台和钩舌销承受纵向力。图115号车钩和13号车钩钩舌承载部位 文件编号：GH-1517

3、-2012JL02文件名称：15号车钩钩舌销变形断裂原因分析和改进建议图215号车钩承载部位配合情况由图2可见，从理论上讲，当δ2>δ1时，牵引台间隙小于钩舌销间隙，可保证钩舌销不受拉伸载荷；当δ2>δ3时，护销冲击台间隙小于钩舌销间隙，可保证钩舌销不受压缩冲击力。但是15号车钩钩体钩舌的设计间隙并非如此，以15号车钩上牵引台为例进行分析，相关部位的结构尺寸：+10（1）钩舌上牵引台半径为R950,钩体上牵引台半径为R95-1，两者间隙δ1＝0~2mm。-0.18（2）钩舌销直径为Φ42-0.45，其尺寸范围为Φ41.55~Φ41.82mm。+0.64（3）钩舌销衬套内径为Φ4

4、20.47，其尺寸范围为Φ42.47~Φ42.64mm。0+1（4）钩舌护销冲击台尺寸为R34-1，钩体对应尺寸为R350,两者间间隙δ3＝1-3mm。由以上数据可以计算出钩舌销与衬套的间隙值为0.65~1.09mm。因钩舌销需分别与钩舌销套和钩体钩耳孔套接触后方可受力，故三者完全接触后的间隙值为两者接触时的2倍，即钩舌销与衬套间的总间隙δ2＝1.3~2.18mm。分析结论如下：（1）牵引台处间隙δ1＝0~2mm，钩舌销处间隙δ2＝1.3~2.18mm，两者有相当大的重叠覆盖范围，因此，新品车钩出厂时，理论上钩舌销就有较大的承受拉伸载荷的机率。（2）护销冲击台处间隙δ3＝1~3

5、mm，与δ2＝1.3~2.18mm有较大的重叠覆盖范围，因此，新品车钩出厂时，理论上钩舌销也存在较大的受压缩冲击载荷的机率。 文件编号：GH-1517-2012JL02文件名称：15号车钩钩舌销变形断裂原因分析和改进建议从理论分析可见，15号车钩钩舌销和钩舌销孔套之间间隙太小。车钩组装完成后，钩舌销就可能成为主要承受纵向力的部件。当牵引台磨耗或制造公差超差时，很容易形成钩舌销直接受牵引力或钩舌销与牵引台同时受力的情况。如控制不当，钩舌销既承受接力又承受压缩冲击力，很容易发生弯曲和剪切变形，反复作用的结果将使钩舌销发生疲劳裂纹直至断裂。15号车钩钩舌销的这一问题实际上由来已久。下

6、表示四方所从1981-1984年车钩强度试验结果统计，共计35套，从中可以看出，新钩中14.3%发生了钩舌销断裂。2防止钩舌销受力的措施从以上的理论上分析，可以发现钩舌销存在较大的承受拉伸和压缩载荷的机率，这是15号车钩在运用中发生变形甚至断裂的原因。1990年，作为当时提高15号车钩整体强度工作的一部分，四方所曾修改图纸，把-0.18-0.30钩舌销直径由Φ42-0.45mm减小到Φ41-0.45mm，使钩舌销处间隙δ2达到了2.6~4.14mm，保证了新造状态下钩舌销不受力。钩舌销由Φ42mm减至Φ41mm后，其抗剪切强度仅降低4.7%，实验证明不会对钩舌销强度造成较大影响

7、，但由于确保了牵引台承载，整体结构更加合理。使用该方案的车钩经过了2000kN的型式试验，1990年通过了铁道部科技司组织的科技成果鉴定，定型为15号H型客车车钩，但没有推广。作为客车通用件的15号系列车钩仍然沿用原有的设计结构。即便采用改进设计保证了新造车钩钩舌销不受力，但在运用一个时期后，牵引台和冲击台磨耗到一定程度，牵引台和冲击台间隙如得不到有效控制，钩舌销仍有可能会受力。所以在适当修程应对牵引台和冲击台部位进行检修，控制相关间隙，确保检修完成后的钩舌销不直接承受纵向力。3改进建议 文