CN102730020A - 钩尾框及车钩缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钩尾框及车钩缓冲装置，用于铁道车辆领域，为解决现有技术中强度较低、安全性及可靠性不高等问题而发明。本发明包括横截面呈长回字形的空心框体，所述空心框体其中一端的内侧面为承载面，所述承载面至少有部分重载荷区相对轻载荷区端面向外凸出。本发明用于连接列车车厢之间的车钩，使车厢之间连接组成列车以在运输中传递牵引力，中间凹槽的设置改变了现有承载面的格局，使其抗弯变形薄弱的中部脱离与缓冲器底面接触降低所受载荷力，从而提高钩尾框的强度，降低钩尾框在使用中裂纹、断裂事故的发生，保证列车连接可靠和运用安全，同时保证本发明钩尾框与既有钩尾框的互换性。

Description

钩尾框及车钩缓冲装置

技术领域

本发明涉及一种车辆连接装置，尤其是一种用于铁道车辆连接车钩的钩尾框及车钩缓冲装置。

背景技术

目前铁道车辆用车钩缓冲装置分为固定车钩缓冲装置和转动车钩缓冲装置，钩尾框是车钩缓冲装置的重要部件，铁道车辆通过车钩连接起来，车钩通过钩尾销与钩尾框连接，从而保证列车车辆之间连接，组成列车运输并传递牵引力。连接车钩的钩尾框通常有两种，一种是固定锻造钩尾框，另一种是转动锻造钩尾框。固定车钩缓冲装置采用的钩尾框为固定钩尾框，如图1所示，车钩11与设置在固定钩尾框14内的缓冲器15通过从板13连接，车钩11与固定钩尾框14之间通过穿设钩尾轴12连接，固定钩尾框14与缓冲器15底面接触的内端面为承载面；转动车钩缓冲装置采用的钩尾框为转动钩尾框，如图2所示，车钩21与设置在转动钩尾框24内的缓冲器25通过从板23连接，车钩21与转动钩尾框24之间通过穿设钩尾轴22连接，转动钩尾框24与缓冲器25底面接触的内端面为承载面；钩尾框在使用中主要承受牵引载荷，无论是固定钩尾框14还是转动钩尾框24，其承载面10均为一个平面，如图3、4所示，此种结构局部强度薄弱，这样随着铁道车辆运行速度、牵引吨位的不断增加，铁道车辆用钩尾框发生的裂纹、断裂事故明显增多，严重影响了运输效率与行车安全。

发明内容

本发明提供一种钩尾框，用以解决现有技术中的缺陷，有效提高钩尾框的结构强度和安全性及可靠性。

本发明实施例提供一种钩尾框，包括横截面呈长回字形的空心框体，所述空心框体其中一端的内侧面为用于承受载荷的承载面，所述承载面包括重载区和轻载区，所述重载区相对所述轻载区能使钩尾框承受的载荷强度较大，其中，所述轻载区包括所述承载面的中间区域和边缘区域，所述重载区位于所述承载面的中间区域与边缘区域之间，至少有一部分所述重载区相对所述轻载区端面向外凸出。

本发明实施例提供一种车钩缓冲装置，包括车钩、钩尾框和设置在所述钩尾框内的缓冲器，所述车钩与所述缓冲器之间设置有从板，所述车钩与所述钩尾框之间穿设有钩尾轴，所述钩尾框包括横截面呈长回字形的空心框体，所述空心框体其中一端的内侧面为用于承受载荷的承载面，所述承载面包括重载区和轻载区，所述重载区相对所述轻载区能使钩尾框承受的载荷强度较大，其中，所述轻载区包括所述承载面的中间区域和边缘区域，所述重载区位于所述承载面的中间区域与边缘区域之间，至少有一部分所述重载区相对所述轻载区端面向外凸出。

