1、第六章第六章 車鉤緩沖裝置車鉤緩沖裝置第一節第一節 車鉤緩沖裝置的作用及組成車鉤緩沖裝置的作用及組成主要內容主要內容: 車鉤緩沖裝置的作用 車鉤的分類 車鉤緩沖裝置的組成2、分類、分類車鉤按照牽引連掛裝置的連接方式分為車鉤按照牽引連掛裝置的連接方式分為: : 自動車鉤 非自動車鉤自動車鉤分為自動車鉤分為: 非剛性車鉤 剛性車鉤(密接式車鉤)3、對車鉤緩沖裝置的基本要求、對車鉤緩沖裝置的基本要求 有足夠的強度，承受并傳遞縱向載荷。 有足夠耐沖擊韌性。 連掛后盡量小的間隙，不至于產生附加的縱向加速度。 靈活安全地通過曲線。 方便的連掛和解鉤(三態作用) 。 保持一定的車鉤高。 具備防止因振動自動脫

2、鉤的防跳功能。二、車鉤緩沖裝置的組成二、車鉤緩沖裝置的組成1、車鉤緩沖裝置的組成和功能、車鉤緩沖裝置的組成和功能組成組成:車鉤、緩沖器、鉤尾框、從板座等。作用作用:實現車輛之間的連掛，傳遞牽引力、沖擊力。2、車鉤緩沖裝置的安裝、車鉤緩沖裝置的安裝車輛受牽引時作用力傳遞過程車輛受牽引時作用力傳遞過程: 車鉤鉤尾框后從板緩沖器前從板前從板座 牽引梁車輛受沖擊時作用力傳遞過程車輛受沖擊時作用力傳遞過程: 車鉤前從板緩沖器后從板后從板座牽引梁牽引狀態制動沖擊狀態第二節第二節 車鉤的類型、組成、作用及材質車鉤的類型、組成、作用及材質主要內容主要內容: 車鉤類型 車鉤的組成 車鉤的三態作用 密接式車鉤 車

3、鉤材質一、常用車鉤類型、組成及三態作用一、常用車鉤類型、組成及三態作用1、車鉤的類型、車鉤的類型 貨車貨車:13號車鉤、13A型車鉤，16號、17號聯鎖式固定和轉動車鉤 客車客車:1號車鉤、15號車鉤提高車鉤強度的途徑提高車鉤強度的途徑 根據運用要求設計出結構合理、強度更高的新型車鉤。 保持現有車鉤的結構形式，通過改變車鉤的材 質或改變熱處理工藝。車鉤的開啟方式和復原裝置車鉤的開啟方式和復原裝置 車鉤的開啟方式分為上作用式及下作用式兩種。上作用式上作用式:由設在鉤頭上部的提升機構開啟,大部分 貨車為上作用式。這種方式開啟靈活、輕便。下作用式下作用式:客車因避讓折棚和平渡板裝置，借助鉤頭下部的推

4、頂桿的動作來開啟。不如上作用式方便。2、車鉤的組成、車鉤的組成 車鉤及其零件大多由鑄鋼制成。 車鉤分為鉤頭、鉤身、鉤尾。鉤頭與鉤舌通過鉤舌銷相連接，并能繞鉤舌銷轉動,鉤頭內部裝有鉤鎖鐵、鉤舌推鐵、鉤提銷（鉤推銷)等零件。13A型車鉤的結構特點：型車鉤的結構特點： 13A型車鉤是為了適應我國鐵路運輸提速、重載的需要而研制的新型貨車車鉤，它增加了鉤舌、鉤體的強度，提高了鉤舌的耐磨性。 減小了車鉤連接輪廓面的間隙，可有效降低列車的縱向沖動，改善列車的縱向動力學性能，延長車輛及其零部件的使用壽命。 13A型車鉤還在鉤體的下方焊裝了磨耗板減少鉤體的磨耗，延長了鉤體的使用壽命。 13A型車鉤可與現有的型車

5、鉤可與現有的13號車鉤互換，并且號車鉤互換，并且能夠與能夠與13號、號、16號、號、17號車鉤連掛。號車鉤連掛。16、17號車鉤緩沖裝置組成號車鉤緩沖裝置組成 16、17號車鉤是為了滿足上翻車機卸貨的專用列車要求而研制的一端可旋轉的車鉤，不用摘鉤就可在翻車機上連續卸貨，提高了運輸效率。 16號車鉤緩沖裝置主要由下列種零部件組成號車鉤緩沖裝置主要由下列種零部件組成:16號車鉤組成、16號鉤尾框、轉動套、16號從板、16號鉤尾銷、鉤尾銷托組成、MT2型緩沖器。 17號車鉤緩沖裝置主要由下列號車鉤緩沖裝置主要由下列5種零部件組成種零部件組成:17號車鉤組成、17號鉤尾框、17號從板、17號鉤尾銷、M

