(1.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450052;2.鄭州鐵路局鄭州北車(chē)輛段,河南鄭州450000;
3.西安鐵路局西安客車(chē)車(chē)輛段，陜西西安710000)
摘要：簡(jiǎn)述了車(chē)輛結構連接中存在的問(wèn)題，介紹了拉鉚釘的性能特點(diǎn)，提出了拉鉚釘在車(chē)輛制造與修理中應用的
必要性和可行性。
關(guān)鍵詞:拉鉚釘；車(chē)輛；結構連接；應用 中圖分類(lèi)號:U270.6+ 6 文獻標識碼:B
1概述
鐵道車(chē)輛結構連接形式主要有焊接、鉚接和螺栓 連接等形式，其中，焊接是最主要的連接形式,在車(chē)體 鋼結構車(chē)間，焊接工作量約占總工時(shí)的50%。但在車(chē) 體鋼結構制造中，經(jīng)?？吹胶负筌?chē)體發(fā)生變形，同時(shí)其 內部還存在殘余應力。焊接變形不僅有損車(chē)體及各部 件的制造精度，影響車(chē)輛的外形美觀(guān)，而且還會(huì )影響車(chē) 輛的強度和承載能力。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了獲得與圖 紙相符的形狀和尺寸，往往要花費大量的勞動(dòng)力和工 時(shí)來(lái)矯正變形。根據有關(guān)資料介紹，矯正變形的工時(shí) 約占制造車(chē)體全部工時(shí)的20%左右。此外，在車(chē)輛鋼 結構及零部件的連接中還廣泛采用了鉚接及螺栓連接 等形式。因此，車(chē)輛段修時(shí)需要對車(chē)體進(jìn)行分解檢修; 相應地，車(chē)體落成時(shí)，又需要將其連接在一起。其中， 鉚釘連接是車(chē)輛段修中經(jīng)常遇到的連接結構形式。
目前所運用的低碳鋼鉚釘是一種在工業(yè)領(lǐng)域應用 較普遍的連接方式，在橋梁、造船、鐵路部門(mén)廣泛應用。 它的連接強度大于螺栓連接，整體重量小于螺栓。在 長(cháng)期的運用中，根據用途不同，出現了一系列相關(guān)產(chǎn) 品，如鉚釘爐、鉚釘加熱器、鉚釘快速夾鉗等。但是，
收稿日期：2006~0>07
作者簡(jiǎn)介：楊樹(shù)森（197&),男，講師。
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人們往往忽視了或者說(shuō)習慣了鉚釘連接的缺陷。
首先，鉚接工藝復雜，需要人員數量多，工人的技 術(shù)熟練度要求高，相互間配合要默契。在熱鉚鉚釘過(guò) 程中，一般工藝流程也需要3名~ 4名熟練工人配合 作業(yè)（1人燒釘，1人傳釘，1人穿釘，1人鉚釘）。而且， 各個(gè)工序間銜接極其緊密，因為鉚釘本身溫降極快，可 用于作業(yè)的時(shí)間很少，稍有耽誤，就會(huì )造成鉚接失敗， 需要將鉚釘報廢重鉚。
其次，鉚釘結構在分解時(shí)，麻煩程度絲毫不亞于其 鉚接工序。尺寸小的鉚釘可以用電鉆鉆掉，尺寸大的 就要使用氣割進(jìn)行切除。取出殘釘時(shí)還需要花費工人 大量時(shí)間，并需要使用一些專(zhuān)用工具。
鉚釘連接在其鉚接工藝中還有一個(gè)不可避免的缺 陷。尺寸大的鉚釘進(jìn)行鉚接的時(shí)候通常是采用熱鉚方 式進(jìn)行，加熱溫度需要高達1 000 °C~ 1 200 °C。在這 個(gè)溫度下，很多的熱處理工藝表面處理層都將被破壞。 因為鉚釘的存在，不管其連接的部件是否進(jìn)行了抗腐 蝕處理，結構都必須按照鉚釘的抗腐蝕壽命來(lái)估算整 體壽命，因此縮短了整體的壽命周期。同時(shí)，該工藝造 成了鉚釘桿中部應力變形，整體應力大，在進(jìn)行鉚接質(zhì) 量驗收的時(shí)候，只能通過(guò)敲擊鉚釘帽聽(tīng)聲音來(lái)確定鉚 接力大小。但是，該方法只是確定了鉚釘連接的整體 應力大小，分辨不出其中縱向拉力和橫向剪力的確切
