具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，本发明实施例提供了一种钩尾框。

图1为本发明实施例的未安装衬套的钩尾框的结构示意图，图2为本发明实施例的钩尾框的结构示意图，结合图1及图2，该钩尾框包括钩尾框本体和衬套2，其中，钩尾框具有钩尾衬套孔3，衬套2可拆卸地设置在钩尾衬套孔3中，由于在钩尾衬套孔中增设了一个衬套2，从而可硬化与钩尾销接触的钩尾衬套孔的强度，延长了钩尾框的使用寿命，而当出现钩尾衬套孔磨耗超限情况时，仅需更换衬套而无需更换钩尾框，降低了检修成本，具有很好的实用价值。

本发明实施例的钩尾框可以为17型锻造钩尾框，由于其选用锻造工艺加工生产，故不存在砂眼、气孔、缩松等铸造缺陷，提高了产品的内在质量，延长了钩尾框的疲劳寿命，减少了检修工作量，降低了运用成本。

结合图1及图2，本发明实施例的钩尾框本体可以包括通过锻造一体成型的框体1和连接板4，连接板2置于框体1的头部，框体1为U形状，包括两个侧边1.1和一个底边1.2，两个侧边的同一端之间通过底边连接，两个侧边的另一端的相对两侧均通过一个连接板4连接，两个侧边的另一端之间均设置有连接孔，两个侧边的连接板4同轴设置，并位于两个连接板4之间，两个侧边的连接板4构成用于和钩尾销连接的钩尾衬套孔。

本发明实施例的衬套2可以采用过盈配合的方式设置在钩尾衬套孔3中，以实现衬套2在钩尾衬套孔3中的可拆卸设置。

图3为图2中的衬套的结构示意图，图4为图3的正视图，结合图3及图4，本发明实施例的衬套的一端为锥台状，该锥台的坡脚可以为75°，在将衬套2压入到钩尾衬套孔3中时，锥台状的一端可以作为导向作用，提高装配效率。

在实际使用过程中，衬套2和钩尾衬套孔3的表面粗糙度以及过盈量是保证衬套在使用过程中不能从钩尾衬套孔3中脱出，影响使用时的可靠性的关键因素，基于此，本实施例对表面粗糙度以及过盈量进行研究，研究如下：

将钩尾衬套孔与衬套的过盈配合简化为两个圆筒的过盈配合(如图5所示)，同时假设两种材料的弹性模量相同，则衬套与钩尾衬套孔之间的接触力按公式(1)计算：

其中：公式(1)中，ɑ为衬套的内径，单位mm，b为钩尾衬套孔的外径，单位mm，c为钩尾衬套孔的内径，单位mm，δ为衬套与钩尾衬套孔之间的单边过盈量，单位mm；E为材料的弹性模量，弹性模量为206GP_a。

从公式(1)可以看出，在材料状态及尺寸一定的情况下，接触力只与过盈量成正比。由此可得出接触力计算式：

P＝Aδ公式(2)

公式(2)的A为常量。

根据压入力计算公式：

F＝2πchfP公式(3)

从式(2)、式(3)可以得出：

F＝2πcAhfδ公式(4)

公式(3)和公式(4)中，h为钩尾框衬套孔厚度，f为摩擦系数。

从以上简化计算公式(4)可以看出，在材料与尺寸确定后，压入力的大小与配合的过盈量δ成正比，在过盈量一定的情况下，压入力与压出力与摩擦系数成正比。所以加大压力的方法只有两种：增大过盈量与摩擦系数。

若增大过盈量，虽然可以使压入力增大，但会造成钩尾衬套孔表面发生塑性变形，使得衬套与孔之间的胀紧力减小，衬套的压出力显著变小；增大摩擦系数虽然也可以增大压入力，但随着摩擦系数增大，接触面的表面粗糙度增大，衬套与框体孔之间的实际接触面积减小，衬套在压入时接触表面的凸点极易产生塑性变形，衬套的压出力也明显减小，而且摩擦系数不能无休止增大，一般情况下，钢与钢之间的摩擦系数在0.1～0.6之间。

根据以上分析，接触表面粗糙度过大，衬套的压出力会变小，极易发生衬套脱落。因此，为防止衬套脱落，应尽提高接触表面的光洁度，增大接触面积。但接触表面光洁度提高，摩擦系数会减小，相应压入力就会减小。因此要保证衬套不能脱出，接触表面要有足够的光洁度，也要保证合理的过盈量，在衬套的压入、压出力基本相等时最佳。即衬套与钩尾衬套孔的接触面表面粗糙度在0.8～1.6μm之间，过盈量δ在0.25mm～0.35mm(双面过盈量)之间，衬套的压入与压出力基本相等，为20吨到35吨。

