ZZD-16-1型倾翻渣罐车与ZZF-16型铁水车改造为ZZF-16-1型吊翻渣罐车的研究

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　　摘  要：通过从60-1转向架与ZZF-16-1型吊翻罐车转向架在额定载重、曲线半径、轴重等方面的比较，确定ZZD-16-1型倾翻渣罐车与ZZF-16型铁水车改造为吊翻渣罐车的可行性;同时，通过剖析吊翻灌车自身存在的问题、利用淘汰的两种车型改造吊翻灌的优势，阐明改造的必要性。
　　关键词：转向架;吊翻罐车;ZZD-16-1型倾翻渣罐车;ZZF-16型铁水车;曲线半径
　　中图分类号：U270         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）11-0112-02
　　Abstract： By comparing the rated load， curve radius and axle weight of the bogie of 60-1 bogie and ZZF-16-1 tilting slag tank car， the feasibility of transforming ZZD-16-1 tilting slag tank car and ZZF-16 hot metal truck into tilting slag tank car was determined. At the same time， through the analysis of the problems existing in the inverted irrigation crane， the use of the two out of the two models to improve the advantages of inverted irrigation crane， clarify the necessity of the transformation.
　　Keywords： bogie; tipping tank car; ZZD-16-1 tipping slag tank car; ZZF-16 hot metal car; curve radius
　　1 背景
　　安阳钢铁股份有限公司共有倾翻渣罐车46辆，主要担负高炉炉渣至综利公司的运送;65吨铁水车54辆，负责高炉至轧钢区域的铁水运输。随着生产工艺的改进，安阳钢铁集团有限公司2016年高炉生产全部实现水冲渣的模式，与之匹配的ZZD-16-1型倾翻渣罐车随之淘汰;同时，2018年生产工艺进一步调整，高炉区到轧钢实区的铁水运输实现一罐到底的先进工艺流程，170吨铁水完全替代65吨铁水车进行铁水运输。
　　为了避免因公司生产工艺的调整造成大量ZZF-16型铁水车及ZZD-16-1型倾翻渣罐车下线造成的浪费，经过多方考察、对比与测算，将之改造为需求量较大、且日益增加的第二炼轧厂需要的ZZF-16-1型吊翻罐车，既能使淘汰的车型重新利用，又能在改造过程中解决目前吊翻罐车存在的问题。
　　2 目前ZZF-16-1吊翻渣罐车存在的问题
　　2.1 车身太窄，稳定性不好
　　现有的吊翻渣罐车车体宽为1.9m，而罐宽为3.73m且为圆锥形，稳定性较差，特别是通过弯道时更加明显。
　　2.2 对罐体要求较高
　　罐体与车体装配时，罐底与车底间隙在150mm。罐底材质为铸钢，长时间装运热钢渣时因热胀冷缩及重力产生变形，使罐体纵向变长，当拉伸量大于150mm时，车底架会把罐体托起，罐体离开支撑座而失去平衡导致罐体不稳。（目前为解决该问题采用的是加高支座方法，该方法导致车体高度增加，使车辆的高宽比进一步加剧，车辆行驶稳定性进一步恶化）。2020年1月3日，机车在运输一列（11辆）装满钢渣的吊翻渣罐车通过厂区内一弯道时，其中一辆重心偏移严重发生倾倒，进而连带相邻两辆车一同倾翻的行车事故。
　　2.3 检修工作量较大
　　吊翻渣罐车的车轴轴箱为内置式，即轴箱在车轮内侧。在做辅修检查轴箱、注油时，需要把整个车体与转向架进行解体，推出转向架。工作量增加一倍以上。
　　2.4 检修费用较高
