電力機車車鉤和鉤尾框檢修技術攻關

李景康

（中車太原機車車輛有限公司，山西 太原 030027）

電力機車車鉤緩沖裝置是電力機車的重要組成部分，主要部件包括車鉤、鉤尾框、緩沖器等，其作用是連接列車中機車和車輛、機車及客車，使彼此保持一定距離，并且傳遞和緩和列車在運行中或在調車時所產生的牽引力和沖擊力。中車太原機車車輛有限公司的主要產品有韶山型電力機車大修、輕大修及和諧D3 型電力機車C6 修使用的車鉤，鉤尾框型號有ND 型下作用車鉤（TB/T 1595）、13B 型鉤尾框（TB/T 456）和100 型下作用車鉤、100 型鉤尾框（TB/T 3334）。中車太原機車車輛有限公司通過電力機車車鉤、鉤尾框利舊檢修技術攻關，制定了電力機車車鉤鉤尾框的利舊檢修技術方案，實踐表明，不僅有效保證了電力機車車鉤、鉤尾框的檢修質量，拓展了公司電力機車檢修重要零部件自主修造產品種類，而且降低了生產成本，提高了單車利潤。

1 電力機車車鉤和鉤尾框檢修工藝路線設置

依據韶山型電力機車大修規(guī)程、輕大修規(guī)程、和諧D3 型電力機車C6 修規(guī)程及檢修標準[1-4]，制定了電力機車車鉤、鉤尾框檢修技術方案，編制了檢修工藝文件，根據檢修工藝要求設置了車鉤、鉤尾框檢修流水線。機車整車解體時，須將拆解下的鉤緩裝置分解為鉤體、鉤舌、鉤腔配件、緩沖器、鉤尾框等部件，并對以上部件進行清潔、除油處理，由分解部門依據檢修技術方案對以上部件進行初檢，符合初檢要求的鉤體、鉤舌、鉤腔配件、鉤尾框送下工序進行拋丸除銹處理。

1.1 車鉤和鉤尾框檢修流水線

鉤體、鉤舌、鉤尾框的探傷檢測；工作量較小的焊修；車鉤組裝及三態(tài)作用試驗。鉤體、鉤舌、鉤尾框較大的故障需下線檢修；車鉤緩沖裝置的鉤腔配件、鉤舌銷等其他配件，實行線下檢測，集中檢修。

1.2 主要工藝設備

拋丸除銹機、復合磁化濕法探傷機、鉤體尾框步進式循環(huán)檢修線、橋式起重機、平衡吊、車鉤組裝及三態(tài)試驗臺、直流電焊機、遠紅外焊條烘干爐、車鉤熱處理裝置、鉤尾銷孔加工機具、鉤耳孔及鉤舌銷孔鏜孔機、鉤耳孔及鉤舌銷孔鑲套機等。

1.3 主要檢測量具

鉤舌鎖面及鉤鎖承臺檢修樣板、鉤舌鉤鎖坐入量檢測量規(guī)、鉤舌銷孔檢修量規(guī)、鉤體扁銷孔檢修樣板、上下防跳間隙塞尺、塞尺、鉤耳間隙塞尺、閉鎖位內側距檢修樣板、全開位內側距檢修樣板、游標卡尺等。

2 車鉤的損傷形式與檢修

2.1 鉤體的主要損傷形式與檢修

鉤體的主要損傷形式有裂紋、變形、磨耗超限，鉤體的使用實行壽命管理。ND 型、100 型鉤體更換時，需更換為100 型鉤體。鉤體裂紋多發(fā)生在鉤耳、鉤腕、鉤頸、鉤舌尾承壁、鉤尾銷孔、下鎖腔、鉤頭上下牽引突緣的根部等部位。

