车钩培训教材

长沙市轨道交通2号线一期工程培训教材-车钩系统南车株洲电力机车有限公司CSRZhuzhouElectriclocomotiveCo.,Ltd二〇一三年一月JAN,2013目录第一部分列车编组第二部分车钩布置第三部分全自动车钩第四部分半自动车钩第五部分半永久牵引杆第六部分车钩安装第七部分列车能量吸收2车型为B型车，初、近、远期均采用由两个列车单元（Tc－Mp－M）组成的4动2拖6辆编组列车，每个Tc－Mp－M为最小可动单元，当整列车解编为两个Tc－Mp－M最小可动单元时，每个Tc－Mp－M单元可自动形成端车回路，Tc车可操控Tc－Mp－M单元。第一部分列车编组即：=Tc－Mp－M*M－Mp－Tc==——全自动车钩―——半永久牵引杆*——半自动车钩TcMpM2M1MpTc3长沙市轨道交通2号线选用福伊特公司提供的车钩及缓冲器，包括头车全自动车钩、中间半自动车钩和半永久车钩。车钩及缓冲器是用来连接列车中各车辆使之彼此保持一定距离或列车之间的救援连挂，并且传递和缓和列车在运行中所产生的纵向力和冲击力，此外，还可以实现车辆间的电路和气路连接。第二部分车钩布置4第三部分全自动车钩3.13.23.33.4全自动车钩组成机械钩头主风管接头电动钩头驱动装置3.5钩身3.6EFG3钩尾座3.7垂向支撑3.8电钩头5第三部分全自动车钩3.93.103.11对中装置车钩头气动控制车钩头电气控制3.12过载保护3.13能量吸收3.14卡环连接3.15接地3.16全自动车钩参数6第三部分全自动车钩头车全自动车钩的主要目的是用一列功能运行都正常的6节编组列车去救援一列故障的6节编组列车。这种情况只有在紧急情况下才会发生，也就是说当一列故障列车由于技术问题不能自行运行，而又必须马上拖走，以保证其他列车的安全通过。全自动车钩由以下部分组成。3.1全自动车钩组成1车钩头2解钩气缸3手动解钩装置4空气管路连接5电钩驱动装置6电钩头7垂向支撑8对中装置9卡环连接10压溃管钩身11EFG3钩尾座7第三部分全自动车钩机械钩头为330型，钢制的机械钩头可以保护车钩锁，其表面为凹凸锥体，使得车钩自动成一直线并对中，以确保列车在水平和垂直方向上最大接合范围。钩头表面带有宽平边用于传递缓冲载荷。牵引载荷是由锁闭系统传递的，连接时，锁紧系统形成平形四边形，从而向两边的车钩锁均匀分配牵引载荷。因此，每一个车钩锁只要传递载荷的一半。这样就减少了磨耗增加了锁紧系统的安全性。机械钩头结构能保证在运行过程中接触面的紧密贴合和连挂接合后自动锁定，钩头不会解锁和分离。为保护车钩电气元件，在机械钩头上方设有不锈钢踏板。3.2机械钩头a凸锥体1钩舌5中心枢轴b凹锥体2止挡6拉伸弹簧c连接面3钩舌销7钩板槽d联轴节4钩板9机械头外壳8第三部分全自动车钩车钩锁有三个操作位置：（1）准备连挂钩舌（1）靠近凸锥（a）边缘。拉伸弹簧(6)将钩板(4)压向车钩头外壳内部的止档（2）。3.2机械钩头（2）连挂当车钩表面接合时，进入凹锥体（b）的钩舌紧靠对应车钩的钩板。钩板在拉伸弹簧力的作用下旋转，直到钩舌啮合到钩板槽（7）中。锁定后，钩锁在拉伸弹簧的作用下进入连挂位置，车钩锁定。