Грузоведение. Сохранность и крепление грузов. Грузоведение сохранность и крепление грузов
 Скачать 3.03 Mb.
|
|
Потери от выдувания, ф
Величина потерь от выдувания различных сыпучих грузов неодинакова и зависит от гранулометрической характеристики данного груза и его насыпной массы. Так, при перевозке каменного угля класса 0—13 мм наблюдается ярко выраженное выдувание. Эти угли сами по себе достаточно мелкие и легковесные, поэтому легко выносятся воздушным 'потоком из полувагона. У других углей классов 0—25 и 0—100 мм соотношение потерь от течи и выдувания «примерно равное. Соотношение потерь от выдувания и течи при перевозке мелких углей распределяется: от выдувания — 55%, от течи — 45%. Выдувание рудных концентратов составляет 33—40% общих потерь. Интенсивность выдувания груза в начале пути максимальная, затем постепенно ослабевает. Объясняется это тем, что после погрузки поверхность перевозимого груза (особенно рудных концентратов) отличается наличием неровностей (конусы, выступы и впадины), которые увеличивают открытую поверхность груза, образование локальных вихрей, создавая благоприятные условия выноса частиц ветровым иотоком. В пути следования открытая поверхность груза сглаживается, принимая обтекаемую форму, груз уплотняется, увеличивается связь между отдельными частицами, в результате чего интенсивность потерь снижается. Следует отметить, что мелкие сыпучие грузы нельзя перевозить на открытом подвижном составе с высокими скоростями движения поездов <5ез применения средств защиты от выдувания, так .как с увеличением скоростей с 60 до 90—100 км/ч потери от выдувания возрастают в 3—4 раза. Осыпание груза. На величину потерь груза при перевозке на открытом подвижном составе существенное влияние оказывают динамические нагрузки, вызывающие колебания кузова вагона; Значительные вертикальные ускорения колебаний кузова вагона с грузом обусловливают осыпание мелких и крупных частиц груза с поверхности штабеля. Стремясь лучше использовать грузоподъемность вагона и повысить статическую нагрузку, некоторые 12* сыпучие грузы, например уголь, кокс, строительные материалы, отправители грузят выше уровня бортов — с «шапкой». Высота «шапки» зависит от угла естественного откоса и иногда достигает 700 мм и более. При .движении 'поезда в результате колебаний кузова вагона угол обрушения будет меньше угла естественного откоса покоя, в результате чего часть груза осыпается Ю утрачивается при перевозке. Для предупреждения осыпания груза при повышенных скоростях движения поездов формирование откосов «шапки» при погрузке нужно производить с таким расчетом, чтобы угол их наклона не был .больше угла обрушения вд:  (4.1)где / — коэффициент внутреннего трения; /сд — коэффициент динамической добавки, зависящий от скорости движения поезда и жесткости рессорного подвешивания вагона. 4*3. Теоретические основы расчета прочности уплотнительных паст и защитных пленок Наиболее ощутимые потери при перевозке сыпучих грузов происходят в результате течи груза в щели кузова вагона и выдувания его ветровым потоком в пути следования. Самым эффективным способом предотвращения этих потерь является применение уплотнительных яаст и защитных пленок на основе связующих материалов. При разработке требований к связующим материалам следует прежде всего исходить из их назначения и условий использования, технологии нанесения и удаления после выгрузки, влияния различных внешних факторов, воздействующих на груз и кузов вагона в процессе погрузки и движения поезда. Основные требования, предъявляемые к связующим и уплот-нительным материалам: пленки и пасты должны обладать способностью за короткое время (10—15 мин) образовывать сплошное защитное покрытие, способное противостоять ветровым и динамическим нагрузкам, возникающим в процессе погрузки и 'перевозки сыпучих грузов; составы связующих материалов не должны содержать веществ, отрицательно влияющих на качество перевозимой продукции, должны быть однородны и стабильны по составу, нетоксичны и непожароопасны, иметь невысокие вязкость и рабочую температуру; защитные материалы не должны загрязнять подвижной состав и погрузочно-разгрузочные устройства, а при открывании люков полувагона или при разгрузке вагонов на вагоноопрокидьгвателях должны разрушаться под воздействием высыпающегося груза; исходные продукты должны быть дешевыми и недефицитными; 5 Зак. 1782 129 технология получения и нанесения пленок и паст должна предусматривать комплексную механизацию всего процесса и не должна увеличивать простоя вагонов. При выборе защитных составов следует также учитывать, что исходные продукты зачастую требуются в больших количествах, а следовательно, они должны сохранять свои свойства при транспортировке на пункты использования и в процессе хранения. Определение нагрузок на уплотнительные материалы. Основными факторами, оказывающими разрушающее воздействие на уплотнительные материалы, являются