2.1.1 鉤體裂紋的檢修

有下列情況之一需更換鉤體：鉤體上的橫向裂紋及長度超過50 mm 的縱裂紋；鉤體扁銷孔向尾端發(fā)展的裂紋；上下耳銷孔向外的裂紋及該處超過端截面40%的裂紋；鉤體上距鉤頭50 mm 內的裂紋及砂眼；上下鉤耳間（距鉤耳25 mm 以外）超過30 mm 的縱橫裂紋；鉤腕上超過腕高20%的裂紋。

鉤體裂紋焊修需注意：C 級鋼、E 級鋼鉤體裂紋焊修前應清除缺陷、制坡口。E 級鋼坡口制作只能采用冷加工的方法（如機床加工），不允許使用火焰割炬、碳弧氣刨等熱加工方法來清除缺陷或制備坡口，坡口表面應露出母材金屬本色，坡口底部與側壁過渡要圓滑，不得留有尖角，坡口及其周圍至少20 mm 范圍內應清除油污、鐵銹和其他雜物；“V”型坡口應為 30°～120°。C 級鋼采用 J606 焊條，E 級鋼采用J857 焊條，焊條應進行烘焙，溫度為350～400 ℃，保溫時間1 h；當天未用完的焊條次日使用前須重新烘干，重復烘干次數(shù)不宜超過3 次；焊條保溫筒溫度為100～150 ℃；施焊前環(huán)境溫度不得低于5 ℃。由于C 級鋼、E 級鋼材質強度較高，容易出現(xiàn)焊后熱裂紋，施焊前須用割炬進行局部預熱至150 ℃以上，用點溫計檢測；預熱范圍為待焊區(qū)域及其周圍不小于母材厚度3 倍或75 mm的較小值寬度；焊接時應防止電弧擊傷配件表面并留出1～2 mm 打磨余量，焊后須進行熱處理，并嚴格按照規(guī)定對裂紋缺陷清除后進行復探確認無裂紋；裂紋焊修深度不得大于焊修部位母材厚度的20%，大于20%需更換；受檢修線結構限制無法施焊的部位，可將鉤體吊放到地面平臺上進行焊接和磨修。

2.1.2 鉤體變形原因及檢修

鉤體變形主要有鉤身彎曲、鉤耳變形和鉤腕外脹，多是由運行及調車作業(yè)中的過大沖擊造成的。鉤身彎曲過大時，在運用中將會產生較大的彎矩，容易造成鉤舌及鉤耳的裂紋。鉤腕外漲嚴重會失去控制對方鉤舌的能力，將導致車鉤的自動分離。檢修鉤身彎曲大于10 mm 時，需加熱調修后探傷或更換，調修應注意3 點：一是將部位局部加熱至730～850 ℃后，在壓力機上進行調直；二是調直后在室溫不低于15 ℃的空氣中自然緩冷，不允許使用液體或水霧冷卻；三是對調修部位進行磁粉探傷檢查。

2.1.3 鉤體磨耗檢修

鉤體磨耗是鉤體與相配合零件相對摩擦的結果。磨耗部位多發(fā)生在鉤耳孔及鉤身與托板的接觸處，其次是鉤尾側面、端面、鉤鎖腔側壁及鉤鎖腔內防脫（跳）臺處。車鉤磨耗后會削弱車鉤強度，影響車鉤的作用，如防脫（跳）臺磨耗后，將會使車鉤失去防脫（跳）作用。前導向角磨耗超過2 mm 時堆焊后磨修或更換，鉤腔前導向角要恢復原型6 mm凸臺原形[3]；防跳凸臺高度原型（18+10）mm、鉤耳銷孔直徑原型54 mm、鉤體扁銷孔原型（110+30）mm × （44+20）mm、鉤體尾部厚度原型 49～51 mm，允許焊修的磨耗量小于原型尺寸10%時堆焊，恢復原型，超過磨耗限度時報廢。

