(1.郑州铁路职业技术学院，河南郑州450052;2.郑州铁路局郑州北车辆段,河南郑州450000;
3.西安铁路局西安客车车辆段，陕西西安710000)
摘要：简述了车辆结构连接中存在的问题，介绍了拉铆钉的性能特点，提出了拉铆钉在车辆制造与修理中应用的
必要性和可行性。
关键词:拉铆钉；车辆；结构连接；应用 中图分类号:U270.6+ 6 文献标识码:B
1概述
铁道车辆结构连接形式主要有焊接、铆接和螺栓 连接等形式，其中，焊接是最主要的连接形式,在车体 钢结构车间，焊接工作量约占总工时的50%。但在车 体钢结构制造中，经常看到焊后车体发生变形，同时其 内部还存在残余应力。焊接变形不仅有损车体及各部 件的制造精度，影响车辆的外形美观，而且还会影响车 辆的强度和承载能力。在实际生产中，为了获得与图 纸相符的形状和尺寸，往往要花费大量的劳动力和工 时来矫正变形。根据有关资料介绍，矫正变形的工时 约占制造车体全部工时的20%左右。此外，在车辆钢 结构及零部件的连接中还广泛采用了铆接及螺栓连接 等形式。因此，车辆段修时需要对车体进行分解检修; 相应地，车体落成时，又需要将其连接在一起。其中， 铆钉连接是车辆段修中经常遇到的连接结构形式。
目前所运用的低碳钢铆钉是一种在工业领域应用 较普遍的连接方式，在桥梁、造船、铁路部门广泛应用。 它的连接强度大于螺栓连接，整体重量小于螺栓。在 长期的运用中，根据用途不同，出现了一系列相关产 品，如铆钉炉、铆钉加热器、铆钉快速夹钳等。但是，
收稿日期：2006~0>07
作者简介：杨树森（197&),男，讲师。
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人们往往忽视了或者说习惯了铆钉连接的缺陷。
首先，铆接工艺复杂，需要人员数量多，工人的技 术熟练度要求高，相互间配合要默契。在热铆铆钉过 程中，一般工艺流程也需要3名~ 4名熟练工人配合 作业（1人烧钉，1人传钉，1人穿钉，1人铆钉）。而且， 各个工序间衔接极其紧密，因为铆钉本身温降极快，可 用于作业的时间很少，稍有耽误，就会造成铆接失败， 需要将铆钉报废重铆。
其次，铆钉结构在分解时，麻烦程度丝毫不亚于其 铆接工序。尺寸小的铆钉可以用电钻钻掉，尺寸大的 就要使用气割进行切除。取出残钉时还需要花费工人 大量时间，并需要使用一些专用工具。
铆钉连接在其铆接工艺中还有一个不可避免的缺 陷。尺寸大的铆钉进行铆接的时候通常是采用热铆方 式进行，加热温度需要高达1 000 °C~ 1 200 °C。在这 个温度下，很多的热处理工艺表面处理层都将被破坏。 因为铆钉的存在，不管其连接的部件是否进行了抗腐 蚀处理，结构都必须按照铆钉的抗腐蚀寿命来估算整 体寿命，因此缩短了整体的寿命周期。同时，该工艺造 成了铆钉杆中部应力变形，整体应力大，在进行铆接质 量验收的时候，只能通过敲击铆钉帽听声音来确定铆 接力大小。但是，该方法只是确定了铆钉连接的整体 应力大小，分辨不出其中纵向拉力和横向剪力的确切
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数值。而连接结构中确实存在该结构需要的是拉力还 是剪力的问题。为了满足性能要求，设计人员放大了 安全系数，造成了不必要的结构加重。
总体来看，铆钉连接只是在连接强度 上有一定优势。而其一系列隐蔽的缺陷极 大地影响了其整体运用价值。因此,在20 世纪50年代，拉铆钉的创始人LouH uck 先生利用虎克定律发明了第1代的拉铆钉 紧固件。
2拉铆钉及其应用
2.1拉铆钉
