H型车钩在铁路客车上的应用

李世明

摘 要：该文先对我国铁路15号车钩结构进行了简单介绍；对客车15号车钩常见问题进行了介绍，15号车钩有自身的弱点。对15号H型车钩特点进行了简单的介绍，同时与15号车钩进行了对比，说明15号H型车钩性能要比15号车钩优良。对H型车钩结构及每部分功能进行了详细介绍；列出了H型车钩的主要技术参数；对H型车钩的工作原理进行了详细论述；对钩高的调整方法进行了详细论述。

关键词：15号车钩 15号H型车钩 H型车钩 米轨客车

中图分类号：U27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（a）-0130-05

由于15号车钩在国内比较常用，对15号车钩的结构特点、性能优缺点相关文章介绍的也比较多。但目前国内线路状况比较好，客车用15号车钩已能很好地满足线路要求。而缅甸等国家，线路基础设施还不是很完善，通过对比发现20世纪90年代中国等国家给缅甸供过的车辆基本上采用15号车钩，但通过多年运营发现，车钩磨损严重，不能满足缅甸国家的线路需求。为了解决此问题，尝试在缅甸采用H型车钩。

1 国内车钩概况

目前我国铁路25T客车主要采用15号车钩或15号H型车钩。通过近几年的飞速发展，我国的铁路线路得到了很大的改善。而15号车钩能很好地解决列车纵向冲击，提高旅客乘坐的舒适性，同时不需要改变现有车体的结构，可将15号车钩缓冲装置从车体底架完全置换。15号车钩使用在客车上，由于客车设有通过台和风挡装置，所以采用下作用式车钩。15号车钩由钩体、钩舌及钩头等配件组成。其中钩体是车钩的基础部分，钩体分为钩头、钩身、钩尾3部分。钩头与钩舌通过舌销相连接，钩舌可绕舌销转动，钩头内部装有钩锁铁、钩舌推铁、钩推销等零件。15号车钩由铸钢ZG230-450制成。

2 客车15号车钩常见问题

客车15号车常见问题主要有以下两个方面[1]。

2.1 车钩裂纹

原因分析如下。

（1）车钩纵向冲击力较大。客车速度高，车钩承受的纵向作用力越大。钩耳原是不受力的，但由于加修耳孔的不当或配装钩舌时钩耳孔中心至牵引突台间的距离变小等原因，使得钩耳承提了全部的牵引力，上下钩耳由于铣孔镶套所造成的不同心度，也会使其受力不均，以致造成钩耳孔附近产生裂纹。

（2）车钩连接间隙较大。车钩长期服役，车速加快，造成牵引台和冲击台磨耗加剧，但受结构限制，牵引台和冲击台无法加修，使得钩头牵引台、冲击台与钩舌牵引台、冲击台之间的间隙大于钩舌与钩耳孔之间的间隙，致使钩舌销和钩耳受力，导致钩耳产生裂纹。15号车钩连接面处及车钩与从板等存在间隙，据计算，总间隙达到27.5 mm，而且这个自由间隙随着钩舌、钩腕的磨耗不断加大，运用中自由间隙一般在30～60 mm之间。而国外与我国客车情况最具可比性的日本、德国，车钩连接间隙都小于3 mm。

（3）缓冲器的性能不良。与15号车钩配套的所谓大容量G1号缓冲器，其结构、原理及外形尺寸和1号缓冲器基本相同，只是弹簧钢材质由55Si2Mn改为60Si2CrVA，环簧的断面尺寸进行了调整，主要靠提高强度和初压力来提高缓冲器的容量。但是G1号缓冲器刚度增加了约33%。在同样的纵向相对位移下，其所受纵向力也要相应地增加1/3左右，同时G1号缓冲器的较大初压力，使其存在一定的不缓冲区，牺牲了对小冲击的缓和，初压力越大，影响冲动越大。缓冲器强度和初压力提高的同时，它的吸收率也要降低。這些因素都导致了列车纵向冲击加大，提高了车钩的受力工况。

（4）焊修工艺不当。钩尾销孔附近的裂纹，大多出现在此部位磨耗后焊修过的车钩上。主要是由于焊修工艺不当，造成焊缝中存在焊接缺陷（如气孔、夹渣等）或焊修后热影响区性能下降，形成疲劳裂纹源，导致了此部位裂纹的增多。