（3）解钩解钩时，钩板在外力（气缸或解钩索）的作用下向顺时针方向旋转，直到钩舌与钩板槽分离。连挂位置时，车钩被与钩板槽啮合的钩舌锁定。车辆分离后，钩舌滑出钩板槽并与钩板分离。车钩锁在拉伸弹簧作用下旋转，将钩舌推至前部。车钩锁再次回到准备连挂位置。司机室解钩操作：启动一个按钮（＝72-S02），电磁阀动作，将压缩空气输送到车钩头内的解钩气缸中，使活塞杆向前移动，并转动车钩锁钩板以释放钩舌。手动解钩：只能在紧急情况下进行手动解钩，通过拉扯钩头上的解钩拉环。9第三部分全自动车钩主风管管路连接件设置在车钩头的表面，连接件在机械钩头挂钩和解钩之后能自动地打开和关闭。在每个全自动车钩端设有具有锁定功能的截止阀，可使列车管与车钩软管隔离，可方便地更换软管。下图为风管连接结构图。接头的接口管设计高出车钩端面约8mm，在连挂过程中对应的接口管被压下。它可为空气连接提供密封。止动弹簧防止接口管从气缸筒内滑出。管嘴(3)突出于车钩表面。管嘴包括套筒和垫片。套筒是用弹簧安装的，并由弹簧紧固以免其从孔中掉落。解钩时，关闭主风管阀门。连挂时，两个风管接头的阀门挺杆相互挤压打开风管。同时，两个管嘴相互紧密挤压。3.3主风管接头1阀门挺杆3管嘴4阀板10第三部分全自动车钩电动车钩头操作装置通过气缸活塞运动，由压缩空气通过风管接头推进。采用一个由车钩锁中枢控制的5/2阀来控制电动头的移动。只有在进行了机械连接之后才可以将电动头向前移动。解钩期间，电动头首先缩回，然后机械连接被分离。电钩头在导向杆上沿一条直线做前后移动。控制杆自动打开或关闭封盖。弹簧元件确保两个电动车钩头外壳相互紧密挤压，且触头牢固连接。由于其止点位置，即使不施加气动力，电动车钩头仍位于其当前位置。操纵杆机械连接工作气压缸和电动车钩头外壳。它们允许调整电动车钩头的凸出和手动操作电动车钩头。•供气系统中断时解钩如果由于供气系统中断而无法供气，应当手动分离电动车钩后，再进行机械解钩。•不连接电气车钩的机械连挂如果电气车钩出现故障，则可以停用电气车钩的自动控制装置，通过操作带红色手柄的球阀，排除气缸内的空气。电钩头保持在缩回的位置。此时车钩只能进行机械和气动连挂。3.4电动钩头驱动装置11第三部分全自动车钩采用车钩牵引杆将车钩头和橡胶垫钩尾座连接起来。它包括一个可压溃筒体，见下图。牵引杆的前后端配法兰，通过卡环连接车钩头和橡胶垫钩尾座。可压溃筒体设置在车钩杆部，属于不可复原的能量吸收装置。其功能作用是能量吸收，当车钩所受到的冲击压缩力超过橡胶缓冲器所能承受能力时，装在车钩与钩尾座之间的可压溃筒体受到挤压而将冲击能转化为变形能，起到保护作用。当冲击力超过可压溃筒体承受的变形力时，将产生永久变形，这时必须更换可压溃筒体。压溃管将撞击能量转换为摩擦和变形能量：一个有预设压力的冲头装在其上。预设压力可保证操作中力的统一传导。巨大撞击力将冲头压入变宽的压溃管。撞击能量转化为摩擦和变形能量，能量吸收按照与冲程成比例的方式增加。列车采用同一类型的压溃管，根据列车吸能要求，不同类型车钩配备的压溃管行程并不相同。车钩杆直径为118mm；压溃管直径为122.8mm。