朱善峰 符冬芽 鄒 東

(1. 濟(jì)南鐵路局集團(tuán)公司監(jiān)造處 山東 濟(jì)南 250001；2. 中車戚墅堰機(jī)車有限公司 江蘇 常州 213011；3. 中車青島四方車輛研究所有限公司 山東 青島 266031)

0 前言

車鉤是連接車輛(或機(jī)車)最基本部件，也是最重要的部件之一。它主要由鉤體、鉤舌、推鐵、鎖鐵和下鎖銷組成(或上鎖銷組成)組裝而成。通過車鉤連接和解鉤，使得機(jī)車車輛相互連接和分離，實(shí)現(xiàn)相鄰機(jī)車車輛之間的縱向力傳遞。車鉤各部件的質(zhì)量好壞直接影響車鉤功能的發(fā)揮，直接關(guān)系到機(jī)車車輛的運(yùn)行安全。

1 車鉤使用過程中出現(xiàn)的問題

國鐵集團(tuán)某機(jī)務(wù)段編組貨場(chǎng)新置了一批HXN5B型機(jī)車，該車使用的是一種13號(hào)改進(jìn)型車鉤，在貨場(chǎng)編組過程中，車鉤經(jīng)常需要連掛和解鉤，動(dòng)作頻率很高，這就要求車鉤的開鎖、閉鎖動(dòng)作靈活，無卡滯。

機(jī)務(wù)段反饋13號(hào)車鉤使用過程中無法開鎖，且上鎖銷組成的上鎖銷桿與鉤鎖連接的鉤子發(fā)生嚴(yán)重變形(見圖1)，車鉤開鉤時(shí)，上鎖銷組成直接被提出；部分車鉤鉤腔內(nèi)的推鐵經(jīng)樣板檢測(cè)存在變形現(xiàn)象(見圖2)。有個(gè)別車鉤連續(xù)更換上鎖銷組成后多次發(fā)生上鎖銷桿變形情況。

圖1 上鎖銷桿嚴(yán)重變形 圖2 推鐵變形

2 上鎖銷組成及推鐵變形失效原因分析

2.1 上鎖銷組成及推鐵變形失效過程

正常使用狀況下，上鎖銷組成和推鐵僅在開鎖和閉鎖時(shí)與鎖鐵發(fā)生作用，促使車鉤實(shí)現(xiàn)其功能。上作用車鉤開鎖是通過人力提起開鉤提桿，提桿通過上鎖銷組成將鎖鐵向上提起，在此過程中，鎖鐵腿推動(dòng)推鐵的踢足推動(dòng)面迫使推鐵繞著鉤體的推鐵孔轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)推鐵頭部(推鐵踢足)推動(dòng)鉤舌圍繞鉤舌銷轉(zhuǎn)動(dòng)，直至車鉤開鎖；開鎖的過程是一個(gè)人力作用過程，不足以將上鎖銷組成和推鐵作用變形，因此，排除了開鎖過程中發(fā)生上鎖銷組成和推鐵變形的可能性。

車鉤閉鎖時(shí)，車鉤內(nèi)部零件受力作用的順序與開鎖過程正好相反。機(jī)車車輛運(yùn)行過程中為實(shí)現(xiàn)連掛的車鉤閉鎖過程是靠機(jī)車車輛間的相互沖撞來完成的，這個(gè)沖撞過程的作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)比人力作用大，當(dāng)有外力阻止車鉤完成閉鎖時(shí)，就會(huì)發(fā)生致使上鎖銷組成及推鐵出現(xiàn)變形失效的可能性。車鉤正常閉鎖時(shí)，開鉤后上鎖銷組成和鎖鐵應(yīng)能復(fù)位；但在機(jī)務(wù)段調(diào)查上鎖銷組成和推鐵變形時(shí)發(fā)現(xiàn)，提桿開鉤后上鎖銷組成和鎖鐵不能復(fù)位，卡滯在鉤體的上鎖銷孔位置(見圖3)，同時(shí)用手推動(dòng)鉤舌，鉤舌不能轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)車鉤不能實(shí)現(xiàn)閉鎖。如果發(fā)生以上異常情況，機(jī)車車輛還強(qiáng)行連掛，在強(qiáng)大的撞擊力作用下還不能實(shí)現(xiàn)閉鎖，就會(huì)發(fā)生上鎖銷組成和推鐵變形失效，通過觀察發(fā)現(xiàn)：失效上鎖銷桿表面有明顯鉤體上鎖銷孔邊緣給予它的外力作用的痕跡，見圖4中白色圈內(nèi)部分。

