电力机车车钩和钩尾框检修技术攻关

李景康

（中车太原机车车辆有限公司，山西 太原 030027）

电力机车车钩缓冲装置是电力机车的重要组成部分，主要部件包括车钩、钩尾框、缓冲器等，其作用是连接列车中机车和车辆、机车及客车，使彼此保持一定距离，并且传递和缓和列车在运行中或在调车时所产生的牵引力和冲击力。中车太原机车车辆有限公司的主要产品有韶山型电力机车大修、轻大修及和谐D3 型电力机车C6 修使用的车钩，钩尾框型号有ND 型下作用车钩（TB/T 1595）、13B 型钩尾框（TB/T 456）和100 型下作用车钩、100 型钩尾框（TB/T 3334）。中车太原机车车辆有限公司通过电力机车车钩、钩尾框利旧检修技术攻关，制定了电力机车车钩钩尾框的利旧检修技术方案，实践表明，不仅有效保证了电力机车车钩、钩尾框的检修质量，拓展了公司电力机车检修重要零部件自主修造产品种类，而且降低了生产成本，提高了单车利润。

1 电力机车车钩和钩尾框检修工艺路线设置

依据韶山型电力机车大修规程、轻大修规程、和谐D3 型电力机车C6 修规程及检修标准[1-4]，制定了电力机车车钩、钩尾框检修技术方案，编制了检修工艺文件，根据检修工艺要求设置了车钩、钩尾框检修流水线。机车整车解体时，须将拆解下的钩缓装置分解为钩体、钩舌、钩腔配件、缓冲器、钩尾框等部件，并对以上部件进行清洁、除油处理，由分解部门依据检修技术方案对以上部件进行初检，符合初检要求的钩体、钩舌、钩腔配件、钩尾框送下工序进行抛丸除锈处理。

1.1 车钩和钩尾框检修流水线

钩体、钩舌、钩尾框的探伤检测；工作量较小的焊修；车钩组装及三态作用试验。钩体、钩舌、钩尾框较大的故障需下线检修；车钩缓冲装置的钩腔配件、钩舌销等其他配件，实行线下检测，集中检修。

1.2 主要工艺设备

抛丸除锈机、复合磁化湿法探伤机、钩体尾框步进式循环检修线、桥式起重机、平衡吊、车钩组装及三态试验台、直流电焊机、远红外焊条烘干炉、车钩热处理装置、钩尾销孔加工机具、钩耳孔及钩舌销孔镗孔机、钩耳孔及钩舌销孔镶套机等。

1.3 主要检测量具

钩舌锁面及钩锁承台检修样板、钩舌钩锁坐入量检测量规、钩舌销孔检修量规、钩体扁销孔检修样板、上下防跳间隙塞尺、塞尺、钩耳间隙塞尺、闭锁位内侧距检修样板、全开位内侧距检修样板、游标卡尺等。

2 车钩的损伤形式与检修

2.1 钩体的主要损伤形式与检修

钩体的主要损伤形式有裂纹、变形、磨耗超限，钩体的使用实行寿命管理。ND 型、100 型钩体更换时，需更换为100 型钩体。钩体裂纹多发生在钩耳、钩腕、钩颈、钩舌尾承壁、钩尾销孔、下锁腔、钩头上下牵引突缘的根部等部位。

2.1.1 钩体裂纹的检修

有下列情况之一需更换钩体：钩体上的横向裂纹及长度超过50 mm 的纵裂纹；钩体扁销孔向尾端发展的裂纹；上下耳销孔向外的裂纹及该处超过端截面40%的裂纹；钩体上距钩头50 mm 内的裂纹及砂眼；上下钩耳间（距钩耳25 mm 以外）超过30 mm 的纵横裂纹；钩腕上超过腕高20%的裂纹。

