鐵路貨車閘瓦銷環(huán)改進研究

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摘要：針對我國鐵路貨車既有閘瓦銷環(huán)在運用過程中易丟失、不便于安裝和拆卸的狀況，提出改進方案。通過改進閘瓦銷環(huán)結(jié)構(gòu)、采用彈簧鋼材料，閘瓦銷環(huán)結(jié)構(gòu)可靠性、質(zhì)量保證能力得到提升，平均安裝時間減少25s。

關(guān)鍵詞：貨車閘瓦；閘瓦銷環(huán)；結(jié)構(gòu)；材料；改進

1既有閘瓦銷環(huán)運用現(xiàn)狀

鐵路貨車閘瓦銷環(huán)用于防止閘瓦插銷縱向竄出，保證閘瓦能夠有效地對輪對施加制動力，滿足車輛制動要求。鐵路貨車既有閘瓦銷環(huán)在裝車運用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)閘瓦銷環(huán)丟失現(xiàn)象。閘瓦銷環(huán)丟失后，閘瓦有脫落風(fēng)險，給列車運行帶來安全隱患。鐵路貨車既有閘瓦銷環(huán)安裝在閘瓦插銷組裝孔內(nèi)，為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，材料為符合Q/CR64—2014《貨車用閘瓦銷環(huán)》的F級鍍鋅低碳鋼絲。鐵路貨車閘瓦銷環(huán)安裝位置如圖1所示。鐵路貨車既有閘瓦銷環(huán)存在以下不足。（1）不便于組裝。既有閘瓦銷環(huán)為螺旋彈簧結(jié)構(gòu)，鋼絲間基本沒有間隙。安裝時，需要將閘瓦銷環(huán)末端（壓并區(qū)域）劈開一定角度，才能插進閘瓦插銷末端安裝孔，然后旋轉(zhuǎn)安裝到閘瓦插銷孔上。組裝后，還需要將末端劈開部分的鋼絲重新捏合。（2）運用過程中易丟失。既有閘瓦銷環(huán)材料為鍍鋅低碳鋼，硬度和剛度低。在運用過程中，由于振動，閘瓦銷環(huán)與閘瓦插銷長時間相互摩擦、撞擊，造成閘瓦銷環(huán)因磨耗破損而脫落丟失。另外，組裝閘瓦銷環(huán)后，如果未按要求將劈開部分重新捏合，或者捏合不到位，或者受操作環(huán)境制約，無法捏合，使得閘瓦銷環(huán)在運用過程中極易丟失。既有閘瓦銷環(huán)原始狀態(tài)和未完全捏合狀態(tài)如圖2所示。（3）不便于拆卸。拆卸既有閘瓦銷環(huán)時，需旋轉(zhuǎn)銷環(huán)，才能從閘瓦插銷上拆下。由于既有閘瓦銷環(huán)沒有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，拆卸時不易找到端口，造成拆卸困難。

2改進方案

2.1選用彈簧鋼

選用彈性性能較好的彈簧鋼，替代F級鍍鋅低碳鋼絲。通過對比材料性能，在保證新結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)強度相當(dāng)?shù)那疤嵯?，選用直徑為2mm、硬度為HB421的65Mn彈簧鋼。2種材料指標(biāo)對比見表1。彈簧鋼與級鍍鋅低碳鋼絲能夠承受的最大剪切力（剪切力=抗拉強度×剪切強度轉(zhuǎn)換系數(shù)×截面面積）相比，比值為1.08，兩者基本相當(dāng)。在旋轉(zhuǎn)安裝到閘瓦插銷安裝孔后，采用彈簧鋼的閘瓦銷環(huán)能夠自動恢復(fù)為捏合狀態(tài)，有效地保障鋼絲之間的貼合狀態(tài)，避免因貼合不到位造成丟失。彈簧鋼具有較高的硬度，可以有效減少閘瓦銷環(huán)與閘瓦插銷因摩擦產(chǎn)生的磨損，保證運用可靠性。2種材料成本相差不大。

2.2優(yōu)化結(jié)構(gòu)

