《16、17型重载货车车钩钩尾存在问题与改进.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《16、17型重载货车车钩钩尾存在问题与改进.doc（25页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 毕业设计（论文）中文题目：16/17型重载货车车钩钩尾存在问题与改进学 院：远程与继续教育学院专 业：机械设计制造及其自动化姓 名： xxx学 号： 08646651指导教师： xxx2010年07月25日北京交通大学毕业设计(论文)成绩评议年级08秋层次专升本专业机械设计制造及其自动化姓名xxx题目16/17型重载货车车钩钩尾存在问题与改进指导教师评阅意见成绩评定： 指导教师：年 月 日评阅教师意见 评阅教师：年 月 日答辩小组意见答辩小组负责人： 年 月 日毕业设计(论文)任务书本任务书下达给： 08秋 级 本 科 机械设计制造及其自动化 专业学生 xxx 设计（论文）题目：16/17型
2、重载货车车钩钩尾存在问题与改进一、 设计（论述）内容：随着重载货车的发展，单车载重、编组数量及运行速度不断提高，尤其是2万吨编组重载列车的开行给重载货车用16/17型车钩带来了前所未有的压力，车钩故障逐渐增多。论文运用现代质量工程理论，通过对16/17型车钩运用检修情况的调研，得出16/17型车钩钩体尾销孔牵引弧面、钩舌牵引S面及钩尾框后弯角裂纹是目前重载货车车钩的主要故障。本文通过对故障样件的化学成分、力学性能、金相及运用工况变化等方面的分析，主要分析钩尾故障形成的原因，并结合美国F型车钩技术，从结构和制造工艺两方面提出了相应的改进方案；论文通过对改进方案的有限元强度分析、疲劳寿命评估和试验
3、验证，证明了改进方案的可行性。目前改进方案及措施均通过了铁道部组织的技术审查，得到了成功的推广应用。二、基本要求：第一：论述内容要与选题一致第二：论述内容表达清晰思路明确第三：通过论述了解16/17型车钩钩尾的结构特点第四：分析16/17型车钩钩尾故障形成的原因及提出改进措施三、重点研究的问题：第一：铁路货车车钩概况。第二：16/17型车钩运用检修情况调查第三：重载货车车钩故障原因分析第四：车钩性能的改进措施。四、主要技术指标：1论文题目一般不超过25个字，要简练准确，可分二行书写； 2开题报告 由学生认真书写，经指导教师签字后的开题报告有效； 3摘 要 中文摘要字数应在400字左右，包括论文
4、题目、论文摘要、关键词(3至5个)，英文摘要与中文摘要内容要相对应；4目 录 按三级标题编写，要求层次清晰，且要与正文标题一致，主要包括摘要、正文主要层次标题、参考文献、附录等；5 正 文 论文正文包括绪论(或前言、概述等)、论文主体、结论。工科论文要求符合科技论文格式，正文文字应在8000字以上；6参考文献 必须是学生本人真正阅读过的，以近期发表的杂志类文献为主，图书类文献不能过多，且要与论文工作直接相关。7附 录 含外文复印件及外文译文、有关图纸、计算机源程序，如果安排有毕业实习，需提供毕业实习报告等。五、其他要说明的问题：论文要用统一的毕业论文用纸，用中文打印（B5）或手写。手写每页20
5、行，每行2022字，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印正文用宋或楷体小四号字，版面上空2.5cm，下空2cm，左右空2cm(靠装订线一侧增加0.5cm空白用于装订)。对字体和字号的要求如下：题目用一号(分两行书写时用小一号)黑体字；第一层次(一)题序和标题用小二号黑体字，题序和标题之间空两字，不加标点，下同；第二层次(（一)）题序和标题用小三号黑体字；第三层次(1)题序和标题用四号黑体字；第四层次(（1）)题序和标题用小四号黑体字；第五层次以下标题和题序与第四层次同。 下达任务日期：2010年6月27日要求完成日期：2010年7月 20日答辩日期： 2010年11月28日指导教师：xxx开 题 报
