车钩缓冲装置

电动列车课件——车钩缓冲装置一、车钩缓冲装置的用途1、牵引连挂装置用来保证动车和车辆彼此连接，并且传递和缓和拉伸（牵引）力的作用；2、缓冲装置用来传递和缓和压缩的作用，并且使车辆彼此之间保持一定的距离。二、车钩缓冲装置的分类（一）按照牵引连挂装置的连接方法分类：①非自动车钩：人工来完成车辆的连接。②自动车钩：则不需要人参与就能实现连接。我国铁路和城市轨道车辆均采用自动车钩。①非刚性车钩②刚性车钩③半刚性自动车钩二、车钩缓冲装置的分类（二）我国铁路和城市轨道车辆均采用自动车钩：①非刚性车钩②刚性车钩③半刚性自动车钩1、非刚性车钩允许两个相连接的车钩钩体在垂直方向上有相对位移，简化了两车钩纵向中心线高度偏差较大的车辆相互连挂的条件（例如，不同类型的车辆，车轮及其他部件磨耗程度不同的车辆，以及空车和重车）。2、刚性车钩不允许两连挂车钩存在相对位移，大大简化了制动空气主管、电气线路等自动连挂的条件，这对于列车实现编组完全自动化具有重大意义，并且也改善和减轻了工人的劳动条件。三、轨道交通车辆车钩缓冲装置的类型（一）全自动车钩（AC）车组之间的机械、气路和电路能自动连接和自动解钩，也能人工手动解钩。三、轨道交通车辆车钩缓冲装置的类型（二）半自动车钩（SAC）车组之间的机械、气路能自动连接和自动解钩，但其电路部分必须有人手动连接和分解。气路、机械也能手动解钩。三、轨道交通车辆车钩缓冲装置的类型（三）半永久车钩（SP）车组之间的机械、气路和电路均需人工手动操作。半永久车钩只有在架修、大修作业时进行解钩。四、轨道交通车辆车钩缓冲装置的特点一般都采用SCHAKU（夏芬伯格）密接式车钩依靠两相邻车辆钩头上的凸锥和凹锥口互相插入，起到紧密连接作用。使电、气同时连接，既节省人力，又可保证安全方便。由于构造较复杂，强度也较低，所以仅在地铁等轻轨车辆及客车上得到广泛应用。四、轨道交通车辆车钩缓冲装置的特点1、连挂特点在连挂上采用了锥状及漏斗状的车钩头因而具有较大的连挂范围；在弯道，并且在车辆之间有高度差的情况下都可完成自动连挂。在低速行驶中，最低时速为0.6公里也可完成自动连挂。自动连挂只需很小的力量。四、轨道交通车辆车钩缓冲装置的特点2、连挂状态在连挂状态时车钩头与钩舌板总成在横向和纵向部形成了一种刚性连接。车钩钩舌板总成的排列为平行四边形，可平均负担牵引力。其部件的磨损不影响车钩的安全性。四、轨道交通车辆车钩缓冲装置的特点3、解钩状态在解钩时，车钩钩舌板总成的形状可以保证机车即使在受力情况下也可以进行自动解钩。解钩过程是不可逆的，只允许车辆完全分离后再重新连挂。五、自动车钩的组成及原理组成：自动车钩由钩头、缓冲装置、对中装置和钩尾冲击座等部分组成。（一）钩头1、机械连接（机械钩头）2、电气连接（电气连接器）3、气路连接（风管连接器）4、监控元件（半自动车钩）1.机械连接(机械钩头）组成：机械连接部分由壳体、心轴、钩舌板、钩舌板连杆、钩舌弹簧、钩舌定位杆及弹簧、撞块及弹簧和解钩气缸组成。1.机械连接(机械钩头）主要部件的作用：壳体的前部一半为凸锥体的钩头，另一半为凹椎孔，做引导对准；钩舌板按功能需要设计成不规则的几何形状，设有供连挂时定位和供解钩气缸活塞杆作用的凸舌，以及与钩舌板连杆连接的定位槽、钩嘴等，是车钩实现动作的关键零件；钩舌板连杆在连杆弹簧拉力的作用下使车钩可靠地连接起来；钩舌板定位杆上的两个凸齿，使钩舌板处于待挂或解钩状态；撞块可在连挂时解开钩舌板定位杆与钩壳的锁定位，从而使两钩实现连挂。1.机械连接(机械钩头）三态作用原理待挂状态：车钩连接前的准备状态，此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，钩锁弹簧处于最大拉力状态，钩锁连接杆推至凸锥体内，钩舌上的钩嘴对着钩头正前方。1.机械连接(机械钩头）连挂状态：相邻的两个车钩的四锥体嵌入对方车钩的钩头坑并撞击对方的撞块使其顺时针转动，撞块转动时又撞击了定位杆使其原来与钩壳啮合的外齿脱钩，此时钩舌板在钩舌板连杆弹簧的作用下，使钩舌板产生逆时针转动，使钩舌板连杆伸进对方钩头并嵌入对方钩舌板的钩嘴完成两钩连挂锁闭。