(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輛段,河南鄭州450000;
3.西安鐵路局西安客車車輛段，陜西西安710000)
摘要：簡述了車輛結(jié)構(gòu)連接中存在的問題，介紹了拉鉚釘?shù)男阅芴攸c(diǎn)，提出了拉鉚釘在車輛制造與修理中應(yīng)用的
必要性和可行性。
關(guān)鍵詞:拉鉚釘；車輛；結(jié)構(gòu)連接；應(yīng)用 中圖分類號:U270.6+ 6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
1概述
鐵道車輛結(jié)構(gòu)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,在車體 鋼結(jié)構(gòu)車間，焊接工作量約占總工時(shí)的50%。但在車 體鋼結(jié)構(gòu)制造中，經(jīng)常看到焊后車體發(fā)生變形，同時(shí)其 內(nèi)部還存在殘余應(yīng)力。焊接變形不僅有損車體及各部 件的制造精度，影響車輛的外形美觀，而且還會影響車 輛的強(qiáng)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(fèi)大量的勞動力和工 時(shí)來矯正變形。根據(jù)有關(guān)資料介紹，矯正變形的工時(shí) 約占制造車體全部工時(shí)的20%左右。此外，在車輛鋼 結(jié)構(gòu)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，車輛段修時(shí)需要對車體進(jìn)行分解檢修; 相應(yīng)地，車體落成時(shí)，又需要將其連接在一起。其中， 鉚釘連接是車輛段修中經(jīng)常遇到的連接結(jié)構(gòu)形式。
目前所運(yùn)用的低碳鋼鉚釘是一種在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用 較普遍的連接方式，在橋梁、造船、鐵路部門廣泛應(yīng)用。 它的連接強(qiáng)度大于螺栓連接，整體重量小于螺栓。在 長期的運(yùn)用中，根據(jù)用途不同，出現(xiàn)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
作者簡介：楊樹森（197&),男，講師。
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人們往往忽視了或者說習(xí)慣了鉚釘連接的缺陷。
首先，鉚接工藝復(fù)雜，需要人員數(shù)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 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?yàn)殂T釘本身溫降極快，可 用于作業(yè)的時(shí)間很少，稍有耽誤，就會造成鉚接失敗， 需要將鉚釘報(bào)廢重鉚。
其次，鉚釘結(jié)構(gòu)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(fèi)工人 大量時(shí)間，并需要使用一些專用工具。
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(dá)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?yàn)殂T釘?shù)拇嬖冢还芷溥B接的部件是否進(jìn)行了抗腐 蝕處理，結(jié)構(gòu)都必須按照鉚釘?shù)目垢g壽命來估算整 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(yīng)力變形，整體應(yīng)力大，在進(jìn)行鉚接質(zhì) 量驗(yàn)收的時(shí)候，只能通過敲擊鉚釘帽聽聲音來確定鉚 接力大小。但是，該方法只是確定了鉚釘連接的整體 應(yīng)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(shù)值。而連接結(jié)構(gòu)中確實(shí)存在該結(jié)構(gòu)需要的是拉力還 是剪力的問題。為了滿足性能要求，設(shè)計(jì)人員放大了 安全系數(shù)，造成了不必要的結(jié)構(gòu)加重。
總體來看，鉚釘連接只是在連接強(qiáng)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(yùn)用價(jià)值。因此,在20 世紀(jì)50年代，拉鉚釘?shù)膭?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(yīng)用
2.1拉鉚釘