　　内置式轴箱，如果不退下车轮，轴箱内的轴承及密封环无法更换。车轮与车轴为冷压装配，为了更换轴承或密封环，必须借助大型压力机进行压装，期间存在拉伤轴颈，过赢量改变造成整条轮对报废的风险。而轴承（包含轴箱各部件）的检修周期及损坏更换时间远远大于车轮的更换。因此在平常检修需更换轴承及轴箱部件时，增加了推卸轮对的工作量及报废风险。目前市场更换其它同类型外轴箱时轴承费用每条大约0.6万，而该型吊翻渣罐则需要1.2万左右。
　　3 改造的可行性
　　从额定载重、通过最小曲线半径、轴重、三个主要方面进行比较。
　　 ZZF-16型铁水车及ZZD-16-1型倾翻渣罐车的转向架形式均为60-1型转向架。
　　3.1 载重
　　 ZZF-16-1型吊翻罐车的额定载重为48吨;ZZF-16型铁水车额定载重为86吨;ZZD-16-1型倾翻渣罐额定载重为48吨;因此，在载重方面65吨铁水车与倾翻渣罐车满足改造要求。
　　3.2 通过最小曲线半径
　　60-1型转向架最小通过曲线半径为40m，ZZF-16-1型吊翻罐车的最小通过曲线半径为50m，满足要求。
　　3.3 轴重
　　 因为该三种车型均为四轴车，在额定载重满足的情况下，轴重同样满足要求。
　　4 项目进行过程中存在的问题及解决办法
　　（1）吊翻渣罐车支撑座间距为3450mm，ZZF-16型铁水罐车支撑座间距为3050mm。支撑座为整个罐及载重向转向架点传导机构。为了使车辆在运行中保持稳定，设计制作时，支座纵向中心线的下方投影要覆盖两组台车的心盘中心（即台车的中心）。但ZZF-16型铁水车两支撑座的距离短了400mm，支撑座纵向中心线的投影已经偏出转向架心盘外，这种情况会使每组台车两条轮受力不均而产生跷跷板效应，对行车安全会造成很大的影响。而车辆整体的軸距与固定轴距都是固定的，如果要改变参数，几乎等于新造。为解决该问题，采用两端均分，增加带有三角立筋的附加座把受力点转移至心盘上端的横梁上，利用三角立筋，附加座，车辆大梁三者形成受力三角的稳定性来保证支座中心转移后的车架稳定。 　　 （2）附加支座位的设置。渣罐支点的地点没有可供安装螺栓的空间，如果采用直接焊接的方式，使得在以后车辆运行中出现支座损害时，需要重新整体制作，重新焊接，工作量很大。针对该问题，尽量降低附件支座的高度，采用30mm厚的钢板做成200mm高的网格结构，将附加支座满焊到车体，在附加支座上加工支座的安装孔。这样既可避免附加支座的变形，又可以方便以后更换支座。
　　 （3）钢渣罐的纵向拉伸变形造成的影响。利用ZZF-16型铁水车改造成吊翻罐车后，使车架的底座由原来的中间支撑变为了两边支撑，虽然解决了因钢渣罐纵向变形托底引起的罐体离开至支座的安全隐患，但如果钢渣罐变形过大，低于车辆摇枕的话，又会造成铁路道心障碍物，影响行车安全。经过多次改进，最终采用以车辆摇枕为基准点，加裝横向警示装置。改造后，既可拓宽了钢渣罐纵向变形量，大幅提高变形钢渣罐的利用率，又能非常直观地观察到钢渣罐纵向变形的最大值，保证行车安全。
　　5 改造后的效果
　　该项目完成后，有效利用率公司一罐到底的生产工艺改进后下线的ZZF-16型铁水罐车。使公司在未来十年左右不需要新增、更新吊翻渣罐车。其次，车体的加宽也提高吊翻渣罐车运行的安全性。由ZZF-16型铁水车替代的转向架，大幅减少了吊翻罐车的检修费用与劳动强度。最后，改造后的车辆拓宽了钢渣罐的纵向变形量，使变形罐体的利用率大幅提高。
　　经济效益分析：
　　（1）以安阳钢铁股份有限公司为例，每年平均需更新2台，节约新购吊翻罐车的成本。每台吊翻渣罐车价值2019年市场价格约32万元。每年可节约设备更新费用64万元。
　　（2）节约检修费用。将下线的ZZF-16型铁水车及
　　ZZD-16-1型倾翻渣罐车状态不好的进行拆解，保留性能良好的部件作为改造后吊翻罐车的备件，可以做到改造后的吊翻渣罐车八年内零备件采购。近三年每辆吊翻渣罐车检修费用约3万元，公司运行28辆吊翻罐车，共可节约检修备件费用：3×26×8=864万元。
　　（3）由于该型车罐体装的为火渣，对罐体的变形要求不高，改造后的车体可以最大限度地利用罐体的变形量，且不影响装车与运输安全。
　　6 结论
　　安阳钢铁股份有限公司从2019年进行了第一批次的改造并投入运用，效果良好，在检修、运输及吊翻操作等各环节均达到预期要求。
　　参考文献：
　　[1]中华人民共和国机械行业标准：渣罐车型式、基本参数与尺寸[S].
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