技术背景

      近年来,随着国民经济的持续增长,我国铁路运输成为制约国民经济发展的“瓶颈”的矛盾日益突出。发展铁路高速客运和重载货运,快速提升铁路技术装备水平是世界各国铁路发展的历史经验,也是我国铁路装备制造业的必然选择。2005年初,中国铁路装备制造企业经过与国际知名企业的深入接触组成联合体,与铁道部签订了“大功率交流传动(八轴)电力机车采购和技术引进项目”和“大功率交流传动(六轴)电力机车采购和技术引进项目”合同订单,机车项目订单分为原装进口和国内公司生产制造两部分。这些机车被统称为“和谐(HXD)”型电力机车。
      和谐型电力机车在环线型式试验和大秦线牵引2万吨重载组合列车线路试验顺利结束，和谐型机车已经成为我们铁路货运的主力机车，机车的国产化进程也一直在推进中，很多零部件都取得了较大的进展，然而机车中的钩缓系统一直没有取得突破，现有钩缓系统在运行过程中也存在一些问题需要改进。
     本项目的目的主要是为了解决机车钩缓系统的国产化和钩缓系统的安全行车问题。
    
1、铁路机车车钩缓系统概述

     自动车钩能使大同电力机车有限责任公司制造的HXD2 机车能够自动连接。为此，车钩用来永久连接重联机车的两节（图1中的“B”区域）。对于重联机车的外端，车钩用来与另一个车钩（图1中的“A”区域）自动连接。 自动车钩设计用于底部安装，轨道平面上880mm的高度安装。自动车钩允许多节牵引操作（x3）。 解钩是通过解钩装置的手动操作完成，此解钩装置位于车钩的右侧。

            图一 装有自动车钩的和谐2号重联机车
2.1技术性能指标
    重量：
    钩体：240.54kg
    缓冲装置：433.232kg
    手动解钩装置：13.32kg
    整套自动车钩：688 kg
    性能数据：
    能量吸收装置：见图3

           图三  能量吸收图
    缓冲行程（2500kN） 110±5mm
    拉伸行程（2500kN） 55±5mm
    最大的动态吸收能量（压缩） 不小于70kJ
 
  环境状况：
  空气温度 最低-40℃最高+40℃
  储存温度 最低-10℃最高+85℃
  相对空气湿度 最低90％最高100％
2.2设备组成
车钩、缓冲装置、手动解钩装置。

2.2.1车钩带有钩锁组件和钩身的车钩如图8所示。 钩体由带钩舌（4）的钩头（1），旋转下锁销体（6）和钩身（2）组成。作用力由钩头传递给刚性钩身。 钩身的末端作为轭形成的，支撑连接销旨在连接缓冲装置并且传递牵引力和压缩力。

                  图8
    
2.2.2缓冲装置
缓冲装置如下图所示：

      能量吸收通过缓冲装置获得。连接和使用过程中在拉伸和压缩方向缓冲装置是一个双向作用的装置。首先缓冲装置是由在拉伸方向具有缓冲器的箱体，中挡板和在压缩方向的后挡板和2个弹簧堆－每个由6个高分子垫组成。
      这些高分子弹簧堆被预加载并且意味着缓冲装置具有车钩要求的能量和纵向行程（压缩和拉伸）的特征。2个弹簧堆在压缩方向工作并且允许110mm的行程和不小于70kJ的动态能量吸收。后弹簧堆允许55mm的拉伸行程。
      图 11 显示了在施加压缩和拉伸载荷的情况下缓冲器的原理。压缩力传递到从钩体到前挡板（4）的连接装置上，前挡板将压缩力传递到弹簧堆。在压缩方向两个弹簧堆作用于后挡板，后挡板靠在缓冲器套口的后部边缘。在拉伸方向，力从车钩枢轴通过箱体传递给后挡板并且后弹簧堆作用于中挡板，中挡板斜靠在缓冲器套口的前部边缘。
      缓冲装置设计装配在车辆两端的缓冲器箱内，如图11所示。
      推杆（8）对着钩身的肩并且使车钩处于中间位置（自由角度 2～3.5°）。此定位装置，由4个推杆和推杆帽组成，压缩推杆允许车钩水平最大偏移±12゜，如图10所示。推杆帽（7）由前挡板支撑。
        带有预加载弹簧堆的缓冲装置预装配。为了将缓冲装置装配到缓冲器套口里面，后挡板和中挡板之间的距离小于装配尺寸并且通过垫块限制在轴向方向上。当缓冲装置装配进缓冲器套口时垫块将被释放。

                图10

        图11
2.2.3手动解钩装置
手动解钩装置用于从车钩右侧手动操作车钩

                      图12 手动解钩装置
      手动解钩装置是由滑杆 1、滑块 2、旋转提杆 3(提杆上焊接有导杆)组成，导杆在左、右安装板（4和5）之间旋转，并且左、右安装板安装在车辆横梁上。当车钩偏转出时，带有滑块的滑杆在导杆上滑动。
      提杆由安装板（5）的锁眼形状的开口处 支撑。锁眼用来防止在使用中提杆的移动，以防止造成无意的解钩。在锁眼的开口处，提杆通常固定在垂直向下的位置。提杆的位置以及钩舌的开锁位置表明车钩状态“准备连接”。当连接程序正确完成，两连接车钩的提杆应在同样的位置以说明“连接”状态。

3、项目承担单位：浙江大学包头工业技术研究院