这时将两钩的受力元件建立一个力学模形则成为一个平行四边形。当车钩受拉伸时钩舌板连杆不但承受轴向的拉力，同时还受到一个向钩舌板内侧的分力使其不会滑出定位槽。而当车钩受冲击时，压力通过两车钩壳体法兰传递。1.机械连接(机械钩头）连挂状态1.机械连接(机械钩头）解钩状态气动解钩：司机操纵副驾驶台控制压缩空气与解钩气缸相通的电磁阀7Y1的按钮7S3或按动半自动车钩一端的车端边的气阀按钮时，使解钩气缸冲气；1.机械连接(机械钩头）解钩状态人工解钩：当列车风管内无压缩空气时，可通过拉动连接在心轴下端曲柄上的钢丝绳同向可使钩舌板转动，达到与解钩气缸使钩舌板转动的相同效果。2.电气连接（电气连接器）作用：城轨车辆多节编组运行，设置电气连接器传递动力电源和信号电源。2.电气连接（电气连接器）动作原理：全自动车钩：电气连接箱随机械钩心轴转动带动顶端的凸轮一起转动，使其顶动二位五通阀使压缩空气通向电气箱合拢的气缸冲气从而使伸出的活塞杆通过杠杆及弹簧使电气箱迅速合上。2.电气连接（电气连接器）动作原理：半自动车钩两侧的电气箱则是通过人工转动齿轮，然后再由齿轮带动齿条进行直线运动，从而带动杠杆和弹簧使电气箱合上。因此半自动车钩的电气箱运动不随机械车钩同时动作。2.电气连接（电气连接器）动作原理：半永久车钩不能进行电气连接的自动连接，一般电气连接采用跨接电缆的方式。2.电气连接（电气连接器）设计要求：接触件为弹性触头，要求弹性良好。要求当电气连接器完全伸出时，其触点平面应高于机械车钩平面2-3mm，以保证弹性触点在连接过程中保持一定的压力。对于一些非常重要的列车导线应采用双回路方式以保证电源连接的可靠性。2.电气连接（电气连接器）平面布置：代号：全自动车钩电气连接器（7Y3）布置：全自动车钩一般用于列车与列车间的相互联挂。主要是为了故障列车的救援及库内调车。在电缆布置上，全自动车钩内设置了联挂牵引；停车制动施加及释放；广播；司机室通信等列车导线。2.电气连接（电气连接器）平面布置：代号：半自动车钩电气连接器（7Y4、7Y5）布置：半自动电气连接器一般用于一列车的两个或三个单元间的连接及“A”车（拖车）非驾驶端与动车间的连接。7Y4和7Y5两种半自动车钩电气连接器在触点布局上及各自的线号不同。2.电气连接（电气连接器）平面布置：代号：半永久车钩电气连接器（7Y6、7Y7）布置：半永久电气连接器分别安装于B车、C车的半永久机械车钩下。其中7Y6为B车电气连接器，而7Y7则为C车电气连接器。7Y6和7Y7车钩触点形式相反，即7Y6上某一触点若是弹性触点，则在7Y7上应为平台触点。这里需要强调的是7Y6和7Y7电气连接器是一种固定配置，即B车半永久电气连接器只能与C车半永久电气连接器相连接，而不能将两节B车或两节C车的半永久车钩进行连接。3.气路连接（风管连接器）动作原理：气路连接设在车钩法兰下面的中间，分设二个弹簧阀，当对方的阀芯管压迫弹簧阀的阀芯时阀被打开，使总风管和解钩风管接通。而一旦对方风管撤离，即两钩头的法兰面分离时，阀芯在弹簧力的作用下将阀关闭。这样设计的风管连接装置可使风管的接通和断开随机械钩头的连挂和解钩自动进行。4.监控元件动作原理：S1行程开关监控车钩机械钩头的连挂的状态；S3行程开关监控电气连接器的连接状态；S4行程开关起到安全保证作用，提高车钩监控回路的可靠性。（二）缓冲装置作用：用来缓和列车在运行中由于牵引力的变化或在启动、制动及调车连挂时车辆相互碰撞而引起的纵向冲击和振动。缓冲器有耗散和衰减车辆之间的冲击和振动的功能，从而减轻对车体结构的破坏作用，提高列车运行的平稳性和舒适度。（二）缓冲装置主要参数：缓冲器的性能直接影响着列车的牵引总重、运行速度、车辆的总重、编组作业效率、乘客的舒适性、货物的完好率等涉及运输效能的主要技术经济指标。（二）缓冲装置1）行程缓冲器受力后产生的最大变形量称为行程。