автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование конструкции кузовов вагонов-хопперов для цемента и методов их разгрузки

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МШТ)

На правах рукописи УДК 629.463'.66(043.3)

МАЛОВИЧКО ВЛАДИМИР ВАЛЕНТИНОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КУЗОВОВ ВАГОНОВ-ХОППЕРОВ ДЛЯ ЦЕМЕНТА И МЕТОДОВ ИХ РАЗГРУЗКИ

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

ч

Работа пополнена е Московском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель - заслуженный деятель

науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Шадур Л.А.

- доктор технических наук, профессор Савчук О.М.

- кандидат технических наук, доцент Мироне^ко Е.И.

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

Главное управление вагонного хозяйства МПС РФ

Защита состоится

и Л ■■ /^хъдрз 1994 Г( в ЛГ час.4^?

на заседании диссертационного совета Д 114.05.-05 при Московском государственном университете путей сообщения по адресу: 101475, ГСП, Москва, ул.Образцова, 15, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан; " " ОА^гЛ^/7-^ 1994 г, • Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета университета.

- '3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Для перевозки цемента по железным дорогам в настоящее время используется преимущественно специализированный подвижной состав - вагоны-хопперы Крюковского вагоностроительного завода и цистерны-цементовозы Мариупольского завода тяжелого машиностроения. При эксплуатации хопперов и цистерн-цементовозов возникают проблемы, связанные, прежде всего, со свойством цемента затвердевать при взаимодействии с влагой. Анализ технического состояния вагонов-цементовозов показал, что большое их количество имеют неисправности, загрязнены бетонообразными глыбами. Это мешает нормальной эксплуатации беконов. Такое положение наблюдается на протяжении всего периода эксплуатации вагонов-цементовозов. Возникновение неисправностей объясняется как несовершенством системы эксплуатации вагонов-цементовозов, так и конструктивными недостатками вагонов. Поэтому важным является разработка решений, направленных на обеспечение нормальной эксплуатации вагонов-цементовозов, в том числе - разработка предложений по совершенствованию конструкции кузова хоппера-цементовоза, устройств и методов, обеспечивающих эффективную разгрузку Хопперов-цементовозов и позволяющих разгружать зти вагоны полностью и без повреждений. Кроме того, не менее остро стоит проблема очистки хопперов-цементовозов от бетонообразных глыб. Поэтому решение этих задач является актуальной научной и производственной проблемой.

Цель работы заключается в разработке технических решений, направленных на совершенствование конструкции и условий эксплуатации хопперов-цементовозов, снижение их повреждаемости и затрат на содержание и ремонт.

Методика исследования. Для решения поставленных задач использовались расчетные, экспериментальные и расчетно-экспериментальные методы исследования, в том числе - методы анализа, математической статистики, математическое моделирование на ЭВМ колебаний обшивки вагона, методы экспериментальной оценки напряженно-деформированного состояния пластин.

Достоверность результатов определялась сравнением полученных данных с результатами аналитического расчета и экспериментов, опыта эксплуатации не только вагонов, но и других видов транспортных средств.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- проведены сбор, систематизация и аналиэ статистических данных о техническом состоянии вагонов-цементовозов на сети железных дорог бывшего СССР; существующих способов их разгрузки; установлены факторы, оказывающие наибольшее влияние на техническое состояние вагонов-цементовозов;

- выполнен анализ конструкции бункеров хопперов-цементовозов; выявлены недостатки, влияющие на техническое состояние вагонов и образование остатков груза в бункерах;

»

- уточнены значения коэффициентов в расчетных формулах, используемых для определения угла наклона стен и ребер бункеров;

" исследован процесс разгрузки вагонов-хопперов,- определены закономерности и особенности процесса выгрузки из вагонов сыпучих материалов;

- установлены характер изменения внутренней поверхности обшивки кузова и влияние на нее конденсата;

- установлены причины и механизм образования бетонообра?ных глыб; , . .

