一种内电机车车钩高稳前从板的制作方法

本实用新型涉及一种提高了受压稳定性的内电机车车钩前从板。

背景技术：

目前我国铁路内燃和电力机车车钩大多采用TB/T1594-1996《内燃、电力机车车钩(上作用)》和TB/T1595-1996《内燃、电力机车车钩(下作用)》标准规定的车钩(简称为内电机车车钩)，与之配套的车钩前从板则执行TB/T1596-1996《内燃电力机车车钩用前从板》，其特点是前从板的前端圆弧面半径为150mm，圆弧面比较光滑，车钩尾端为半径130mm的圆弧柱面，与前从板前端半径为150mm的圆弧面相配合时，接触面积较小，加之其相互间接触面较为光滑，导致当车钩受压时，车钩钩尾与前从板圆弧面之间所产生的抑制车钩横向稳定性的摩擦阻尼力相对不足，车钩容易产生过大的横向偏转角，特别是在担当重载列车牵引运行时，车钩需要承受很大的压钩力，常造成车钩横向失稳，严重影响列车运行安全。另外，现有车钩前从板的横向尺寸偏小，车钩前从板与车钩安装箱体(牵引梁箱体)横向间隙过大，增加了车钩的横向不稳定性。

前从板是机车车钩缓冲装置的重要组成部件，它安装在车钩钩尾与缓冲器前端面之间，其左右两侧被限制在牵引梁箱体内。当车钩受压时，它不仅起到传递车钩纵向力的作用，还能通过配合弧面的摩擦力起到稳定车钩横向偏转的平衡力矩和引导车钩钩尾自动对中的作用。

现行的车钩前从板由整块金属板材制成，它设有前后两个承载面，前承载面为凹弧形，圆弧半径为150mm，与钩尾部凸圆弧面(圆弧半径为130mm)相配合；后承载面为平面，与缓冲器前端面相抵。当车钩受到纵向压力作用时，压钩力依次通过车钩钩尾、前从板、缓冲器、后从板座传递到机车牵引梁上。

机车车钩在传递纵向压力时，理想的状态是车钩中心线与车体牵引梁纵向中心线重合一致，以最大限度地将纵向压钩力沿列车纵向中心线传递。但由于列车在小半径曲线通过或需要在曲线上连挂摘钩时，要求车钩应具备一定的横向偏转能力，以适应机车及与其连挂的车辆能够顺利的通过。因此，车钩缓冲装置在设计时，必须赋予车钩有一定的横向摆角。也正是由于这一横向摆角的存在，使得当其受到较大压钩力作用时，车钩和缓冲器之间容易产生横向偏转的不稳定现象。导致车钩传递的纵向压力作用方向与牵引梁纵向中心线方向出现偏离，形成一个夹角(即车钩横向偏转角)。当这个夹角在持续增大的纵向压钩力作用下，达到或超出车钩尾部摩擦力所能承受的稳定极限时，就会造成车钩出现不可逆的偏转失稳，形成更大的车钩偏转角，使机车所受纵向力产生出很大的横向分力，这一横向分力传递到轮轨之间可导致轨道结构破坏，列车脱轨颠覆。

从内电机车车钩和缓冲器的整体组成与各部件的结构特征可以看出，前从板的凹形圆弧面与车钩尾部的凸形圆弧面在纵向压力传递过程中相互紧密接触，在车钩压力作用下，前从板圆弧面处会产生摩擦力，这一摩擦力作用在钩尾，对车钩的横向偏转起到约束作用。根据实际运用中出现的问题，以及对列车脱轨现象的研究表明，现有车钩前从板的凹形圆弧面与钩尾凸形圆弧面半径尺寸匹配不理想，导致接触面积不足、摩擦阻力较低，不能适应重载组合列车在运行过程中所产生的巨大纵向压钩力对车钩横向稳定性的要求，是导致车钩缓冲装置失稳及列车脱轨事故发生的主要原因之一。

通过对现有车钩及前从板结构特征的分析，并经过大量仿真计算结果表明，约束车钩横向偏转的摩擦力与前从板形状及其表面粗糙度之间存在着显著的关联关系。增大车钩钩尾与前从板凹形圆弧面之间的接触面积、设法增大它们之间的摩擦系数，是增大车钩抗横向偏转摩擦阻力矩的有效途径，也是提高现有车钩及缓冲器工作稳定性的有效方法。

技术实现要素：

为解决现有前从板存在的技术缺陷，本实用新型提供一种内电机车车钩高稳前从板。包括：高稳前从板，其前端面具有粗糙化处理的圆弧形凹面；圆弧形凹面的半径为140mm。粗糙化处理纹路与圆弧形凹面轴向一致,当它与钩尾的凸圆弧面相接触时能产生较大的摩擦阻力。

根据本实用新型的一个实施例，所述前从板的圆弧形凹面与钩尾的凸圆弧面相接触。

根据本实用新型的一个实施例，所述前从板前端面的圆弧形凹面是经过特殊粗糙化处理的，其上施加的粗糙化处理纹路与圆弧形凹面轴向一致，当它与钩尾的凸圆弧面相接触，在压钩力作用下能产生较大的摩擦阻力矩。

根据本实用新型的又一个实施例，所述高稳前从板的横向尺寸经过了专门设计，以缩小高稳前从板与牵引梁箱体间的横向间隙，进一步约束车钩横向自由度，增加了车钩承压时的横向稳定性。

