CN112678015B - 钩尾框、制造方法以及铁路货车 - Google Patents

Abstract

本发明属于铁路货车技术领域，尤其涉及一种钩尾框、制造方法以及铁路货车。其中的钩尾框包括钩尾框本体和衬套，所述钩尾框具有钩尾衬套孔，所述衬套过盈配合地设置在所述钩尾衬套孔中，所述衬套与所述钩尾衬套孔的接触面的表面粗糙度在0.8～1.6μm之间，过盈量在0.25mm～0.35mm之间。本发明可保证衬套在使用过程中不能从钩尾衬套孔中脱出，提高使用时的可靠性，具有很好的实用性。

Description

钩尾框、制造方法以及铁路货车

技术领域

本发明属于铁路货车技术领域，尤其涉及一种钩尾框、制造方法以及铁路货车。

背景技术

锻造钩尾框在中国已经广泛应用。锻造钩尾框取代铸造钩尾框后，锻造钩尾框的制造技术日渐成熟，使用寿命直线上升，故障率直线下降，取得了可观的经济效益。

在中国，17型锻造钩尾框在70t级、80t级及更大载重的铁路货车上使用。17型锻造钩尾框由于采用轧制的高强度优质结构钢和锻造工艺制造，所以不存在砂眼、气孔、缩松等铸造缺陷，提高了产品的内在质量，延长了钩尾框的疲劳寿命，减少了检修工作量，降低了运用成本。

随着铁路货车的新材料、新技术的突破，铁路货车的单辆车总重、机车牵引能力及桥梁隧道和轨道承载能力有了很大提升，在节能降耗、提质增效的国家目标下，在专用的铁路运行线上开行3万吨，甚至4万吨编组列车已经逐步实现。

在实际的使用过程中，申请人发现，现有技术中所采用的锻造钩尾框在大载重、长编组中运用6年左右后，钩尾框的钩尾衬套孔将产生异常磨耗而使得圆孔变成长圆孔，增大了钩尾销在钩尾框的钩尾衬套孔中的行程，导致列车纵向力增大，影响行车安全，限制了钩尾框使用寿命的进一步延长。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种钩尾框、制造方法以及铁路货车，以提高钩尾框的使用寿命。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一方面，本发明提供了一种钩尾框，所述钩尾框包括钩尾框本体和衬套，所述钩尾框具有钩尾衬套孔，所述衬套过盈配合地设置在所述钩尾衬套孔中，所述衬套与所述钩尾衬套孔的接触面的表面粗糙度在0.8～1.6μm之间，过盈量在0.25mm～0.35mm之间。

进一步地，所述衬套和所述钩尾衬套孔之间涂抹有粘接剂。

优选地，所述粘接剂为乐泰680。

进一步地，所述衬套的轴向两端均位于所述钩尾衬套孔内。

进一步地，所述衬套的一端为锥台状。

优选地，具有锥台状的所述衬套的一端的坡度为70°～75°。

进一步地，所述衬套为钢制衬套，所述钢制衬套的表面热处理硬度为59HRC～63HRC。

另一方面，本发明提供一种所述钩尾框的制造方法，所述制造方法包括：

提供相互配合使用的钩尾框本体和衬套；

在所提供的所述钩尾框本体的钩尾衬套孔内壁和衬套外壁均涂抹粘接剂；

将所提供的所述衬套压装在涂抹有粘接剂的所述钩尾衬套孔中；

将压装有所述衬套的钩尾衬套孔静置至粘接剂氧化牢固即可。

进一步地，将所提供的所述衬套压装在涂抹有粘接剂的所述钩尾衬套孔中，具体包括：

通过液压压力机将所提供的所述衬套压装在涂抹有粘接剂的所述钩尾衬套孔中，压装力的参数大于等于350KN，并提供压装曲线。

还有，本发明还提供了一种铁路货车，所述铁路货车包括上述钩尾框。

本发明的有益效果是：

本发明所提供的一种铁路货车，由于其中的钩尾框包括钩尾框本体和衬套，钩尾框具有钩尾衬套孔，衬套过盈配合地设置在钩尾衬套孔中，这样使衬套和钩尾衬套孔属于可拆卸配合的关系，可硬化与钩尾销接触的钩尾衬套孔的强度，延长了钩尾框的使用寿命，而当出现钩尾衬套孔磨耗超限情况时，仅需更换衬套而无需更换钩尾框，降低了检修成本。

