铁路车辆车钩失效机制及其检修对策研究

1 引言

铁路车辆在服役过程中，受载荷复杂、工作环境恶劣、材料疲劳等诸多因素的影响，难免会产生各类故障。车辆车钩故障不但会影响列车的正常运营，还会引起重大的交通事故，给铁路运输带来重大的生命和财产损失。因此，对车辆车钩失效机制及其检修对策进行深入研究，具有重要的实际意义。

2 铁路车辆车钩主要功能

连接功能：实现铁路车辆之间的连接，使多节车辆组成列车组，便于进行编组和运输。

传递牵引力和制动力：在列车运行过程中，车钩将机车的牵引力传递给后续车辆，同时将车辆的制动力传递给机车，保证列车能够正常启动、加速、减速和停车。

缓和纵向冲击力：列车在运行过程中，由于启动、制动、爬坡、下坡以及轨道不平顺等因素的影响，会产生纵向冲击力。车钩通过自身的弹性变形和缓冲装置，能够有效地缓和这些冲击力，减少对车辆和货物的损害。

3 铁路车辆车钩常见失效类型及原因

3.1 钩体失效

裂纹：钩体出现裂纹是比较常见的失效情况，这种裂纹大多出现在钩体应力集中的地方，像钩头与钩身衔接的位置、钩身弯折的地方等等。导致裂纹产生的主要原因有三方面：一是材料本身有问题，例如含有夹杂物或者气孔之类的，在受力的时候很容易造成应力集中从而产生裂纹。二是在交变载荷长期作用下材料会疲劳，慢慢就会出现疲劳裂纹。三是焊接质量不好会在焊缝处产生焊接应力，这也会容易引发裂纹。

断裂：钩体断裂这种较为严重的失效形式常由裂纹扩展引发，当裂纹扩展到一定程度，超过材料的承载能力时，就会发生断裂，并且在遭遇过大冲击载荷时钩体也可能直接断裂。

3.2 钩舌失效

磨损：钩舌与钩锁铁以及相邻车钩钩舌接触的地方是钩舌磨损的主要区域，车辆运行时钩舌和相关部件间有相对运动和摩擦，长此以往钩舌表面就会被磨出损耗，这会让钩舌尺寸产生变化，进而影响车钩连接性能和锁定的可靠性。

裂纹：钩舌在销孔周围、端部等部位容易出现裂纹，其产生原因和钩体差不多，主要有材料存在缺陷、交变载荷导致的疲劳还有冲击载荷这些方面。

变形：钩舌会弯曲、扭曲等是其变形的主要表现，而钩舌受过大纵向力或者横向力是导致变形的主因。

3.3 钩舌销失效

磨损：钩舌销在钩舌和钩体的销孔间有相对转动，用久了钩舌销表面就会磨损，这会让钩舌销直径变小，进而影响它连接时的强度与稳定性。

断裂：钩舌销之所以会断裂，主要原因在于长期承受交变载荷与剪切力使材料产生疲劳进而断裂，并且钩舌销安装不当，例如过盈量不是过大就是过小，这也会让其在使用时出现断裂情况。

3.4 钩锁铁失效

磨损：钩锁铁在与钩舌以及钩体之间的摩擦下，长期使用就会使自身表面产生磨损，这会改变钩锁铁的尺寸并影响其锁定性能，进而可能让钩舌意外开启。

变形：钩锁铁发生变形的主要原因是受到过大的力作用，例如钩舌在锁定时给予钩锁铁的冲击力等，而一旦变形就会导致钩锁铁不能正常锁住钩舌，从而使车钩的连接可靠性受到影响。

4 铁路车辆车钩失效机制

4.1 疲劳失效机制

铁路车辆车钩运行时所受载荷为交变性质，包含牵引力、制动力和纵向冲击力等周期性变化力，在这种交变载荷影响下，车钩材质内部应力呈周期性波动，当应力增至一定强度且经历特定循环次数后，材质会产生疲劳裂纹，随着循环次数增多，疲劳裂纹持续扩大终致车钩失灵。疲劳失效作为车钩最主要失效模式之一，其失效进程渐进而隐秘，难以察觉，危害较大。