此时弹性元件处于全压缩状态，如再加大外力，变形量也不再增加。（二）缓冲装置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。（二）缓冲装置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称为容量。它是衡量缓冲器能量大小的主要指标，如果容量太小，则当冲击力较大时就会使缓冲器全压缩而导致刚性冲击。（二）缓冲装置4）初压力缓冲器的静预压力为初压力。初压力的大小将影响列车启动加速度。（二）缓冲装置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。吸收率愈大，则表明缓冲器吸收冲击能量的能力愈大，反冲作用就愈小；否则，缓冲器必须往复工作几次方能将冲击能量消耗尽，这将导致车钩、车底架过早疲劳损伤，并且加剧列车纵向冲动。一般要求能量吸收率不低于70％。（二）缓冲装置类型缓冲装置分为可再生缓冲器和不可再生缓冲器两种类型。可再生缓冲器：双作用环弹簧缓冲器、橡胶缓冲器、液压缓冲器和气液缓冲器等；不可再生缓冲器常用的有压溃管缓冲器。（二）缓冲装置1、双作用环弹簧缓冲器组成：弹簧盒，弹簧前后座板、外环簧、内环簧、端盖和牵引杆等。（二）缓冲装置1、双作用环弹簧缓冲器原理：当车钩受压缩冲击时，牵引杆推动弹簧前座板向后挤压内、外环簧。由于内环簧和外环簧相互间的接触面为V型锥面，从而使内环簧受压缩，外环簧受拉伸，使冲击能量转化为弹簧的势能，同时内、外环簧锥面的相互摩擦还产生一定的热量，从而也使一部分冲击能量转化为热能。总之缓冲器将冲击能量转化弹簧的势能和热能，来达到吸收冲击能量的目的。当牵引杆受拉伸冲击时，牵引杆的后端的预紧螺母压迫弹簧后座板，同样后座板也挤压内、外环簧，同样也使内、外环簧产生与牵引杆受冲击时同样的变化过程。所以缓冲击器无论是受压缩冲击还是拉伸冲击时，都能将冲击能量转化弹簧的势能和热能，来达到吸收冲击能量的目的。（二）缓冲装置2、压溃管和橡胶堆缓冲装置组成：压溃管橡胶缓冲器（二）缓冲装置2、压溃管和橡胶堆缓冲装置原理：在列车正常的牵引和制动时，通过橡胶缓冲器的橡胶变形来吸收冲击能量。在列车相撞时，通过压溃管的永久变形来吸收冲击能量。压溃管和橡胶堆形成最佳的组合来吸收冲击能量。压溃管属于免维修部件，当压溃管的变形部位超过规定的标准时必须进行更换。（二）缓冲装置3、液压缓冲器原理：车钩在发生撞击时，缓冲器内部的活塞杆作用于活塞，使压力油通过活塞和缸体内壁的间隙流动，从而吸收能量，其相对速度越快吸收能量越大。（二）缓冲装置4、气液缓冲器组成：缸体、柱塞、节流调节芯棒、气液隔离活塞等部件。（二）缓冲装置4、气液缓冲器特点：气液缓冲器的工作介质为压缩空气（如氮气）和液压油，具有吸收冲击能量高，产生的反作用力小，定位效率高，使用寿命长等优点。图5-15液压缓冲器（二）缓冲装置气液缓冲器原理：气液缓冲器的工作原理是当冲击物碰撞到柱塞时，柱塞向缸体内运动，压缩液室F，将冲击能转化为液压能。液室F中的油液在压力作用下经节流孔流向E室，通过油液流经节流孔时所产生的压力损失使液压能得以损耗达到吸收冲击能量的目的。气液缓冲器气室空气的作用类似弹簧，使缓冲器在完成一次冲击能吸收后恢复到初始状态。（二）缓冲装置吸收特性比较（二）缓冲装置能量缓冲设计车辆在互相冲击时，冲击力在缓冲器上所作的功大部分转换为缓冲器内部摩擦元件的热能消失掉，小部分转换为缓冲器内部的弹性势能，使缓冲器复原。车辆在冲击过程中的能量转换关系可按能量守恒定律求得。在一个冲击过程中，车辆动能的损失应等于冲击力在缓冲器上所作的功，压缩车体变形所作的功，以及使货物移动所作的功的总和。（二）缓冲装置能量缓冲设计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。车辆重量愈大，冲击速度愈高，则要求缓冲器的容量也愈大。所以，在选择