拉铆钉,又称哈克拉铆钉或哈克（HUCK)螺栓， 是利用虎克定律原理，用拉铆钉专用设备将2个结合 件夹紧后，将套入的环状套环（或称不带螺纹的螺帽) 的金属挤压并充满到带有多条环状沟槽的栓柱的凹槽 内，使套环与栓柱严密结合的一种紧固方式。因此，每 根拉铆钉紧固件在组装完成后具有相同的紧固力及永 不松动等特性。拉铆钉紧固件可用于一般需栓接或铆 接的部件。由于拉铆钉紧固件所产生的高紧固力、永 不松动及高抗剪力等性能，拉铆钉紧固件也经常被用 来取代焊接。拉铆钉结构见图1。
2. 2拉铆钉的紧固操作
拉铆钉安装工具系统分两大类:一类为液压拉铆 设备，另一类为气动拉铆设备。液压拉铆设备的主 要功能是用于对各型金属合金车体及结构采用的较大 直径以及使用数量大的小型紧固件进行铆接。此套设 备由1组液压站、1部安装工具、1个安装枪头及1组 高压油管组成。气动拉铆设备是用压缩空气作为动 力，采用专用拉铆工具进行安装紧固件,空气压力要大 于6 kg。拉铆钉工具的多样性可确保在各种大小体 积项目上的可操作性。
拉铆钉整个紧固过程仅需要5 s~ 8 s,紧固过程 见图 2。
(3)头部开始将套环模压在栓杆的环形沟槽上, 直到套环伸长并钳压在栓杆上；
(4)套环在栓杆上的沟槽压模锁闭完成达到设计 夹紧力后,栓杆尾部同栓杆拉断分离,安装全过程完 成。
2. 3拉铆钉的特点
拉铆钉紧固件与传统螺栓利用扭力旋转产生紧固 力不同,拉铆钉紧固件利用虎克定律原理,经由拉铆钉 专用设备,在单向拉力的作用下,拉伸栓杆并推挤套 环,将内部光滑的套环挤压到螺杆凹槽使套环和螺栓 形成100%的结合,产生永久性紧固力。
2. 3. 1环槽设计
其独特的环槽设计,从根本上解决了 普通紧固件在振动情况下松动的问题。同 时,其特有的高夹紧力和抗剪力设计使其 在安装完成后具有永久的高紧固力，从而 取代焊接。在国内外许多需要栓接或焊接 的建筑结构上,都应用了大量的拉铆钉紧 固件取代焊接。
2. 3. 2高夹紧力和抗剪力
拉铆钉紧固件夹紧力约为同等级传统 紧固件的1. 5倍以上。以国内10 9级高强螺栓(直径 24 mm)为例,在施以扭力900 N • m时,可达到约21 t 的紧固力。而同等级的拉铆钉紧固件可达到31. 5 t 的紧固力。拉铆钉紧固件的抗剪力设计更远高于夹紧 力。表1为几种紧固件夹紧力数值。
2. 3. 3高抗腐蚀性
每套拉铆钉紧固件在出厂前均要完成防腐处理。 2. 3. 4连接过程环保
按照设计,拉铆钉紧固系统的安装不需转矩或多 次冲击,噪声大大降低,也不存在焊接作业时所需消除 烟雾、毒气的问题，最大限度地保障了施工人员的健 康,使施工现场更加安静、轻松,有利于提高工作效率。 2. 3. 5最大限度地降低了人为误差
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(2)将安装工具放置于栓杆尾部,按下开关，工具 启动，头部爪片抓紧栓杆尾部,头部推动套环直到去掉 任何间隙；
图2拉铆钉紧固过程
由于拉铆钉紧固件全部利用专用工具来完成安 装，只需要短时间的操作培训就可胜任安装要求。机 械化安装避免了人为因素可能造成的误差，可使每一 个螺栓的安装达到一致的紧固力。
表1紧固件夹紧力
紧固件 类型 H obson 标准ISO 10. 9 级 国产 10. 9 级 螺栓 拉铆钉A325拉铆钉A490 紧固件 紧固件 8. 8 级 10.9 级
夹紧力/kg 23 000 20 500 24 500 31 050
2. 3. 6降低成本
由于拉铆钉紧固件的高夹紧性能和防松性，使安 装后的结构免于维修保养，降低了维修成本。同时，无 需耗资耗时的检验环节，目测检查栓杆分离处与套筒 是否基本平齐即能马上判断出安装的正确与否。
