煤炭漏斗车是一种无盖漏斗车,在我国的漏斗车组成中数量最多。目前,我国煤炭漏斗车主要有载重60t的K18系列煤炭漏斗车,载重70t的KM70系列煤炭漏斗车,载重80t的KM80(H)型煤炭漏斗车以及30t轴重的KM98、KM100系列铝合金煤炭漏斗车。
1.发展历程
我国于1967年研制了可提高铁路煤炭运输效率的载重60t煤炭漏斗车,经过三年多的运用试验、总结、改进设计后,于1971年正式定型为K18型煤炭漏斗车。1979年,在K18型煤炭漏斗车的基础上,对漏斗、底门及底门开闭机构进行了优化改进,研制了K18F型煤炭漏斗车(取消风动部分即为K18S型煤炭漏斗车)。
1980年,在K18F型煤炭漏斗车的基础上,将底门开闭机构由双抱大刀式偏心锁闭机构改进为顶锁式开闭机构,车体结构相应地作了局部改动,制动装置重新布置,研制了K18D型煤炭漏斗车。之后在K18D型煤炭漏斗车的基础上,对车体、风控管路装置优化改进,研制了K18DG系列煤炭漏斗车。1999年,又在K18D型煤炭漏斗车的基础上,将其独立风控管路优化为风源取自列车主管,底门开闭装置优化改进,研制了K18DA型煤炭漏斗车。
2002年,为适应我国铁路货车提速的发展要求,在K18DA型煤炭漏斗车的基础上,研制了装用转8G型转向架的K18AT(后换装转8B型转向架)、装用转 K2型转向架的K18AK型煤炭漏斗车。2004年,在K18D型煤炭漏斗车的基础上,研制了装用转K2型转向架的K18DK型煤炭漏斗车。K18系列煤炭漏斗车的车体结构基本相同,均为板柱式结构。
2004年,为满足我国不断增长的煤炭运输需求,加快铁路装备现代化进程,研制了载重70t的KM70(H)型煤炭漏斗车,并于2005年通过了由铁道部组织的方案和样车技术审查,2006年开始批量生产。车辆载重70t、自重23.8t,车体采用冷弯型钢和Q450NQR1高强度耐候钢,装用转K6型或转K5型转向架。2007年之后,陆续研制了带下侧门、适应翻车机、单纯手动卸车和整组卸车的KM70系列煤炭漏斗车,以适应不同装卸货设施和用户使用要求。
为进一步提高既有线路货物运输能力,我国在70t级煤炭漏斗车的基础上,于2009年研制了27t轴重的KM80(H)型煤炭漏斗车。车辆载重80t、速度100km/h,车体采用S450EW和Q450NQR1高强度耐候钢板和冷弯型钢,侧墙采用了变截面板柱式结构,共设六个漏斗区;装用DZ1型或DZ2型转向架。已完成型式试验、线路适应性试验、驼峰编组试验和混编列车综合性能试验.
为充分发挥现有线路、设备的潜能,推进适应未来发展需求的大轴重铁路货车,我国在2014年~2015年期间,研制了适应在30t轴重重载电气化铁路专线上运行的KM98、KM100系列铝合金煤炭漏斗车,列车采用固定编组方式,与地面设施匹配,实现自动化、机械化装卸,可成列边走边卸.车体与货物接触部位均采用铝合金材料,底门横向布置,采用地面机械碰撞式底门开闭机构和智能化自动卸货系统,满足1万吨和2万吨列车既有车站到发线长度编组需要.