磨耗焊修時C 級鋼采用J606 焊條，E 級鋼采用J857 焊條，焊條應進行烘焙，溫度為350～400 ℃，保溫時間1 h；當天未用完的焊條第二天使用前須重新烘干，重復烘干次數(shù)不宜超過3 次；焊條保溫筒溫度為100～150 ℃；施焊前環(huán)境溫度不得低于5 ℃。磨耗部位施焊前用割炬進行局部預熱至150 ℃以上，用點溫計檢測；預熱范圍為待焊區(qū)域及其周圍不小于母材厚度3 倍或75 mm 寬度的較小值；焊接時應防止電弧擊傷配件表面并留出1～ 2 mm 打磨余量。平面堆焊采用縱向分層堆焊；鉤耳孔與鉤尾銷孔采用同心圓焊波堆焊；多層焊時，第一層應采用直徑3.2 mm 的焊條施焊，每焊完一層后，應清理焊渣后再焊下一層。堆焊時焊道要相互重疊不小于1/3 焊道寬度，各道焊波要緊密相連，堆焊層應平整；焊后須進行熱處理。受檢修線結構限制無法施焊的部位，可將鉤體放到地面平臺上進行焊接和磨修。

2.2 鉤舌的損傷形式與檢修

鉤舌的主要損傷形式有裂紋、磨耗、變形等。裂紋多發(fā)生在鉤舌內側面的上下彎角處、鉤舌銷孔、牽引突緣及沖擊突肩的根部等拉伸載荷應力較大的受力部位；鉤舌磨耗的主要部位是內側面，其次是鉤舌尾部側面（與鉤鎖接觸面）及鉤舌銷孔。

2.2.1 鉤舌損傷檢查重點

在檢修中，鉤舌故障最多的為裂紋，車鉤緩沖裝置設計理念中強度是從鉤舌—鉤體—鉤尾框—緩沖器—底架依次增大的，鉤舌的強度最小，在列車受到不正常牽引或沖擊力時，最先受到損傷的是鉤舌，所以在鉤舌檢修中要把防止鉤舌斷裂作為一個重點。

2.2.2 鉤舌的檢修

SS3B 大修時鉤舌更新[4]；鉤舌護銷突緣部分缺損時更換；沖擊臺缺損時更換；鉤舌厚度小于68 mm 時更換；鉤舌上有裂紋時更換；鉤舌鎖鐵坐入量小于40 mm 時焊修恢復原形；鉤舌銷孔直徑大于44 mm 時堆焊或更換。C 級鋼采用J606 焊條，E級鋼采用J857 焊條，焊條應進行烘焙，溫度為350～400 ℃，保溫時間1 h；當天未用完的焊條次日使用前須重新烘干，重復烘干次數(shù)不宜超過3次；焊條保溫筒溫度為100～150 ℃；施焊前環(huán)境溫度不得低于5 ℃。施焊前須用割炬進行局部預熱至150 ℃以上，用點溫計檢測；預熱范圍為待焊區(qū)域及其周圍不小于母材厚度3 倍或75 mm的較小值寬度；焊接時應防止電弧擊傷配件表面并留出1～2 mm 機加工余量；焊修后鉤舌鎖鐵坐入量≥45 mm，鉤舌銷孔直徑≤44 mm，鉤舌厚度≥68 mm。

2.3 鉤鎖的損傷形式與檢修

鉤鎖的主要損傷形式是磨耗，磨耗的部位大多在鉤鎖與鉤舌尾部的接觸處。由于鉤鎖是承受壓力的部件，故其裂紋及變形較少。

在鉤鎖檢修中，只允許焊修坐鎖面、鉤鎖導向面。在更換新品時，必須更換E 級鋼材質鉤鎖。

2.4 鉤舌推鐵的損傷形式與檢修

鉤舌推鐵的主要損傷形式是變形和磨耗，一般較少發(fā)生裂紋。變形的原因是本身剛度小。鉤舌推鐵磨耗或變形達到一定程度后，車鉤會失去全開作用。鉤舌推鐵變形或磨耗時，材質須更換為C 級鋼或E 級鋼。