6、T2 型緩沖器。16、17號車鉤結構特點：號車鉤結構特點： 車鉤強度高，能夠滿足重載列車牽引的要求； 鉤頭均設有聯鎖裝置，連掛后能實現自動對中聯 鎖，可減小鉤體、鉤舌磨耗防止車鉤連掛后從垂 直方向脫離； 鉤頭設有防脫裝置； 車鉤間連接輪廓的自由間隙小，降低了列車運行 中的縱向沖擊力，改善了列車縱向動力學性能； 車鉤各零部件耐磨性能好； 鉤鎖上裝有止動塊，可防止翻車機在作業時車鉤 自動解鎖； 不用摘鉤就可在翻車機上連續卸貨。16、17號車鉤翻轉原理：號車鉤翻轉原理： 16、17號車鉤適用于翻車機卸貨作業的不摘鉤重載列車，目前安裝在大秦線上運用的 C63A、C76等型運煤專用敞車上。 16號車鉤為

7、聯鎖式旋轉車鉤，17號車鉤為聯鎖式固定車鉤，分別安裝在車輛的1位、2位端。在運煤單元列車上，每組連接的2個車鉤必須是旋轉式和固定式互相搭配。 當車輛進人翻車機位置時，翻車機帶動車輛以車鉤中心線為旋轉軸翻轉135180，底架連同16號鉤尾框以車鉤中心線為轉軸，相對于16號鉤體旋轉，16號鉤體則由于受相鄰車輛與其連掛的17號約束而靜止不動。 被翻轉車輛另一端的17號車鉤隨同底架沿車鉤中心線旋轉并帶動相鄰車輛與其連掛的16號車鉤一起旋轉，實現了不摘解車鉤就可在翻車機上卸貨的目的，提高了運輸效率。車鉤的三態作用車鉤的三態作用 閉鎖位置閉鎖位置:車輛連掛后，兩個車鉤必須處于閉鎖位置，保證車輛正常連掛。

8、開鎖位置開鎖位置:兩連掛的車輛要分開時，必須有一個車鉤處于開鎖位置。 全開位置全開位置:兩車輛連掛之前，必須有一個車鉤處于全開位置，從而達到自動連掛。4、客貨車車鉤選型、客貨車車鉤選型 速度小于120km/h的普通客車采用C級低合金鑄鋼的15號車鉤 速度小于160km/h的普通客車采用C級低合金鑄鋼的小間隙的15號車鉤 速度大于200km/h的高速客車，應采用密接式車鉤，以最大限度地減小縱向沖動。 5-6 kt級的重載貨物列車，采用C級鋼和E級鋼的13(A)號車鉤可以滿足要求 更大噸位就要求新型高強度車鉤，如16號、17號車鉤二、密接式車鉤的類型、組成及作用原理二、密接式車鉤的類型、組成及作用

9、原理 高速列車、城市地鐵和輕軌車輛的車鉤緩沖裝置常采用機械、氣路、電路均能自動連接的密接式車鉤。 降低車輛運行中的縱向沖動 提高列車運行的平穩性 降低車鉤零件的磨耗和噪聲 1-鉤舌；鉤舌；2-解鉤風管連結器；解鉤風管連結器；3-總風管連接器；總風管連接器；4-截斷塞門；截斷塞門；5-鉤身；鉤身；6-緩沖器；緩沖器；7-制動風管制動風管連結器；連結器；8-電氣連結器。電氣連結器。1、北京地鐵密接式車鉤緩沖裝置、北京地鐵密接式車鉤緩沖裝置 1-鉤頭；2-鉤舌；3-解鉤桿；4-彈簧；5-解鉤風缸。 密接式車鉤作用原理3、BSICOMPACT型密接式車鉤型密接式車鉤 德國制造的密接式車鉤在歐洲、巴西等

10、許多國家的地鐵、輕軌車輛和城郊列車上獲得廣泛應用。這種車鉤鉤頭的殼體設有凸錐體和凹錐孔，在凸錐的內側面配備有用于車鉤機械連接的鎖栓，鎖栓由高強度鋼制成，置于鉤頭前端的套筒中，利用彈簧使其保持正常位置。三、車鉤的強度及材質三、車鉤的強度及材質1、對車鉤強度要求的因素 列車總重、牽引方式、運行速度、線路狀態、車 輛的縱向剛度、制動機和緩沖器特性、調車速度。2、常用車鉤材質、常用車鉤材質: B級鋼(ZG230一450)，屈服極限230MPa，強度極限450MPa。 C級鋼(ZG25MnCrNiMo)屈服極限413MPa, 強度極限620MPa。 E級鋼GG一Eli屈服極限689M尸a，強度極限 82