另外，本发明中的衬套与钩尾衬套孔的接触面的表面粗糙度在0.8～1.6μm之间，过盈量在0.25mm～0.35mm之间，这样可保证衬套在使用过程中不能从钩尾衬套孔中脱出，提高使用时的可靠性，具有很好的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的未安装衬套的钩尾框的结构示意图；

图2为本发明实施例的钩尾框的结构示意图；

图3为图2中的衬套的结构示意图；

图4为图3的正视图；

图5将钩尾衬套孔与衬套的过盈配合简化为两个圆筒的过盈配合的示意图；

图6为过盈量为0.25mm压入时负荷--位移图；

图7为过盈量0.25mm，压出时负荷--位移图；

图8为过盈量为0.40mm压入时负荷--位移图；

图9为过盈量0.4mm，压出时负荷--位移图；

图10为本发明实施例的钩尾框的制造方法的流程示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

首先，本发明实施例提供了一种钩尾框。

图1为本发明实施例的未安装衬套的钩尾框的结构示意图，图2为本发明实施例的钩尾框的结构示意图，结合图1及图2，该钩尾框包括钩尾框本体和衬套2，其中，钩尾框具有钩尾衬套孔3，衬套2可拆卸地设置在钩尾衬套孔3中，由于在钩尾衬套孔中增设了一个衬套2，从而可硬化与钩尾销接触的钩尾衬套孔的强度，延长了钩尾框的使用寿命，而当出现钩尾衬套孔磨耗超限情况时，仅需更换衬套而无需更换钩尾框，降低了检修成本，具有很好的实用价值。

本发明实施例的钩尾框可以为17型锻造钩尾框，由于其选用锻造工艺加工生产，故不存在砂眼、气孔、缩松等铸造缺陷，提高了产品的内在质量，延长了钩尾框的疲劳寿命，减少了检修工作量，降低了运用成本。

结合图1及图2，本发明实施例的钩尾框本体可以包括通过锻造一体成型的框体1和连接板4，连接板4置于框体1的头部，框体1为U形状，包括两个侧边1.1和一个底边1.2，两个侧边的同一端之间通过底边连接，两个侧边的另一端的相对两侧均通过一个连接板4连接，两个侧边的另一端之间均设置有连接孔，两个侧边的连接板4同轴设置，并位于两个连接板4之间，两个侧边的连接板4构成用于和钩尾销连接的钩尾衬套孔。

本发明实施例的衬套2可以采用过盈配合的方式设置在钩尾衬套孔3中，以实现衬套2在钩尾衬套孔3中的可拆卸设置。

图3为图2中的衬套的结构示意图，图4为图3的正视图，结合图3及图4，本发明实施例的衬套的一端为锥台状，该锥台的坡脚可以为75°，在将衬套2压入到钩尾衬套孔3中时，锥台状的一端可以作为导向作用，提高装配效率。

在实际使用过程中，衬套2和钩尾衬套孔3的表面粗糙度以及过盈量是保证衬套在使用过程中不能从钩尾衬套孔3中脱出，影响使用时的可靠性的关键因素，基于此，本实施例对表面粗糙度以及过盈量进行研究，研究如下：

将钩尾衬套孔与衬套的过盈配合简化为两个圆筒的过盈配合(如图5所示)，同时假设两种材料的弹性模量相同，则衬套与钩尾衬套孔之间的接触力按公式(1)计算：

其中：公式(1)中，ɑ为衬套的内径，单位mm，b为钩尾衬套孔的外径，单位mm，c为钩尾衬套孔的内径，单位mm，δ为衬套与钩尾衬套孔之间的单边过盈量，单位mm；E为材料的弹性模量，弹性模量为206GP_a。

