铁路货车钩装置-缓冲器

铁路货车钩缓装置黄运华西南交通大学机车车辆工程系电话:/Email:

缓冲器的类型、结构及性能

弹簧式缓冲器；摩擦式弹簧式缓冲器；橡胶缓冲器；摩擦橡胶式缓冲器；粘弹性胶泥缓冲器；液压缓冲器及空气缓冲器等。根据缓冲器的结构特征和工作原理，分为：一、缓冲器的主要性能参数1.行程：缓冲器受力后产生的最大变形量称为行程。2.最大作用力：缓冲器产生最大变形量时所对应的作用外力。3.容量：缓冲器在全压缩过程中，作用力在其行程上所作的功的总和称为容量。4.初压力：缓冲器的静预压力。5.能量吸收率：缓冲器在全压缩过程中，有一部分能量被阻尼所消耗，其所消耗部分的能量与缓冲器容量之比称为能量吸收率。二、缓冲器的容量确定缓冲器所需的容量取决于列车的运行工况和调车工况。列车运行工况对缓冲器容量的要求，与列车的总重、列车编组方式、制动机的性能、车钩的纵向间隙以及列车的操纵方法等诸多因素有关，可以根据列车动力学试验或仿真模拟计算予以确定。对于货车缓冲器容量很大程度上决定于调车冲击工况，根据货车允许连挂速度和车辆总重，可按动量守恒和能量守恒定律计算出各种载重货车在不同组合和不同冲击速度下所需缓冲器容量值。二、缓冲器的容量确定设有总重分别为W1和W2的车辆，运动速度分别为和，且有大于，冲击后两车以共同的速度一起运动。则有：据能量守恒定律，在两车组成的系统中，冲击前后动能的损失应等于冲击力压缩缓冲器所作的功、冲击力压缩车体所作的功、以及冲击力使货物移动所作的功的总和。即有：二、缓冲器的容量确定由于车体的变形相对于缓冲器的变形量要小得多，货物相对车体移动所作的功也很小，均可略去不计。于是简化可得：如果两个相互冲击的车辆装设同型缓冲器，其容量为，则。再令冲击速度，代入上式可得：研究表明，不同用途的车辆，修正系数δ值也不同。日本的试验研究结果是：散装货物车辆δ值为0.7，装运液体的车辆δ值为0.8。另外，UIC标准规定δ值为0.65~0.75。四方车辆研究所的研究结果认为，我国现有车辆的δ值应在0.55~0.83之间，平均为0.68，建议在近似计算时修正系数取0.68。因此，在计算缓冲器容量时,修正系数取0.65~0.8为宜。二、缓冲器的容量确定缓冲器的容量决定于冲击车和被冲击车的重量和冲击时两车的相对运动速度。一般考虑车体、轨道、货物等吸收部分能量,需对上式乘以一个修正系数δ进行修正.三、我国常用缓冲器的类型、结构与性能(一)MT-2型与MT-3型缓冲器（弹簧摩擦式）MT-2型容量为54～65kJ，用于大秦线专用敞车；MT-3型容量为45kJ，可用于一般的通用货车。1—箱体；2—销子；3—外固定板；4—动板；5—中心楔块；6—铜条；7—楔块；8—固定斜板；9—复原弹簧；10—弹簧座；11—角弹簧座；12—外圆弹簧；13—内圆弹簧；14—角弹簧。2134567891011121314(一)MT-2型与MT-3型缓冲器1—角弹簧座；2—角弹簧；3—箱体；4—销子；5—外圆弹簧；6—内圆弹簧；7—弹簧座；8—动板；9—外固定板；10—固定斜板；11—楔块；12—复原弹簧；13—中心楔块；14—铜条。(一)MT-2型与MT-3型缓冲器能量转换摩擦耗能：其一，当缓冲器受冲击时，中心楔块5与楔块7沿着固定斜板8滑动，同时夹紧动板4；当楔块移动到一定距离后与动板4一起移动，这时动板4、固定斜板8和外固定板3构成另一摩擦组，这是其二。弹簧位能：动板4移动过程中推动弹簧座10压缩内、外弹簧12、13和角弹簧14，将一部分冲击动能转变为弹簧的位能。(二)MX-1和MX-2型橡胶缓冲器（摩擦橡胶缓冲器）1—压头；2—楔块；3—箱体；4—顶隔板；5—橡胶片；6—中隔板；7—底隔板；8—底板。橡胶缓冲器的工作原理：借助于橡胶分子内摩擦和弹性变形起到缓和冲击和消耗能量的作用。为了增大缓冲器容量，在头部装有金属摩擦部分，借助三个带有倾角的楔块，在受压时与箱体及压头间各接触斜面产生相对位移，因摩擦而消耗冲击能量。优点：容量大，能量吸收率高达90％，缓冲器的变形随着冲击力的增大而渐趋缓慢，阻抗显著增大。结构较简单，零件少、重量轻、成本低、制造方便、检修容易。缺点：性能不稳定，易受气温的影响和老化，箱体结构不合理容易产生裂纹。箱体采用底部大敞口结构，当橡胶片损坏需调换时，检修操作不便。此外，橡胶的反冲作用的速度较快，调车作业时易引起车辆分离，而且当冲击力超过橡胶强度时，将使橡胶破损。MX-2型橡胶缓冲器是在原MX-1型缓冲器基础上研制的一种改进型橡胶缓冲器，将原来整体式底部大敞口的箱体改成上下组合式底部封闭箱体。橡胶片由原来的9片改为8片，每片的厚度由原来的35mm增大至40mm。缓冲器的最大作用力为1800kN，行程为76mm，容量可达45kJ。

