地铁车辆中间车半自动车钩凸轮板磨损分析及改进论文_王强能

摘要：以某地铁车辆中间车半自动车钩对中装置凸轮板异常磨损为例，分析了故障原因，并对对中机构进行了优化，并通过试验验证了其可靠性。

关键词：地铁车辆；车钩；对中装置；凸轮板

1引言

车钩缓冲装置是车辆最基本的也是最重要的部件之一，用于连接列车的各个车厢，连通列车内部的机械、风路和电路，从而使车辆形成一个整体。钩缓装置能够为车辆传递牵引和制动力，缓和列车在运行中或调车时所产生的纵向冲击力，并且钩缓装置具有一定的转动功能，能够使车辆顺利通过曲线。

某地铁车辆的钩缓装置分为头车半自动钩缓装置、中间半自动钩缓装置和中间半永久钩缓装置三种形式。

头车半自动钩缓装置位于列车的头尾端，其作用是保证列车与列车之间的自动连接和分解。车钩可以在连挂时完成车组之间机械和风路的连接，并在分解车钩的同时，自动断开风路的连接。缓冲系统采用弹性胶泥缓冲器和压溃装置。

中间半自动钩缓装置分为带缓冲器半自动车钩和带压溃管半自动车，用于列车内部第二、四断面，两个单元之间，其作用是保证两个单元之间的自动连接和手动分解。车钩可以在连挂时完成车组单元之间机械和风路的连接，并在分解车钩的同时，自动断开风路的连接。缓冲系统采用弹性胶泥缓冲器。

半永久钩缓装置分为带缓冲器半永久车钩和带压溃装置半永久车钩，两种半永久钩缓装置在列车内部1车、3车、5车断面成对使用，用于列车内部车辆之间机械和风管的人工连接和分解。

2问题概述

车辆进行月检时，发现部分中间车半自动车钩对中机构的凸轮板出现比较明显的磨损，同时与凸轮板配合的对中活塞在支架中发生转动。

3原因分析：

现场对中间车半自动车钩对中机构进行了普查，发现有凸轮板磨损的车钩，活塞已经出现转动的情况，且活塞上的滚轮与凸轮板接触关系已经不正常，如图1所示。在将活塞组成从支架中取出的过程中，活塞组成在支架内部已经卡滞，而且发现活塞组成无法从支架中取出。同时也有部分挡圈脱落问题，如图3所示。

图1 凸轮板磨损、活塞出现转动的状况

图2 凸轮磨损严重一侧

图3 挡圈脱落的状况

通过现场普查及拆解，初步原因可以确定为：

3.1凸轮板磨损原因分析：

对中装置的作用是在水平面内推动钩缓装置向车钩纵向中心线回复、使其自动对中。对中装置位于缓冲装置下部，可以在弹簧力作用下对回转轴施加对中回复力，为整个钩缓装置提供一定范围内的水平对中力矩，保证整个钩缓装置在待连挂状态下保持处于纵向中心线上

一旦钩缓装置发生了水平摆动，两个对称的碟簧筒中的碟簧活塞就会推动凸轮板，产生一个回复力矩。专门设计的对中用凸轮板外形可以保证使对中装置在角度较小时也具有足够的对中力。钩缓装置在水平方向±16°范围之内，有较大对中力矩，超过±16°对中力矩消失。

（1）中间半自动车钩对中机构主要由碟簧、活塞、活塞杆套、滚轮、支架及凸轮板等组成，如图4所示。在对中机构组装时，对中碟簧有一定的预压力，使滚轮与凸轮板接触，滚轮与凸轮板之间接触的压力，即为对中力。列车在编组运营时，中间半自动车钩不需要对中力，如果对中蝶簧压力偏大，滚轮和凸轮板之间的对中力偏大，会导致凸轮板与滚轮的磨耗。

（2）个别活塞杆套与支架内孔的间隙过小时，加之列车在长期运营后，尘土进入该间隙内，使活塞杆套在支架内孔中不能灵活滑动，车辆在过曲线时，车钩摆动，凸轮板与滚轮之间的相对作用力除了碟簧外还有额外增加了卡滞的摩擦力，这样就加速了凸轮板和滚轮之间的磨损。

（3）车辆在过曲线时，车钩摆动，活塞杆套在支架内孔中不能灵活滑动，加之碟簧对中力偏大，使得活塞在支架内孔中滑动时受力不均匀，活塞发生偏转，导致活塞与凸轮板之间的磨损，如图2所示。

3.2挡圈脱落原因分析：

由于个别活塞杆套与支架内孔的之间的配合间隙过小，加之列车在长期运营后，尘土进入该间隙内，导致活塞及活塞杆套在支架内孔中滑动时存在卡滞，不能灵活滑动。车辆在过曲线时，车钩摆动，活塞杆套不能灵活滑动，活塞杆套挤压挡圈，致使挡圈脱落。

图4 对中机构

4解决方案

（1）针对目前出现凸轮板磨损的车钩，拆解对中机构，更换磨损的滚轮、活塞和凸轮板。由于原来的碟簧对中压力偏大，在上述过程中，同时采取取消一片碟簧的办法来减小对中力，从而减小滚轮与凸轮板之间的磨损。取消一片碟簧后，对中力仍然能满足要求，该方案经四方所技术人员试验验证，试验数据如图5所示，图中蓝色曲线是原来的碟簧的对中力曲线，红色曲线是取消一片碟簧后的对中力曲线。

2）使用圆锉等工具，清理支架孔内污物及绣渍，将活塞、活塞杆套装入支架孔中，涂抹润滑油脂（AUTOL-TOP 2000），确保活塞、活塞杆套在支架孔内灵活滑动。如果在安装过程中发现活塞、活塞杆套在支架孔内不能较为灵活的滑动，则更换直径稍微减小的活塞杆套。

图5 碟簧对中力曲线

（（3）对于目前没有出现磨损的车钩，拆解其对中机构，清理支架孔内的污物，并取消一片对中碟簧，确保不会出现凸轮板磨损的情况。

（4）对于对中机构挡圈脱落的车钩，更换挡圈，并使用圆锉等工具，清理支架孔内污物及绣渍，将活塞、活塞杆套装入支架孔中，涂抹润滑油脂（AUTOL-TOP 2000），确保活塞、活塞杆套在支架孔内灵活滑动。

结语

综上所述，从车钩缓冲装置各环节进行故障调查与探究，找出了凸轮板磨损及对中机构挡圈脱落的客观原因，并采取了如优化碟簧对中压力、润滑等改善措施。经实践检验，故障基本消除，改造效果良好。此方法对对车辆部件可靠性、舒适性、车辆安全方面等性能无影响。

参考文献：

［1］ 张振森.城市轨道交通车辆[M].北京：中国铁道出版社，1998.

［2］ 青岛四方车辆研究所.天津地铁2 号线中间半自动车钩凸轮板磨损分析报告［R］.青岛：青岛四方车辆研究所，2012.

［3］ 大连机车车辆有限公司.天津地铁二号线电动客车维护手册—车钩缓冲装置[M].大连：大连机车车辆有限公司，2011.

论文作者:王强能

论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期

论文发表时间:2020/4/14

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