拉鉚釘,又稱哈克拉鉚釘或哈克（HUCK)螺栓， 是利用虎克定律原理，用拉鉚釘專用設(shè)備將2個(gè)結(jié)合 件夾緊后，將套入的環(huán)狀套環(huán)（或稱不帶螺紋的螺帽) 的金屬擠壓并充滿到帶有多條環(huán)狀溝槽的栓柱的凹槽 內(nèi)，使套環(huán)與栓柱嚴(yán)密結(jié)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 不松動及高抗剪力等性能，拉鉚釘緊固件也經(jīng)常被用 來取代焊接。拉鉚釘結(jié)構(gòu)見圖1。
2. 2拉鉚釘?shù)木o固操作
拉鉚釘安裝工具系統(tǒng)分兩大類:一類為液壓拉鉚 設(shè)備，另一類為氣動拉鉚設(shè)備。液壓拉鉚設(shè)備的主 要功能是用于對各型金屬合金車體及結(jié)構(gòu)采用的較大 直徑以及使用數(shù)量大的小型緊固件進(jìn)行鉚接。此套設(shè) 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。氣動拉鉚設(shè)備是用壓縮空氣作為動 力，采用專用拉鉚工具進(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(xiàng)目上的可操作性。
拉鉚釘整個(gè)緊固過程僅需要5 s~ 8 s,緊固過程 見圖 2。
(3)頭部開始將套環(huán)模壓在栓桿的環(huán)形溝槽上, 直到套環(huán)伸長并鉗壓在栓桿上；
(4)套環(huán)在栓桿上的溝槽壓模鎖閉完成達(dá)到設(shè)計(jì) 夾緊力后,栓桿尾部同栓桿拉斷分離,安裝全過程完 成。
2. 3拉鉚釘?shù)奶攸c(diǎn)
拉鉚釘緊固件與傳統(tǒng)螺栓利用扭力旋轉(zhuǎn)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 專用設(shè)備,在單向拉力的作用下,拉伸栓桿并推擠套 環(huán),將內(nèi)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(jié)合,產(chǎn)生永久性緊固力。
2. 3. 1環(huán)槽設(shè)計(jì)
其獨(dú)特的環(huán)槽設(shè)計(jì),從根本上解決了 普通緊固件在振動情況下松動的問題。同 時(shí),其特有的高夾緊力和抗剪力設(shè)計(jì)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(nèi)外許多需要栓接或焊接 的建筑結(jié)構(gòu)上,都應(yīng)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(tǒng) 緊固件的1. 5倍以上。以國內(nèi)10 9級高強(qiáng)螺栓(直徑 24 mm)為例,在施以扭力900 N • m時(shí),可達(dá)到約21 t 的緊固力。而同等級的拉鉚釘緊固件可達(dá)到31. 5 t 的緊固力。拉鉚釘緊固件的抗剪力設(shè)計(jì)更遠(yuǎn)高于夾緊 力。表1為幾種緊固件夾緊力數(shù)值。
2. 3. 3高抗腐蝕性
每套拉鉚釘緊固件在出廠前均要完成防腐處理。 2. 3. 4連接過程環(huán)保
按照設(shè)計(jì),拉鉚釘緊固系統(tǒng)的安裝不需轉(zhuǎn)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、毒氣的問題，最大限度地保障了施工人員的健 康,使施工現(xiàn)場更加安靜、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,按下開關(guān)，工具 啟動，頭部爪片抓緊栓桿尾部,頭部推動套環(huán)直到去掉 任何間隙；
圖2拉鉚釘緊固過程
由于拉鉚釘緊固件全部利用專用工具來完成安 裝，只需要短時(shí)間的操作培訓(xùn)就可勝任安裝要求。機(jī) 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(dá)到一致的緊固力。
表1緊固件夾緊力
緊固件 類型 H obson 標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)免于維修保養(yǎng)，降低了維修成本。同時(shí)，無 需耗資耗時(shí)的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，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(qiáng)度等級達(dá)到并超過ISOIO. 9級、 JIS10T。由于其具有較高的抗振性能，操作簡單，誤 差率小，不用消除內(nèi)應(yīng)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(qiáng)振動場所與需要高可 靠度、防松動的機(jī)械連接部位。
2. 4國內(nèi)外拉鉚釘?shù)膽?yīng)用現(xiàn)狀