針對既有閘瓦銷環(huán)不便于組裝和拆卸的問題，優(yōu)化閘瓦銷環(huán)結(jié)構(gòu)，有如下3個方案。方案1：采用圓柱螺旋彈簧結(jié)構(gòu)，壓并區(qū)域不小于1/4圈，兩端部預(yù)設(shè)開口導(dǎo)向段。方案1如圖3所示。方案2：采用圓柱螺旋彈簧結(jié)構(gòu)，壓并區(qū)域不小于1/6圈。一端設(shè)計成把手狀，方便推動閘瓦銷環(huán)卡入閘瓦插銷；另一端設(shè)置斜向下的導(dǎo)向段。方案2如圖4所示。方案3：采用內(nèi)部直線段貼合、末端設(shè)導(dǎo)向段的圓環(huán)結(jié)構(gòu)。方案3如圖5所示。3個方案的優(yōu)缺點如下。方案1：優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)可靠性較高，預(yù)設(shè)開口導(dǎo)向段可以很容易卡入閘瓦插銷組裝孔內(nèi)；容易批量生產(chǎn)加工，經(jīng)濟性好；反復(fù)裝卸后，閘瓦銷環(huán)壓并區(qū)域仍能有效貼合。缺點是閘瓦銷環(huán)仍需旋轉(zhuǎn)經(jīng)過壓并區(qū)域，裝卸速度比方案3慢。方案2：優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)可靠性高，一端預(yù)設(shè)小把手，組裝時，可以輕松卡入閘瓦插銷內(nèi)。缺點是本身結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)量不容易保證，拆卸比較困難，經(jīng)濟性較差。方案3：優(yōu)點在于組裝和拆卸容易，不需要旋轉(zhuǎn)銷環(huán)，找準(zhǔn)預(yù)留缺口位置，直拉和直推都可以組裝、拆卸；2條直線段可以保證足夠的張開角度。缺點在于直線段貼合要求較高，并且不是完全的封閉結(jié)構(gòu)，可靠性比方案1和方案2差。3種方案對比見表2。通過綜合對比分析3種方案的結(jié)構(gòu)可靠性、質(zhì)量保證能力、拆裝難易程度，以及經(jīng)濟性，選用方案1。

3試裝驗證

在豐臺車輛段雙橋檢修車間選取10輛貨車，在豐臺車輛段雙橋運用車間選取C64H和C64K型貨車各1輛，共12輛，編號為1#—12#。在選取的12輛貨車上分別安裝改進型閘瓦銷環(huán)和既有閘瓦銷環(huán)，安裝時間對比見表3。全車更換改進型閘瓦銷環(huán)平均安裝時間約需30s。采用既有閘瓦銷環(huán)，在銷環(huán)已經(jīng)劈開一定角度的前提下，全車更換閘瓦銷環(huán)平均約需55s。全車安裝改進型閘瓦銷環(huán)時間較既有閘瓦銷環(huán)平均節(jié)約25s。改進型閘瓦銷環(huán)設(shè)有導(dǎo)向段，避免既有閘瓦銷環(huán)在安裝之前需要手工劈開一定角度環(huán)節(jié)，安裝方便，大大提升了安裝速度；采用改進型閘瓦銷環(huán)，壓并區(qū)域貼合良好，不需要再次捏合壓并區(qū)域，組裝質(zhì)量明顯優(yōu)于既有閘瓦銷環(huán)。改進型閘瓦銷環(huán)組裝狀態(tài)如圖6所示。

4結(jié)語

通過現(xiàn)場試裝，改進型閘瓦銷環(huán)很好地解決了既有閘瓦銷環(huán)不便于組裝和拆卸、彈性不足、易丟失等問題。采用具有導(dǎo)向段的改進型彈簧鋼閘瓦銷環(huán)，可以提高閘瓦銷環(huán)安裝速度和安裝質(zhì)量，并且易于拆卸。改進型閘瓦銷環(huán)已于2017年3月通過原中國鐵路總公司技術(shù)評審，代替既有閘瓦銷環(huán)在全路鐵路貨車上使用。3年實際運用表明，改進效果良好。

參考文獻

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［2］孫方遒．工程力學(xué)［M］．北京：北京理工大學(xué)出版社，2014：249-252．

［3］劉鴻文．材料力學(xué)：上冊［M］．3版．北京：高等教育出版社，1992：60-62．

作者：宋力 李珣 呂靜 單位：中車齊齊哈爾車輛有限公司北京科技分公司