11、7MPa。3、設計車鉤緩沖器原則、設計車鉤緩沖器原則 綜合考慮車鉤緩沖器裝置的組成，最合理的強度設計，鉤舌 鉤體 鉤尾框 緩沖器 車底架逐級加強，強度儲備逐漸增大的原則。運用中如有意外，首先破壞鉤舌，保護終沖器和車底架。第三節第三節 緩沖器的類型、結構及性能緩沖器的類型、結構及性能主要內容: 緩沖器的作用及工作原理 緩沖器的主要性能參數 我國常用緩沖器 車輛沖擊時車鉤力與緩沖器性能的關系一、緩沖器的作用和工作原理一、緩沖器的作用和工作原理1、緩沖器的作用、緩沖器的作用 用來緩和列車在運行中由于機車牽引力的變化或在啟動、制動及調車作業時車輛相互碰撞而引起的縱向沖擊和振動； 耗散車輛之間沖擊和振動

12、的功能，從而減輕對車體結構和裝載貨物的破壞作用，以提高列車運行的平穩性。2、工作原理、工作原理 借助壓縮彈性元件來緩和沖擊力，同時在彈性元件變形過程中利用摩擦和阻尼吸收沖擊能量。3、緩沖器主要種類、緩沖器主要種類: 彈簧式緩沖器 摩擦式緩沖器 橡膠式緩沖器 摩擦橡膠式緩沖器 粘彈性橡膠泥緩沖器 液壓緩沖器 空氣緩沖器4、鐵路車輛對緩沖器的基本要求、鐵路車輛對緩沖器的基本要求 應當具備足夠的容量。 應能不可逆地吸收一部分沖擊能量，沖擊后的反力要小，吸收率不應小于75%。 緩沖器在行程開始時的阻力不能太大，以保證列車起動時有較好的緩沖性能。 緩沖器性能應穩定可靠，在重復的沖擊力作用下，容量和特性不

13、應有明顯變化。 應有足夠的強度和耐久性、耐磨性，新造緩沖器特性應保持15年。 不允許有卡住現象，在壓縮之后應立即恢復原來形狀。 構造簡單，成本低,制造檢修方便。我國鐵道車輛強度設計規范下我國鐵道車輛強度設計規范下TB1335/96規定規定 貨車結構允許的最大縱向力2.25MN，要求: 貨車緩沖器的最大阻抗力2000kN，容量45kJ 客車緩沖器的最大阻抗力2000kN，容量20kJ 我國貨車緩沖器應該是低阻抗、大容量，應采取增大緩沖器的行程，限制最大作用力。二、緩沖器的主要性能參數及容量確定二、緩沖器的主要性能參數及容量確定1、緩沖器的主要性能參數、緩沖器的主要性能參數 行程行程 最大作用力最

14、大作用力 容量容量 初壓力初壓力 能量吸收率能量吸收率行程：行程：緩沖器受力后產生的最大變形量稱為行程。此時彈性元件處于全壓縮狀態，如再加大外力，變形量也不再增加。行程 最大作用力最大作用力: :緩沖器產生最大變形量時所對應的作用外力。 緩沖器的最大作用力要比車體容許的載荷要小，否則當發生超限載荷時，車體將發生永久變形而損壞。動車組緩沖器的最大作用力通常為600KN800KN。 容量：容量：緩沖器在全壓縮或全拉伸過程中，作用力在其行程上所作的功的總和。 它是衡量緩沖器能量大小的主要指標，如果容量太小，則當沖擊力較大時就會使緩沖器全壓縮或全拉伸而導致車輛剛性沖擊。 緩沖器的容量確定原則緩沖器的容

15、量確定原則: 緩沖器的行程不能超過車輛的鉤肩間隙。 最大作用力應小于貨車結構允許的最大縱向力。我國鐵道車輛強度設計及試驗定鋇范規定貨車結構允許的最大縱向力為2.25MN。 緩沖器的容量設計:必須滿足一定的車輛總重和調車允許的安全連掛速度要求。 緩沖器容量主要取決于調車沖擊工況下面按動量守恒和能量守恒原理計算下面按動量守恒和能量守恒原理計算(1)兩車以不同的速度運動，沖擊后兩車以同 一速度運行，滿足動量守恒定律:(2)在兩車組成的系統中，沖擊前后動能的損失應等于沖擊力壓縮緩沖器做的功A1、沖擊力壓縮車體做的功A2，以及沖擊力使貨物移動所做的功A3。（3）略去車體的變形、略去貨物的移動（4）考慮兩