6、告题 目：16/17型重载货车车钩钩尾存在问题与改进报告人：xxx 2010年 7月 1日一、 文献综述随着重载货车的发展，单车载重、编组数量及运行速度不断提高，尤其是2万吨编组重载列车的开行给重载货车用16/17型车钩带来了前所未有的压力，车钩故障逐渐增多。论文运用现代质量工程理论，通过对16/17型车钩运用检修情况的调研，得出16/17型车钩钩体尾销孔牵引弧面、钩舌牵引S面及钩尾框后弯角裂纹是目前重载货车车钩的主要故障。本文通过对故障样件的化学成分、力学性能、金相及运用工况变化等方面的分析，主要分析钩尾故障形成的原因，并结合美国F型车钩技术，从结构和制造工艺两方面提出了相应的改进方案；论文
7、通过对改进方案的有限元强度分析、疲劳寿命评估和试验验证，证明了改进方案的可行性。目前改进方案及措施均通过了铁道部组织的技术审查，得到了成功的推广应用。二、选题的目的和意义随着大秦铁路单车载重、列车牵引重量和周转频次的不断提高，车辆间纵向冲击力不断加大，出现频次也不断增多，使得大秦铁路C80型货车装用的16/17型车钩受力状况更加复杂恶劣。据湖东车辆段反应，C80型敞车开行2万吨编组列车后，16/17型车钩故障率比以往C63型敞车装用的16/17型车钩有了大幅提高，为此对16/17型车钩运用检修情况进行现场调研、分析故障原因并改进次状况具有重要意义。三、研究方案(内容目标方法 )本文在对对16/
8、17型车钩结构进行了解的基础上，分析其结构特征，在进行车钩运用检修情况进行现场调研、分析故障原因，并提出改进措施。通过对故障样件的化学成分、力学性能、金相及运用工况变化等方面的分析，主要分析钩尾故障形成的原因，并结合美国F型车钩技术，从结构和制造工艺两方面提出了相应的改进方案；论文通过对改进方案的有限元强度分析、疲劳寿命评估和试验验证，证明了改进方案的可行性。四、进度计划2月27日3月15日分析题目，查阅资料，学习与毕业论文相关的知识，做好前期准备工作。3月16日5月10日上交论文任务书进行论文的前期编写，拟定论文大纲，划分章节5月11日7月20日撰写论文全文，并征求导师意见，修改毕业论文，进
9、行毕业论文的评议。划分论点，进行方案论证，撰写论文撰写毕业论文并征求导师意见，修改毕业论文，进行毕业论文的评议。五、指导教师意见：题目符合当前铁路车辆部门的发展要求，研究方案可行，进度安排合理，可以进行下一步工作。指导教师： xxx 2010年7月1日 中 期 报 告题目：1617型重载货车车购钩尾存在问题与改进报告人：xxx一、总体设计在对16/17型车钩结构进行了解的基础上，分析其结构特征，在进行车钩运用检修情况进行现场调研、分析故障原因，并提出改进措施。通过对故障样件的化学成分、力学性能、金相及运用工况变化等方面的分析，主要分析钩尾故障形成的原因，并结合美国F型车钩技术，从结构和制造工艺
10、两方面提出了相应的改进方案；论文通过对改进方案的有限元强度分析、疲劳寿命评估和试验验证，证明了改进方案的可行性。二、进展情况关于论文的相关书籍以及资料准备完善，现在正在进行论文的框架设计和实际的论文撰写，估计2周内能完成三、指导教师意见论文按照进度计划进行，确定的整体思路符合任务书的要求，框架结构合理，可以进行论文的撰写工作。指导教师： xxx 2010年07月10日结 题 验 收一、完成日期 2010年7月20日二、完成质量论文基本上符合要求，结构较完整，层次较清楚。能运用所学专业理论知识结合铁路企业特点完成论文，具有一定的分析问题解决问题的能力。三、存在问题如能多增加实际运用中具体案例说明
11、问题会更好。四、结论毕业论文进行过程中，态度较认真，基本按照任务书的要求查找资料，总结现场存在的问题，并能够与老师联系、沟通。按时完成了开题报告、中期报告、初稿的写作，并对初稿进行了反复修改，基本上达到了论文的写作要求。经检查可以结题。 指导教师： xxx 2010年07月25日中 文 摘 要随着重载货车的发展，单车载重、编组数量及运行速度不断提高，尤其是2万吨编组重载列车的开行给重载货车用16/17型车钩带来了前所未有的压力，车钩故障逐渐增多。论文运用现代质量工程理论，通过对16/17型车钩运用检修情况的调研，得出16/17型车钩钩体尾销孔牵引弧面、钩舌牵引S面及钩尾框后弯角裂纹是目前重载货