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數值。而連接結構中確實(shí)存在該結構需要的是拉力還 是剪力的問(wèn)題。為了滿(mǎn)足性能要求，設計人員放大了 安全系數，造成了不必要的結構加重。
總體來(lái)看，鉚釘連接只是在連接強度 上有一定優(yōu)勢。而其一系列隱蔽的缺陷極 大地影響了其整體運用價(jià)值。因此,在20 世紀50年代，拉鉚釘的創(chuàng )始人LouH uck 先生利用虎克定律發(fā)明了第1代的拉鉚釘 緊固件。
2拉鉚釘及其應用
2.1拉鉚釘
拉鉚釘,又稱(chēng)哈克拉鉚釘或哈克（HUCK)螺栓， 是利用虎克定律原理，用拉鉚釘專(zhuān)用設備將2個(gè)結合 件夾緊后，將套入的環(huán)狀套環(huán)（或稱(chēng)不帶螺紋的螺帽) 的金屬擠壓并充滿(mǎn)到帶有多條環(huán)狀溝槽的栓柱的凹槽 內，使套環(huán)與栓柱嚴密結合的一種緊固方式。因此，每 根拉鉚釘緊固件在組裝完成后具有相同的緊固力及永 不松動(dòng)等特性。拉鉚釘緊固件可用于一般需栓接或鉚 接的部件。由于拉鉚釘緊固件所產(chǎn)生的高緊固力、永 不松動(dòng)及高抗剪力等性能，拉鉚釘緊固件也經(jīng)常被用 來(lái)取代焊接。拉鉚釘結構見(jiàn)圖1。
2. 2拉鉚釘的緊固操作
拉鉚釘安裝工具系統分兩大類(lèi):一類(lèi)為液壓拉鉚 設備，另一類(lèi)為氣動(dòng)拉鉚設備。液壓拉鉚設備的主 要功能是用于對各型金屬合金車(chē)體及結構采用的較大 直徑以及使用數量大的小型緊固件進(jìn)行鉚接。此套設 備由1組液壓站、1部安裝工具、1個(gè)安裝槍頭及1組 高壓油管組成。氣動(dòng)拉鉚設備是用壓縮空氣作為動(dòng) 力，采用專(zhuān)用拉鉚工具進(jìn)行安裝緊固件,空氣壓力要大 于6 kg。拉鉚釘工具的多樣性可確保在各種大小體 積項目上的可操作性。
拉鉚釘整個(gè)緊固過(guò)程僅需要5 s~ 8 s,緊固過(guò)程 見(jiàn)圖 2。
(3)頭部開(kāi)始將套環(huán)模壓在栓桿的環(huán)形溝槽上, 直到套環(huán)伸長(cháng)并鉗壓在栓桿上；
(4)套環(huán)在栓桿上的溝槽壓模鎖閉完成達到設計 夾緊力后,栓桿尾部同栓桿拉斷分離,安裝全過(guò)程完 成。
2. 3拉鉚釘的特點(diǎn)
拉鉚釘緊固件與傳統螺栓利用扭力旋轉產(chǎn)生緊固 力不同,拉鉚釘緊固件利用虎克定律原理,經(jīng)由拉鉚釘 專(zhuān)用設備,在單向拉力的作用下,拉伸栓桿并推擠套 環(huán),將內部光滑的套環(huán)擠壓到螺桿凹槽使套環(huán)和螺栓 形成100%的結合,產(chǎn)生永久性緊固力。
2. 3. 1環(huán)槽設計
其獨特的環(huán)槽設計,從根本上解決了 普通緊固件在振動(dòng)情況下松動(dòng)的問(wèn)題。同 時(shí),其特有的高夾緊力和抗剪力設計使其 在安裝完成后具有永久的高緊固力，從而 取代焊接。在國內外許多需要栓接或焊接 的建筑結構上,都應用了大量的拉鉚釘緊 固件取代焊接。
2. 3. 2高夾緊力和抗剪力