从公式(1)可以看出，在材料状态及尺寸一定的情况下，接触力只与过盈量成正比。由此可得出接触力计算式：

P＝Aδ 公式(2)

公式(2)的A为常量。

根据压入力计算公式：

F＝2πchfP 公式(3)

从式(2)、式(3)可以得出：

F＝2πcAhfδ 公式(4)

公式(3)和公式(4)中，h为钩尾框衬套孔厚度，f为摩擦系数。

从以上简化计算公式(4)可以看出，在材料与尺寸确定后，压入力的大小与配合的过盈量δ成正比，在过盈量一定的情况下，压入力与压出力与摩擦系数成正比。所以加大压力的方法只有两种：增大过盈量与摩擦系数。

若增大过盈量，虽然可以使压入力增大，但会造成钩尾衬套孔表面发生塑性变形，使得衬套与孔之间的胀紧力减小，衬套的压出力显著变小；增大摩擦系数虽然也可以增大压入力，但随着摩擦系数增大，接触面的表面粗糙度增大，衬套与框体孔之间的实际接触面积减小，衬套在压入时接触表面的凸点极易产生塑性变形，衬套的压出力也明显减小，而且摩擦系数不能无休止增大，一般情况下，钢与钢之间的摩擦系数在0.1～0.6之间。

根据以上分析，接触表面粗糙度过大，衬套的压出力会变小，极易发生衬套脱落。因此，为防止衬套脱落，应尽提高接触表面的光洁度，增大接触面积。但接触表面光洁度提高，摩擦系数会减小，相应压入力就会减小。因此要保证衬套不能脱出，接触表面要有足够的光洁度，也要保证合理的过盈量，在衬套的压入、压出力基本相等时最佳。即衬套与钩尾衬套孔的接触面表面粗糙度在0.8～1.6μm之间，过盈量δ在0.25mm～0.35mm(双面过盈量)之间，衬套的压入与压出力基本相等，为20吨到35吨。

试验验证：

在衬套的表面粗糙度为0.8μm，钩尾衬套孔的表面表面粗糙度为1.6时μm，按照过盈量为0.25mm、0.40mm进行实验，得出压入、压出状态下的负荷与位移的曲线图如图6、图7、图8、图9所示。其中，图6为过盈量为0.25mm压入时负荷--位移图，图7为过盈量0.25mm，压出时负荷--位移图，图8为过盈量为0.40mm压入时负荷--位移图，图9为过盈量0.4mm，压出时负荷--位移图。

从图6-图9中可知，压入力最大值为18T,压出力最大值为17T。实际情况中，接触面为不平整表面，受力点为两表面的凸点，配合过程造成凸点的塑形变型，使摩擦系数降低，导致压入力大于压出力。由于压入力与压出力相差较小，进而得出，钩尾框框体与衬套的过盈配合所出现的应变属于弹性应变。

当过盈量超过0.40mm时，压入力达到40吨以上，但压出力仅为压入力的一半左右，可知接触表面发生了塑性变形。

综上所述，通过增加过盈量来增加压力，会造成应力增加导致框体发生塑形变型，而通过改变粗糙度来增加压力，会造成接触面凸点的塑性变形增多，降低摩擦系数，压出力的值将远小于压入力，不利于使用。因此，过盈量在0.25mm～0.35mm(双面过盈量)，衬套的压入力与压出力基本相等，约为20吨～35吨，与理论计算一致。

另外，本实施例中，为了增加衬套的压出力，防止衬套窜出，还增加粘结剂工艺，即本发明实施例在衬套2和钩尾衬套孔3之间还可以涂抹有粘接剂，以进一步提高二者的装配固定效果。

本发明实施例中，粘接剂可以只涂抹在衬套2的外壁上，或者涂抹在钩尾衬套孔3的内壁上，或者衬套2的外壁和钩尾衬套孔3的内壁均涂抹，本发明实施例优选在衬套2的外壁和钩尾衬套孔3的内壁均涂抹粘接剂。