钩体裂纹焊修需注意：C 级钢、E 级钢钩体裂纹焊修前应清除缺陷、制坡口。E 级钢坡口制作只能采用冷加工的方法（如机床加工），不允许使用火焰割炬、碳弧气刨等热加工方法来清除缺陷或制备坡口，坡口表面应露出母材金属本色，坡口底部与侧壁过渡要圆滑，不得留有尖角，坡口及其周围至少20 mm 范围内应清除油污、铁锈和其他杂物；“V”型坡口应为 30°～120°。C 级钢采用 J606 焊条，E 级钢采用J857 焊条，焊条应进行烘焙，温度为350～400 ℃，保温时间1 h；当天未用完的焊条次日使用前须重新烘干，重复烘干次数不宜超过3 次；焊条保温筒温度为100～150 ℃；施焊前环境温度不得低于5 ℃。由于C 级钢、E 级钢材质强度较高，容易出现焊后热裂纹，施焊前须用割炬进行局部预热至150 ℃以上，用点温计检测；预热范围为待焊区域及其周围不小于母材厚度3 倍或75 mm的较小值宽度；焊接时应防止电弧击伤配件表面并留出1～2 mm 打磨余量，焊后须进行热处理，并严格按照规定对裂纹缺陷清除后进行复探确认无裂纹；裂纹焊修深度不得大于焊修部位母材厚度的20%，大于20%需更换；受检修线结构限制无法施焊的部位，可将钩体吊放到地面平台上进行焊接和磨修。

2.1.2 钩体变形原因及检修

钩体变形主要有钩身弯曲、钩耳变形和钩腕外胀，多是由运行及调车作业中的过大冲击造成的。钩身弯曲过大时，在运用中将会产生较大的弯矩，容易造成钩舌及钩耳的裂纹。钩腕外涨严重会失去控制对方钩舌的能力，将导致车钩的自动分离。检修钩身弯曲大于10 mm 时，需加热调修后探伤或更换，调修应注意3 点：一是将部位局部加热至730～850 ℃后，在压力机上进行调直；二是调直后在室温不低于15 ℃的空气中自然缓冷，不允许使用液体或水雾冷却；三是对调修部位进行磁粉探伤检查。

2.1.3 钩体磨耗检修

钩体磨耗是钩体与相配合零件相对摩擦的结果。磨耗部位多发生在钩耳孔及钩身与托板的接触处，其次是钩尾侧面、端面、钩锁腔侧壁及钩锁腔内防脱（跳）台处。车钩磨耗后会削弱车钩强度，影响车钩的作用，如防脱（跳）台磨耗后，将会使车钩失去防脱（跳）作用。前导向角磨耗超过2 mm 时堆焊后磨修或更换，钩腔前导向角要恢复原型6 mm凸台原形[3]；防跳凸台高度原型（18+10）mm、钩耳销孔直径原型54 mm、钩体扁销孔原型（110+30）mm × （44+20）mm、钩体尾部厚度原型 49～51 mm，允许焊修的磨耗量小于原型尺寸10%时堆焊，恢复原型，超过磨耗限度时报废。

磨耗焊修时C 级钢采用J606 焊条，E 级钢采用J857 焊条，焊条应进行烘焙，温度为350～400 ℃，保温时间1 h；当天未用完的焊条第二天使用前须重新烘干，重复烘干次数不宜超过3 次；焊条保温筒温度为100～150 ℃；施焊前环境温度不得低于5 ℃。磨耗部位施焊前用割炬进行局部预热至150 ℃以上，用点温计检测；预热范围为待焊区域及其周围不小于母材厚度3 倍或75 mm 宽度的较小值；焊接时应防止电弧击伤配件表面并留出1～ 2 mm 打磨余量。平面堆焊采用纵向分层堆焊；钩耳孔与钩尾销孔采用同心圆焊波堆焊；多层焊时，第一层应采用直径3.2 mm 的焊条施焊，每焊完一层后，应清理焊渣后再焊下一层。堆焊时焊道要相互重叠不小于1/3 焊道宽度，各道焊波要紧密相连，堆焊层应平整；焊后须进行热处理。受检修线结构限制无法施焊的部位，可将钩体放到地面平台上进行焊接和磨修。

2.2 钩舌的损伤形式与检修

钩舌的主要损伤形式有裂纹、磨耗、变形等。裂纹多发生在钩舌内侧面的上下弯角处、钩舌销孔、牵引突缘及冲击突肩的根部等拉伸载荷应力较大的受力部位；钩舌磨耗的主要部位是内侧面，其次是钩舌尾部侧面（与钩锁接触面）及钩舌销孔。

2.2.1 钩舌损伤检查重点

在检修中，钩舌故障最多的为裂纹，车钩缓冲装置设计理念中强度是从钩舌—钩体—钩尾框—缓冲器—底架依次增大的，钩舌的强度最小，在列车受到不正常牵引或冲击力时，最先受到损伤的是钩舌，所以在钩舌检修中要把防止钩舌断裂作为一个重点。