2.主要结构特点
煤炭漏斗车主要由车体、底门开闭机构、制动装置、车钩缓冲装置及转向架等组成。车体为底架和侧壁共同承载结构,主要由底架、侧墙、端墙、漏斗、底门等组成;底门开闭机构主要有双抱大刀式偏心锁闭机构、两级闭锁顶锁机构和地面机械碰撞式机构等。煤炭漏斗车除可单辆卸货外,还能够通过加装整列卸、分组卸、边走边卸装置,实现整列卸、分组卸和边走边卸功能,提高装卸作业机械化与自动化程度。
(1)21t轴重系列煤炭漏斗车
21t轴重系列煤炭漏斗车主要包含K18、K18F、K18D、K18DG、K18DA、K18AT、K18AK和K18DK等车型。
K18、K18F、K18D、K18DG型煤炭漏斗车车体采用普通碳素钢或低合金钢材料,K18DA、K18AT、K18AK型煤炭漏斗车车体采用08CuPVRE或09CuPTiRE-A耐大气腐蚀高强度低合金钢。
21t轴重系列煤炭漏斗车车体均为全钢焊接结构,底架由中梁(K18、K18F、K18D、K18DG型为30C号槽钢与漏斗脊板组焊成封闭结构,K18DA、K18AT、K18AK型为09V材质310乙字型钢与筋板组焊成刀把形结构)、变截面箱形结构枕梁、钢板压成不等边槽形端梁、角钢大横梁以及200mm×73mm×7mm的槽钢下侧梁等组焊而成,底门折页座铆接在下侧梁上;侧墙为板柱结构,由侧板、侧柱及槽钢上侧梁等组焊而成;端墙由端板、角钢角柱、端柱以及角钢腰带等组焊而成,两侧端柱处设有斜撑,斜撑上部与端墙腰带、下部与底架枕梁连接,加强了端墙与底架的连接;车体中部设有一个横向中央漏斗脊,与中梁上设置的纵向漏斗脊,将全车划分为四个漏斗区,各漏斗由漏斗板与角钢制作的骨架组焊而成,在底架下侧梁与漏斗板之间设有联系梁,增加了底门孔的刚度;车体两侧各设有两个侧开式底门;端墙顶部外端均设有檐板及扶梯组成(K18型煤炭漏斗车只设扶梯组成,无檐板)。
K18、K18F型煤炭漏斗车底门开闭机构均采用双抱大刀式偏心锁闭机构,其偏心距在(25±5)mm范围内;K18D、K18DG、K18DA、K18AT、K18AK、K18DK型煤炭漏斗车底门开闭机构均采用两级闭锁、顶锁机构,由上部传动装置、连杆、下曲拐、下部传动轴、双联杠杆、长短顶杆和左右锁体等组成。
21t轴重系列煤炭漏斗车底门开闭控制系统均为风动、手动两用,风、手动控制系统相互独立,互不干扰,其转换由拨叉拨动离合器来实现.手动控制系统采用蜗轮蜗杆机构,除K18型煤炭漏斗车的操作手轮设置在车体两侧(位于底架中部下方)外,其他车型的操作手轮均设置在底架上方;K18、K18F、K18D、K18DG型煤炭漏斗车风动控制系统装用整列卸、分组卸装置,设置有独立风控管路;K18DA、K18AT、K18AK型煤炭漏斗车风控管路的风源取自列车主管。
K18、K18F、K18D、K18DG、K18DA型煤炭漏斗车装用转8A型转向架,制动装置采用GK型三通阀或120型控制阀、ϕ356mm×254mm或ϕ254mm×254mm密封式制动缸、ST2-250型闸调器、KZW-4G或手动空重车调整装置、链式手制动机,车钩缓冲装置采用13型上作用车钩、13型车钩钩尾框、2号或ST型或MT-3型缓冲器。
2001年以后,对既有K18DA、K18AT、K18D、K18DG、K18等煤炭漏斗车进行适应铁路120km/h提速改造,换装转K2型转向架,制动装置采用120型控制阀、ϕ356mm×254mm或ϕ254mm×254mm 密封式制动缸、ST2-250型闸调器、KZW-A空重车调整装置、NSW型手制动机,车型改为K18AK、K18DK和K18K。
K18型煤炭漏斗车、K18AK型煤炭漏斗车、K18DK型煤炭漏斗车车辆外形如下图所示。
(2)23t轴重系列煤炭漏斗车
23t轴重系列煤炭漏斗车主要包含KM70(H)、KM70A和KM70B等车型。
KM70(H)型煤炭漏斗车车体采用Q450NQR1高强度耐候钢,为全钢焊接结构;中梁采用材质为YQ450NQR1热轧310乙字型钢,下侧梁采用200mm×75mm×7mm冷弯槽钢,枕梁为双腹板组焊箱型断面结构;侧墙为板柱式结构,由侧板、U形双曲面冷弯型钢侧柱和冷弯矩型空心型钢上侧梁等组焊而成;端墙由端板、专用异形冷弯型钢上端梁、端柱、冷弯角钢角柱、U形冷弯型钢横带和斜撑等组焊而成;在车体中心设一个横向中央漏斗脊,与中梁上设置的纵向漏斗脊,将全车划分成四个漏斗区,各漏斗脊由∧形钢板和筋板等组焊而成;在中央漏斗处设置有拉杆装置,拉杆通过支座和螺栓与侧墙连接;在端墙顶部的外端设有檐板及扶梯;车体两侧各设有两个侧开式底门。