силовые и вибрационные нагрузки, возникающие в процессе погрузки и транспортировки сыпучего груза. При загрузке вагона сыпучим грузом пол вагона и уплотнительные материалы испытывают неравномерно распределенные по их площади давления. Величина этого давления зависит от очертания груза, способа приложения к нему внешних сил и способа его формирования: где гп — объемная масса сыпучего груза, кг/м3; У — высота слоя груза от поверхности, м. Давление на дно вблизи стенок несколько меньше, так как часть нагрузки воспринимают касательные напряжения в стенках вагона. Величина касательных напряжений вблизи дна составляет где / — коэффициент трения сыпучего тела о стенки вагона; ад—коэффициент, учитывающий деформации груза и вагона; кп— коэффициент подвижности: *п /+YT+F' Полагая, что /=const, наибольшее значение /сп=И-2/2— —2 /1^1+/2. Задачу определения напряжений в сыпучем теле, подверженном колебаниям, можно определить по формулам статики, в которых статический объемный вес г заменяется условным динамическим у' [29]. При вертикальных колебаниях динамический объемный вес составит g + Ув н =г . g при горизонтальных "=?|/ 1 + II g В общем случае  "+Nt JJ 1/2 130 Таблица 4.3
Вертикальные максимальные и минимальные напряжения в сечении:  Наибольшие динамические нагрузки испытывают уплотнитель· ные материалы при грейферной погрузке сыпучего груза. В этом случае необходимо определить ударную нагрузку Руд, когда груз массой т падает с высоты hна дно вагона массой /п0, опирающегося на рессоры с общей жесткостью С: где xo=mg/C  —статический прогиб рессор от действия сыпучего груза, мм; ©2=С/Л1 —собственная частота колебаний груза на платформе, Гц; M = mo+m — масса системы, кг.Например, при погрузке экскаватором медного колчедана (г=3 т/м3) /грейферным ^ковшом (т=10 т) с высоты 3 м в полувагон (то—22 ф) расчетные динамические нагрузки на уплотни-тельные материалы составляют 141 кПа, а статические — 30 кПа. Результаты измерений динамических и статических давлений на пасту, ускорений груза и пасты и прогиб рессор приведены в табл. 4.3. Сравнение нагрузок на уплотнительные материалы, полученных при опытных перевозках и рассчитанных теоретически, показывает их хорошую сходимость. Предложенный метод теоретического расчета действующих на уплотнительные материалы нагрузок позволяет определить их величину в зависимости от способа загрузки и разрабатывать уплотнители с требуемыми прочностными характеристиками. Определение нагрузок на защитные пленки. При движении поезда защитная пленка, нанесенная на поверхность сыпучего груза, испытывает различные динамические и аэродинамические нагрузки. Для решения вопроса о требуемых прочностных характеристиках защитной пленки и расходе связующего материала на покрытие одного вагона необходимо определить толщину пленки, которая способна выдержать эти нагрузки. Наиболее благоприятные условия для разрушения «шапки» возникают во время движения поезда, когда, кроме статических сил, на нее действуют инерционные .вертикальные и поперечные 5* 131  нагрузки и турбулентный воздушный поток, обтекающий верхнюю ее часть. При этом защитная пленка вместе с прилипшими частицами сыпучего груза воспринимает на себя возникающие дополнительные нагрузки и создает устойчивое равновесие сыпучей среды, заключенной в «шапке». Учитывая, что размеры частиц груза по сравнению с размерами вагона и «шапки» будут бесконечно малыми, считаем груз идеально сыпучим телом. Рассмотрим распространенный вариант нагрузки на пленку, когда «шапка» сыпучего груза в поперечном сечении имеет вид трапеции (рис. 4.1). Проектируем все действующие силы на оси координат. Ось Х проходит через центр тяжести элемента (ААВС), а ось X— через прямую, наклоненную к основанию «шапки» ААХпод углом в, который в процессе движения изменяется в интервале от угла естественного откоса покоя ир до угла естественного откоса движения 9Д: в = ир — ц = иБ. Сила Цй, создаваемая за счет отрицательного давления воз* душного потока, приложена перпендикулярно к середине элемента АВ. Сила Фг приложена перпендикулярно к середине элемента ВС. Элементы АВ и ВС определяются из зависимости:  Отрицательные давления Яь Р% определяются экспериментально в аэродинамической трубе.  132 Проектируя силы на оси координат, получим систему двух уравнений: Решая систему уравнений, после преобразований с учетом формул (4.2), (4.3) получим силу, разрушающую пленку,    Учитывая многообразие факторов, влияющих на разрушающую силу /?, последняя была рассчитана на ЭВМ для различных скоростей движения поездов и условий погрузки (рис. 4.2).  