拉鉚釘緊固件夾緊力約為同等級傳統 緊固件的1. 5倍以上。以國內10 9級高強螺栓(直徑 24 mm)為例,在施以扭力900 N • m時(shí),可達到約21 t 的緊固力。而同等級的拉鉚釘緊固件可達到31. 5 t 的緊固力。拉鉚釘緊固件的抗剪力設計更遠高于夾緊 力。表1為幾種緊固件夾緊力數值。
2. 3. 3高抗腐蝕性
每套拉鉚釘緊固件在出廠(chǎng)前均要完成防腐處理。 2. 3. 4連接過(guò)程環(huán)保
按照設計,拉鉚釘緊固系統的安裝不需轉矩或多 次沖擊,噪聲大大降低,也不存在焊接作業(yè)時(shí)所需消除 煙霧、毒氣的問(wèn)題，最大限度地保障了施工人員的健 康,使施工現場(chǎng)更加安靜、輕松,有利于提高工作效率。 2. 3. 5最大限度地降低了人為誤差
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(2)將安裝工具放置于栓桿尾部,按下開(kāi)關(guān)，工具 啟動(dòng)，頭部爪片抓緊栓桿尾部,頭部推動(dòng)套環(huán)直到去掉 任何間隙；
圖2拉鉚釘緊固過(guò)程
由于拉鉚釘緊固件全部利用專(zhuān)用工具來(lái)完成安 裝，只需要短時(shí)間的操作培訓就可勝任安裝要求。機 械化安裝避免了人為因素可能造成的誤差，可使每一 個(gè)螺栓的安裝達到一致的緊固力。
表1緊固件夾緊力
緊固件 類(lèi)型 H obson 標準ISO 10. 9 級 國產(chǎn) 10. 9 級 螺栓 拉鉚釘A325拉鉚釘A490 緊固件 緊固件 8. 8 級 10.9 級
夾緊力/kg 23 000 20 500 24 500 31 050
2. 3. 6降低成本
由于拉鉚釘緊固件的高夾緊性能和防松性，使安 裝后的結構免于維修保養，降低了維修成本。同時(shí)，無(wú) 需耗資耗時(shí)的檢驗環(huán)節，目測檢查栓桿分離處與套筒 是否基本平齊即能馬上判斷出安裝的正確與否。
拉鉚釘緊固件強度等級達到并超過(guò)ISOIO. 9級、 JIS10T。由于其具有較高的抗振性能，操作簡(jiǎn)單，誤 差率小，不用消除內應力，可取代焊接，尤其解決了雙 金屬焊接的難題，特別適用于強振動(dòng)場(chǎng)所與需要高可 靠度、防松動(dòng)的機械連接部位。
2. 4國內外拉鉚釘的應用現狀
拉鉚釘緊固件最早應用于飛機領(lǐng)域，目前全世界 每架飛機組裝所需的拉鉚釘緊固件占全部緊固件的 40%以上，正在研制的最大型寬體客機A380上每架 使用超過(guò)100萬(wàn)個(gè)拉鉚釘緊固件。在鐵路領(lǐng)域如鐵路 車(chē)輛、鐵路軌道轍岔裝配、拼合接頭、護軌、絕緣接頭 等，以及橋梁、重型汽車(chē)、機械設備、船舶、建筑領(lǐng)域等 項目上都得到了廣泛的應用。拉鉚釘緊固件在金屬結 構工程領(lǐng)域的應用實(shí)例很多，如自1997年以來(lái)，拉鉚 釘緊固件已經(jīng)應用于中國的許多工程，其中包括：上 ?？萍拣^、上海APEC會(huì )議中心、上海植物園（鋁合金 空間網(wǎng)架結構）、北京中國國際貿易中心室內游泳池、 北京科技會(huì )展中心、大連輕軌工程等。
總之，我們幾乎可以在任何工作環(huán)境惡劣的工程 項目中見(jiàn)到拉鉚釘緊固件，使用拉鉚釘緊固件來(lái)解決 振動(dòng)和搖擺所帶來(lái)的問(wèn)題尤其具有優(yōu)勢。
2. 5拉鉚釘在鐵道車(chē)輛上的應用