底门开闭机构采用两级传动、顶锁式机构,并设有偏心锁闭式防误转动装置。底门开闭控制系统为风动、手动两用,通过拨叉拨动离合器来转换风、手动操纵。风、手动控制装置均设在车体一位端的底架上,风动控制系统的风源来自列车主管,可使用风动控制系统中的操纵阀控制压缩空气驱动底门开闭机构,实现车体两侧底门的同时开闭。在无风源时,可使用手动控制系统中的减速器手轮驱动底门开闭机构,实现车体两侧底门的同时开闭。
KM70(H)型煤炭漏斗车采用17型车钩及配套钩尾框、MT-2或HM-1型缓冲器;采用120型控制阀空气制动系统和NSW型手制动机;装用转K6或转K5型转向架。
KM70型煤炭漏斗车车辆外形如下图所示。
(3)27t轴重KM80(H)型煤炭漏斗车
KM80(H)型煤炭漏斗车车体采用Q450EWR1高耐蚀型耐候钢、Q450NQR1高强度耐大气腐蚀钢。中梁采用材质为YQ450NQR1的热轧310乙字型钢,下侧梁采用专用冷弯梯形空心型钢,枕梁为变截面箱形结构;侧墙为变截面结构,由侧板、冷弯U形型钢侧柱和100mm×100mm×5mm的冷弯方形空心型钢上侧梁等组焊而成;端墙由端板、专用冷弯梯形空心型钢上端梁、端柱、横带和斜撑等组焊而成;在车体中心设两个横向的中央漏斗脊,与中梁上设置的纵向漏斗脊,将全车划分成六个漏斗区,各漏斗脊由∧形钢板和筋板组焊而成;在两侧墙间设有了两组水平撑杆,撑杆与撑杆座采用铰接结构连接;车体两侧各设有三个侧开式底门。
KM80(H)型煤炭漏斗车底门开闭系统的原理、结构与KM70(H)型煤炭漏斗车基本一致;采用17型车钩及配套钩尾框、MT-2或HM-1型缓冲器;采用120或120-1型控制阀空气制动系统和NSW型手制动机;装用DZ1或DZ2型转向架。
KM80型煤炭漏斗车车辆外形如下图所示。
(4)30t轴重系列煤炭漏斗车
30t轴重系列煤炭漏斗车主要包含KM98、KM98AF、KM98A(H)型铝合金煤炭漏斗车和KM100、KM100A(H、F)型铝合金煤炭漏斗车。
KM98A(H)型铝合金煤炭漏斗车主要由车体、底门及开闭机构、智能化自动卸货系统、转向架、制动装置、车钩缓冲装置及短牵引杆装置等组成。车体为高强度耐候钢、不锈钢和铝合金材料铆焊结构,其中与货物接触部位采用6082-T6铝合金和T4003不锈钢材料,其他部位材料为Q450NQR1高强度耐候钢,主要由底架、侧墙、端墙、漏斗等组成,侧墙采用侧柱内置式结构,铝合金板梁采用整体成形和搅拌摩擦焊工艺。采用可适应列车双向运行、自动连续卸货的地面机械碰撞式底门及开闭机构,射频识别(RFID)及控制技术的智能化自动卸货系统,装用DZ5或DZ4型转向架,采用120型控制阀空气制动系统,KZW-A或KZW-B型空重车调整装置,BAB或DAB-1型集成制动装置,TZD-1型货车脱轨自动制动装置,NSW型手制动机或APP-1型停车自动制动装置,HM-1或MT-2型缓冲器。单车连挂编组时,车辆两端采用17型车钩;多辆车编为单元车组时,车组两端采用17型车钩,中部采用与17型车钩可互换的SDB-1型牵引杆。
KM98A(H)型铝合金煤炭漏斗车、KM98型铝合金煤炭漏斗车车辆外形如图 下图所示。
KM100A(H、F)型铝合金煤炭漏斗车主要由车体、底门及开闭机构、智能化自动卸货系统、转向架、制动装置、车钩缓冲装置及短牵引杆装置等组成.车体结构和材料、制造工艺、底门及开闭机构及自动卸货系统与KM98AH型铝合金煤炭漏斗车基本一致,采用150型空气制动系统,RGC-1A空重车调整传感装置,DAB-1或BAB型集成制动装置,TZD-1型货车脱轨自动制动装置,NSW型手制动机或APP-1型停车自动制动装置,HM-1G或HDDG型缓冲器。单车连挂编组时,车辆两端采用17型车钩;多辆车编为单元车组时,车组两端采用17型车钩,中部采用与17型车钩可互换的SDB-1型牵引杆。KM100A装用30t轴重运动稳定型低动力转向架、KM100AH装用DZ5型转向架、KM100A型装用DZ6型转向架。
KM100AH型铝合金煤炭漏斗车车辆外形如下图所示。
来源:《铁路货车概要》
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