2.5 車鉤下鎖銷組成的損傷形式與檢修

下鎖銷組成的主要損傷形式是防脫（跳）臺處的磨耗，磨耗嚴重時車鉤會失去防脫（跳）作用。下鎖銷組成磨耗超限時應整體更新。為了防止車鉤分離，目前機車的ND 型、100 型系列下作用車鉤安裝后均加裝了車鉤上防跳裝置。

3 鉤尾框的損傷形式與檢修

鉤尾框為13B（C 級鋼、E 級鋼）和TB/T 3334 100 型鉤尾框（E 級鋼)，不得使用鍛造鉤尾框；鉤尾框下框身下平面不許焊裝磨耗板。鉤尾框的主要損傷形式有尾銷孔處的磨耗、鉤尾框側板厚度磨耗、鉤尾框與緩沖器接觸處的磨耗；出現(xiàn)鉤尾框上的橫裂紋、扁銷孔向端部發(fā)展的裂紋時需更換。除上述規(guī)定部位外的其他裂紋缺陷（不超過40mm 的縱向裂紋）進行裂紋焊修后需磨平并與周圍表面圓滑過渡。

3.1 磨耗焊修

鉤尾框框身、鉤尾扁銷孔焊修磨耗量不得大于原尺寸的10%，大于時需更換；鉤尾扁銷孔尺寸小于109 mm 時堆焊，堆焊時留出1～2 mm 機加工余量；鉤尾框框身厚度小于27 mm 時堆焊，堆焊時留出1～2 mm 機加工余量；其他磨耗部位以非磨耗部位為基準，堆焊量大于磨耗量。C 級鋼采用J606 焊條，E 級鋼采用J857 焊條，焊條應進行烘焙，溫度為350～400 ℃，保溫時間1 h；當天未用完的焊條次日使用前須重新烘干，重復烘干次數(shù)不宜超過3 次；焊條保溫筒溫度為100～150 ℃；施焊前環(huán)境溫度不得低于5 ℃。施焊前須用割炬進行局部預熱至150 ℃以上，用點溫計檢測；預熱范圍為待焊區(qū)域及其周圍不小于母材厚度3 倍或75 mm 的較小值寬度；焊接時應防止電弧擊傷配件表面并留出1～2 mm 機加工余量；焊修后鉤尾扁銷孔≤109 mm，鉤尾框框身厚度≥27 mm。

3.2 裂紋焊修

裂紋焊修深度不得大于母材厚度的20%，大于20%需更換；坡口表面應露出母材金屬本色，坡口底部與側壁過渡要圓滑，不得留有尖角，坡口及其周圍至少20 mm 范圍內應清除油污、鐵銹和其他雜物；“V”型坡口應為30°～120°；焊后須進行熱處理，并嚴格按照規(guī)定對裂紋缺陷清除部位進行復探確認無裂紋。

4 車鉤組裝要求

車鉤組裝前應確認鉤體型號為ND 型、100 型，鉤舌型號應為ND 型、100 型、13 型；ND 型、13型鉤舌可安裝在ND 型鉤體上，100 型鉤舌可安裝在100 型鉤體上；鉤舌更新時均采用100 型。E 級鋼鉤舌、E 級鋼鉤鎖可與C 級鋼、E 級鋼鉤體配套使用；其他鉤腔內部配件有C 級鋼、E 級鋼標記者應按相同材質配套組裝，車鉤配件無材質標記者按普碳鋼處理。

鉤舌銷更換的新品須為合金鋼，開口銷為新品，SS3B 型鉤舌為新品，鉤腔內配件有磨耗和變形時需要更換新品。

鉤舌推鐵選配時必須保證開鎖作用良好；鉤腔內各配件不得有銹蝕和油污，組裝時需在鉤腔各配件涂抹潤滑脂（干性二硫化鉬須用工業(yè)乙醇按4∶1比例配制成濕劑狀態(tài)）；鉤舌銷鉤舌與下鉤耳不許安裝調整墊；鉤舌與鉤耳上下面的間隙為1～6 mm；鉤舌銷與鉤耳孔短徑方向的間隙范圍為1～3 mm；鉤鎖面與鉤腔內立壁的橫向間隙不大于6.5 mm；鉤鎖與鉤舌間貫通間隙為5～18 mm；鉤鎖鐵向上活動量為5～18 mm；閉鎖位時鉤舌與鉤腕內側面距離為112～122 mm，全開位時鉤舌與鉤腕內側面距離為220～235 mm；鉤舌銷開口銷雙面劈開角度為60°～70°。

