KZ70型石碴漏斗车是太原机车车辆厂为在铁路现有条件下尽可能提高货运能力、缓解运输紧张形势而研制的70 t级新型重载漏斗车。KZ70型石碴漏斗车在设计时立足高水平、高起点、充分满足用户要求的原则,其车体、制动装置、车钩缓冲装置、卸碴系统和走行部等各方面均采用目前国内新型铁道车辆先进、成熟、经济、适用、可靠的技术和新型高强度耐腐蚀材料,具有车体强度高、车辆载重大、耐腐蚀性强、检修周期长、维修保养费用低、运营成本低等特点。
2005年1月,
铁道部组织专家对70 t级石碴漏斗车的技术方案进行了审查,并以运装货车[2005]44号文下发了《70 t级石碴漏斗车的设计任务书》。依据审查意见,太原厂对该车的设计方案进一步进行了修改和完善,完成了工作图设计及2辆样车的试制。
样车于2005年9月—10月通过了由四方车辆研究所主持的车体静强度试验和动力学试验。2005年lO月,
铁道部运输局装备部以运装货车电[2005]2103号文公布了70 t级货车的车型,将70 t级石碴漏斗车定型为KZ
70 (KZ
70H)。该车于2005年11月通过了
铁道部运输局装备部组织的技术审查。
1主要用途及技术特点
1.1主要用途
KZ70型石碴漏斗车适用在标准轨距线路上运行,供新旧线路铺设石碴或装运散粒货物。
1.2主要技术特点
该车在设计结构上继承了K13NK型车的优良性能,并采用了多项先进成熟技术。
(1) KZ70型石碴漏斗车车体主要承载件采用屈服强度为450 MPa的高强度耐候钢及专用冷弯型钢,应用可靠性设计理念优化断面结构,确保载重70 t,有效地降低了车辆自重,提高了车辆的技术经济指标。
(2)对车体钢结构进行了优化,加大了强度储备。侧柱采用双曲面U形冷弯型钢,提高了侧墙的刚度、强度和使用可靠性。
(3)车辆强度、刚度符合TB/T 1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的规定。同时,为适应重载运输发展的要求,在考核车辆强度、刚度时,第一工况纵向拉伸载荷提高到1 780 kN,纵向压缩载荷提高到1 920 kN第二工况纵向压缩载荷提高到2 500 kN。
(4)该车载重70 t,轴重23 t,单车载重量比K13型车增加10 t,载重量提高了16.7%,按每天3 000辆车运输计算,可增加运能3万t。
(5)车体长度仍保持与K13系列车型一致。按5 000 t列车编组计算,车辆总长度为644 m,适合既有850 m站场及线桥条件,在提高运能的前提下,可以节省大量的站场和线桥改造资金。
(6)操纵室端壁采用波纹板,提高了端壁的刚度,并改善了整车的外观质量。端门、侧门、侧窗及检修门采用新型结构,提高了操纵室的密封性及防盗性。
2、主要结构
该车由车体、卸碴系统、制动装置、车钩缓冲装置、转向架等部分组成(见图1)。
2.1车体
该车车体为无中梁全钢焊接结构,由底架、侧墙、端墙、漏斗、操纵室等部分组成。主要型钢和板材均采用高强度耐候钢。
2.1.1底架
图1 KZ70型石碴漏斗车结构简图
底架由牵引梁、侧梁、枕梁、端梁、小横梁及钢地板等组焊而成。牵引梁采用屈服强度为450 MPa的热轧310乙型钢,保证一40℃时的低温冲击功At,不小于24 J;枕梁为由上下盖板及双腹板组焊而成的变截面箱形结构;侧梁为180 mm高矩形钢管;采用∮358mm的锻造上心盘及材质为C级钢的前从板座;心盘座与后从板座为一体结构,材质为C级钢。前从板座与牵引梁间,脚蹬、牵引钩与侧梁间,扶手与地板及托梁间均采用专用拉铆钉连接。
2.1.2侧墙组成
侧墙为板柱式结构,由上侧梁、侧板、侧柱等组焊而成。侧柱采用双曲面高强度冷弯型钢;上侧梁采用专用冷弯异型钢管,以防止残存石碴伤及作业人员。
2.1.3 端墙组成
端墙由上端梁、端板、腰带、端柱、斜撑等组焊而成。上端梁、腰带、端柱、斜撑均采用高强度冷弯型钢。1位端墙上设有观察孔,推开观察孔盖可观察车内余碴情况。
2.1.4漏斗组成
漏斗由中漏斗板、侧漏斗板、中隔板、端隔板、分碴梁、导流板等组焊而成,其中调整板与流碴板是用螺栓连接的。在中隔板上安装铁路货车车号自动识别系统的车辆标签。
2.1.5操纵室组成
操纵室采用圆弧顶、内外全钢结构,内壁衬装阻燃型隔热材料,内贴仿布纹装饰板。设有侧门、活动式侧窗等,侧门外装有安全链;端部设有端门,供操作人员同时操纵前后连挂车辆。
2.3卸碴系统
卸碴系统采用以风动为主、手动为辅的机械传动装置,风动、手动能各自单独操纵。共有6个卸碴门,每侧各2个,中间2个。风动操纵通过3个254 mm×220 mm新型旋压式双向风缸,由3个操纵阀分别开关两侧和中间底门。手动操纵分别控制两侧底门,中门无手动。手动采用减速箱机构。
2.3 制动装置
采用主管压力满足500 kPa和600 kPa的空气制动装置。主要由120型控制阀、∮254 mm的整体旋压密封式制动缸、ST2-250型双向闸瓦间隙自动调整器、KZW—A型空重车自动调整装置、货车脱轨自动制动装置等组成。采用编织制动软管总成、奥一贝球铁衬套、高摩擦因数合成闸瓦、不锈钢制动配件和管系。
采用NSW型手制动机。
2.4转向架
采用转K6型转向架或转K5型转向架。
2.5车钩缓冲装置
采用E级钢17号联锁式车钩或新型车钩、17号锻造钩尾框、合金钢钩尾销、MT一2型缓冲器、含油尼龙钩尾框托板磨耗板。