试验验证：

在衬套的表面粗糙度为0.8μm，钩尾衬套孔的表面表面粗糙度为1.6时μm，按照过盈量为0.25mm、0.40mm进行实验，得出压入、压出状态下的负荷与位移的曲线图如图6、图7、图8、图9所示。其中，图6为过盈量为0.25mm压入时负荷--位移图，图7为过盈量0.25mm，压出时负荷--位移图，图8为过盈量为0.40mm压入时负荷--位移图，图9为过盈量0.4mm，压出时负荷--位移图。

从图6-图9中可知，压入力最大值为18T,压出力最大值为17T。实际情况中，接触面为不平整表面，受力点为两表面的凸点，配合过程造成凸点的塑形变型，使摩擦系数降低，导致压入力大于压出力。由于压入力与压出力相差较小，进而得出，钩尾框框体与衬套的过盈配合所出现的应变属于弹性应变。

当过盈量超过0.40mm时，压入力达到40吨以上，但压出力仅为压入力的一半左右，可知接触表面发生了塑性变形。

综上所述，通过增加过盈量来增加压力，会造成应力增加导致框体发生塑形变型，而通过改变粗糙度来增加压力，会造成接触面凸点的塑性变形增多，降低摩擦系数，压出力的值将远小于压入力，不利于使用。因此，过盈量在0.25mm～0.35mm(双面过盈量)，衬套的压入力与压出力基本相等，约为20吨～35吨，与理论计算一致。

另外，本实施例中，为了增加衬套的压出力，防止衬套窜出，还增加粘结剂工艺，即本发明实施例在衬套2和钩尾衬套孔3之间还可以涂抹有粘接剂，以进一步提高二者的装配固定效果。

本发明实施例中，粘接剂可以只涂抹在衬套2的外壁上，或者涂抹在钩尾衬套孔3的内壁上，或者衬套2的外壁和钩尾衬套孔3的内壁均涂抹，本发明实施例优选在衬套2的外壁和钩尾衬套孔3的内壁均涂抹粘接剂。

本发明实施例的粘接剂可以为乐泰680，具有高强度，中粘度，厌氧型的特点。适用于过盈配合，固持孔、轴配合件，其剪切强度为24.1N/mm2，防止衬套在钩尾销的冲击下向外窜出，影响铁路运行安全。

另外，本发明实施例的衬套2为钢制衬套，钢制衬套的表面热处理硬度为59HRC～63HRC，以具有足够的耐磨强度。

还有，本发明实施例的衬套2的轴向两端均位于钩尾衬套孔3内，即衬套2的高度须小于钩尾衬套孔3处的壁厚，以使衬套压装完成后不能突出钩尾框表面，防止影响铁路的正常运行。

另外，本发明实施例还提供了上述钩尾框的制造方法。

图10为本发明实施例的钩尾框的制造方法的流程示意图，结合图10，该制造方法包括：

S1：提供相互配合使用的钩尾框本体和衬套；

S2：在所提供的钩尾框本体的钩尾衬套孔内壁和衬套外壁均涂抹粘接剂；

S3：将所提供的衬套压装在涂抹有粘接剂的钩尾衬套孔中；

S4：将压装有衬套的钩尾衬套孔静置至粘接剂氧化牢固即可。

在实施步骤S3时，先将具有锥台状的一端先压装到一个连接孔中，随后可以通过液压压力机将施加在一个比衬套1外圆直径大的压头上，垂直平稳的将衬套压入钩尾衬套孔中，整个压装过程采用压装曲线来表示，最大压力必须大于350KN。

在实施例步骤S4时，静置时间需不小于48小时，以待粘接剂氧化牢固。

通过上述制造方法制造的钩尾框，可以将性能提升到如表1所示，以具有足够的性能进行使用。

表1

最后，本发明实施了还提供了一种铁路货车，该铁路货车包括上述钩尾框，该钩尾框同车钩配合，以实现机车和车辆或车辆和车辆之间的连挂，传递牵引力及冲击力，并使车辆之间保持一定距离。

由于钩尾框具有较长的使用寿命，因此，也相应地降低了铁路货车的检修成本，具有很好地实用性。

以下所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。