申请/专利权人：中国神华能源股份有限公司;神华铁路货车运输有限责任公司

申请日：2019-06-12

公开（公告）日：2020-11-20

公开（公告）号：CN110171438B

主分类号：B61G3/10(20060101)

分类号：B61G3/10(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.11.20#授权;2019.09.20#实质审查的生效;2019.08.27#公开

摘要：本发明实施例提供一种车钩钩体，属于铁路运输领域。该车钩钩体包括：上牵引台、下牵引台、筋板、钩体主体，还包括：具有圆弧凹面的第一连接部，连接所述上牵引台和所述筋板；具有圆弧凹面的第二连接部，连接所述上牵引台和所述钩体主体；以及具有圆弧凹面的第三连接部，连接所述下牵引台和所述钩体主体。该车钩钩体可以减少车钩的应力集中，提高了车钩的疲劳强度。

主权项：1.一种车钩钩体，其特征在于，该车钩钩体包括：上牵引台、下牵引台、筋板、钩体主体，所述上牵引台的内侧圆弧半径为70mm，长度为60mm，外侧圆弧半径为150mm，长度为80mm，所述下牵引台的内侧圆弧半径为70mm，长度为65mm，外侧圆弧半径为150mm，长度为90mm，还包括：具有圆弧凹面的第一连接部，连接所述上牵引台和所述筋板，所述第一连接部的圆弧凹面半径为20mm，长度为15mm；具有圆弧凹面的第二连接部，连接所述上牵引台和所述钩体主体，所述第二连接部的圆弧凹面半径为30mm；以及具有圆弧凹面的第三连接部，连接所述下牵引台和所述钩体主体，所述第三连接部的圆弧凹面半径为30mm。