本发明提供的钩尾框及车钩缓冲装置，由于对承载面划分了重载区和轻载区，重载区能够承受强度较大的载荷，轻载区承受的载荷强度相对较小，换句话说，就是力的作用位置位于重载区要比位于轻载区钩尾框的应力分布更合理，承载面及其他关键区域的应力更小，这样，在使用过程中，如果施加在整个承载面的载荷均布而不加以区分的话，若载荷大于轻载区的承受极限，该区或者钩尾框的其他关键区域就会首先产生变形甚至裂纹，从而导致整个承载面或其他关键区域的损坏；这里的重载区和轻载区的具体形状和分布取决于承载面本身的形状和结构，通过对承载面划分重载区和轻载区，并使重载区的端面相对轻载区向外凸出，这样，承载面在受到缓冲器底面的冲击时，重载区由于端面凸出而受到较大的冲击载荷，轻载区由于凹陷而受到较小的冲击载荷，此种结构改变了现有的承载面格局和形状，使其抗弯变形薄弱的中部及应力集中的边缘区脱离与缓冲器底面接触降低所受载荷力，通过改变受力分布提高尾部框板薄弱部位的强度，降低钩尾框在使用中裂纹、断裂事故的发生，保证列车连接可靠和运用安全，同时保证本发明钩尾框与既有钩尾框的互换性。

附图说明

图1为现有技术中固定车钩缓冲装置的结构示意图；

图2为现有技术中转动车钩缓冲装置的结构示意图；

图3为现有技术中钩尾框的主视结构示意图；

图4为图3的俯视结构示意图；

图5为本发明的车钩缓冲装置实施例的结构示意图；

图6为本发明的钩尾框实施例一的主视结构示意图；

图7为图6的俯视结构示意图；

图8为图6中沿A-A的剖视结构示意图；

图9本发明的钩尾框实施例二的主视结构示意图；

图10为本发明的钩尾框实施例三的局部主视结构示意图；

图11为图10中沿B-B的剖视结构示意图；

图12为本发明的钩尾框实施例四的局部主视结构示意图；

图13为图12中沿C-C的剖视结构示意图；

图14为本发明的钩尾框实施例五的局部主视结构示意图；

图15为本发明的钩尾框实施例六的局部主视结构示意图；

图16为图15中沿D-D的剖视结构示意图。

附图标记：

车钩11；          钩尾轴12；          从板13；

固定钩尾框14；    缓冲器15；          车钩21；

钩尾轴22；        从板23；            转动钩尾框24；

缓冲器25；        承载面10；        车钩31；

钩尾轴32；        从板33；          钩尾框34；

缓冲器35；        空心框体1；       承载面2；

轴孔3；           中间凹槽20；      上凹槽30；

下凹槽40；        上部分01；        下部分02；

斜面50；          承载板60；        承载面011；

承载面012；       承载面021；       承载面022；

承载板外端面61；  承载板70；        承载板外端面71；

承载板80；        承载板外端面81。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图5所示，本发明的车钩缓冲装置的具体包括车钩31、钩尾框34和设置在钩尾框34内的缓冲器35，车钩31与缓冲器35之间设置有从板33，车钩31与钩尾框34之间穿设有钩尾轴32，钩尾框34的具体实施例如图6-8所示，包括横截面呈长回字形的空心框体1，空心框体其中一端内侧面为承载面2，与承载面2相对的另一端的空心框体的上侧面、下侧面上对应设有轴孔3用于穿设连接钩尾框及车钩的钩尾轴，承载面包括重载区和轻载区，重载区和轻载区的具体形状和分布取决于承载面本身的形状和结构，重载区相对轻载区能承受的载荷强度较大，轻载区包括所述承载面的中间区域和边缘区域，重载区位于承载面的中间区域与边缘区域之间，至少有一部分所述重载区相对所述轻载区端面向外凸出；中间区域包括一个横条状区域和/或一个纵条状区域，横条状区域沿所述承载面的宽度中心线向其两侧分布，纵条状区域沿承载面的长度中心线向其两侧分布，中间区域还包括一个封闭形区域，封闭形区域以承载面的宽度中心线与长度中心线的交叉点为中心向其四周分布；边缘区域包括所述承载面的上边缘区、下边缘区和/或承载面左边缘区、右边缘区。