根据本实用新型的又一个实施例，所述高稳前从板四周采用大倒角设计，以防止高稳前从板在前后移动过程中出现倾斜而卡滞，同时为高稳前从板的安装作业提供方便。

根据本实用新型的又一个实施例，所述高稳前从板整体由锻造或铸造合金钢制成。

本实用新型的高稳前从板，制造工艺简单，只需替换现有前从板，不牵涉机车钩缓装置其它相关部件的改动，即可实现大幅度的提高前从板的工作效能，使车钩的抗横向偏转的能力得到显著提升。高稳前从板安装作业方便简单，不需要对原有操作工人进行额外的培训即可完成装配作业，高稳前从板与现行前从板安装尺寸接近，因而具有很好的兼容性和互换性。

采用高稳前从板时车钩水平偏转角显著减小，车钩受压稳定性提高30％以上。综合分析，本项高稳前从板能够较大程度地提高内电机车钩缓装置的受压稳定性，使机车能够适应重载列车的安全运行，从而极大地提高运输生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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类似设计。

图1为根据本实用新型一个实施例的内电机车车钩高稳前从板的结构图；

图2为本实用新型高稳前从板在车钩缓冲装置中的装配位置和工作状态；

图3给出了车钩水平偏转角随前从板圆弧形表面摩擦系数变化的关系；

图4给出了根据本实用新型的高稳前从板与现有前从板的车钩转角效果比较。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本项实用新型专利申请所述为一种新型内电机车车钩高稳定性前从板的设计，其主要目的是为了解决现有内电机车车钩前从板传递纵向压力时，抑制车钩横向偏转的摩擦阻力不足，车钩横向稳定性较差，导致在大压钩力作用下车钩缓冲装置失稳，甚至造成列车发生脱轨事故的问题。

如图1所示，根据本实用新型的一个实施例的高稳前从板1包括主体，该主体具有凹形的从板圆弧面。通过对车钩及前从板结构特征的分析，以及大量仿真计算结果表明，增大车钩钩尾6与前从板1的凹形圆弧面的接触面积、增大接触面之间摩擦系数，加大车钩横向偏转阻力矩，是提高现有车钩缓冲装置横向稳定性的有效途径。车钩包括钩头4、钩身5和钩尾6。前从板1连接在车钩缓冲器2上。

根据本实用新型的高稳前从板，其前端面为粗糙化处理的、半径为140mm的圆弧形凹面。根据本实用新型第一个优选实施例，粗糙化纹路与圆弧形凹面的轴向一致。如图2所示。

根据本实用新型的高稳前从板1的横向尺寸采用加大设计，以缩小前从板与安装箱体之间的横向间隙，进一步约束车钩横向自由度，增加了车钩承压时的横向稳定性。

根据本实用新型的高稳前从板1四周采用大倒角设计，以防止前从板出现倾斜而卡滞，同时为高稳前从板的安装作业提供方便。

根据本实用新型的高稳前从板1可由锻造或铸造合金钢制成，而其圆弧形凹面经过特殊粗糙化处理后，摩擦系数得到有效提高。高稳前从板1的前端弧形凹面的圆弧半径设计为140mm。比现有前从板的150mm半径减小了10mm。能够在原有车钩钩尾凸形圆弧面保持半径130mm不变的前提下，增大了相互作用的配合面之间的接触面积。高稳前从板的圆弧形凹面经过特殊粗糙化处理后，可以在车钩钩尾凸弧面与高稳前从板凹形圆弧面之间受压力作用时产生更大的摩擦力，从而有效提高了对车钩横向偏转的约束能力，增强了列车运行的稳定性和安全性。

这种高稳前从板的突出优点是：在不需要改变原有车钩缓冲装置整体结构的前提下，只需改用本新型高稳前从板即可大幅度提高前从板的作用效能；对车钩横向偏转提供足够的抑制阻力矩；有效避免车钩在受到纵向压力时产生失稳，保障重载列车的运行安全。

图2所示为高稳前从板在车钩缓冲装置中的装配位置和工作状态。当车钩传递纵向力时，车钩在巨大的纵向压力作用下，将会出现向一侧的偏转趋势，这时由于车钩钩尾6的凸圆弧面与高稳前从板1的高摩擦系数凹圆弧面相抵，其表面做了粗糙化处理，它们之间产生的摩擦力远远大于现有前从板相同作用力情况下产生的摩擦阻力，这种摩擦阻力将对车钩的横向偏转趋势产生比现有前从板大很多的制约作用，从而有效避免了现有前从板存在的摩擦力不足，车钩横向偏转稳定性较差、摆角过大导致的车钩缓冲装置失稳，以及列车脱轨事故的发生，大幅度提高了车钩工作的稳定性。

根据本实用新型的高稳前从板1制造工艺简单，改装便捷，只需对现有前从板进行替换而不牵涉机车上其它相关部件的改动，即可实现大幅度的提高前从板的工作效能，使车钩的抗横向偏转能力得到显著提升。高稳前从板安装作业方便简单，不需要对原有操作工人进行额外的培训即可完成高稳前从板的装配作业，而且不浪费其他现有任何构件，具有极大的兼容性与互换性。

通过仿真计算结果可以说明，高稳前从板1很大程度上提高了钩缓装置受压稳定性。图3为车钩横向偏转角最大值随摩擦系数的变化关系，如图3所示。随着前从板圆弧凹面摩擦系数的增大，车钩横向偏转角逐渐减小，钩缓装置的受压稳定性得到大幅度提高。

图4给出了现有前从板和高稳前从板车钩横向偏转角的对比图，从图中可以看出，在相同纵向压钩力作用下，采用高稳前从板时车钩横向偏转角显著减小，车钩受压稳定性提高30％以上。综合分析，根据本实用新型的高稳前从板能够较大程度地提高内电机车钩缓装置的受压稳定性，使机车能够适应更大载重列车的安全运行，从而极大地提高运输生产效益。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。