- установлено влияние вакуума на прочность и устойчивость

крыши при разгрузке вагонов с закрытыми загрузочными люками; исследован процесс изменения давления в кузове, разгружаемого с закрытыми загрузочными люками и дополнительными зазорами в кузове;

- разработан способ разгрузки вагонов с закрытыми загрузочными люками (а.с. СССР 1567430) и конструкции, обеспечивающие его выполнение (а.с. СССР 1567430, 1364515);

- разработана методика определения площади дополнительных зазоров в кузове хоппера-цементовоза для устранения в нем вакуума при разгрузке;

- разработана математическая модель и программное обеспечение для расчета напряженного состояния обшивки бункера хопперов-цементовозов от действия эксплуатационных нагрузок; определе-

• ны параметры математической модели, обеспечивающие устойчивый процесс вычислений;

- произведена оценка напряженного состояния обшивки бункера хоппера-цементовоза от действия вибрационных нагрузок;

- выполнен анализ прогрессивных способов очистки хопперов-цементовозов, разработана технология очистки вагонов от бето-нообразных глыб (патент РФ 2003614).

Практическая ценность работы определяется следующими результатами :

- установлены причины выхода из строя хопперов-цементовозов, возникновения в них остатков перевозимого груза и образования бе-тонообразных глыб;

- разработаны меры для предотвращения образования в вагонах бетонообразных глыб;

- определены условия и особенности эксплуатации и поведения вагонов, которые должны учитываться при их проектировании;

- предложен алгоритм принятия решений при проектировании ва-

гонов-цементовозов;

- разработаны рекомендации по совершенствованию конструкц бункеров;

- установлена причина выхода из строя крыш хопперов-цементо возов;

- разработан способ и средства для разгрузки хопперов-цементовозов с закрытыми загрузочными люками, предотвращающие образование в кузове вакуума опасной величины и повреждение крыши;

- определена величина площади дополнительных зазоров, обес-печмвачлдая предотвращение вакуума в кузове при разгрузке хопперов- цементовозов;

- разработано устройство, обеспечивающее саморегуляцию процесса разгрузки хопперов-цементовозов, предотвращение потерь груза и загрязнение окружающей среды (а.с. СССР 1731712);

- разработаны пневмовибратор для регулировки процесса разгрузки любого бункера вагона (патент СССР 1555217) и устройствс для обеспечения начала разгрузки уплотненного цемента (а.с. СССГ 1616844);'

- разработаны новый способ й, частично, - оборудование для очистки и разрушения бетонооОразных глыр в вагонах.

Реализация работы. Научные положения, разработанные в диссертации, используются на вагоностроительных заводах -при проектировании новых вагонов; использованы в указаниях ЦВ МПС Крюковскому ВСЗ по совершенствованию конструкции вагонов - письмо N ЦБК-19/4 от 16.06.88 и в проекте ПКВ ЦВ МПС N М-1574 "Модернизация вагона хоппера-цементовоза модели 11-715", 1990 г.

Апробация работы. Основные положения Д1&сертации доложены й получили одобрение, на 36-ой и 37-ой научно-технических конференциях Хоот'ДТа (Хабаровск, 1989, 1991), всесоюзных межвузовски;-

научно-практических конференциях (Москва, 1990; Днепропетровск, 1992), конференции молодых ученых. (Харьков, 1982, 1989), XIII научно-технической конференции сотрудников ИРИИТа и специалистов эксплуатации и строительства железных дорог Сибири и БАМа (Иркутск, 1989 г.),на заседаниях кафедры "Вагоны и вагонное хозяйство" МИИТа (1988-1994 гг.)

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 18 печатных работ, 7 из которых - авторские свидетельства на изобретения или патенты СССР и России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Содер.улт 133 страницы машинописного текста, 89 рисунков, 10 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования и приведена структура диссертации.