拉鉚釘緊固件最早應(yīng)用于飛機(jī)領(lǐng)域，目前全世界 每架飛機(jī)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(jī)A380上每架 使用超過100萬個(gè)拉鉚釘緊固件。在鐵路領(lǐng)域如鐵路 車輛、鐵路軌道轍岔裝配、拼合接頭、護(hù)軌、絕緣接頭 等，以及橋梁、重型汽車、機(jī)械設(shè)備、船舶、建筑領(lǐng)域等 項(xiàng)目上都得到了廣泛的應(yīng)用。拉鉚釘緊固件在金屬結(jié) 構(gòu)工程領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例很多，如自1997年以來，拉鉚 釘緊固件已經(jīng)應(yīng)用于中國的許多工程，其中包括：上 海科技館、上海APEC會議中心、上海植物園（鋁合金 空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)）、北京中國國際貿(mào)易中心室內(nèi)游泳池、 北京科技會展中心、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(xiàng)目中見到拉鉚釘緊固件，使用拉鉚釘緊固件來解決 振動和搖擺所帶來的問題尤其具有優(yōu)勢。
2. 5拉鉚釘在鐵道車輛上的應(yīng)用
20世紀(jì)70年代，拉鉚釘被應(yīng)用到了美國的鐵路 車輛上。主要應(yīng)用于心盤的連接，一直沿用到現(xiàn)在，這 從一定程度上證明了拉鉚釘緊固件在鐵路車輛上應(yīng)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(yīng)用試驗(yàn)科技 成果鑒定證書的通知>〉。2004年，鐵道部頒發(fā)了《鐵道
[2004] 66號文)，該檢驗(yàn)辦法規(guī)定了鐵道貨車專用拉 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、安裝工具要求、鉚釘制造廠家的選擇及質(zhì)量保 證等，這為在我國鐵道車輛上采用拉鉚釘緊固件提供 了支持。
在國內(nèi)，幾年前，拉鉚釘首次應(yīng)用在0。型鋁合金 運(yùn)煤敞車的部件連接上。C80型敞車為我國目前載重 量最大、自重最輕的新型鐵路貨運(yùn)車輛，其采用的技術(shù) 基本代表了我國貨車車輛的發(fā)展方向。另外，在L 一 A型和L 一B型組合制動梁、其他鋁合金貨車、長春龐 巴迪項(xiàng)目制造和檢修中也已采用了拉鉚釘緊固件。70 t級新型貨車全面采用了拉鉚釘緊固件。現(xiàn)2 000輛 70 t級貨車已在大秦鐵路投入使用，并在煤炭運(yùn)輸中 發(fā)揮了良好的作用，經(jīng)受了實(shí)際運(yùn)用的考驗(yàn)。
2006年，鐵路貨車招標(biāo)采購2 5萬輛貨車，其中 C70型敞車2萬輛，C80B型敞車3 000輛，棚車1 000輛， 平車1 000輛，這些貨車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)中可用于車輛的以下連 接:C7)( CTOH)型通用敞車及P70(P70H)型通用棚車的側(cè) 梁與側(cè)柱之間、前后從板座與中梁間、腳凳與側(cè)梁間、 下心盤和中梁蓋板的連接;轉(zhuǎn)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。在車輛進(jìn)行維修及更換新件 時(shí)，原安裝專用拉鉚釘?shù)牟课粦?yīng)重新安裝專用拉鉚釘。
可以預(yù)見，拉鉚釘作為一種新型、先進(jìn)的連接結(jié) 構(gòu)，必然在我國鐵路車輛上得到廣泛的應(yīng)用。
(編輯：田玉坤）
《AAR北美鐵道協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)匯編》
征訂啟事
采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)是我國鐵路機(jī)車車輛 的一項(xiàng)重大技術(shù)決策，是促進(jìn)我國鐵路技術(shù)進(jìn)步、提高機(jī) 車車輛工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、確保鐵路運(yùn)輸安全、實(shí)現(xiàn)鐵路跨越 式發(fā)展、讓我國更多的產(chǎn)品打入國際市場的重要措施。 根據(jù)鐵道部標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會的安排，中國北車集團(tuán)四 方車輛研究所組織編譯了北美鐵道協(xié)會最新版貨車標(biāo)準(zhǔn) 和推薦標(biāo)準(zhǔn)手冊，現(xiàn)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