拉铆钉紧固件强度等级达到并超过ISOIO. 9级、 JIS10T。由于其具有较高的抗振性能，操作简单，误 差率小，不用消除内应力，可取代焊接，尤其解决了双 金属焊接的难题，特别适用于强振动场所与需要高可 靠度、防松动的机械连接部位。
2. 4国内外拉铆钉的应用现状
拉铆钉紧固件最早应用于飞机领域，目前全世界 每架飞机组装所需的拉铆钉紧固件占全部紧固件的 40%以上，正在研制的最大型宽体客机A380上每架 使用超过100万个拉铆钉紧固件。在铁路领域如铁路 车辆、铁路轨道辙岔装配、拼合接头、护轨、绝缘接头 等，以及桥梁、重型汽车、机械设备、船舶、建筑领域等 项目上都得到了广泛的应用。拉铆钉紧固件在金属结 构工程领域的应用实例很多，如自1997年以来，拉铆 钉紧固件已经应用于中国的许多工程，其中包括：上 海科技馆、上海APEC会议中心、上海植物园（铝合金 空间网架结构）、北京中国国际贸易中心室内游泳池、 北京科技会展中心、大连轻轨工程等。
总之，我们几乎可以在任何工作环境恶劣的工程 项目中见到拉铆钉紧固件，使用拉铆钉紧固件来解决 振动和摇摆所带来的问题尤其具有优势。
2. 5拉铆钉在铁道车辆上的应用
20世纪70年代，拉铆钉被应用到了美国的铁路 车辆上。主要应用于心盘的连接，一直沿用到现在，这 从一定程度上证明了拉铆钉紧固件在铁路车辆上应用 的可行性。我国的铁道部科技司也下发了《关于颁发 俄国铁路引进美国哈克紧固件技术的应用试验科技 成果鉴定证书的通知>〉。2004年，铁道部颁发了《铁道
[2004] 66号文)，该检验办法规定了铁道货车专用拉 铆钉及铆钉套环的形式与尺寸、技术要求、包装与质量 证明书、安装工具要求、铆钉制造厂家的选择及质量保 证等，这为在我国铁道车辆上采用拉铆钉紧固件提供 了支持。
在国内，几年前，拉铆钉首次应用在0。型铝合金 运煤敞车的部件连接上。C80型敞车为我国目前载重 量最大、自重最轻的新型铁路货运车辆，其采用的技术 基本代表了我国货车车辆的发展方向。另外，在L 一 A型和L 一B型组合制动梁、其他铝合金货车、长春庞 巴迪项目制造和检修中也已采用了拉铆钉紧固件。70 t级新型货车全面采用了拉铆钉紧固件。现2 000辆 70 t级货车已在大秦铁路投入使用，并在煤炭运输中 发挥了良好的作用，经受了实际运用的考验。
2006年，铁路货车招标采购2 5万辆货车，其中 C70型敞车2万辆，C80B型敞车3 000辆，棚车1 000辆， 平车1 000辆，这些货车上全部采用了拉铆钉紧固件。
拉铆钉紧固件在实际生产中可用于车辆的以下连 接:C7)( CTOH)型通用敞车及P70(P70H)型通用棚车的侧 梁与侧柱之间、前后从板座与中梁间、脚凳与侧梁间、 下心盘和中梁盖板的连接;转向架立柱磨耗板的安装； 前后从板座的安装;绳栓、扶手、脚蹬、搭扣的安装;冲 击座与端梁的连接等。在车辆进行维修及更换新件 时，原安装专用拉铆钉的部位应重新安装专用拉铆钉。
可以预见，拉铆钉作为一种新型、先进的连接结 构，必然在我国铁路车辆上得到广泛的应用。
(编辑：田玉坤）
《AAR北美铁道协会标准汇编》
征订启事
采用国际标准和国外先进标准是我国铁路机车车辆 的一项重大技术决策，是促进我国铁路技术进步、提高机 车车辆工业产品质量、确保铁路运输安全、实现铁路跨越 式发展、让我国更多的产品打入国际市场的重要措施。 根据铁道部标准化工作委员会的安排，中国北车集团四 方车辆研究所组织编译了北美铁道协会最新版货车标准 和推荐标准手册，现已经全部印刷完毕。一套共12册， 每套售价5 000元（人民币）。需要者可向四方车辆研究 所信息部订购。
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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