3.5钩身1压溃管4中间块15防松螺母2挂钩5冲头3销10弹簧圆柱销12第三部分全自动车钩橡胶垫钩尾座的特殊设计能够允许车钩不超过纵向车轴的竖向和横向摆动以及回转运动。下图给出了EFG3缓冲装置结构。EFG3橡胶缓冲装置安装于车钩座内，采用的是两个半环形对接的橡胶环形缓冲件。它属于可复原的能量吸收部件，吸收第一级能量。环形橡胶缓冲器不仅可缓和冲击作用力，而且可以吸收冲击能量削弱冲击力，提高车辆运行平稳性。该缓冲装置免维护，有效使用寿命不少于8年。橡胶垫牵引装置由橡胶垫装置和轴承座构成。橡胶垫装置由上壳和下壳（3、6）、橡胶垫(4)和牵引杆(5)构成。轴承座配有平整的安装面和安装孔，配有轴颈（1和7）及免维护衬套以保证水平摆动,轴承座通过螺栓固定在车钩板上，橡胶垫装置位于轴承座内。正常工作状态下橡胶垫的变形行程（压缩55mm）受止动块（8、9）的限制。在出现巨大撞击时，轴颈和橡胶垫装置之间的紧固螺钉将会断开，车钩通过车辆底架下的轴承座。静态图显示了橡胶垫缓冲装置在牵引力和缓冲力方向纵向移动的缓冲特性。3.6EFG3钩尾座1轴颈5牵引杆8止动块3上壳6下壳9止动块4橡胶垫7轴颈13第三部分全自动车钩解钩的车钩由橡胶垫和位于橡胶垫钩尾座下面的垂向支撑竖直支承。必要时可对此水平位置进行调整。3.7垂向支撑1橡胶支承2调节螺钉3螺母14第三部分全自动车钩利用活动和固定触点将电气钩头与列车配线相连。电缆与电钩头外壳的接头密封且无拉力。利用接线端头将电缆导线与活动和固定触点相连。可以在前侧更换触点。电钩头外壳配备有一个带防护罩的放泄塞以排放冷凝水。也可以采用该插塞作为外壳内的通风口。电钩头配备有护盖，在电钩头向前及向后动作时，该护盖可以自动开启及闭合。例如，在连挂期间，两个对置的电钩头外壳紧紧压在一起，同时将活动触点压在固定触点上。橡胶框构成防水密封件，保护触点不被污染及触摸。电钩头配有带导向杆及导套的对中装置，帮助电钩头在连挂过程中实现对准。全自动车钩中电气车钩连挂防护等级达到IP55，解钩防护等级达到IP54。（此处指电钩的防护等级）全自动车钩电缆套管的防护等级为IP68，连接器防护等级为IP68。（此处指电钩插头与插座之间的防护等级）电气车钩触头数量为2×24＋2个触头3.8电钩头15第三部分全自动车钩对中装置将解钩的车钩保持在车辆的纵向轴线上，并防止它横向摆动。它通过螺钉固定在钩尾座轴承座下方。对中装置位于轴承座上，由外壳(1)和凸轮盘(6)构成。外壳紧固地连接至轴承座。气缸(2)位于车钩两侧，包括盘形弹簧(3)和带辊(5)杆(4)。带辊杆位于凸轮盘上。凸轮盘可在外壳内旋转，同时，刚性连接至橡胶垫牵引装置的轴颈。它配有两个外围槽(9)。这些与气缸位置精确对合。3.9对中装置1外壳2气缸3盘形弹簧4杆5辊6凸轮盘7销8平行销9槽•工作模式：盘形弹簧将带辊气缸杆压入凸轮盘槽中。带辊气缸杆和槽自行对中并将车钩固定在中心位置。车钩处的横向负载将获得一定补偿。如横向负载较大，车钩迫使凸轮盘旋转。凸轮盘槽偏离气缸中心位置，将带辊气缸杆压入气缸内。如果车钩偏离超出重对中角度，辊子不在槽内且无法反作用，车钩将自由摆动。