鐵路貨車閘瓦銷環改進研究
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了鐵路貨車閘瓦銷環改進研究范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要：針對我國鐵路貨車既有閘瓦銷環在運用過程中易丟失、不便于安裝和拆卸的狀況，提出改進方案。通過改進閘瓦銷環結構、采用彈簧鋼材料，閘瓦銷環結構可靠性、質量保證能力得到提升，平均安裝時間減少25s。
關鍵詞：貨車閘瓦；閘瓦銷環；結構；材料；改進
1既有閘瓦銷環運用現狀
鐵路貨車閘瓦銷環用于防止閘瓦插銷縱向竄出，保證閘瓦能夠有效地對輪對施加制動力，滿足車輛制動要求。鐵路貨車既有閘瓦銷環在裝車運用過程中，經常出現閘瓦銷環丟失現象。閘瓦銷環丟失后，閘瓦有脫落風險，給列車運行帶來安全隱患。鐵路貨車既有閘瓦銷環安裝在閘瓦插銷組裝孔內，為圓環狀結構，材料為符合Q/CR64—2014《貨車用閘瓦銷環》的F級鍍鋅低碳鋼絲。鐵路貨車閘瓦銷環安裝位置如圖1所示。鐵路貨車既有閘瓦銷環存在以下不足。（1）不便于組裝。既有閘瓦銷環為螺旋彈簧結構，鋼絲間基本沒有間隙。安裝時，需要將閘瓦銷環末端（壓并區域）劈開一定角度，才能插進閘瓦插銷末端安裝孔，然后旋轉安裝到閘瓦插銷孔上。組裝后，還需要將末端劈開部分的鋼絲重新捏合。（2）運用過程中易丟失。既有閘瓦銷環材料為鍍鋅低碳鋼，硬度和剛度低。在運用過程中，由于振動，閘瓦銷環與閘瓦插銷長時間相互摩擦、撞擊，造成閘瓦銷環因磨耗破損而脫落丟失。另外，組裝閘瓦銷環后，如果未按要求將劈開部分重新捏合，或者捏合不到位，或者受操作環境制約，無法捏合，使得閘瓦銷環在運用過程中極易丟失。既有閘瓦銷環原始狀態和未完全捏合狀態如圖2所示。（3）不便于拆卸。拆卸既有閘瓦銷環時，需旋轉銷環，才能從閘瓦插銷上拆下。由于既有閘瓦銷環沒有導向結構，拆卸時不易找到端口，造成拆卸困難。
2改進方案
2.1選用彈簧鋼
選用彈性性能較好的彈簧鋼，替代F級鍍鋅低碳鋼絲。通過對比材料性能，在保證新結構與原結構強度相當的前提下，選用直徑為2mm、硬度為HB421的65Mn彈簧鋼。2種材料指標對比見表1。彈簧鋼與級鍍鋅低碳鋼絲能夠承受的最大剪切力（剪切力=抗拉強度×剪切強度轉換系數×截面面積）相比，比值為1.08，兩者基本相當。在旋轉安裝到閘瓦插銷安裝孔后，采用彈簧鋼的閘瓦銷環能夠自動恢復為捏合狀態，有效地保障鋼絲之間的貼合狀態，避免因貼合不到位造成丟失。彈簧鋼具有較高的硬度，可以有效減少閘瓦銷環與閘瓦插銷因摩擦產生的磨損，保證運用可靠性。2種材料成本相差不大。
2.2優化結構
針對既有閘瓦銷環不便于組裝和拆卸的問題，優化閘瓦銷環結構，有如下3個方案。方案1：采用圓柱螺旋彈簧結構，壓并區域不小于1/4圈，兩端部預設開口導向段。方案1如圖3所示。方案2：采用圓柱螺旋彈簧結構，壓并區域不小于1/6圈。一端設計成把手狀，方便推動閘瓦銷環卡入閘瓦插銷；另一端設置斜向下的導向段。方案2如圖4所示。方案3：采用內部直線段貼合、末端設導向段的圓環結構。方案3如圖5所示。3個方案的優缺點如下。方案1：優點在于結構可靠性較高，預設開口導向段可以很容易卡入閘瓦插銷組裝孔內；容易批量生產加工，經濟性好；反復裝卸后，閘瓦銷環壓并區域仍能有效貼合。缺點是閘瓦銷環仍需旋轉經過壓并區域，裝卸速度比方案3慢。方案2：優點在于結構可靠性高，一端預設小把手，組裝時，可以輕松卡入閘瓦插銷內。缺點是本身結構過于復雜，產品質量不容易保證，拆卸比較困難，經濟性較差。方案3：優點在于組裝和拆卸容易，不需要旋轉銷環，找準預留缺口位置，直拉和直推都可以組裝、拆卸；2條直線段可以保證足夠的張開角度。缺點在于直線段貼合要求較高，并且不是完全的封閉結構，可靠性比方案1和方案2差。3種方案對比見表2。通過綜合對比分析3種方案的結構可靠性、質量保證能力、拆裝難易程度，以及經濟性，選用方案1。
3試裝驗證
在豐臺車輛段雙橋檢修車間選取10輛貨車，在豐臺車輛段雙橋運用車間選取C64H和C64K型貨車各1輛，共12輛，編號為1#—12#。在選取的12輛貨車上分別安裝改進型閘瓦銷環和既有閘瓦銷環，安裝時間對比見表3。全車更換改進型閘瓦銷環平均安裝時間約需30s。采用既有閘瓦銷環，在銷環已經劈開一定角度的前提下，全車更換閘瓦銷環平均約需55s。全車安裝改進型閘瓦銷環時間較既有閘瓦銷環平均節約25s。改進型閘瓦銷環設有導向段，避免既有閘瓦銷環在安裝之前需要手工劈開一定角度環節，安裝方便，大大提升了安裝速度；采用改進型閘瓦銷環，壓并區域貼合良好，不需要再次捏合壓并區域，組裝質量明顯優于既有閘瓦銷環。改進型閘瓦銷環組裝狀態如圖6所示。
4結語
通過現場試裝，改進型閘瓦銷環很好地解決了既有閘瓦銷環不便于組裝和拆卸、彈性不足、易丟失等問題。采用具有導向段的改進型彈簧鋼閘瓦銷環，可以提高閘瓦銷環安裝速度和安裝質量，并且易于拆卸。改進型閘瓦銷環已于2017年3月通過原中國鐵路總公司技術評審，代替既有閘瓦銷環在全路鐵路貨車上使用。3年實際運用表明，改進效果良好。
參考文獻
［1］秦大同．現代機械設計手冊：第2卷［M］．3版．北京：化學工業出版社，2011：10-21．
［2］孫方遒．工程力學［M］．北京：北京理工大學出版社，2014：249-252．
［3］劉鴻文．材料力學：上冊［M］．3版．北京：高等教育出版社，1992：60-62．
作者：宋力 李珣 呂靜 單位：中車齊齊哈爾車輛有限公司北京科技分公司