20世紀70年代，拉鉚釘被應用到了美國的鐵路 車(chē)輛上。主要應用于心盤(pán)的連接，一直沿用到現在，這 從一定程度上證明了拉鉚釘緊固件在鐵路車(chē)輛上應用 的可行性。我國的鐵道部科技司也下發(fā)了《關(guān)于頒發(fā) 俄國鐵路引進(jìn)美國哈克緊固件技術(shù)的應用試驗科技 成果鑒定證書(shū)的通知>〉。2004年，鐵道部頒發(fā)了《鐵道
[2004] 66號文)，該檢驗辦法規定了鐵道貨車(chē)專(zhuān)用拉 鉚釘及鉚釘套環(huán)的形式與尺寸、技術(shù)要求、包裝與質(zhì)量 證明書(shū)、安裝工具要求、鉚釘制造廠(chǎng)家的選擇及質(zhì)量保 證等，這為在我國鐵道車(chē)輛上采用拉鉚釘緊固件提供 了支持。
在國內，幾年前，拉鉚釘首次應用在0。型鋁合金 運煤敞車(chē)的部件連接上。C80型敞車(chē)為我國目前載重 量最大、自重最輕的新型鐵路貨運車(chē)輛，其采用的技術(shù) 基本代表了我國貨車(chē)車(chē)輛的發(fā)展方向。另外，在L 一 A型和L 一B型組合制動(dòng)梁、其他鋁合金貨車(chē)、長(cháng)春龐 巴迪項目制造和檢修中也已采用了拉鉚釘緊固件。70 t級新型貨車(chē)全面采用了拉鉚釘緊固件?，F2 000輛 70 t級貨車(chē)已在大秦鐵路投入使用，并在煤炭運輸中 發(fā)揮了良好的作用，經(jīng)受了實(shí)際運用的考驗。
2006年，鐵路貨車(chē)招標采購2 5萬(wàn)輛貨車(chē)，其中 C70型敞車(chē)2萬(wàn)輛，C80B型敞車(chē)3 000輛，棚車(chē)1 000輛， 平車(chē)1 000輛，這些貨車(chē)上全部采用了拉鉚釘緊固件。
拉鉚釘緊固件在實(shí)際生產(chǎn)中可用于車(chē)輛的以下連 接:C7)( CTOH)型通用敞車(chē)及P70(P70H)型通用棚車(chē)的側 梁與側柱之間、前后從板座與中梁間、腳凳與側梁間、 下心盤(pán)和中梁蓋板的連接;轉向架立柱磨耗板的安裝； 前后從板座的安裝;繩栓、扶手、腳蹬、搭扣的安裝;沖 擊座與端梁的連接等。在車(chē)輛進(jìn)行維修及更換新件 時(shí)，原安裝專(zhuān)用拉鉚釘的部位應重新安裝專(zhuān)用拉鉚釘。
可以預見(jiàn)，拉鉚釘作為一種新型、先進(jìn)的連接結 構，必然在我國鐵路車(chē)輛上得到廣泛的應用。
(編輯：田玉坤）
《AAR北美鐵道協(xié)會(huì )標準匯編》
征訂啟事
采用國際標準和國外先進(jìn)標準是我國鐵路機車(chē)車(chē)輛 的一項重大技術(shù)決策，是促進(jìn)我國鐵路技術(shù)進(jìn)步、提高機 車(chē)車(chē)輛工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、確保鐵路運輸安全、實(shí)現鐵路跨越 式發(fā)展、讓我國更多的產(chǎn)品打入國際市場(chǎng)的重要措施。 根據鐵道部標準化工作委員會(huì )的安排，中國北車(chē)集團四 方車(chē)輛研究所組織編譯了北美鐵道協(xié)會(huì )最新版貨車(chē)標準 和推薦標準手冊，現已經(jīng)全部印刷完畢。一套共12冊， 每套售價(jià)5 000元（人民幣）。需要者可向四方車(chē)輛研究 所信息部訂購。
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Initial Research on the Geometrical Relation of Contact between Channel Rail and Wheels
ZHANG Bing-jian，et al.