2.2.2 钩舌的检修

SS3B 大修时钩舌更新[4]；钩舌护销突缘部分缺损时更换；冲击台缺损时更换；钩舌厚度小于68 mm 时更换；钩舌上有裂纹时更换；钩舌锁铁坐入量小于40 mm 时焊修恢复原形；钩舌销孔直径大于44 mm 时堆焊或更换。C 级钢采用J606 焊条，E级钢采用J857 焊条，焊条应进行烘焙，温度为350～400 ℃，保温时间1 h；当天未用完的焊条次日使用前须重新烘干，重复烘干次数不宜超过3次；焊条保温筒温度为100～150 ℃；施焊前环境温度不得低于5 ℃。施焊前须用割炬进行局部预热至150 ℃以上，用点温计检测；预热范围为待焊区域及其周围不小于母材厚度3 倍或75 mm的较小值宽度；焊接时应防止电弧击伤配件表面并留出1～2 mm 机加工余量；焊修后钩舌锁铁坐入量≥45 mm，钩舌销孔直径≤44 mm，钩舌厚度≥68 mm。

2.3 钩锁的损伤形式与检修

钩锁的主要损伤形式是磨耗，磨耗的部位大多在钩锁与钩舌尾部的接触处。由于钩锁是承受压力的部件，故其裂纹及变形较少。

在钩锁检修中，只允许焊修坐锁面、钩锁导向面。在更换新品时，必须更换E 级钢材质钩锁。

2.4 钩舌推铁的损伤形式与检修

钩舌推铁的主要损伤形式是变形和磨耗，一般较少发生裂纹。变形的原因是本身刚度小。钩舌推铁磨耗或变形达到一定程度后，车钩会失去全开作用。钩舌推铁变形或磨耗时，材质须更换为C 级钢或E 级钢。

2.5 车钩下锁销组成的损伤形式与检修

下锁销组成的主要损伤形式是防脱（跳）台处的磨耗，磨耗严重时车钩会失去防脱（跳）作用。下锁销组成磨耗超限时应整体更新。为了防止车钩分离，目前机车的ND 型、100 型系列下作用车钩安装后均加装了车钩上防跳装置。

3 钩尾框的损伤形式与检修

钩尾框为13B（C 级钢、E 级钢）和TB/T 3334 100 型钩尾框（E 级钢)，不得使用锻造钩尾框；钩尾框下框身下平面不许焊装磨耗板。钩尾框的主要损伤形式有尾销孔处的磨耗、钩尾框侧板厚度磨耗、钩尾框与缓冲器接触处的磨耗；出现钩尾框上的横裂纹、扁销孔向端部发展的裂纹时需更换。除上述规定部位外的其他裂纹缺陷（不超过40mm 的纵向裂纹）进行裂纹焊修后需磨平并与周围表面圆滑过渡。

3.1 磨耗焊修

钩尾框框身、钩尾扁销孔焊修磨耗量不得大于原尺寸的10%，大于时需更换；钩尾扁销孔尺寸小于109 mm 时堆焊，堆焊时留出1～2 mm 机加工余量；钩尾框框身厚度小于27 mm 时堆焊，堆焊时留出1～2 mm 机加工余量；其他磨耗部位以非磨耗部位为基准，堆焊量大于磨耗量。C 级钢采用J606 焊条，E 级钢采用J857 焊条，焊条应进行烘焙，温度为350～400 ℃，保温时间1 h；当天未用完的焊条次日使用前须重新烘干，重复烘干次数不宜超过3 次；焊条保温筒温度为100～150 ℃；施焊前环境温度不得低于5 ℃。施焊前须用割炬进行局部预热至150 ℃以上，用点温计检测；预热范围为待焊区域及其周围不小于母材厚度3 倍或75 mm 的较小值宽度；焊接时应防止电弧击伤配件表面并留出1～2 mm 机加工余量；焊修后钩尾扁销孔≤109 mm，钩尾框框身厚度≥27 mm。

3.2 裂纹焊修

裂纹焊修深度不得大于母材厚度的20%，大于20%需更换；坡口表面应露出母材金属本色，坡口底部与侧壁过渡要圆滑，不得留有尖角，坡口及其周围至少20 mm 范围内应清除油污、铁锈和其他杂物；“V”型坡口应为30°～120°；焊后须进行热处理，并严格按照规定对裂纹缺陷清除部位进行复探确认无裂纹。