2.2 过渡车钩高不好控制

为了便于与普通车钩的连接，装用密接钩的25T型客车进行A2、A3修时都要装用过渡车钩，经常出现刚做过A2、A3修的过渡车钩的钩过低或过高，与普通客车连挂不上，需要重新调整过渡车钩的钩高。

原因分析：过渡车钩是15号车钩钩体与密接式车钩缓装置通过8个M30的螺栓连接而成，过渡车钩的重量是密接式车钩的2倍多。在A2、A3修时对吊座上的支撑弹簧盒只做状态修，不做分解，弹簧盒里面的弹簧已部分锈蚀，造成弹簧盒在垂直方向上的灵活性大大降低。当过渡车钩安装后，会使支撑弹簧盒压缩量很大且上下活动很不灵活。此时只要用手动一下钩头，就可以把过渡车钩的钩高调整到任意高度（在一定范围内），所以刚修好的车，车钩高度存在很大的偶然性，向上抬一下钩头，车钩高度就会变得很高，向下压一下钩头，车钩高度就会变得很低。

3 客车15号H型车钩特点

15号H型车钩是在15号车钩的基础上参考了美国AAR标准，进行了改良，使车钩的材质为ZG15H，而15号车钩的材质为ZG230-450，同时对钩体和钩进行了改进。15号H型车钩保留了15号车钩的优点，通过结构上的改进，使车钩的受力更趋于合理，同时与原15号车辆整钩及零件可互换。整钩静拉破坏强度大于2 300 kN，可满足列车扩编到25辆的要求。加入了微量合金元素，虽然生产成本提高22.8%左右，但机械性能却比原车钩提高31.3%，功能与成本相比，价值数为1.33，在我国取得了较好的社会效益和经济效益[2]。

4 H型车钩

随着习主席一带一路政策的实施，我国逐步向国外拓展铁路市场。而国外的铁路线路状况参差不齐，如缅甸、伊拉克等，线路等基础设施相对落后。20世纪90年代，老四方工厂曾给缅甸供过米轨客车，采用15号车钩，由于线路曲折不齐，在平直线路上，有的左右轮轨高度差局部能达到25 mm以上，在我国的线路坡度最大为25‰，而缅甸则能到40‰，原15号车钩损坏严重，均被缅甸替换为日本的H型车钩。

4.1 H型车钩优点

H型车钩作为客车用密接车钩，具有连挂间隙小、综合性能优良等特点，能够满足客车高安全性和高舒适性运行的牵引需要。钩体、钩尾框等主要部件采用了C级钢材料；同时，与转向体、缓冲装置、托梁装置配套使用，组成了完整的钩缓装置，具有装车方便、维护周期长、耐磨性优良、可靠性高等优点。

4.2 H型车钩结构组成及工作原理

（1）缅甸客车车钩及缓冲装置主要由车钩装置、缓冲装置、托梁装置、转向体装置等四大部件组成，如图1所示。

（2）车钩装置主要由钩体、钩舌、钩锁、钩舌推铁、下锁销组成、钩舌销、钩舌销挡销、提钩杆、提钩杆座等零部件组成，如图2所示。

（3） 缓冲装置由钩尾框、前从板、橡胶堆、后从板等组成，如图3所示。在通过横销与转向体组成后，在一侧要通过螺纹装入横销挡板，其作用是防止横销向一侧滑出。为保证挡板固定的可靠性，在挡板两侧还设置了两个防转螺钉，应保持拧紧状态以防脱落。

（4）托梁装置的作用是托举车钩，保持车钩基本水平，以方便连挂。当车钩连挂后，由于车钩具有联锁功能，托梁已无实际功能。但为了适应车钩垂向振动的需要，托梁的鞍座下方设置有弹簧，其作用是避免车钩振动时对托梁形成刚性冲击（见图4）。

（5）转向体装置的作用是连接车钩和钩尾框，分别通过竖销和横销完成连接。竖销连接处的可允许车钩在水平面内摆动，以适应车辆通过水平曲线的需要；横销连接处的作用是使车钩在水平面内转动，以满足车辆振动及通过竖曲线的需要（见图5）。

