ZZD-16-1型傾翻渣罐車與ZZF-16型鐵水車改造為ZZF-16-1型吊翻渣罐車的研究

張力元

摘? 要：通過從60-1轉(zhuǎn)向架與ZZF-16-1型吊翻罐車轉(zhuǎn)向架在額定載重、曲線半徑、軸重等方面的比較，確定ZZD-16-1型傾翻渣罐車與ZZF-16型鐵水車改造為吊翻渣罐車的可行性;同時，通過剖析吊翻灌車自身存在的問題、利用淘汰的兩種車型改造吊翻灌的優(yōu)勢，闡明改造的必要性。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向架;吊翻罐車;ZZD-16-1型傾翻渣罐車;ZZF-16型鐵水車;曲線半徑

中圖分類號：U270? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

安陽鋼鐵股份有限公司共有傾翻渣罐車46輛，主要擔負高爐爐渣至綜利公司的運送;65噸鐵水車54輛，負責高爐至軋鋼區(qū)域的鐵水運輸。隨著生產(chǎn)工藝的改進，安陽鋼鐵集團有限公司2016年高爐生產(chǎn)全部實現(xiàn)水沖渣的模式，與之匹配的ZZD-16-1型傾翻渣罐車隨之淘汰;同時，2018年生產(chǎn)工藝進一步調(diào)整，高爐區(qū)到軋鋼實區(qū)的鐵水運輸實現(xiàn)一罐到底的先進工藝流程，170噸鐵水完全替代65噸鐵水車進行鐵水運輸。

為了避免因公司生產(chǎn)工藝的調(diào)整造成大量ZZF-16型鐵水車及ZZD-16-1型傾翻渣罐車下線造成的浪費，經(jīng)過多方考察、對比與測算，將之改造為需求量較大、且日益增加的第二煉軋廠需要的ZZF-16-1型吊翻罐車，既能使淘汰的車型重新利用，又能在改造過程中解決目前吊翻罐車存在的問題。

2 目前ZZF-16-1吊翻渣罐車存在的問題

2.1 車身太窄，穩(wěn)定性不好

現(xiàn)有的吊翻渣罐車車體寬為1.9m，而罐寬為3.73m且為圓錐形，穩(wěn)定性較差，特別是通過彎道時更加明顯。

2.2 對罐體要求較高

罐體與車體裝配時，罐底與車底間隙在150mm。罐底材質(zhì)為鑄鋼，長時間裝運熱鋼渣時因熱脹冷縮及重力產(chǎn)生變形，使罐體縱向變長，當拉伸量大于150mm時，車底架會把罐體托起，罐體離開支撐座而失去平衡導致罐體不穩(wěn)。（目前為解決該問題采用的是加高支座方法，該方法導致車體高度增加，使車輛的高寬比進一步加劇，車輛行駛穩(wěn)定性進一步惡化）。2020年1月3日，機車在運輸一列（11輛）裝滿鋼渣的吊翻渣罐車通過廠區(qū)內(nèi)一彎道時，其中一輛重心偏移嚴重發(fā)生傾倒，進而連帶相鄰兩輛車一同傾翻的行車事故。

2.3 檢修工作量較大

吊翻渣罐車的車軸軸箱為內(nèi)置式，即軸箱在車輪內(nèi)側(cè)。在做輔修檢查軸箱、注油時，需要把整個車體與轉(zhuǎn)向架進行解體，推出轉(zhuǎn)向架。工作量增加一倍以上。

2.4 檢修費用較高

內(nèi)置式軸箱，如果不退下車輪，軸箱內(nèi)的軸承及密封環(huán)無法更換。車輪與車軸為冷壓裝配，為了更換軸承或密封環(huán)，必須借助大型壓力機進行壓裝，期間存在拉傷軸頸，過贏量改變造成整條輪對報廢的風險。而軸承（包含軸箱各部件）的檢修周期及損壞更換時間遠遠大于車輪的更換。因此在平常檢修需更換軸承及軸箱部件時，增加了推卸輪對的工作量及報廢風險。目前市場更換其它同類型外軸箱時軸承費用每條大約0.6萬，而該型吊翻渣罐則需要1.2萬左右。

3 改造的可行性

從額定載重、通過最小曲線半徑、軸重、三個主要方面進行比較。

ZZF-16型鐵水車及ZZD-16-1型傾翻渣罐車的轉(zhuǎn)向架形式均為60-1型轉(zhuǎn)向架。

3.1 載重

ZZF-16-1型吊翻罐車的額定載重為48噸;ZZF-16型鐵水車額定載重為86噸;ZZD-16-1型傾翻渣罐額定載重為48噸;因此，在載重方面65噸鐵水車與傾翻渣罐車滿足改造要求。