16、個緩沖器型號一致, 可得每個緩沖器容量的計算公式結論：結論： 車輛質量愈大、沖擊速度愈高，則要求緩沖器的容量也愈大。 能量吸收率：能量吸收率：緩沖器在全壓縮過程中，有一部分能量被阻尼所消耗，其所消耗部分的能量與緩沖器容量之比稱之為能量吸收率。 吸收率越大，表明緩沖器吸收沖擊能量的能力愈大，反沖作用就愈?。蝗绻章瘦^小，則緩沖器必須往復工作幾次方能將沖擊能量消耗盡，這將加劇列車縱向沖動并導致車鉤、車底架過早產生疲勞損傷。一般要求能量吸收率不低于70%。 初壓力：初壓力：為緩沖器的靜預壓力。 初壓力的大小將影響列車起動加速度。緩沖器在滿足容量要求的前提下，應盡量減小初壓力。 三、我國常用緩沖器三

17、、我國常用緩沖器1、1號緩沖器號緩沖器 靠金屬彈簧內外環錐面摩擦力來消耗能量 靈敏度性好，適合客車 容量小 維修工作量大、使用壽命短，已停用。2、2號緩沖器號緩沖器 外形與1號緩沖器相同 盒內前部的螺旋彈簧用環簧代替 性能穩定，磨耗少 內外環簧容易產生永久變形，加劇列車的縱 向沖擊3、MX-1和和Mx-2型緩沖器型緩沖器 借助橡膠分子內摩擦和彈性變形起到緩和沖擊、消耗能量作用 容量大，可達35KJ以上 性能良好，能量吸收率高達90% 結構簡單、成本低、檢修容易 橡膠性能不穩定，易老化，箱體易破裂 橡膠以壓縮或拉伸方式施力時，其變形量不大，而以剪切方式施力時，則變形量較純壓縮或拉伸時大得多。這樣

18、就有了剪切型橡膠緩沖器。 剪切型橡膠緩沖器的作用原理不同于平面拉壓型橡膠緩沖器，它不是依靠橡膠片之間的擠壓過程吸收能量，而是由橡膠的剪切變形過程吸收能量。橡膠的可壓縮性較小，但是其剪切位移卻相對較大；同時，橡膠塊的剪切變形是雙向的，因此剪切型橡膠緩沖器也是一種復式(雙作用式)緩沖器。理論上其初壓力可以為0，這樣就能很好地吸收車輛之間數量較多且作用時間短暫的縱向沖動，大大提高乘坐的舒適性。 下圖為剪切型緩沖器受到縱向壓力時其內部橡膠發生剪切變形從而吸收能量的2個狀態。其中(a)圖為緩沖器受到的縱向壓力為O的狀態, (b)圖為緩沖器受到縱向壓力而處于極限位置的狀態。緩沖器內部的緩沖橡膠是主要的吸能

19、元件，當緩沖器受到外部的縱向作用力時，其金屬拉桿與殼體之間發生縱向相對位移，緩沖橡膠就會隨之發生剪切變形從而吸收能量。4、G1型和型和G2型緩沖器型緩沖器 提高1、2號緩沖器的容量 環簧采用新材質，受力更合理1號緩沖器G1型緩沖器緩沖器容量/KJ1418初壓力/KN303050阻抗力/KN580800能量吸收率/%6560緩沖器行程/mm616873 問題：初壓力較大 3050KN； 能量吸收率較低 60%左右。5、MT-2型和型和MT-3型緩沖器型緩沖器 彈簧摩擦式緩沖器，結構和外形尺寸相同 MT-2容量54一65kJ ,用于大秦專用敞車C63A；MT-3容量45kJ，用于一般通用貨車 較低

20、沖擊速度時，緩沖器剛度較小，較高沖擊速度時剛度增加較快 容量大、性能穩定，是目前較為理想的緩沖器6、氣、氣-液緩沖裝置液緩沖裝置 氣-液緩沖器在液壓緩沖器的基礎上更進一步完善了其性能。與彈簧或橡膠緩沖器相比，它的阻抗力不與位移成函數關系，而是與沖擊速度成函數關系。 能量吸收率較上述兩種緩沖器有較大提高。結構結構 氣-液緩沖器主要由柱塞、缸體、浮動活塞、單向錐閥、節流阻尼環、節流阻尼棒等部分組成。 氣-液緩沖器內部形成兩個油腔和一個氣腔。浮動活塞將柱塞內腔分隔出油腔和氣腔兩個腔室。柱塞底座與缸體之間的間隔為另一油室。油腔內充有液壓油，氣腔充有氮氣。1-柱塞； 2-氣腔； 3-缸體； 4-浮動活塞