4.2 磨损失效机制

车钩各部件间有相对运动与摩擦，摩擦时材料会渐被磨损，其磨损机制包含粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损等，其中两个接触面受高压和高温会粘在一起且相对运动时撕裂就产生

粘着磨损，接触表面间有硬质颗粒且相对运动时这些颗粒切削和研磨表面就会造成磨粒磨损，接触表面受交变载荷产生疲劳裂纹且裂纹扩展使材料剥落便形成疲劳磨损，磨损会让车钩部件尺寸精度和表面质量降低进而影响车钩连接性能与使用寿命。

4.3 断裂失效机制

车钩断裂失效的主要原因是材料强度不够或者承受了过大载荷。车钩受力超过材料屈服强度时会变形，而载荷若超出抗拉强度就可能断裂，并且材料内部若有缺陷或裂纹，在载荷作用下会产生应力集中从而加快断裂进程。这种断裂失效往往是突然发生的，会给列车运行安全带来严重威胁。

4.4 变形失效机制

车钩在遭受过大外力作用下会产生变形进而失效，这是因为材料发生了塑性变形。若纵向力或者横向力超出材料屈服极限，车钩便会出现塑性变形且几何形状也随之改变，这会影响到车钩正常连接与功能发挥，严重时还可能使其无法正常运作。

5 铁路车辆车钩检修对策

5.1 加强日常检查

外观检查：车钩需要定期做外观方面的检查工作，检查时要查看钩体、钩舌、钩锁铁、钩舌销这些部件有无裂纹、变形、磨损、锈蚀等情况，并且发现问题后要及时记录下来加以处理。

尺寸检查：定期用专用测量工具检测车钩关键尺寸，比如钩舌厚度、钩舌销直径、钩锁铁尺寸之类的，保证这些都合乎规定标准，要是尺寸超出允许范围就得及时修复或者更换。

性能检查：需查看车钩开闭性能，保证钩锁铁能灵活且可靠地锁紧与松脱钩舌，并且要检验车钩缓冲性能，使其可有效缓解纵向冲击力。

5.2 定期检测

无损检测：运用磁粉检测、渗透检测、超声波检测之类的无损检测技术来检测车钩关键部位，从而找出内部裂纹与缺陷。无损检测不会损坏工件且检测灵敏度高，能及时察觉车钩潜在故障隐患。

力学性能检测：要定期检测车钩材料的各项力学性能，像抗拉强度、屈服强度、冲击韧性这些都要涵盖在内，以保证材料性能达标，若发现材料力学性能下滑，就得马上更换车钩。

5.3 维修与更换

维修：车钩部件若出现轻微裂纹、磨损或者变形的情况，可用焊接、打磨、矫正之类的维修方法来修复，并且维修时得严格遵循维修工艺与标准以保障维修质量。

更换：车钩部件若出现严重裂纹、断裂、磨损、变形且无法修复或者修复后不能确保使用安全的情况，就应当及时更换，而且更换部件需符合相关标准与规定并带有合格证明。

5.4 加强保养

润滑：车钩的活动部位，像钩舌销、钩锁铁之类的要定期用合适润滑剂去润滑，这样能减少部件间的摩擦与磨损，使车钩更灵活且延长其使用寿命。

防腐：车钩要进行涂漆、镀锌之类的防腐处理，避免出现锈蚀情况，因为锈蚀会使车钩强度与使用寿命降低，所以加强防腐保养很重要。

5.5 提高检修人员素质

检修人员的专业技能与业务水平需要加强培训和教育来提升，他们得熟稔车钩的结构、性能以及失效机理，并且要晓得正确的检查、检测、维修及保养之法。此外，还得强化检修人员的责任心教育，使其严格按操作规程作业，从而提高检修质量。

6 结语

铁路车辆车钩是保证列车安全运行的关键部件，其失效机制复杂多样，通过加强日常检查、定期检测、及时维修与更换以及加强保养等检修对策，可以使车钩的可靠性、安全性得到有效提升，降低车钩时效故障的发生率。

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