(二)MX-1和MX-2型橡胶缓冲器（橡胶缓冲器）(三)2号、3号缓冲器（摩擦式缓冲器）2号缓冲器外形与1号完全相同，其结构上的主要区别在于盒内前部的螺旋弹簧也用环弹簧代替，前部环弹簧的外径和断面的厚度较后部的环弹簧要小，且其中有两个内环开有切口。用于货车上！！(三)2号、3号缓冲器（摩擦式缓冲器）1—导板；2—瓦片簧；3—弹簧压板；4—外圆弹簧；5—内圆弹簧；6—箱体。3号缓冲器亦称华氏缓冲器。当其压缩时，导板沿箱体的斜面向内滑动，既推动压板压缩螺旋弹簧，也压紧瓦片簧。此时，作用在缓冲器上的冲击能，一部分由导板与箱体斜面间的摩擦而转变为热能消失，另一部分动能变为弹簧的弹性势能。当压力去除后，弹簧的弹力使导板复位，在此过程中又消耗部分动能。(四)G2型缓冲器2号缓冲器改进型——G2型缓冲器。G2型缓冲器可供5kt重载列车和大秦线重载列车使用。G2将环簧的材料由原来的60Si2Mn弹簧钢(屈服极限1200MPa)改为高强度的60Si2CrVA弹簧钢(屈服极限1700MPa)。适当改变环簧断面及缓冲器的结构尺寸，行程从原来的68mm增加至73mm，最大作用力分别达到0.8MN和1.33～1.63MN，G2的容量分别达18kJ和42kJ，较之原2号缓冲器容量有较大幅度的提高。(五)ST型缓冲器（全钢干摩擦式弹簧缓冲器）123456781234651—箱体2—外弹簧3—内弹簧4-限位垫圈5—推力锥6—摩擦楔块7—螺母8—螺栓推力锥受冲击时，摩擦楔块沿着箱体口部的斜面向里移动，这时将有一部分冲击动能转化为热能而消失。同时，限位垫圈受到摩擦楔块的压缩而压缩内、外圆弹簧，将另一部分动能转化为弹簧的势能而储存。当冲击动能消除时，圆弹簧储存的势能推动推力锥和摩擦楔块向外移动，通过摩擦楔块与箱体口部斜面的摩擦，将弹簧的势能转化为热能而消失，从而达到缓和冲击的目的。(六)弹性胶泥缓冲器在机车或货车上使用的QKX100大容量弹性胶泥缓冲器。弹性胶泥缓冲器中起缓冲作用的关键件是弹性胶泥芯子。缓冲器通过胶泥芯子的往复运动吸收能量，运动过程中弹性胶泥的分子之间产生内摩擦、弹性胶泥通过阻尼孔产生摩擦而耗散能量。1、圆筒2、弹性胶泥3、单向阀4、活塞杆(六)弹性胶泥缓冲器1大套筒；2弹性挡圈；3碟形弹簧；4套筒；5半环；6弹性胶泥芯子；7箱体；8插入件KC15弹性胶泥缓冲器七、我国新型缓冲器的结构特点和特性1干摩擦阻尼+钢弹簧缓冲器由摩擦系统、钢弹簧和箱体构成。主要特点：结构简单，性能可靠，制造及维修成本低，适应环境范围广。2干摩擦阻尼+橡胶(弹性体)组合式缓冲器由摩擦系统、橡胶或弹性体和箱体构成。主要特点：结构简单，性能可靠，重量轻，制造和维修成本低。3粘性阻尼式缓冲器包括液气、液压、胶泥等缓冲器,由腔体、阻尼机构、密封结构、阻尼介质、复原系统构成。主要特点：缓冲能力强，阻抗低，性能稳定，结构复杂，密封可靠性要求高，制造及检修工艺要求严，成本高，静态与动态性能差别大。4干摩擦阻尼与粘性阻尼组合式缓冲器由摩擦系统、钢弹簧、弹性胶泥体或液压阻尼体和箱体构成，具有2种阻尼的特点，只是根据使用要求的不同在阻尼组合比例上有差异。主要特点：结构简单，性能可靠，缓冲能力强，性能稳定。HM-1缓冲器

HM-1缓冲器齐装备公司从2004年5月开始研制的，并在大秦线C80型货车上开始装车运用考验。

HM-1缓冲器由箱体、摩擦机构和弹性元件组成，摩擦机构采用两楔块、单压头带两动板的摩擦机构，采用钢弹簧与弹性胶泥体组合的弹性元件；箱体不直接参与摩擦作用，缓冲器以预压缩状态交货，方便了检修维护。

HM-1缓冲器有性能稳定、缓冲性能好、使用寿命长、检修方便等特点，可在±50℃的环境温度范围内正常使用。HM-2缓冲器

HM-2缓冲器齐装备公司从2004年5月开始研制的，并在大秦线C80型货车上开始装车运用考验。

HM-2缓冲器由箱体、摩擦系统和弹性元件组成，摩擦系统采用了两楔块、两压头带一动板等零件组成的新型摩擦机构，弹性体元件采用新型复合弹性体材料制造；箱体不直接参与摩擦作用，以预压缩状态交货，方便了检修维护。

HM-2缓冲器具有性能稳定、缓冲性能好、使用寿命长、检修方便等特点。

1—活塞；2—圆弹簧；3—缸体。液压缓冲器1—活塞；2—弹簧；3—缸体；4—空腔。结构原理液气缓冲器123459106781—柱塞；2—气腔；3—缸体；4—浮动活塞；5—油腔②；6—单向锥阀；7—锥阀节流孔；8—节流阻尼环；9—油腔①；10节流阻尼棒我国既有和新型货车缓冲器的主要技术参数缓冲器常见故障（1）二号缓冲器内、外环弹簧裂纹或塑性变形，弹簧盒底部折缘与上部凸缘处裂纹等。

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