对中装置可永久使用。•手动摆动：急弯道上的连挂超出了自动车钩的对接范围（如修理厂内）。为实现在急弯道上的连挂，可以手动方式将对中装置摆出对中范围。•水平调节：可根据纵向车轴，通过外壳后侧的两个螺钉对车钩重新进行水平调节。16第三部分全自动车钩车钩控制装置可对车钩的机械和电气连挂进行控制•准备连挂：二位五通阀将压缩空气直接引入将电动车钩头固定在缩回位置的气压缸部分。MRP风管接头被密封起来，使MRP保持加压状态。•已连挂：控制装置启动二位五通阀。二位五通阀将压缩空气直接引入将电动车钩头向前移动或固定在该位置的气压缸部分。两个MRP风管接头彼此相互连接，阀门挺杆打开。允许MRP中存在的压缩空气经过。•解钩：控制装置启动二位五通阀。二位五通阀将压缩空气直接引入收缩电动车钩头或将其固定在后部位置的气压缸部分。当车辆分离时，车钩锁的准备连挂位置自动回复。3.10车钩头的气动控制MRP主风管A带通风口的管塞UP解钩管F过滤器Y1解钩阀V1,V2二极管S解钩按钮K1,K3继电器EKU电动车钩头Z1电动车钩头操作装置用气压缸S1,S2开关Z2气动解钩气缸SV1Z1控制阀17第三部分全自动车钩中心枢轴上的位置开关通过中心枢轴旋转触发。当中心枢轴达到预定范围时，操作位置开关，将车钩锁的位置信号发送到列车控制系统。位于钩舌的位置开关通过对应车钩的钩舌进行操作。一旦对应车钩的钩舌锁定在钩板槽内且对应车钩锁旋转至其连挂位置，则位置开关将对应车钩的感测传送至车钩。3.11车钩头的电气控制S1开关—钩舌K1继电器S2开关—中心枢轴K3继电器SV1电钩头操作装置的气压缸控制用阀V1二极管X1S接线盒开关V2Y1二极管阀门18第三部分全自动车钩在车钩座内设置有过载保护装置，采用内部剪切的方式。在AW0状态下碰撞速度不超过15km/h时起到车辆的保护作用，使车体免受损失。当超过过载保护剪切力时，车钩被推向后方。如图，车钩发生内部剪切，EFG3缓冲器与钩尾座外壳之间剪切螺栓断裂，车钩开始往后退出，并使得垂向支撑脱落。内部剪切发生后，车钩在外力作用下，牵引杆钩身继续后退，直至钩头与钩尾座外壳接触。此时车钩已完全退出服务，防爬器和车体开始碰撞吸能。3.12过载保护19第三部分全自动车钩全自动车钩总能量吸收的力位移曲线图如下：3.13能量吸收950kN+10%20第三部分全自动车钩一只容易分开的卡环用以把车钩牵引杆连挂到钩头和橡胶垫钩尾座。卡环由两个套筒组成。低位的套筒配有一个排水孔。用四个六角头螺钉（M12×130）和带有锁紧垫圈的六角螺母将两个套筒连接在下面。3.14卡环连接21第三部分全自动车钩接地线连接到车钩，以分路电流和绕过非传导性的元件。车体与车钩接地线通过接地点（10）进行连接。3.15接地4六角头螺钉10与车体接地点（带保护插塞）6垫圈11电缆带8防松垫圈15地线（L=1600）9接地标签16地线（L=470）22第三部分全自动车钩3.16全自动车钩参数压缩强度（屈服强度）1250kN拉伸强度（屈服强度）850kN车钩长度（从连挂面到安装面）1454±5mmEFG3橡胶缓冲装置冲程缓冲