承载面为一体式结构，轻载区呈“三”字形，包括承载面的上边缘区、下边缘区和横条状区域，该横条状区域位于上边缘区、下边缘区之间；轻载区内设置有三条凹槽；具体在承载面2的中部(属于轻载区，对应中间区域中横条状区域)设置有中间凹槽20；中间凹槽20的长度与空心框体的长度方向一致并将承载面2分成上部分01、下部分02，承载面2的上部分01上端(该处由于与钩尾框的上侧面交叉，为应力集中区，抗弯变形薄弱，属于轻载区，对应承载面2上边缘区)和承载面2的下部分02下端(为应力集中区，抗弯变形薄弱，属于轻载区，对应承载面的下边缘区，该处由于与钩尾框的下侧面交叉)分别设置有上凹槽30和下凹槽40。承载面的上部分01和下部分02相对轻载区端面向外凸出；形成重载区。

中间凹槽20、上凹槽30和下凹槽40的内壁面均低于承载面2，因此在使用过程中，该部分与缓冲器底面不接触，从而避免了承载面2中部及上、下边缘区由于受力较大导致弯曲变形或产生裂纹、断裂等现象的发生，改变了承载面2的格局，从而改变了受力分布，避免了因承载面2局部强度薄弱影响钩尾框使用寿命的状况。该中间凹槽20、上凹槽30和下凹槽40的形状可以为U形、V形、半圆形、弧形、梯形或其他不规则形状等，在此不限。

作为本发明的钩尾框的优选实施例，轻载区呈“日”字形，还包括位于承载面的上部分和下部分的左边缘区及右边缘区，承载面的左边缘区和右边缘区分别设置有斜面50；具体在承载面2的上部分01和承载面2的下部分02的两侧(边缘区域，属于轻载区，对应承载面的左边缘区和右边缘区)分别设置有斜面50，该斜面50相对承载面2向内倾斜，即该斜面50相对于承载面向内凹陷；斜面50的设置使得承载面的上部分01及下部分02两侧部分与缓冲器底面脱离接触，这样，避免了处于边缘位置的两侧部分由于强度较低在使用过程中因受力较大产生裂纹及断裂；承载面2的上部分01及其两侧的斜面50设置在上凹槽30与中间凹槽20之间，承载面2的下部分02及其两侧的斜面50设置在中间凹槽20与下凹槽40之间；上凹槽及中间凹槽与上凹槽与中间凹槽之间的斜面首位连接形成上环形凹带，下凹槽及中间凹槽与下凹槽与中间凹槽之间的斜面形成下环形凹带，上环形凹带和下环形凹带所包围的承载面相对轻载区端面向外凸出；上、下两个环形凹带区域分别将承载面的上部分和下部分围绕在中间，上环形凹带、下环形凹带区域的四角处为应力集中区，其余部分为强度薄弱区域，因此该两个环形凹带区域部分的受力状态会影响钩尾框的整体结构，是关键部位，本发明的此种结构将此部分内壁面设置呈均低于承载面，这样在使用过程中两环形凹带区域与缓冲器底面均脱离接触，受力相对较小，从而使大部分载荷力作用在强度较高的上部分和下部分上，改变承载面的受力分布，通过减小强度较低区域部分的受力从而提高钩尾框的整体强度及安全性和可靠性。