(male， born in 1981， master of engineering，Im-stitute of Railway and Urban Rail Transit of Tongji University，Shanghai 200331， China)
Abstract: The structure features of the channel rail are studied. The calculation method for the geometrical relation of contact between channel rail and wheels is put forward. The wheel/ rail contact geometrical parameters are obtained. And the geome-rical contact relations of channel rail and common rail are compared. The result shows that the channel rail can effectively avoid derailment of locomotive and rolling stock.
Key words: channel rail; wheelrail contact geometry; calculation method
Test System for Lateral Semi-active Suspension on Rolling Stock
YANG Jian-wei，et al.
(male，born in 1971，associate professor，Loco-motive and Car Restarch Institute of China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China)
Abstract: In order to solve the problem of appl-cation of sem-active suspension，the lateral sem-active suspension test model is set up in the laborato-ry， the control and measurement system is developed， the self-correcting and adaptive control method is used in the test comparison and research before and after controlling. The research results show that with the sem-active suspension control， the ride comfort is improved greatly and the maximum acceleration decreases evidently in different speed grades.
Key words: rolling stock; lateral vibration; sem-active suspension; measurement and control system
The Trouble Diagnostics Technology for Railway Car Bearings on the Basis of Nerve Network
DING Fu-yan，et al.
(male，born in 1963，assistant researcher，Loco-motive and Car Restarch Institute of China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China)
Abstract: The Trackside acoustic diagnostic technology and the nerve network diagnostic method for railway car bearings are briefly described. The appl‘ cation of BP network in the trouble diagnostics for railway car bearings is mainly discussed. A lot of actually measured data in field are used as the training samples to make training for the BP network already founded， and the trained network is applied in the bearings status classification，which has high accuracy. Hence， it is shown that the nerve network me-
thod is an effective solution scheme in the trouble d-agnostics for railway car bearings.
Key words: railway car; bearings; trouble diagnostics; nerve network
The Pulling Rivets and Their Application in Rolling Stock
YANG Shu- sen，et al.
(male，born in 1970，lecturer， Zhengzhou Railway Vocational & Technical College， Zhengzhou 450052，China)
Abstract: T he problems existing in rolling stock structure connections are briefly described. The pe-formance features of pul--ing rivets are introduced. The necessity and feasibility of the application of pulling rivets in rolling stock manufacture and repair are put fo rw ard.
Key words: pulling rivet; rolling stock; structure connection; application
The D15A 150 t Depressed Center Flat Cars
WEI Hong-liang，et al.
(male，born in 1969，graduate student for master of engineering， Dalian Jiaotong University， Dalian 116028，China)
Abstract: Described are the performance parameters， structure dimensions， vibration modal analysis calculation and test results of the Dlsa depressed center flat car.
Key words: depressed center flat car; structure; dimension; test
Development of C70 Gondola Cars
L I H ua
(male，born in 1974，senior engineer， CNR Qiqihar Railway Car ( Group) Co.， Ltd.， Qiqihar 161002，China)
Abstract: Described are the development process， main structure parameters， performance features and testing of C70 Gondola cars.
Key words: Gondola car; technical parameter; structure; test result
Analysis of the Manufacture Technology of KF60ak Side Dump Cars
ZHANG Jin-ping，et al.
(male， born in 1964，engineer， CNR Taiyuan Locomotive & Rolling Stock Works， T aiyuan 030009，China)
Abstract: The main structure features and dumping principles of KF60ak side dump cars are analyzed. The difficulties in manufacture，techno logical method and technological measures of the KF60ak side dump
ABSTRACT