12、车车钩的主要故障。本文通过对故障样件的化学成分、力学性能、金相及运用工况变化等方面的分析，主要分析钩尾故障形成的原因，并结合美国F型车钩技术，从结构和制造工艺两方面提出了相应的改进方案；论文通过对改进方案的有限元强度分析、疲劳寿命评估和试验验证，证明了改进方案的可行性。目前改进方案及措施均通过了铁道部组织的技术审查，得到了成功的推广应用。关键词:车钩钩尾 故障分析 性能改善 重载货车英 文 摘 要With development of heavy load freight cars on railway lines, single freight car payload, numbers of
13、 freight cars in train consist and running speed are increased. Especially in operation of heavy haul train of 20,000 gross payloads,16 and 17 types of couplers of heavy load freight cars are under unprecedented great pressure, which consequently result in more failures. Based on the research on ope
14、ration and maintenance of 16 and 17 types of couplers, the paper presents that cracks on coupler tail pin hole pulling curve surface, knuckle pulling S surface and yoke rear corner are main failures of couplers of heavy load freight cars. By analysis on chemical composition, mechanical performance a
15、nd metallurgical structure of sample of failed coupler and on change of operation conditions, the reasons for the above cracks are found. Therefore respective improvement proposal in structure and manufacturing process is put forward, combined with American F coupler technology .The paper demonstrat
16、es and proves that the improvement proposal is feasible based on FEA, fatigue life estimation and test proof on the proposal. At present, both the improvement proposal and measures have been reviewed and approved by MOR and successfully applied and popularized in Chinese railways.Key Word: coupler,
17、failure analysis , performance improvement ,heavy load freight car目 录目录摘要. .IABSTRACT.II第一章绪论. .11.1铁路货车车钩概况.11.1.1国外铁路货车车钩概况.21.1.2我国铁路货车车钩概况.3第二章16/17型车钩运用检修情况调查.42.1 16/17型车钩钩体调研情况.42.2 16/17型车钩钩尾框调研情况.4第三章重载货车车钩故障原因分析.43.1 16/17型车钩钩尾框后弯角裂纹分析.43.2钩尾框受力状况分析.53.3中美钩尾框尾部承载面结构对比分析.53.4裂纹原因分析.5第四章车钩性能