实施例二

作为上述实施例一的变形，如图9所示，轻载区呈“田”字形，在上述“日”字形的基础上还包括纵条状区域，纵条状区域内也设置有中间凹槽20，中间凹槽20上下贯穿上环形凹带和下环形凹带，将上环形凹带分成左上环形凹带和右上环形凹带，将下环形凹带分成左下环形凹带和右下环形凹带；左上环形凹带所包围的承载面011、右上环形凹带所包围的承载面012、左下环形凹带所包围的承载面021和右下环形凹带所包围的承载面022相对轻载区端面向外凸出，形成重载区。

还可在上部分01及下部分02的轻载区内设置与中间凹槽20方向一致的横向凹槽，也可在在上部分01及下部分02的轻载区内设置与中间凹槽20方向垂直的纵向凹槽，或还可以在上部分01及下部分02的轻载区内设置凹坑，使承载面的上部分及下部分上的轻载区端面相对其余部分的承载面向内凹陷，在使用过程以使该上部分01及下部分02上的轻载区避免与缓冲器底面接触，降低所受载荷力。

本实施例中，上凹槽30、下凹槽40及中间凹槽20的内壁面均为弧面，该弧面包括圆弧面、椭圆弧面等规则几何弧面或其他不规则弧面。上凹槽30与下凹槽40的内壁面的弧度半径相当且小于中间凹槽20内壁面的弧度半径。以提高钩尾框尾部的整体抗拉强度和抗压强度，增强结构的稳定性和可靠性。

上凹槽30与下凹槽40的高度相当且大于中间凹槽20的高度或上凹槽30与下凹槽40的宽度相当且小于中间凹槽20的宽度。根据使用过程中的载荷分布设置承载面的形状和大小，相同材质及质量的原材料以将钩尾框的整体结构强度提高到最大，相对通过增加钩尾框的壁厚来提高其强度更加节约物料。同时具有较高的疲劳寿命，适应铁路重载运输发展的需要。本发明钩尾框的结构不仅适用于锻造工艺制造钩尾框，也适用于铸造工艺制造钩尾框；可适应铁道货车运行速度、牵引吨位的不断增加的需要，减少钩尾框使用中裂纹、断裂事故的发生，降低运用、检修工作量和成本；不改变既有车钩缓冲装置的操作方式和作用原理，可与既有铁道车辆钩尾框互换。

实施例三

如图10、图11所示，承载面为组合式结构，空心框体1的承载面10在轻载区上设有上凹槽30和下凹槽40，重载区呈环状，上凹槽30与下凹槽40之间的重载区承载面上固定设置(具体可采用焊接、铆接、粘结或栓接等连接方式)有一块承载板60，承载板60呈环状，图示为方形环状，当然还可为圆环状、椭圆环状、矩形、圆形或其他几何形状在此不限，最好为周对称形状，承载板60的空心部分对应承载面的中央区域(轻载区)，边缘与上凹槽30、下凹槽40及承载面两侧边之间均设有间隙，承载板外端面61相对承载面向外凸出形成重载区，在使用过程中与设置在空心框体内的缓冲器底部接触，承载载荷的强度较大，由于重载区位于承载面的中央与边缘之间，而这部分承受载荷的强度恰好相对承载面的中央及边缘部分较高，不易产生变形，此种结构整体上增加了空心框体的强度。

实施例四

如图12、图13所示，空心框架1的承载面10上设有两块承载板70，两块承载板70分别设置在承载面10的横条状区域的两侧即为上侧和下侧，此种结构轻载区包括上边缘区、下边缘区、左边缘区、由边缘区和横条状区域，轻载区呈“日”字形，将承载面分成上半部分和下半部分，重载区位于上半部分和下半部分，承载板分别设置在上半部分和下半部分的重载区上。承载板平行且沿横条状区域对称设置。受力平衡。两块承载板外端面71相对承载面10向外凸出，在使用过程中与缓冲器底面接触承受重载荷。