21、； 5-油腔2； 6-單向錐閥；7-錐閥節流孔； 8-節流阻尼環；9-油腔1； 10-節流阻尼棒。 在油腔1和油腔2中注滿了液壓油，在氣腔中充有一定初始壓強的氮氣。液壓油與氮氣之間通過浮動活塞隔離。當相鄰車輛間發生碰撞時，柱塞即被推入油腔1中，油腔l中的液壓油通過節流阻尼環與節流阻尼棒形成的環縫及單向錐閥與柱塞端部形成的錐閥節流孔,流到油腔2中。使得油腔2的油量增大。從而使浮動活塞向左移動，氣腔中的氮氣被壓縮。 在沖擊過程中，絕大部分動能轉變為熱能，并由缸體逸散到大氣中，只有少量能量轉化為油液的液壓能，因而氣-液緩沖器的能量吸收率比較大。當車輛間的沖擊減緩或消失時，被壓縮的氮氣通過活塞給油腔2

22、的液壓油施以壓力，并使液壓油通過柱塞端部的單向閥流回到油腔1中，柱塞又回到原位。其中,單向錐閥可相對柱塞端部軸向移動，但只在緩沖器被壓縮加載時才打開。當緩沖器卸載時，單向錐閥在油腔2的液壓油作用下壓緊在柱塞端部的閥座上，錐閥節流孔（件號7）被封閉，因此油腔2的液壓油只能通過柱塞端部的單向閥流回到油腔1。完成緩沖器的卸載。 性能特點 氣-液緩沖器的動態特性與傳統的彈簧和橡膠緩沖器存在很大差異。這是由其特殊結構所決定。氣-液緩沖器的阻抗力與沖擊速度成一定比例關系，即沖擊速度越大，阻抗力也越大。其對應關系見下圖。7、液壓緩沖裝置、液壓緩沖裝置 采用液體來吸收沖擊能量的液壓式緩沖器，主要用于客車或裝運

23、易碎貨物的專用貨車。液壓緩沖器的結構如下圖所示。 在外力作用下，活塞向右移動，壓縮彈簧，將活塞右側的液體經溢流孔壓入活塞的左側空腔?？刂埔缌骺捉孛娴拇笮?，即可保證緩沖器達到所要求的特性曲線。液壓緩沖器在受沖擊時，阻抗力的大小決定于活塞的運動速度、溢流孔的截面尺寸和所采用的液體的粘度。沖擊速度越大，緩沖器的阻抗力也隨之增大，容量也就越大。所以，其力位移特性曲線形狀較為合理，這是液壓緩沖器的一大優點。但是，當緩沖器受到緩慢的壓縮時，緩沖器受到的液體阻力顯得較小。當液壓緩沖器中的圓彈簧剛度較小時，緩沖器幾乎不起緩沖作用，這是該型液壓緩沖器的一個主要缺點。 8、彈性膠泥式緩沖裝置、彈性膠泥式緩沖裝置

24、彈性膠泥緩沖器是近年來歐洲新開發的一種新型緩沖器，在法國、德國、波蘭的高速列車、客車和貨車上應用獲得成功，現已被納入UIC標準（UIC526-1； UIC526-3）。這種緩沖器取用一種未經硫化的有機硅化合物，稱彈性膠泥作為介質，它具有彈性、可壓縮性和可流動性，其物理化學性能在-50+250范圍內具有較高的穩定性，抗老化、無臭、無毒，對環境無污染。 它還具有固體和液體兩種屬性的特征，其動粘度比普通液壓油大幾十至幾百倍，且可根據需要改變配方予以調節，在液壓緩沖器中十分困難的密封問題在這里變得極為簡單。 彈性膠泥緩沖器的基本工作原理是：將彈性膠泥材料裝進一個能夠承受一定壓力的緩沖器活塞缸體內，根據實際應用的需要增加一定的預壓縮力，當彈性膠泥緩沖器活塞柱受到一定的壓力(靜壓力或沖擊力)時，活塞利用活塞缸內節流孔或節流間隙以及彈性膠泥材料本身體積被壓縮后的反作用力產生一定的阻抗力。當彈性膠泥材料受到的預壓縮力越大、活塞的運動速度越快，則產生的阻抗力也越大，這有利于提高緩沖器在大沖擊力作用下的容量。當作用在活塞柱上的外力撤消后，緩沖