3.2 通過最小曲線半徑

60-1型轉(zhuǎn)向架最小通過曲線半徑為40m，ZZF-16-1型吊翻罐車的最小通過曲線半徑為50m，滿足要求。

3.3 軸重

因為該三種車型均為四軸車，在額定載重滿足的情況下，軸重同樣滿足要求。

4 項目進行過程中存在的問題及解決辦法

（1）吊翻渣罐車支撐座間距為3450mm，ZZF-16型鐵水罐車支撐座間距為3050mm。支撐座為整個罐及載重向轉(zhuǎn)向架點傳導機構(gòu)。為了使車輛在運行中保持穩(wěn)定，設(shè)計制作時，支座縱向中心線的下方投影要覆蓋兩組臺車的心盤中心（即臺車的中心）。但ZZF-16型鐵水車兩支撐座的距離短了400mm，支撐座縱向中心線的投影已經(jīng)偏出轉(zhuǎn)向架心盤外，這種情況會使每組臺車兩條輪受力不均而產(chǎn)生蹺蹺板效應(yīng)，對行車安全會造成很大的影響。而車輛整體的軸距與固定軸距都是固定的，如果要改變參數(shù)，幾乎等于新造。為解決該問題，采用兩端均分，增加帶有三角立筋的附加座把受力點轉(zhuǎn)移至心盤上端的橫梁上，利用三角立筋，附加座，車輛大梁三者形成受力三角的穩(wěn)定性來保證支座中心轉(zhuǎn)移后的車架穩(wěn)定。

（2）附加支座位的設(shè)置。渣罐支點的地點沒有可供安裝螺栓的空間，如果采用直接焊接的方式，使得在以后車輛運行中出現(xiàn)支座損害時，需要重新整體制作，重新焊接，工作量很大。針對該問題，盡量降低附件支座的高度，采用30mm厚的鋼板做成200mm高的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，將附加支座滿焊到車體，在附加支座上加工支座的安裝孔。這樣既可避免附加支座的變形，又可以方便以后更換支座。

（3）鋼渣罐的縱向拉伸變形造成的影響。利用ZZF-16型鐵水車改造成吊翻罐車后，使車架的底座由原來的中間支撐變?yōu)榱藘蛇呏?，雖然解決了因鋼渣罐縱向變形托底引起的罐體離開至支座的安全隱患，但如果鋼渣罐變形過大，低于車輛搖枕的話，又會造成鐵路道心障礙物，影響行車安全。經(jīng)過多次改進，最終采用以車輛搖枕為基準點，加裝橫向警示裝置。改造后，既可拓寬了鋼渣罐縱向變形量，大幅提高變形鋼渣罐的利用率，又能非常直觀地觀察到鋼渣罐縱向變形的最大值，保證行車安全。

5 改造后的效果

該項目完成后，有效利用率公司一罐到底的生產(chǎn)工藝改進后下線的ZZF-16型鐵水罐車。使公司在未來十年左右不需要新增、更新吊翻渣罐車。其次，車體的加寬也提高吊翻渣罐車運行的安全性。由ZZF-16型鐵水車替代的轉(zhuǎn)向架，大幅減少了吊翻罐車的檢修費用與勞動強度。最后，改造后的車輛拓寬了鋼渣罐的縱向變形量，使變形罐體的利用率大幅提高。

經(jīng)濟效益分析：

（1）以安陽鋼鐵股份有限公司為例，每年平均需更新2臺，節(jié)約新購吊翻罐車的成本。每臺吊翻渣罐車價值2019年市場價格約32萬元。每年可節(jié)約設(shè)備更新費用64萬元。

（2）節(jié)約檢修費用。將下線的ZZF-16型鐵水車及

ZZD-16-1型傾翻渣罐車狀態(tài)不好的進行拆解，保留性能良好的部件作為改造后吊翻罐車的備件，可以做到改造后的吊翻渣罐車八年內(nèi)零備件采購。近三年每輛吊翻渣罐車檢修費用約3萬元，公司運行28輛吊翻罐車，共可節(jié)約檢修備件費用：3×26×8=864萬元。

（3）由于該型車罐體裝的為火渣，對罐體的變形要求不高，改造后的車體可以最大限度地利用罐體的變形量，且不影響裝車與運輸安全。

6 結(jié)論

安陽鋼鐵股份有限公司從2019年進行了第一批次的改造并投入運用，效果良好，在檢修、運輸及吊翻操作等各環(huán)節(jié)均達到預(yù)期要求。

參考文獻：

[1]中華人民共和國機械行業(yè)標準：渣罐車型式、基本參數(shù)與尺寸[S].