实施例五

作为实施例四的一种变形，空心框架1的承载面10上设有两块承载板70，两块承载板70分别设置在承载面10的横条状区域的两侧即为左侧和右侧，如图14所示，此种结构，轻载区包括上边缘区、下边缘区和纵条状区域，轻载区呈“工”字形，将承载面分成左半部分和右半部分，重载区位于所述左半部分和右半部分，承载板70分别设置在左半部分和右半部分的重载区上。承载板平行且沿纵条状区域对称设置。受力平衡。

左上侧和右下侧或其他沿承载面中央区域的对称位置；两块承载板70平行且沿承载面的中心区域对称设置。

实施例六

如图15、图16所示，轻载区包括上边缘区、下边缘区、左边缘区、右边缘区和横条状区域及纵条状区域，轻载区呈“田”字形，将承载面分成左上半部分、右上半部分、左下半部分和右下半部分，重载区位于左上半部分、右上半部分、左下半部分和右下半部分，空心框架1的承载面10上设有四块承载板80，承载板80呈“田”字形布置，分别设置在左上半部分、右上半部分、左下半部分和右下半部分的重载区上。承载板平行且沿横条状区域及纵条状区域对称。由于承载板外端面81相对承载面10向外凸出，在使用过程中与缓冲器底面接触承受重载荷。

实施例二、三、四均通过在承载面10上设置承载板，以承载板的外端面形成凸面用于承受较重载荷，来改变承载面的受力部位；实施例一是通过在承载面上设置凹槽或凹陷，以凹槽或凹陷的内侧面形成凹面用于承受较轻的载荷，以该凹槽或凹陷的内侧面以外的承载面形成凸面用于承受较重载荷，上述承载板及凹陷或凹槽的具体形状(可为圆形、椭圆形、矩形、三角形、多边形等规则形状或其他不规则形状)和数量不以上述实施例为限，承载板的组合布置和凹槽或凹陷的组合布置也不以上述实施例为限。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (21)

1.一种钩尾框，包括横截面呈长回字形的空心框体，所述空心框体其中一端的内侧面为用于承受载荷的承载面，其特征在于，所述承载面包括重载区和轻载区，所述重载区相对所述轻载区能承受的载荷强度较大，其中，所述轻载区位于所述承载面的中间区域和边缘区域，所述重载区位于所述承载面的中间区域与边缘区域之间，至少有一部分所述重载区相对所述轻载区端面向外凸出。

2.根据权利要求1所述的钩尾框，其特征在于，所述中间区域包括一个横条状区域和/或一个纵条状区域，所述横条状区域沿所述承载面的宽度中心线向其两侧分布，所述纵条状区域沿所述承载面的长度中心线向其两侧分布；所述边缘区域包括所述承载面的上边缘区、下边缘区和/或所述承载面左边缘区、右边缘区。

3.根据权利要求1所述的钩尾框，其特征在于，所述中间区域包括一个封闭形区域，所述封闭形区域以所述承载面的宽度中心线与长度中心线的交叉点为中心向其四周分布。

4.根据权利要求1-3任一所述的钩尾框，其特征在于，所述承载面为一体式结构或组合式结构。

5.根据权利要求4所述的钩尾框，其特征在于，所述承载面为一体式结构，所述轻载区呈“三”字形，包括所述承载面的上边缘区、下边缘区和横条状区域，其中该横条状区域位于所述上边缘区、下边缘区之间；所述轻载区内设置有三条凹槽；所述凹槽的长度均与所述空心框体的长度方向一致并将所述承载面分成上、下两部分，该承载面的上部分和下部分形成重载区，相对所述轻载区端面向外凸出。

6.根据权利要求5所述的钩尾框，其特征在于，所述轻载区还包括位于所述承载面的上部分和/或下部分的局部区域，所述区域内设置有凹陷，该凹陷具体为凹槽、凹坑或相对所述承载面向内倾斜的斜面。