全文数据：车钩钩体技术领域本发明涉及铁路运输，具体地涉及一种车钩钩体。背景技术车钩钩体作为实现机车和车辆、车辆和车辆之间连接和传递纵向力的关键部件，其可靠性关系着重载货车运输安全。检修发现车钩存在大量的裂纹问题，以牵引台根部裂纹最多。分析其原因，除磨损降低表面质量外，主要因为牵引台作为承载区体积较小并承受较大的纵向拉力和冲击，局部应力很大。车钩牵引台的主要功能是闭锁位置时与钩舌牵引台配合，用以承受车辆的牵引力，是钩缓装置承受牵引力的主要部位。车钩装车使用后,受车钩自身重力作用,车钩头部呈下垂状态,因此相互连接的两车钩下牵引台之间接触,上牵引台之间存在间隙,列车牵引时,下牵引台先受力,牵引至两车钩相互平行时,上牵引台才受力,而且此时受车钩自身重力，下牵引台受力大于上牵引台。车钩上下牵引台在运用中受力不均，导致下牵引台单独承担全部牵引力或大部分牵引力，再由于运用工况变化造成的列车纵向力增大，降低了车钩的疲劳寿命。另外，由于牵引台为非圆滑过渡结构，应力集中，承载面积小；牵引台本身短、薄，且存在铸造缺陷等原因造成牵引台根部应力过大，存在塑性变形区，加之车辆在运行、制动、起动过程中，车钩牵引台频繁承受较大的牵引力、冲击力，所以容易形成疲劳裂纹。一旦车钩产生裂纹，会对列车的运行带来很大隐患。发明内容本发明实施例的目的是提供一种车钩钩体，该车钩钩体可以减少车钩的应力集中，提高了车钩的疲劳强度。为了实现上述目的，本发明实施例提供一种车钩钩体，该车钩钩体包括：上牵引台、下牵引台、筋板、钩体主体，还包括：具有圆弧凹面的第一连接部，连接所述上牵引台和所述筋板；具有圆弧凹面的第二连接部，连接所述上牵引台和所述钩体主体；以及具有圆弧凹面的第三连接部，连接所述下牵引台和所述钩体主体。优选地，所述第一连接部的圆弧凹面半径为20mm，长度为15mm。优选地，所述第二连接部和所述第三连接部的圆弧凹面半径为30mm。优选地，所述上牵引台的内侧圆弧半径为70mm，长度为60mm。优选地，所述上牵引台的外侧圆弧半径为150mm，长度为80mm。优选地，所述上牵引台的高度为25mm。优选地，所述下牵引台的内侧圆弧半径为70mm，长度为65mm。优选地，所述下牵引台的外侧圆弧半径为150mm，长度为90mm。优选地，所述下牵引台的高度为35mm。优选地，所述上牵引台和所述下牵引台的内侧圆弧与外侧圆弧的距离为33mm。通过上述技术方案，采用本发明提供的车钩钩体，该车钩钩体包括：上牵引台、下牵引台、筋板、钩体主体，还包括：具有圆弧凹面的第一连接部，连接所述上牵引台和所述筋板；具有圆弧凹面的第二连接部，连接所述上牵引台和所述钩体主体；以及具有圆弧凹面的第三连接部，连接所述下牵引台和所述钩体主体。该车钩钩体可以减少车钩的应力集中，提高了车钩的疲劳强度。本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：图1是本发明一实施例提供的牵引台整体结构示意图；图2是本发明一实施例提供的牵引台A-A向示意图；图3是本发明一实施例提供的牵引台B-B向示意图。附图标记说明1上牵引台2下牵引台3钩体销孔4钩锁腔5筋板R1第二连接部的圆弧凹面的圆弧半径R2第三连接部的圆弧凹面的圆弧半径R3上牵引台的内侧圆弧半径R4上牵引台的外侧圆弧半径R5第一连接部的圆弧凹面的圆弧半径R6下牵引台的内侧圆弧半径R7下牵引台的外侧圆弧半径R8下牵引台内外侧连接部的圆弧半径具体实施方式以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。车钩缓冲装置由车钩钩体、钩舌、钩尾框、缓冲器、前从板、转动套、钩尾销等零部件组成，安装于车体底架两端的牵引梁内。当车辆受牵引时，车钩缓冲装置的作用力传递过程为假定16型车钩在前：前端车辆牵引梁→16型前从板→缓冲器→16型钩尾框→钩尾销→16型钩体→16H钩舌前→16H钩舌后→17型钩体→钩尾销→17型钩尾框→缓冲器→17型前从板→后端车辆牵引梁。当车辆制动减速时，车钩缓冲装置的作用力传递过程为假定16型车钩在前：后端车辆上心盘组成→缓冲器→17型从板→17型钩体→16H钩舌后→16H钩舌前→16型钩体→16型从板→缓冲器→前端车辆上心盘组成。车钩连接内部有三个间隙，分别为：钩体与钩舌上下牵引台间隙δ1，护销凸缘间隙δ2，钩耳孔与钩舌销间隙δ3，各部位之间的间隙在理论情况下满足：δ1＜δ2＜δ3。车钩受拉时，钩体和钩舌的上下牵引台承载，两个钩舌S面承载，随着牵引台磨耗增加或纵向拉力很大牵引台产生塑性变形时，护销凸缘和钩耳可能逐渐承受部分载荷。车钩受压时，钩体和钩舌冲击台承载。车钩装置在作用时，车钩钩体上牵引台与钩舌上牵引台相互接触，接触部分产生较大应力，尤其是在上钩锁腔外围筋板与上牵引台的过渡处以及牵引台根部产生较大应力集中。针对此缺陷，增加上牵引台根部内外侧圆弧半径，增加两圆弧之间的宽度，增大筋板与上牵引台过渡圆弧半径，使其接触部位更加平顺，减少应力集中。同时减少上牵引台高度来控制上下牵引台间隙，从而使得传力和受力更加均匀。车钩下牵引台与钩舌下牵引台作用时，车钩下牵引台根部处应力较大，主要是由于车钩下牵引台长度不足，其总长度小于钩舌牵引台长度，导致钩舌牵引台有一部分并未完全接触，因此在受力过程中受力不均匀，导致车钩下牵引台根部产生应力集中。针对此缺陷，本发明可以增加下牵引台长度，使其能够完全和钩舌下牵引台进行充分接触，降低局部应力。增加下牵引台内外侧圆弧半径，并增大两圆弧之间的宽度。同时增大下牵引台高度以此可以增加牵引台的受力面积，从而使得传力和受力更加均匀。列车在运行时车钩纵向冲击大。针对此缺陷，本发明可以将车钩钩尾销的直径增大，减少钩尾销与孔的配合间隙，从而减小纵向冲击。具体如下文所述。目前重载货车所用的16、17型车钩、钩舌材料为铸造E级钢，牌号为25MnCrNiMoA，16、17型钩尾框为锻造E级钢，牌号为ZG25MnCrNiMo，其力学性能如表1-1和1-2所示。表1-1E级钢的力学性能表1-2E级钢的化学成分CSiMnSCrNiMoCuPFe.260.361.40.0220.50.450.250.200.03余量结构改进主要参考仿真计算：通过结构优化理论、方法和反复的计算对比，降低结构的应力。最终确定牵引台结构修改情况，具体地：车钩主要通过接触区传递载荷，所以建立三维面-面接触对车钩进行转配计算，用Hypernesh建立车钩有限元模型，采用高阶四面体单元，单元类型为SOLIDS187，单元尺寸4mm。先在车钩表面生成4mm尺寸四边形和三角形混合单元，然后采用切割四边形单元的方法划分四面体单元，单元个数为3026981。车钩接触有：钩体牵引台-钩舌牵引台接触、钩舌S面接触、钩舌-钩舌销接触、钩耳-钩舌销接触。目标面单元采用TARGE170，接触面单元采用CONTA174单元，忽略初始穿透并保留初始间隙，计算过程允许自动更新接触刚度，以提高计算收敛性。用vonMises应力评估结构静强度。由于牵引台裂纹主要是由拉伸载荷引起，所以边界条件设定为：车钩一端约束三个方向位移，另一端施加800kN的拉伸载荷，钩舌与锁铁接触部位施加横向约束。在车钩承受800kN时，查看钩体节点平均vonMises应力。最危险部分出现在钩体的上下牵引台根部。具体计算结果如表2-1所示。表2-1车钩模型应力结果针对原模型的计算结果，对结构进行改进，主要针对车钩钩体的上下牵引台以及与其连接部位进行优化改进。如图1-3所示，对于上牵引台1，在筋板5与上牵引台1连接部分设置第一连接部，具有半径为20mmR5的圆弧，圆弧长度为15mm，上牵引台1内侧圆弧半径为70mmR3，长度为60mm；外侧圆弧半径为150mmR4，长度为80mm。两圆弧之间的距离即宽度为33mm。同时减少其高度，高度为25mmH1。对于下牵引台2，内侧圆弧半径70mmR6，长度为65mm，外侧圆弧半径150mmR7，长度为90mm。内外圆弧之间的连接部半径为15mmR8。两圆弧之间的距离宽度为33mm。同时增加其高度，高度为35mmH2。对于上牵引台1、下牵引台2与钩体主体的连接一侧，同时设置第二连接部和第三连接部包括圆弧进行过渡，圆弧半径R1和R2为30mm。上牵引台1改进后，其根部连接部位更加平顺，且增加了高度以后，接触受力面积显著增加。下牵引台2改进后，其根部与周围接触部分更加平顺，有助于减少应力集中，增加了长度和高度以后，可以加大与钩舌的接触面积，是受力更加均匀。同样地，车钩的计算边界条件以及网格大小同原模型一样，对改进后的车钩钩体进行静强度计算，查看钩体节点平均vonMises应力，最危险部分出现在钩体的上牵引台1、下牵引台2根部。具体计算结果如表3-1所示。表3-1车钩模型应力结果表3-2车钩模型改进前后应力结果对比对比以上结果表3-2进行分析可得，对车钩上牵引台1、下牵引台2结构进行改进后，其受力情况得到改善。从上表可以看出，上牵引台1、下牵引台2根部应力均可以降低百分之十几左右，说明新的结构可以有效改善应力集中，以及降低过渡处不平顺应力值，对提高车钩的使用寿命具有一定参考价值。本发明对牵引台结构进行优化，尽可能增大上牵引台1、下牵引台2根部过渡圆弧半径，优化截面刚度变化，以解决既有钩体牵引台应力大的情况。同时针对上牵引台1、下牵引台2受力不均的现象，应合理控制上牵引台1、下牵引台2的间隙，适当减少上牵引台1的高度，增加下牵引台2的高度，同时增大上牵引台1、下牵引台2的长度，以此达到增加牵引台接触面积的目的。另外，本发明实施例还可以增大车钩尾销直径，将钩尾销直径设置为43mm,以减小钩尾销与孔配合间隙，从而减小车钩纵向连挂间隙，减少对车钩牵引台产生的冲击，降低裂纹产生概率。通过上述技术方案，采用本发明提供的车钩钩体，该车钩钩体包括：上牵引台、下牵引台、筋板、钩体主体，还包括：具有圆弧凹面的第一连接部，连接所述上牵引台和所述筋板；具有圆弧凹面的第二连接部，连接所述上牵引台和所述钩体主体；以及具有圆弧凹面的第三连接部，连接所述下牵引台和所述钩体主体。该车钩钩体可以减少车钩的应力集中，提高了车钩的疲劳强度。以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器processor执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器ROM，Read-OnlyMemory、随机存取存储器RAM，RandomAccessMemory、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