55mm牵引

40mm最大阻抗力缓冲

680kN牵引

390kN能量吸收缓冲

14.1kJ牵引

7.075kJ可压溃筒体冲击负载缓冲800kN行程缓冲300mm能量吸收(动态)缓冲

240kJ过载保护装置冲击负载缓冲

950kN车钩的最大摆动水平±25°垂直±6°定心装置重定心角±15°23第四部分半自动车钩4.14.24.34.4半自动车钩组成机械钩头主风管接头四触点连接器4.5钩身4.6EFG3钩尾座4.7垂向支撑24第四部分半自动车钩4.84.94.10对中装置卡环连接接地4.11半自动车钩参数25第四部分半自动车钩半自动车钩与全自动车钩类似，机械部分和气路软管均为全自动连挂。机械头部设有凹凸锥体，具有导入特性。当两车单元连接时，即使连挂速度很低，无需手工操作也可保证实现无间隙的刚性连接。从而确保车辆在不同高度和垂直/水平曲线时实现完美连接。当车辆机械连接时，空气管路自动连接，解钩则通过轨旁手动操作实现。车辆解钩分离后，车钩又处于准备挂钩状态。半自动车钩分为半自动车钩1和半自动车钩2，两种半自动车钩配套使用。两种车钩的区别在于：半自动车钩1设有电钩箱接口，牵引杆包含有压溃管，半自动车钩2的车钩牵引杆为刚性杆。4.1半自动车钩组成1车钩头2解钩气缸3手动解钩装置4空气管路连接5四触点连接器6垂向支撑7对中装置8卡环连接9压溃管钩身10刚性杆钩身11EFG3钩尾座26第四部分半自动车钩详见本章3.2条：机械钩头。手动解钩方式：（1）通过拉扯钩头上的解钩拉环，进行机械解钩。（2）如图，通过操作车端下部的手动解钩阀，驱动解钩气缸进行解钩。4.2机械钩头27第四部分半自动车钩详见本章3.3条：主风管接头。4.3主风管接头4.4四触点连接器半自动车钩的检测方式采用四触点连接器，安装在钩头上方，当车钩机械钩头连挂好后，相应的四触点连接器导通，从而为列控系统提供检测信号。两个连挂的车钩头橡胶框密封接触区，可防尘、防水和防止对触头的机械损坏及意外接触。四触点连接器对称布置，左侧为两个触头凸出，右侧为2个平触点，两个车钩连挂时，2个四触点连接器对应的公母触头挤压接触，从而导通电路。四触点连接器的尾部设有接线端子，如下图所示。列车线通过接线端子固定，其中上部、下部两个触点分别短接，这样即使处于连挂的上下两对触点任意一对出现损坏，也保证了电路不会断路，增加了可靠性。28第四部分半自动车钩4.4四触点连接器自动车钩四触点连接器在车钩连挂后连接，列车线在车钩旁的跳接箱内实现交叉连接“半自动车钩联好”继电器，继电器触发后闭合列车激活回路1，为列车控制系统提供信号。29第四部分半自动车钩详见本章3.5条：钩身。半自动车钩2的车钩牵引杆为刚性杆。4.5钩身4.6EFG3钩尾座详见本章3.6条：EFC3橡胶垫钩尾座。4.7垂向支撑详见本章3.7条：垂向支撑。4.8对中装置详见本章3.9条：对中装置。4.9卡环连接详见本章3.14条：卡环连接。30第四部分半自动车钩4.10接地自带有车体与车钩接地线。半自动车钩2钩身杆不布置接地线。1接地标签7防松垫圈14地线（L=400）5六角头螺钉10地线（L=300）6垫圈12地线（L=560）31第四部分半自动车钩4.11半自动车钩参数压缩强度（屈服强度）1250kN拉伸强度（屈服强度）850kN车钩长度（从连挂面到安装面）1125±5mmEFG3橡胶缓冲装置冲程缓冲

55mm牵引

40mm最大阻抗力缓冲

680kN牵引

390kN能量吸收缓冲

14.1kJ牵引

7.075kJ可压溃筒体(半自动车钩1)冲击负载缓冲800kN行程缓冲100mm能量吸收(动态)缓冲

80kJ车钩的最大摆动水平±25°垂直±6°定心装置重定心角±15°32第五部分半永久牵引杆5.15.25.35.4半永久牵引杆组成主风管接头钩身EFG3钩尾座5.5垂向支撑5.6卡环连接5.7垂向支撑5.7接地5.8半永久牵引杠参数33第五部分半永久牵引杆半永久牵引杆为确保铁路车辆的永久连接的设计。车钩半部之间由卡环连接。该车钩可适应连挂列车的竖曲线、平曲线运动及旋转运动。车钩连挂后，风管将自动完成连接。车钩半部的分离只能手动完成。半永久牵引杆分为半永久牵引杆1和半永久牵引杆2，两种半永久牵引杆配套使用。区别在于：半自动车钩1牵引杆包含有压溃管，半自动车钩2的车钩牵引杆为刚性杆，设有电钩箱接口。5.1半永久牵引杆组成1主风管接头2垂向支撑3卡环连接4压溃管钩身5刚性杆钩身6EFG3钩尾座34第五部分半永久牵引杆风管连接位于孔内。连挂期间将风管连接的接口管压向配对车钩的接口管。它可为气路连接提供密封接口。1垫片2风管接头6垫圈7六角螺母5.2主风管接头1垫片2风管接头3对中