本发明实施例的粘接剂可以为乐泰680，具有高强度，中粘度，厌氧型的特点。适用于过盈配合，固持孔、轴配合件，其剪切强度为24.1N/mm2，防止衬套在钩尾销的冲击下向外窜出，影响铁路运行安全。

另外，本发明实施例的衬套2为钢制衬套，钢制衬套的表面热处理硬度为59HRC～63HRC，以具有足够的耐磨强度。

还有，本发明实施例的衬套2的轴向两端均位于钩尾衬套孔3内，即衬套2的高度须小于钩尾衬套孔3处的壁厚，以使衬套压装完成后不能突出钩尾框表面，防止影响铁路的正常运行。

另外，本发明实施例还提供了上述钩尾框的制造方法。

图10为本发明实施例的钩尾框的制造方法的流程示意图，结合图10，该制造方法包括：

S1：提供相互配合使用的钩尾框本体和衬套；

S2：在所提供的钩尾框本体的钩尾衬套孔内壁和衬套外壁均涂抹粘接剂；

S3：将所提供的衬套压装在涂抹有粘接剂的钩尾衬套孔中；

S4：将压装有衬套的钩尾衬套孔静置至粘接剂氧化牢固即可。

在实施步骤S3时，先将具有锥台状的一端先压装到一个连接孔中，随后可以通过液压压力机将施加在一个比衬套2外圆直径大的压头上，垂直平稳的将衬套压入钩尾衬套孔中，整个压装过程采用压装曲线来表示，最大压力必须大于350KN。

在实施例步骤S4时，静置时间需不小于48小时，以待粘接剂氧化牢固。

通过上述制造方法制造的钩尾框，可以将性能提升到如表1所示，以具有足够的性能进行使用。

表1

最后，本发明实施了还提供了一种铁路货车，该铁路货车包括上述钩尾框，该钩尾框同车钩配合，以实现机车和车辆或车辆和车辆之间的连挂，传递牵引力及冲击力，并使车辆之间保持一定距离。

由于钩尾框具有较长的使用寿命，因此，也相应地降低了铁路货车的检修成本，具有很好地实用性。

以下所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种钩尾框，其特征在于，所述钩尾框包括钩尾框本体和衬套，所述钩尾框具有钩尾衬套孔，所述衬套过盈配合地设置在所述钩尾衬套孔中，所述衬套与所述钩尾衬套孔的接触面的表面粗糙度在0.8～1.6μm之间，过盈量在0.25mm～0.35mm之间。

2.根据权利要求1所述的钩尾框，其特征在于，所述衬套和所述钩尾衬套孔之间涂抹有粘接剂。

3.根据权利要求2所述的钩尾框，其特征在于，所述粘接剂为乐泰680。

4.根据权利要求1所述的钩尾框，其特征在于，所述衬套的轴向两端均位于所述钩尾衬套孔内。

5.根据权利要求1所述的钩尾框，其特征在于，所述衬套的一端为锥台状。

6.根据权利要求5所述的钩尾框，其特征在于，具有锥台状的所述衬套的一端的坡度为70°～75°。

7.根据权利要求1所述的钩尾框，其特征在于，所述衬套为钢制衬套，所述钢制衬套的表面热处理硬度为59HRC～63HRC。

8.一种权利要求1-7任一项所述的钩尾框的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

提供相互配合使用的钩尾框本体和衬套；

在所提供的所述钩尾框本体的钩尾衬套孔内壁和衬套外壁均涂抹粘接剂；

将所提供的所述衬套压装在涂抹有粘接剂的所述钩尾衬套孔中；

将压装有所述衬套的钩尾衬套孔静置至粘接剂氧化牢固即可。

9.根据权利要求8所述的钩尾框的制造方法，其特征在于，将所提供的所述衬套压装在涂抹有粘接剂的所述钩尾衬套孔中，具体包括：

通过液压压力机将所提供的所述衬套压装在涂抹有粘接剂的所述钩尾衬套孔中，压装力的参数大于等于350KN，并提供压装曲线。

10.一种铁路货车，其特征在于，所述铁路货车包括权利要求1-7任一项所述的钩尾框。

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