133  При погрузке груза ниже уровня бортов разрушающей силой -является лишь сила отрицательного давления воздушного потока -Фу создаваемая в процессе движения поезда: По разрушающей силе Rи допускаемому напряжению защитной пленки на разрыв («пределу прочности) [а] можно с учетом коэффициента запаса прочности кпопределить необходимую толщину пленки Ь, мм, которая выдержит нагрузки и обеспечит сохранность груза: где К — коэффициент, зависящий от формы частиц; / — ширина верхней части «шапки» груза, мм. При погрузке груза ниже уровня бортов толщину пленки определяют  где А —сила сцепления пленки с поверхностью груза, м; Yc — объемная масса защитной пленки, кг/м8. Зная толщину пленки, расход исходного продукта для покрытия поверхности груза одного полувагона составит где Fa— площадь покрываемой поверхности, м2; рпл — плотность исходного продукта, кг/м8. Важной характеристикой связующих материалов является их адгезионная способность — сцепление с поверхностью пола и кузова вагона. Она должна быть достаточной, чтобы в процессе погрузки и перевозки груза не происходило смещение уплотнитель-ного материала относительно щелей, а пленки — с бортов кузова. 4.4. Определение норм естественной убыли грузов Понятие о нормах естественной убыли и порядке их разработки. Под естественной убылью продукции или товара понимают потери (уменьшение массы продукции или товаров при сохранении качества в пределах требований нормативных документов), являющиеся следствием физико-химических свойств, воздействия метеорологических факторов и несовершенства существующих в данное время средств защиты продукции и товаров от потерь при транспортировании и хранении. К естественной убыли не относятся потери, вызванные нарушением требований стандартов, технических условий, правил перево- 134 зок грузов, определяющих способ транспортирования и выбор подвижного состава, механические потери, образующиеся вследствие повреждения тары или кузова вагона. Нормой естественной убыли груза при железнодорожных перевозках является утвержденная в установленном порядке предельно допустимая разница массы груза в пункте выгрузки в процентах и первоначальной массы груза при условии применения профилактических мер защиты и соблюдения правил транспортирования, учитывающая фактическое расстояние (время) перевозки. Нормы естественной убыли не устанавливаются на продукцию или товары в случае, если: учет их количества осуществляется в единицах, отличных or единиц массы; их принимают и сдают по счету или по трафаретной массе (фасованная продукция или товар); продукцию и товары транспортируют в герметичной таре. Разработка норм естественной убыли — научно-исследовательская работа. Она проводится отраслевыми научно-исследовательскими или проектными институтами по методике, согласованной с Госснабом СССР. Организация, проводящая разработку норм, несет ответственность за правильную организацию и качество проводимых исследований; достоверность наблюдений, необходимую точность и правильность обработки экспериментальных данных; своевременное представление в установленном порядке проекта норм естественной убыли и материалов по их обоснованию. Исследования по нормированию естественной убыли массы продукции проводят в три этапа. На первом этапе выполняют теоретические проработки, включающие изучение физико-механических характеристик груза и условий транспортировки, влияющих на величину естественной убыли груза. На втором проводят лабораторные эксперименты с целью установления качественных и количественных факторов, характеризующих природу возникновения потерь с имитацией перевозочного процесса. На последнем, третьем этапе проводят экспериментальные исследования в производственных условиях, изучают фактические размеры естественной убыли груза с учетом использования имеющихся средств, направленных на сокращение потерь груза. Нормы должны быть прогрессивными, иметь достаточное научное обоснование и разрабатываться с учетом передового опыта транспортировки грузов. Они должны подкрепляться конкретными организационно-техническими мероприятиями, обеспечивающими их выполнение. При установлении норм естественной убыли под опытную погрузку необходимо подавать вагоны, исправные в техническом и коммерческом отношениях. Отбор вагонов осуществляется комиссией, состоящей из представителей грузоотправителя, железной дороги и организации, разрабатывающей нормы. В опытный мар- 135 шрут подбирают вагоны новой постройки или вышедшие из деповского ремонта, в которых зазоры в узлах кузова не превышают установленных размеров. Перед загрузкой их взвешивают на вагонных весах с целью соответствия фактической массы тары ее трафаретному значению. Загрузка вагонов грузами должна соответствовать требованиям Правил [27] и Технических условий [за Подготовка продукции к перевозке должна включать меры, препятствующие влиянию случайных факторов, которые могут исказить результаты эксперимента. Контрольную партию продукции надежно защищают от хищений или порчи (изменения качества), обеспечивая возможность соответствующей проверки. Измерения массы груза в пунктах рогруэки и выгрузки осуществляют на однотипных весах с расстановкой и расцепкой вагонов. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||