权利要求：1.一种车钩钩体，其特征在于，该车钩钩体包括：上牵引台、下牵引台、筋板、钩体主体，还包括：具有圆弧凹面的第一连接部，连接所述上牵引台和所述筋板；具有圆弧凹面的第二连接部，连接所述上牵引台和所述钩体主体；以及具有圆弧凹面的第三连接部，连接所述下牵引台和所述钩体主体。2.根据权利要求1所述的车钩钩体，其特征在于，所述第一连接部的圆弧凹面半径为20mm，长度为15mm。3.根据权利要求1所述的车钩钩体，其特征在于，所述第二连接部和所述第三连接部的圆弧凹面半径为30mm。4.根据权利要求1所述的车钩钩体，其特征在于，所述上牵引台的内侧圆弧半径为70mm，长度为60mm。5.根据权利要求1所述的车钩钩体，其特征在于，所述上牵引台的外侧圆弧半径为150mm，长度为80mm。6.根据权利要求1所述的车钩钩体，其特征在于，所述上牵引台的高度为25mm。7.根据权利要求1所述的车钩钩体，其特征在于，所述下牵引台的内侧圆弧半径为70mm，长度为65mm。8.根据权利要求1所述的车钩钩体，其特征在于，所述下牵引台的外侧圆弧半径为150mm，长度为90mm。9.根据权利要求1所述的车钩钩体，其特征在于，所述下牵引台的高度为35mm。10.根据权利要求1所述的车钩钩体，其特征在于，所述上牵引台和所述下牵引台的内侧圆弧与外侧圆弧的距离为33mm。

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