18、的改进措施.54.1 16/17型车钩钩尾框改进措施.64. 2结构改进.64.3试验验证.74.416/17型锻造钩尾框的开发应用.7结论.8参考文献.916/17型重载货车车钩钩尾存在问题与改进第一章绪论1.1铁路货车车钩概况1.1.1国外铁路货车车钩概况(1)D型车钩美国是世界上铁路重载运输发达的国家之一，其车钩技术已经过100多年的不断发展。1870年美国人Q.詹尼于发明了钩舌式自动车钩。由于钩舌式自动车钩比链子钩在安全可靠性及提高运输组织和列车编组工作效率方面具有明显的优越性，1898年美国国会通过专项法令，要求凡在美国从事铁路运输的公司，必须在他们的车辆上装用钩舌式自动车钩。到19
19、16年原美国铁路协会为保证车钩相互间联挂性能和互换性要求，对各种自动车钩进行了统一标准化，正式制定了D型车钩为北美铁路联运的标准车钩【1】。(2)E型车钩为满足列车牵引重量日益增长的发展要求，AAR与车钩制造商机械委员会（MCSCM）在D型车钩的基础上设计制造了结构强度高、性能安全可靠的E型车钩，于1930年采纳了E型车钩设计方案，1932年正式制定为标准车钩。AAR E型系列车钩因锁销机构开启车钩的作用方式的不同而分为上作用式车钩和下作用式车钩。由于上作用式车钩的锁销机构只有一次防跳功能，下作用式车钩的锁销机构有两次防跳功能，防跳性能比上作用式车钩可靠。因此AAR标准中明确规定：除用户订购时
20、另有规定外，在实际应用中一律使用下作用式车钩。由于减小车钩纵向连接间隙可有效地降低列车纵向冲动、改善列车及车辆动力学性能，提高列车运输安全性和车辆使用寿命，AAR于1990年开始在E型车钩上采用小间隙钩舌（E50ARE型车钩），将两个连挂的E型车钩连接轮廓的纵向自由间隙由19.8mm(25/32in)减少到15.9mm(5/8in)。(3)F型联锁车钩AAR标准F型联锁车钩是1947年在客车用H型密接式车钩基础上研制的，1954年上升为AAR标准车钩。F型的主要特点是结构强度高、连挂间隙小，具有防脱、联锁及自动对中功能，三态作用及防跳性能可靠、曲线通过性好【2】。其主要结构是在钩头下面增设一个
21、防脱装置和一个辅助联锁支架，钩头两侧分别设有联锁套头和套口，车钩连接轮廓的纵向自由间隙为9.5mm，比E型车钩减少51%；车钩的尾销孔采用垂直立式的圆销，钩尾端面设计为球形并两侧增加了自动对中凸肩，车钩锁销机构的防跳作用原理及设计结构要优于E型车钩，因此防跳可靠性能明显优于E型车钩。同时由于F型车钩的联锁性能和小间隙的特性，可极大地改善长大重载列车纵向动力学性能、减小列车内部冲动，有利于防止长大重载列车脱轨及车辆倾覆、套车事故。尽管用F型车钩代替E型车钩已成为必然趋势，但出于对F型车钩及其配套零件的造价、以及为适应F型车钩而对车辆结构进行改造所需的费用考虑，F型车钩暂时只在一些特殊运营及重载单
22、元的货车车辆上得到了强制采用。随着美国、加拿大铁路重载运输的发展及运输效率的进一步提高，为适应煤炭及粮食等大宗货物运量的不断增加以及满足不摘解车钩进行翻车机卸货的需要，AAR又设计采用了在F型车钩的基础上研制的可旋转FR型联锁车钩，同F型车钩配套一起在重载单元运输及货车上得到了积极应用，极大地提高了运输效率。目前，除一些欧洲国家外，美国、加拿大、澳大利亚、南非、巴西等世界各国的重载单元列车上普遍采用F型联锁式固定车钩和RF型联锁旋转车钩。(4)E/F型车钩20世纪60年代，随着铁路运营商要求增加货车的长度及载重，设计上简单地采用增加E型车钩长度的方法，已不能完全为列车通过曲线提供足够的横向摆动
23、和满足货车设计要求【3】。车钩设计制造商为了满足用户的发展需要，在E型车钩基础上又研制开发了E/F型车钩。E/F型车钩的主要结构是头部采用E型车钩的结构、钩身及钩尾采用F型车钩的结构，同时具有F型及E型车钩的部分特点；主要特点是结构强度高、曲线通过性能好、车辆端部结构相对比用F型车钩简单。1966年E/F型车钩获得了AAR批准并定为标准车钩。从此开始，随着美国铁路运输及货车技术的发展，根据货车车辆的用途、总重、载重、轴重及长度的不同，货车车钩在E、E/F、F型车钩基础上发展成为三大系列几十种车钩。1.1.2我国铁路货车车钩概况目前，我国铁路货车车钩、钩尾框主要是13号、13A型、13B型及16