7.根据权利要求5所述的钩尾框，其特征在于，所述轻载区呈“日”字形，还包括位于所述承载面的上部分和下部分的左边缘区及右边缘区，所述承载面的左边缘区和右边缘区分别设置有所述斜面；其中设置在所述上边缘区和横条状区域内的凹槽及设在该两凹槽之间的斜面首位连接形成上环形凹带；设置在所述下边缘区和横条状区域内的凹槽及设在该两凹槽之间的斜面首尾连接形成下环形凹带；所述上环形凹带和下环形凹带所包围的承载面形成重载区，相对所述轻载区端面向外凸出。

8.根据权利要求7所述的钩尾框，其特征在于，所述轻载区呈“田”字形，还包括所述纵条状区域，所述纵条状区域内也设置有凹槽，所述凹槽上下贯穿所述上环形凹带和下环形凹带，将所述上环形凹带分成左上环形凹带和右上环形凹带，将所述下环形凹带分成左下环形凹带和右下环形凹带；所述左上环形凹带、右上环形凹带、左下环形凹带和右下环形凹带所包围的承载面形成重载区，相对所述轻载区端面向外凸出。

9.根据权利要求5-8任一所述的钩尾框，其特征在于，所述承载面的上部分和下部分上分别设置有至少一个凹槽，该凹槽与设在所述承载面上边缘区、下边缘区及横条状区域内的凹槽方向一致或与设在所述纵条状区域内的凹槽方向一致。

10.根据权利要求9所述的钩尾框，其特征在于，所述凹槽的内壁面均为弧面。

11.根据权利要求10所述的钩尾框，其特征在于，设在所述上边缘区内的凹槽与设在所述下边缘区内的凹槽其内壁面的弧度半径相当且小于设在所述横条状区域内凹槽内壁面的弧度半径。

12.根据权利要求11所述的钩尾框，其特征在于，设在所述上边缘区内的凹槽与设在所述下边缘区内的凹槽宽度相当且小于设在所述横条状区域内凹槽的宽度。

13.根据权利要求4所述的钩尾框，所述承载面为组合式结构，所述重载区呈环状，所述重载区上设置有一块环状承载板。

14.根据权利要求13所述的钩尾框，其特征在于，所述环状承载板呈圆环状或呈“回”字形。

15.根据权利要求4所述的钩尾框，其特征在于，所述轻载区包括上边缘区、下边缘区、左边缘区、由边缘区和横条状区域，所述轻载区呈“日”字形，将所述承载面分成上半部分和下半部分，所述重载区位于所述上半部分和下半部分，所述上半部分和下半部分的重载区上分别设置有承载板。

16.根据权利要求15所述的钩尾框，其特征在于，所述承载板平行且沿所述横条状区域对称设置。

17.根据权利要求4所述的钩尾框，其特征在于，所述轻载区包括上边缘区、下边缘区和纵条状区域，所述轻载区呈“工”字形，将所述承载面分成左半部分和右半部分，所述重载区位于所述左半部分和右半部分，所述左半部分和右半部分的重载区上分别设置有承载板。

18.根据权利要求17所述的钩尾框，其特征在于，所述承载板平行且沿所述纵条状区域对称设置。

19.根据权利要求4所述的钩尾框，其特征在于，所述轻载区包括上边缘区、下边缘区、左边缘区、右边缘区和横条状区域及纵条状区域，所述轻载区呈“田”字形，将所述承载面分成左上半部分、右上半部分、左下半部分和右下半部分，所述重载区位于所述左上半部分、右上半部分、左下半部分和右下半部分，所述左上半部分、右上半部分、左下半部分和右下半部分的重载区上分别设置有承载板。

20.根据权利要求19所述的钩尾框，其特征在于，所述承载板平行且沿所述横条状区域及纵条状区域对称。

21.一种车钩缓冲装置，包括车钩、钩尾框和设置在所述钩尾框内的缓冲器，所述车钩与所述缓冲器之间设置有从板，所述车钩与所述钩尾框之间穿设有钩尾轴，其特征在于，所述钩尾框为上述权利要求1-20中任一所述的钩尾框。

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