3 KZ7型石碴漏斗车与K13NK型石碴漏斗车的对比
KZ70型石碴漏斗车在设计结构上继承了K13NK型车的优点,同时,在车体、制动装置、车钩缓冲装置、卸碴系统和走行部等各方面均采用目前国内铁道车辆的先进技术和新型高强度耐腐蚀材料,是国内现有60 t级石碴漏斗车的更新换代产品。
3.1车体结构比较(表1)
表1车体结构比较

3.2其他结构比较(表2)
表2 其他结构比较
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项目 |
KZ70型石碴斗车 |
K13NK型石碴斗车 |
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卸碴系统 |
旋压式双向作用风缸、封闭式减速箱结构 |
铸造缸体结构的双向作用风缸、封闭式减速箱结构 |
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风控管路系统 |
法兰连接 |
螺纹连接 |
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车钩缓冲装置 |
E级钢17号联锁式车钩、17号锻造钩尾框、MT—2型缓冲器 |
C级钢13A型下作用车钩、C级钢13A型钩尾框、MT—3型缓冲器 |
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转向架 |
转K6型或转K5型 |
转K2型 |
3.3主要技术参数比较(表3)
表3 主要技术参数比较
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项目 |
KZ70型石碴斗车 |
K13NK型石碴斗车 |
|
载重/t |
70 |
60 |
|
自重/t |
23.8 |
23.1 |
|
轴重/t |
23 |
21 |
|
容积/m3 |
42 |
36 |
|
比容/(m3·t-1) |
0.6 |
0.6 |
|
自重系数 |
0.34 |
0.384 |
|
每延米重/(t·m-1) |
7.77 |
6.9 |
|
制动倍率 |
10.9 |
9.6 |
3.4基本尺寸比较(表4)
表4 基本尺寸比较 mm
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项目 |
KZ70型石碴斗车 |
K13NK型石碴斗车 |
|
车辆长度 |
12074 |
12038 |
|
车辆定距 |
8000 |
8000 |
|
车辆最大宽度 |
3168 |
3170 |
|
车辆最大高度(空车) |
3726 |
3390 |
|
车体上部内长 |
8700 |
8228 |
|
底架长度 |
11108 |
11108 |
|
底架宽度 |
2920 |
2920 |
|
底门长度 |
2235 |
2235 |
|
底门开度 |
≥190 |
≥190 |
|
车钩中心线高(空车) |
880 |
880 |
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固定轴距 |
1830(转K6型)
1800(转K5型) |
1750(转K2型) |
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车辆直径 |
∮840 |
∮840 |
4、型式试验
4.1车体静强度试验
2005年9月17日,由四方车辆研究所对KZ70型石碴漏斗车样车车体进行了纵向、垂向、扭转、顶车、垂向弯曲刚度、侧压力等试验。试验结果表明,样车车体静强度、垂向弯曲刚度满足TB/T 1335—1996和《70 t级石碴漏斗车的设计任务书》的要求。
4.2动力学试验
2005年10月17日一18日,由四方车辆研究所对KZ70型石碴漏斗车样车进行了动力学性能试验。试验结果表明,该车在最高测试速度范围内,空重车的各项动力学性能指标均符合GB/T 5599--1985{铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》的规定。
5、综合分析
(1)KZ70型石碴漏斗车可在铁路现有条件下提高货运能力,缓解运输紧张的形势,充分满足用户对漏斗车载重量大、强度高、卸车效率高等要求,并具有操作轻便安全、改善劳动条件等特点,是国内现有石碴漏斗车的更新换代产品。
(2)如每列车编组50辆,采用K13NK型石碴漏斗车,每列车实际装运货物3 000 t,而采用70 t级石碴漏斗车,则可装运3 500 t,在其他运输条件不变的情况下,可以多运货物500 t,提高运输能力17%,具有明显的经济效益和社会效益。
(3)该车采用了高强度耐大气腐蚀结构钢,可延长车辆的使用寿命和检修周期,降低车辆的运营成本。
(4)在设计时积极采用劳动安全、环保防控技术,增强了人身作业安全防护能力,改善了作业环境。
6、结束语
KZ70型石碴漏斗车的研制成功,实现了产品的最新换代,使太原机车车辆厂的漏斗车首次实现了由60 t级向70 t级的跨越,达到了国内先进水平。