铁路货车闸瓦销环改进研究

摘要：针对我国铁路货车既有闸瓦销环在运用过程中易丢失、不便于安装和拆卸的状况，提出改进方案。通过改进闸瓦销环结构、采用弹簧钢材料，闸瓦销环结构可靠性、质量保证能力得到提升，平均安装时间减少25s。

关键词：货车闸瓦；闸瓦销环；结构；材料；改进

1既有闸瓦销环运用现状

铁路货车闸瓦销环用于防止闸瓦插销纵向窜出，保证闸瓦能够有效地对轮对施加制动力，满足车辆制动要求。铁路货车既有闸瓦销环在装车运用过程中，经常出现闸瓦销环丢失现象。闸瓦销环丢失后，闸瓦有脱落风险，给列车运行带来安全隐患。铁路货车既有闸瓦销环安装在闸瓦插销组装孔内，为圆环状结构，材料为符合Q/CR64—2014《货车用闸瓦销环》的F级镀锌低碳钢丝。铁路货车闸瓦销环安装位置如图1所示。铁路货车既有闸瓦销环存在以下不足。（1）不便于组装。既有闸瓦销环为螺旋弹簧结构，钢丝间基本没有间隙。安装时，需要将闸瓦销环末端（压并区域）劈开一定角度，才能插进闸瓦插销末端安装孔，然后旋转安装到闸瓦插销孔上。组装后，还需要将末端劈开部分的钢丝重新捏合。（2）运用过程中易丢失。既有闸瓦销环材料为镀锌低碳钢，硬度和刚度低。在运用过程中，由于振动，闸瓦销环与闸瓦插销长时间相互摩擦、撞击，造成闸瓦销环因磨耗破损而脱落丢失。另外，组装闸瓦销环后，如果未按要求将劈开部分重新捏合，或者捏合不到位，或者受操作环境制约，无法捏合，使得闸瓦销环在运用过程中极易丢失。既有闸瓦销环原始状态和未完全捏合状态如图2所示。（3）不便于拆卸。拆卸既有闸瓦销环时，需旋转销环，才能从闸瓦插销上拆下。由于既有闸瓦销环没有导向结构，拆卸时不易找到端口，造成拆卸困难。

2改进方案

2.1选用弹簧钢

选用弹性性能较好的弹簧钢，替代F级镀锌低碳钢丝。通过对比材料性能，在保证新结构与原结构强度相当的前提下，选用直径为2mm、硬度为HB421的65Mn弹簧钢。2种材料指标对比见表1。弹簧钢与级镀锌低碳钢丝能够承受的最大剪切力（剪切力=抗拉强度×剪切强度转换系数×截面面积）相比，比值为1.08，两者基本相当。在旋转安装到闸瓦插销安装孔后，采用弹簧钢的闸瓦销环能够自动恢复为捏合状态，有效地保障钢丝之间的贴合状态，避免因贴合不到位造成丢失。弹簧钢具有较高的硬度，可以有效减少闸瓦销环与闸瓦插销因摩擦产生的磨损，保证运用可靠性。2种材料成本相差不大。

2.2优化结构

针对既有闸瓦销环不便于组装和拆卸的问题，优化闸瓦销环结构，有如下3个方案。方案1：采用圆柱螺旋弹簧结构，压并区域不小于1/4圈，两端部预设开口导向段。方案1如图3所示。方案2：采用圆柱螺旋弹簧结构，压并区域不小于1/6圈。一端设计成把手状，方便推动闸瓦销环卡入闸瓦插销；另一端设置斜向下的导向段。方案2如图4所示。方案3：采用内部直线段贴合、末端设导向段的圆环结构。方案3如图5所示。3个方案的优缺点如下。方案1：优点在于结构可靠性较高，预设开口导向段可以很容易卡入闸瓦插销组装孔内；容易批量生产加工，经济性好；反复装卸后，闸瓦销环压并区域仍能有效贴合。缺点是闸瓦销环仍需旋转经过压并区域，装卸速度比方案3慢。方案2：优点在于结构可靠性高，一端预设小把手，组装时，可以轻松卡入闸瓦插销内。缺点是本身结构过于复杂，产品质量不容易保证，拆卸比较困难，经济性较差。方案3：优点在于组装和拆卸容易，不需要旋转销环，找准预留缺口位置，直拉和直推都可以组装、拆卸；2条直线段可以保证足够的张开角度。缺点在于直线段贴合要求较高，并且不是完全的封闭结构，可靠性比方案1和方案2差。3种方案对比见表2。通过综合对比分析3种方案的结构可靠性、质量保证能力、拆装难易程度，以及经济性，选用方案1。

3试装验证

在丰台车辆段双桥检修车间选取10辆货车，在丰台车辆段双桥运用车间选取C64H和C64K型货车各1辆，共12辆，编号为1#—12#。在选取的12辆货车上分别安装改进型闸瓦销环和既有闸瓦销环，安装时间对比见表3。全车更换改进型闸瓦销环平均安装时间约需30s。采用既有闸瓦销环，在销环已经劈开一定角度的前提下，全车更换闸瓦销环平均约需55s。全车安装改进型闸瓦销环时间较既有闸瓦销环平均节约25s。改进型闸瓦销环设有导向段，避免既有闸瓦销环在安装之前需要手工劈开一定角度环节，安装方便，大大提升了安装速度；采用改进型闸瓦销环，压并区域贴合良好，不需要再次捏合压并区域，组装质量明显优于既有闸瓦销环。改进型闸瓦销环组装状态如图6所示。

4结语

通过现场试装，改进型闸瓦销环很好地解决了既有闸瓦销环不便于组装和拆卸、弹性不足、易丢失等问题。采用具有导向段的改进型弹簧钢闸瓦销环，可以提高闸瓦销环安装速度和安装质量，并且易于拆卸。改进型闸瓦销环已于2017年3月通过原中国铁路总公司技术评审，代替既有闸瓦销环在全路铁路货车上使用。3年实际运用表明，改进效果良好。

参考文献

［1］秦大同．现代机械设计手册：第2卷［M］．3版．北京：化学工业出版社，2011：10-21．

［2］孙方遒．工程力学［M］．北京：北京理工大学出版社，2014：249-252．

［3］刘鸿文．材料力学：上册［M］．3版．北京：高等教育出版社，1992：60-62．

作者：宋力 李珣 吕静 单位：中车齐齐哈尔车辆有限公司北京科技分公司