圖3 上鎖銷組成和鎖鐵未復(fù)位

圖4 上鎖銷桿上的作用力痕跡

2.2 原因分析

2.2.1材料性能

經(jīng)對(duì)失效上鎖銷桿和推鐵進(jìn)行金相和化學(xué)成分分析，金相組織為正火+回火7級(jí)，合格；成分符合TB/T 2942 B級(jí)鋼鑄鋼件材質(zhì)要求。因此上鎖銷桿和推鐵的材料性能不是引起失效產(chǎn)生的原因。

2.2.2相關(guān)零件尺寸

通過更換幾套新的上鎖銷組成，反復(fù)操作和觀察提桿開鉤過程，發(fā)現(xiàn)失效車鉤開鉤至全開狀態(tài)時(shí)，上鎖銷桿會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)且有突然轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象，直至上鎖銷桿傾斜并靠在鉤體上鎖銷孔邊緣，此時(shí)上鎖銷桿的提鎖鉤與導(dǎo)向槽及上鎖銷桿轉(zhuǎn)軸卡死，在操作過程中能發(fā)現(xiàn)，且鎖鐵已頂置鉤體鎖鐵腔的前端，致使上鎖銷組成和鉤鎖不能復(fù)位，卡滯在鉤體的上鎖銷孔位置(見圖5)，用手推動(dòng)鉤舌不能閉鎖。

圖5 鎖鐵和上鎖銷組成未復(fù)位示意圖

據(jù)此初步判定鎖鐵的相關(guān)尺寸存在偏差，通過檢查2件發(fā)生失效車鉤鉤腔內(nèi)鎖鐵的關(guān)聯(lián)尺寸，發(fā)現(xiàn)鎖鐵安裝上鎖銷桿的導(dǎo)向槽存在局部凹陷，局部凹陷深度分別是約2 mm和4.6 mm(見圖6、圖7) ；該處圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸為(34±0.45) mm(見圖8)，實(shí)物凹陷部位檢測(cè)尺寸分別為36 mm和38.6 mm，超出了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)公差范圍，此兩件鎖鐵為不合格產(chǎn)品。

圖6 鎖鐵實(shí)物1 圖7 鎖鐵實(shí)物2

圖8 鎖鐵圖紙

更換失效車鉤的鎖鐵后，反復(fù)操作和觀察提桿開鉤過程，車鉤上鎖銷桿未發(fā)生卡滯，車鉤上鎖銷組成和推鐵未發(fā)生失效現(xiàn)象，機(jī)務(wù)段也未有此類質(zhì)量問題反饋。

2.2.3失效鎖鐵尺寸偏差原因分析及工藝改進(jìn)措施

對(duì)鎖鐵尺寸偏差發(fā)生的原因進(jìn)行分析，初步分析為鎖鐵縮沉造成的，經(jīng)對(duì)變形部位進(jìn)行解剖，發(fā)現(xiàn)存在局部縮孔。對(duì)鎖鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行分析，造成縮沉的原因如下：(1)鑄件該部位壁厚較厚，存在熱節(jié)，需要補(bǔ)縮，但該部位補(bǔ)縮通道不足；(2)熔模鑄造制殼形成該腔道的殼，澆注后受到鐵水的包圍，不易冷卻，使得該部位長時(shí)間處在高溫區(qū)間，收縮時(shí)間延長；(3)鎖鐵現(xiàn)采用立澆工藝，該部位在澆注時(shí)由于高溫鐵水的沖刷，吸收了較多的熱量，易過熱。

經(jīng)重新優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和澆注工藝，決定采用平澆工藝，同時(shí)在鎖鐵大平面增加澆冒口補(bǔ)縮熱節(jié)。經(jīng)重新試驗(yàn)、尺寸測(cè)量和密實(shí)度檢測(cè)，尺寸和密實(shí)度符合要求。

3 結(jié)論

經(jīng)過分析上鎖銷組成及推鐵變形失效發(fā)生的異常過程和異常過程產(chǎn)生的原因，可以確定鎖鐵的上鎖銷桿轉(zhuǎn)軸正下方導(dǎo)向槽的局部變形會(huì)導(dǎo)致上鎖銷組成及推鐵發(fā)生變形失效。通過對(duì)失效鎖鐵尺寸偏差原因分析和工藝改進(jìn)后的試驗(yàn)驗(yàn)證，說明鎖鐵澆注工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮鎖鐵導(dǎo)向槽的補(bǔ)縮問題，確保鋼水補(bǔ)縮通道；同時(shí)可根據(jù)產(chǎn)品圖紙?jiān)O(shè)計(jì)產(chǎn)品檢查樣板對(duì)導(dǎo)向槽的局部凹陷尺寸進(jìn)行檢查以保證產(chǎn)品符合要求?！?/p>