24、/17型，其中约有90%以上各种通用货车使用的是13号、13A型、13B型车钩、钩尾框；16/17型联锁车钩及钩尾框主要应用在大秦线单元运煤专用敞车，17型车钩、钩尾框还装用在我国70t级铁路货车上。(1)13号车钩、钩尾框13号车钩是我国在二十世纪60年代初参照美国E型车钩及俄罗斯CA-3型车钩设计研制的，70年代初开始在我国铁路货车上推广使用。13号车钩主要结构特点是钩头结构及三态作用性能、防跳原理与美国E型车钩基本相同；钩尾部结构及联接方式而是采用了类似俄罗斯CA3型车钩垂直竖扁销联接方式及结构，钩尾端面采用美国E型车钩的平面结构，没有直接采用美国E型车钩水平横扁销联接方式及和俄罗斯CA
25、3型车钩钩尾端部的圆柱面结构。因此，13号钩尾框的结构基本同CA-3型车钩用的钩尾框。13号车钩钩体、钩舌及钩尾框采用牌号为ZG25的普通碳素铸钢制造，其车钩的静拉破坏载荷为不低于2250KN，比当时2号车钩的静拉破坏载荷（1550KN）提高45%以上，13号钩尾框的静拉破坏载荷为不低于2800KN，基本满足了当时由载重50t60t货车组成的3500t列车牵引的需要【4】。1983年铁道部决定停止生产2号车钩，在修理货车中逐步淘汰2号车钩；同时考虑我国铁路运输重载、提速的发展需要，组织国内相关院所及工厂研制材料及强度等同美国AAR M201 C级铸钢的低合金铸钢，用于制造车钩、钩尾框，以进一步
26、提高13号车钩、钩尾框承载能力。经过十年左右的努力研制成功C级钢13号车钩及钩尾框，车钩的静拉破坏载荷提高到2820KN以上，钩尾框的静拉破坏载荷提高到3150KN以上，并于1996年开始在新造货车上推广使用【5】。为了保证铁路运输安全，2002年铁道部决定停止生产13号车钩，并开始在货车修理中逐步淘汰13号车钩6。(2)13A型车钩、钩尾框13A型车钩是在13号车钩基础上改进研制开发的，主要目的是缩小了车钩连挂间隙，降低列车的纵向冲动，改善列车车辆的动力学性能。13A型车钩与13号比较，主要是对连接轮廓进行了重要改进，缩小了车钩连挂间隙。13A型车钩的连挂间隙为11.5mm，比普通的13号车
27、钩连挂间隙19.5mm减小了41%，可有效的降低列车的纵向冲动，改善列车车辆的动力学性能。13A型车钩的钩体、钩舌的材质为C级钢，锁铁为E级钢，其它钩腔内零件均采用B级钢材质制造，车钩静拉破坏强度提高到2950KN以上。13A型车钩于2001年通过了铁道部审查，2002年铁道部决定开始在新造货车及厂段修货车上推广使用【7】。(3)16/17型车钩、钩尾框16/17型车钩及钩尾框是为加快晋煤外运，在大同至秦皇岛铁路开行万吨重载单元列车而研制开发的配套产品。1988年铁道部根据我国从美国进口的150辆份F型转动和固定车钩装车进行的各种应用试验研究结果，决定组织齐车（集团）公司等单位对美国进口的F型
28、车钩进行国产化研究，组织戚墅堰机车车辆工艺研究所进行AAR M201 E级铸钢技术的研究。同年，齐车（集团）公司开始了16型、17型车钩及其相关零部件的开发设计和研制工作，1990年开始批量生产，1997年通过了铁道部组织的科技成果鉴定8。目前，我国大秦铁路运煤专用运输线上的C63、C63A、C76B、C76C及C80型各型运煤专用敞车均装用的是16型联锁式旋转车钩和17型联锁式固定车钩。经多年运用的实践证明，16/17型车钩在作用性能、安全可靠性、疲劳寿命及耐磨性能方面均明显优于13号、13A型车钩，满足了大秦铁路开行万吨重载单元列车的需要；因16/17型车钩具有连挂间隙小（9.5mm）、联