4.3 技术参数

（1） H型车钩。

车钩的主要技术参数或性能特点：

静拉破坏强度（kN） 2 660

连挂间隙（mm） 2.8±1

连接面到旋转中心距离（mm） 788

总重（kg） 251

主要部件铸造材料 C级钢

（2）缓冲装置。

阻抗力（kN） 1 200

行程（mm） 55

安装空间（mm） 345×318×224

（3）转角范围。

水平 20°

垂向 6°

（4）托梁鞍座行程。

垂向（mm） 70

4.4 车钩工作原理

车钩的工作状态有3种：开锁、全开、闭锁。

4.4.1 闭锁位

钩锁底部坐在钩舌的锁铁承台上，钩锁的右侧被钩头的内壁所阻挡，左侧又挡住了钩舌尾部，使钩舌在钩头内不能绕钩舌销转动，形成稳定的闭锁状态[3]（见图6）。

为防止因车辆振动导致钩锁自动跳起造成脱钩，在闭锁位置时，下锁销组成的锁爪顶端正好顶住钩舌承台背部平面，而锁爪又与钩锁相联锁，这样钩锁就无法因动而自行上窜，从而可有效防止运行中车钩自动开钩。

4.4.2 开锁位

两连挂着的车辆欲分开时，需有一个车钩处于开锁位置。转动提钩杆，此时下锁销组成上的锁爪向后转动，不再限制钩锁上升；继续转动提钩杆，钩锁便会向上升起，由于钩锁前部偏重，钩锁发生一定角度的旋转，致使钩锁的下脚处的缺口坐落在钩舌推铁对应的挡棱上。这时即使放下提钩杆，钩锁也不会落下，车钩便处于开锁位。这样，钩锁下部的坐锁面与钩舌尾部的上面处在一个平面内（或略高），钩锁不再阻碍钩舌的转动（如果钩舌受到牵引力就能绕钩舌销转动），此为开锁位（见图7）。

4.4.3 全开位

在车辆彼此连挂之前，必须有一个车钩处于全开位置，才能达到自动连挂的目的。

当车钩达到开锁位置后，继续用力转动提钩杆，使下锁銷组成继续往上提升，下锁销会带动钩锁铁一起上升，这时钩锁尾部会推动钩舌推铁一端，从而使钩舌推铁绕着其转轴而转动，钩舌推铁的另一端便会推动钩舌尾部的背面，使钩舌绕钩舌销转开成全开状态。此时放下提钩杆，钩锁铁则坐落于钩舌尾部上面，成全开位置（见图8）。

当两车连挂时，由于钩舌尾部与坐落在其上的钩锁铁接触部分是一弧面，当钩舌向闭锁位旋转至极限位后，钩锁就会因自重而垂直落下，恢复成闭锁位置。

4.5 钩高调整方法

整个钩缓装置完成装车后，需要测量并调整钩高，钩高测量及调整方法如下。

4.5.1 测量

测量车钩中心线（钩体上涂有白粗线标记）距轨面高度，应在整车设计规定的范围内。同时，还需测量A点与B点的高度差（如图），A点不能高于B点，但可低于B点最大10 mm。由于H-C车钩为联锁式密接车钩，车钩连挂后类似一刚性杆件，呈“抬头”状的车钩在连挂后会持续压缩托梁鞍座，导致车钩与托梁间的磨耗增加。

4.5.2 调整

当需要调整车钩高度时，先设法把鞍座固定住（可通过车钩向下压鞍座并在钩身上平面与车体间塞入木块），然后拆下钩高调整螺栓的开口销和螺母（注意其位于两侧吊梁下方内部隐避处），然后取下鞍座压板（如图10）。如果需要升高车钩高度，就要减少鞍座压板上方的调整垫圈的数量；如果需要降低车钩高度，则要增加鞍座上方调整垫圈的数量。

4.5.3 要点

需要注意，车钩中线心应尽可能与钩尾框及缓冲器中心线在高度方向上保持一致，以便更稳定地传递纵向冲击力。

调整完钩高后，应测量鞍座顶板下平面到托梁凹处的距离（见图11），该距离应在60～78 mm范围内。

5 结论

（1）2015年9月份H型车钩研制成功，2016年1月份缅甸客车正式上线运营，通过一年多的运营跟踪，国产化的H型车钩很好地解决了原15号车钩磨损严重的问题。

（2）通过结构及材质的改进，H型结构适应了缅甸比较复杂的线路，为开发新型结构的车钩提供了新的思路。

参考文献

[1] 李佩玉.浅谈15号车钩改造过程中的问题和解决措施[J].轨道交通装备与技术，2014（6）：25-27.

[2] 许之昕.高强度低合金ZG15H型客车车钩的研制[J].铁道学报，1992（3）：110-112.

[3] 梁显华.关于15号车钩改造及钩舌尾部加修问题的分析与建议[J].中国高新技术企业，2014（22）：42-43.