4 车钩组装要求

车钩组装前应确认钩体型号为ND 型、100 型，钩舌型号应为ND 型、100 型、13 型；ND 型、13型钩舌可安装在ND 型钩体上，100 型钩舌可安装在100 型钩体上；钩舌更新时均采用100 型。E 级钢钩舌、E 级钢钩锁可与C 级钢、E 级钢钩体配套使用；其他钩腔内部配件有C 级钢、E 级钢标记者应按相同材质配套组装，车钩配件无材质标记者按普碳钢处理。

钩舌销更换的新品须为合金钢，开口销为新品，SS3B 型钩舌为新品，钩腔内配件有磨耗和变形时需要更换新品。

钩舌推铁选配时必须保证开锁作用良好；钩腔内各配件不得有锈蚀和油污，组装时需在钩腔各配件涂抹润滑脂（干性二硫化钼须用工业乙醇按4∶1比例配制成湿剂状态）；钩舌销钩舌与下钩耳不许安装调整垫；钩舌与钩耳上下面的间隙为1～6 mm；钩舌销与钩耳孔短径方向的间隙范围为1～3 mm；钩锁面与钩腔内立壁的横向间隙不大于6.5 mm；钩锁与钩舌间贯通间隙为5～18 mm；钩锁铁向上活动量为5～18 mm；闭锁位时钩舌与钩腕内侧面距离为112～122 mm，全开位时钩舌与钩腕内侧面距离为220～235 mm；钩舌销开口销双面劈开角度为60°～70°。

5 车钩三态故障分析及防控措施

钩体、钩舌、钩舌销及钩腔内配件检修组装完毕后，应进行三态作用试验。所谓三态作用是指车钩在闭锁位、开锁位、全开位三个作用位置的性能。车钩三态作用不良，尤其是闭锁不良，将严重影响车辆的使用。三态作用不良主要是由于钩头及钩腔内零件制造或检修质量不良所造成的，极有可能造成列车分离事故。

5.1 车钩自动分离的原因分析

原因主要有：车钩闭锁位尺寸超限；车钩防跳作用不良；提钩杆不符合标准或角度不符合规定，机车运用过程中提钩杆动作带动钩锁销动作；两车车钩高度差超限，运行在坡道时或者机车振动较大时，两车钩脱离[5]；车钩“低头”造成钩高超差或车钩下锁销不处于防跳位置使防跳失灵；车钩连接状态不良（未落锁）；下作用式车钩上防跳插销丢失、漏装、漏插或插装不到位。

5.2 车钩自动分离的防控措施

认真进行车钩的三态作用试验；严格控制车钩闭锁位和全开位的尺寸；严格控制车钩防跳间隙（钩锁移动量），认真检查车钩防跳性能；钩腔上防跳台磨耗超限时堆焊后磨修或更新；钩舌的钩锁承台磨耗超限时堆焊磨修恢复原型，钩锁座入量控制在45～52 mm 之间，并且该部位不得在现车堆焊；下锁销磨耗超限时，C 级钢或E 级钢材质者变形时应恢复原型，不能恢复原型者更换；下作用车钩在安装后应全部按规定加装车钩上防跳；提钩杆应严格按图纸制作，安装角度应符合规定；严格控制车钩高度，测量车钩高度时，应保证钩尾框与钩尾框托板密贴、车钩钩体与车钩托梁密贴，确保测量准确[5]；认真检查车钩现车安装状态，出现“低头”现象应认真查明原因及时处理；下作用车钩按规定安装车钩上防跳装置，装有上防跳装置的车钩，机车连接后，应按规定将定位销杆插装到位，有效起到控制车钩下锁销组成移动而限制钩锁上移，避免钩锁上移后开锁，防止车钩分离的作用。

6 结束语

中车太原机车车辆有限公司年均检修韶山型电力机车100 台左右、和谐D3 型电力机车150～200 台，在未进行电力机车钩、钩尾框利旧检修技术攻关之前，车钩、钩尾框需全部更换新品，该部分成本占整车物料成本的1%左右；通过技术攻关实现车钩、钩尾框检修后，检修合格的车钩、钩尾框成本仅占整车物料成本的0.2%，降低了生产成本，单车利润率提高了0.8%。中车太原机车车辆有限公司的生产实践表明，通过制定规范合理的电力机车车钩钩尾框利旧检修技术方案，实施有效的车钩三态故障防控措施，保证了电力机车车钩、钩尾框检修质量，拓展了电力机车检修重要零部件自主修造产品种类。