29、锁防脱及防跳性能可靠、曲线通过好的特点，对改善长大重载列车纵向动力学性能及列车连挂安全可靠性等方面的效果非常显著，因此我国70t级货车采用了17型车钩。1.2 16/17型车钩结构介绍1.2.1 16型车钩(1) 16型车钩系统包括16型车钩组成、16型钩尾框、转动套、16型钩尾销、钩尾销托组成和16型车钩从板等零部件9。16型车钩系统组成大体如下：转动套安装在钩尾框内，可在钩尾框头部270mm的内圆筒体内自由转动。转动套的前端由钩尾框的前唇挡住，将车钩尾部装入转动套中，用钩尾销将车钩与转动套连为一体，再将钩尾销托装入钩尾框的钩尾销托的安装槽中，使其托住钩尾销，用钩尾销托的插销锁住钩尾销托，使
30、其不能在尾销托槽中转动，再将开口销装入插销手柄的孔中将插销固定。将从板装在钩尾框内，使从板的凹入球面与车钩尾部的凸起球面相密贴。当车辆不摘钩上翻车机翻转卸货时，由于转动套在钩尾框内可相对钩尾框做360o的转动，所以车钩可以保持不动，仅钩尾框随同车辆一起转动，完成不摘钩卸货作业10。(2) 6型车钩由16型车钩钩体、钩舌、钩舌推铁、钩舌销、下锁销转轴、锁铁组装和下锁销组装等零部件组成。16型车钩钩体在钩头的钩腕一侧有联锁套头（带有上下调准平面），在钩耳的外侧，有联锁套口（带有上下调准平面），在钩头的下部有防脱安全托，以上结构使车钩连挂后具有联锁、自动对中及防脱的功能。为了使车钩在进行翻卸作业时转
31、动灵活，16型车钩的钩身为圆柱形，钩身下面的磨耗板为嵌入式磨板，减小了车钩转动时的阻力。钩尾与从板接触的部位为半径133.5mm的球面，车辆在上翻车机翻卸作业时，转动套与钩尾框的内圆柱面相对转动，完成车辆的翻卸作业。1.2.2 17型车钩(1)17型车钩系统组成17型车钩系统包括17型车钩组成、17型钩尾框、17型钩尾销和17型车钩从板等零部件。(2)17型车钩组成17型车钩组成由17型车钩钩体、钩舌、钩舌推铁、钩舌销、锁铁组装、下锁销转轴和17型车钩下锁销组装等零部件组成，其中钩舌、钩舌推铁、钩舌销和锁铁组装与16型车钩组成完全通用11。17型车钩钩体的钩头部分与16型车钩相同，因17型车钩
32、是固定车钩，所以钩身的形状与其他车钩相似，为箱形截面。钩尾与从板接触的部位为半径133.5mm的球面，并在两侧有使车钩与车体自动对中的凸肩。第二章 16/17型车钩调研情况16/17型车钩钩尾框基本情况及故障调研16、17型车钩及钩尾框是为加快晋煤外运、大同至秦皇岛铁路开行万吨重载单元列车而研制开发的配套产品。1988年起在铁道部组织下，齐装备公司等单位共同研制的，1990年开始批量生产，1997年铁道部以科技机函(1997)33号批准16、17型车钩通过部级科技成果鉴定。目前，我国大秦铁路运煤专用运输线上的C63、C63A、C76B、C76C及C80型各型运煤专用敞车均装用了16型、17型联
33、锁式车钩。多年的运用实践证明，其在作用性能、安全可靠性、疲劳寿命及耐磨性能方面均明显优于13号车钩，具有连挂间隙小（9.5mm）、联锁防脱及防跳性能可靠、曲线通过好的特点，对改善长大重载列车纵向动力学性能及列车连挂安全可靠性等方面的效果非常显著，满足了大秦铁路开行万吨重载单元列车的需要。为提高16、17型和13A型车钩的可靠性，铁道部运输局装备部以运装货车(2004)215号文件批复同意了齐装备公司提出的16、17型、13A型车钩产品图样和制造技术条件的修改建议，进一步提高了车钩强度、耐磨性能、疲劳可靠性和防止车钩分离的安全可靠性；以运装货车电(2004)16号电报要求车钩等重要配件统一模具制
34、造，以运装货车(2005)134号文件批复同意了齐装备公司研制的13A型、16、17型车钩样板，以保证车钩的制造质量和互换性能。鉴于16、17型车钩在运用中表现出的优良性能，我国70t级货车均采用了17型车钩。为提高17型车钩的防分离可靠性，运装货车(2006)162号批复同意了齐装备公司研制的车钩防跳插销，在新造及检修的17型车钩上推广使用，并以运装货车(2008)480号同意了齐装备公司提出的防跳插销改进方案齐装备公司于2007年对16、17型车钩钩体、钩舌和钩尾框进行了改进，以进一步提高16、17型车钩的疲劳可靠性，主要改进内容有：1)钩体改进了钩尾销孔牵引弧面结构，由锥棱改为局部圆柱面