5 車鉤三態(tài)故障分析及防控措施

鉤體、鉤舌、鉤舌銷及鉤腔內配件檢修組裝完畢后，應進行三態(tài)作用試驗。所謂三態(tài)作用是指車鉤在閉鎖位、開鎖位、全開位三個作用位置的性能。車鉤三態(tài)作用不良，尤其是閉鎖不良，將嚴重影響車輛的使用。三態(tài)作用不良主要是由于鉤頭及鉤腔內零件制造或檢修質量不良所造成的，極有可能造成列車分離事故。

5.1 車鉤自動分離的原因分析

原因主要有：車鉤閉鎖位尺寸超限；車鉤防跳作用不良；提鉤桿不符合標準或角度不符合規(guī)定，機車運用過程中提鉤桿動作帶動鉤鎖銷動作；兩車車鉤高度差超限，運行在坡道時或者機車振動較大時，兩車鉤脫離[5]；車鉤“低頭”造成鉤高超差或車鉤下鎖銷不處于防跳位置使防跳失靈；車鉤連接狀態(tài)不良（未落鎖）；下作用式車鉤上防跳插銷丟失、漏裝、漏插或插裝不到位。

5.2 車鉤自動分離的防控措施

認真進行車鉤的三態(tài)作用試驗；嚴格控制車鉤閉鎖位和全開位的尺寸；嚴格控制車鉤防跳間隙（鉤鎖移動量），認真檢查車鉤防跳性能；鉤腔上防跳臺磨耗超限時堆焊后磨修或更新；鉤舌的鉤鎖承臺磨耗超限時堆焊磨修恢復原型，鉤鎖座入量控制在45～52 mm 之間，并且該部位不得在現(xiàn)車堆焊；下鎖銷磨耗超限時，C 級鋼或E 級鋼材質者變形時應恢復原型，不能恢復原型者更換；下作用車鉤在安裝后應全部按規(guī)定加裝車鉤上防跳；提鉤桿應嚴格按圖紙制作，安裝角度應符合規(guī)定；嚴格控制車鉤高度，測量車鉤高度時，應保證鉤尾框與鉤尾框托板密貼、車鉤鉤體與車鉤托梁密貼，確保測量準確[5]；認真檢查車鉤現(xiàn)車安裝狀態(tài)，出現(xiàn)“低頭”現(xiàn)象應認真查明原因及時處理；下作用車鉤按規(guī)定安裝車鉤上防跳裝置，裝有上防跳裝置的車鉤，機車連接后，應按規(guī)定將定位銷桿插裝到位，有效起到控制車鉤下鎖銷組成移動而限制鉤鎖上移，避免鉤鎖上移后開鎖，防止車鉤分離的作用。

6 結束語

中車太原機車車輛有限公司年均檢修韶山型電力機車100 臺左右、和諧D3 型電力機車150～200 臺，在未進行電力機車鉤、鉤尾框利舊檢修技術攻關之前，車鉤、鉤尾框需全部更換新品，該部分成本占整車物料成本的1%左右；通過技術攻關實現(xiàn)車鉤、鉤尾框檢修后，檢修合格的車鉤、鉤尾框成本僅占整車物料成本的0.2%，降低了生產成本，單車利潤率提高了0.8%。中車太原機車車輛有限公司的生產實踐表明，通過制定規(guī)范合理的電力機車車鉤鉤尾框利舊檢修技術方案，實施有效的車鉤三態(tài)故障防控措施，保證了電力機車車鉤、鉤尾框檢修質量，拓展了電力機車檢修重要零部件自主修造產品種類。