35、，增加牵引接触面积，降低接触应力，改善受力状态；修改钩尾销孔牵引弧面淬硬技术要求，采用不连续淬火热处理工艺，改善尾销孔表面的硬度分布梯度及钩尾销孔应力分布状态，提高尾销孔牵引面抗疲劳能力；2）提出了加厚型16型钩舌两种改进方案，对钩舌鼻部内腔加强筋结构进行改进，同时数量由2条增加为3条，增加了牵引S面采用整体芯工艺制造无起模斜度和沿座锁面分型的要求；增加了钩舌牵引S面、钩舌销孔、牵引台和冲击台等主要受力部位的壁厚和鼻部加强筋的厚度，进一步提高了钩舌的结构强度和抗疲劳裂纹的能力；3）钩尾框修改了16、17型钩尾框后端承载面四角与卸荷槽弯角处的结构，增加四角倒角，改善了钩尾框的受力状态。铁道部运输
36、局装备部以运装货车(2007)370号文批准了以上改进措施随着铁路单车载重、列车牵引重量和周转频次的不断提高，车辆间纵向冲击力不断加大，出现频次也不断增多，使得大秦铁路C80型货车装用的16/17型车钩受力状况更加复杂恶劣。据湖东车辆段反应，C80型敞车开行2万吨编组列车后，16/17型车钩故障率比以往C63型敞车装用的16/17型车钩有了大幅提高，为此对16/17型车钩运用检修情况进行了现场调研。据湖东段统计,2001年8-10月，在检修16、17号故障车钩963个。所发现的钩耳孔裂纹、牵引台裂损分别占检修车钩总数的10.07%和1.04%。而在检修16、17型故障钩尾的过程中，因后弯角裂纹
37、而更换的16、17型钩尾框共1588个，占总检修钩尾框29.3%，其中16型钩尾框938个，占总更换数量的59%，17型钩尾框650个，占总更换数量的41%。根据湖东车辆段提供的数据，对钩尾框后弯角裂纹情况进行了统计，2003年至2004年生产的钩尾框占总更换数量的30.3%，该部分钩尾框绝大多数装用在C80型敞车上，钩尾框后弯角有裂纹。通过对大秦线重载运输用16/17型车钩的运用检修情况进行调研，得出16/17型车钩钩尾框后弯角裂纹是目前重载货车车钩的主要故障。第三章重载货车车钩钩尾故障原因分析3.1 16/17型车钩钩尾框后弯角裂纹分析针对16/17型钩尾框后弯角裂纹情况，研究了16/17
38、型钩尾框使用中的受力状况，并结合引进的F型车钩技术对钩尾框裂纹原因进行了分析。3.2钩尾框受力状况分析通过对湖东车辆段裂纹钩尾框的调查，发现多数钩尾框与缓冲器箱体底面接触时不是平面接触，而是为四点或三点接触。结合以上情况，论文对16型钩尾框在面接触、四点接触、三点接触及两点接触时后弯角处最大应力情况进行了有限元分析。（见下表）根据下表分析，钩尾框尾部承载面与缓冲器箱体接触状态，即尾部承载面的垂直度与平面度对钩尾框的受力状态有重要的影响。表3.6 17型钩尾框各受力工况应力对比Table 3.6 Stress contrast table between 17 type yoke1点受力2点受力
39、3点受力4点受力5点受力6点受力相对提高率3.461.482.711.561.081应力MPa901387705408282260表示水平对称面同侧的2个角点，表示垂直对称面同侧的2个角点3.3中美钩尾框尾部承载面结构对比分析将16/17型钩尾框与美国Y45AE型及转动钩尾框的尾部承载面结构进行了对比，我国16/17型钩尾框与美国Y45AE型钩尾框尾部承载面结构相同，均为平面结构；美国转动钩尾框尾部承载面结构则有所不同，主要区别为对承载面四角及两侧进行倒角，同时中间部位设计了凹槽。根据美国转动钩尾框尾部承载面的结构，可减少弯角部位，尤其是现有16/17型钩尾框裂纹部位的应力集中。3.4裂纹原因分析根据以上受力分析和结构对比，结合大秦线的实际运用情况，钩尾框后弯角裂纹原因为：大秦线列车运行频次、速度等运用条件的提高，钩尾框尾部承载面的垂直度及平面度不良及承载面四角的应力集中使钩尾框后弯角处承受的应力幅和频率增加12，再由于铸造过程中该部位容易产生砂眼、缩孔等铸造缺陷而形成裂纹源，因此产生疲劳裂纹。第四章车钩钩尾性能的改进措施4.1 16/17型车钩钩尾框改进措施根据钩尾框后弯角裂纹原因分析，通过借鉴F型车钩技术，对16/17型钩尾框同时进行了改进，具体改进方案如下：4.1.1结构改进修改16/17型钩尾框后端承载面四角与卸荷槽弯角处的结构.(1)提高制造技术要求为了