В первой главе приведен анализ технического состояния вагонов* цементовозов, выполненный на основании натурных осмотров вагонов-цементовозов на сети дорог. Установлено, что большое количество неисправных вагонов объясняется нарушениями правил их эксплуатации и наличием в вагонах конструктивных недостатков. Наибольшее влияние на техническое состояние оказывает род перевозимого груза. Вагоны, перевозящие цемент, имеют значительно худшее состояние, чем вагоны, перевозящие нецементные материалы (см. табл.). Анализ технического состояния вагонов и полученных данных показал, что наиболее эффективным путем улучшения положения с вагонами-цементовозами является передача их в аренду или собствен-

Частота появления неисправностей в цистернах-цементовозах, %

4 Наименование неисправности Признак по которому объединены вагоны

Срок службы, год Вся совокупность вагонов Вид перевозимого материала

Неце-йент-ные Нецементные и цемент Цемент Нецементные| Цемент

3 5 15 Срок службы, год

3 5 15 3 5 15

Количество вагонов 11 31 67 498 318 45 135 43 199 76 23 81 29

Отсутствие корпуса разгрузочного 17 16 12 15 3 2 52 4 6 3 25 38 39

патрубка 15

. -"- корпуса дроссельной заслонки 28 1У 19 9 9 ЬО 14 7 8 Ь1 40 34

-"- заглушки разгрузочного •

патрубка 32 зъ 28 32 23 6 71 28 29 1Б 33 52 58

-"- »фана сообщающей трубы 22 14 18 17 7 11 51 11 5 7 38 45 50

-"- тдубы поддува 14 16. 13 16 6 6 50 9 7 Ь 20 38 44

г"- кранов 9 7 19 11 5 - 3 33 8 Ь 4 32 17 23

-"- предохранительного клапана 21 22 22 22 30 3 54 15 13 12 33 34 48

-"- заглушки сообщающей трубы 8 И 7 9 3 2 32 6 7 2 10 1Ь 17

-"- трубы к аэролотку 7 4 2 4 3 1 15 3 1 - 1 9 20

Загрязнение рамы схватившимся 19 20 25 21 7 5 72 15 9 2 41 50 63

материалом

Загрязнение котла схватившимся 40 48 ЬО 52 51 35 ьа 41 4Ь Ь8 Ы 52 Ы

материалом - |

ность предприятиям. Однако, на протяжении всего периода эксплуатации вагонов-цементовозов организационными методами не удается решить связанные с ними проблемы. Поэтому актуальным является разработка технических решений, направленных на совершенствование конструкции и методов разгрузки хопперов-цементовозов.

Далее приведен анализ методов разгрузки хопперов-цементовозов и бункеров с сыпучими материалами. Перечислены ученые, занимающиеся вопросами механизации разгрузки вагонов и расчетов вагонов на прочность от действия на них динамических нагрузок. Установлено, что в настоящее, время не существует способов полной разгрузки вагонов без применения ручного труда или воздействия на вагон усилий большой величины.

Во второй главе приводятся результаты исследования условий разгрузки хопперов-цементовозов и причин образования в них бето-нообразных глыб. Исследования производились на пунктах разгрузки вагонов и в процессе следования разгруженных вагонов в составе. Приведены закономерности и отличия процесса выгрузки из хопперов-цементовозов различных сыпучих материалов, в том числе - цемента и глинозема. В частности, установлено следующее.

При разгрузке происходит "нормальное" истечение из бункеров сыпучих материалов. После выгрузки из вагонов любых материалов в бункерах остается перевозимый груз. Производительность разгрузки вагона в большинстве случаев выше производительности откачивающих устройств приемных бункеров пунктов разгрузки вагонов. При выгрузке любых сыпучих материалов образуется большое количество пили, и не используется гибкое ограждение зоны разгрузки, предписываемое инструкцией по эксплуатации вагонов.

Имеются и отличия при выгрузке различных материалов. Например, при' выгрузке глинозема установлен процесс саморегуляции

разгрузки. Преобладающая часть глинозема выгружается без использования вибраторов. Разгрузка слеживающихся материалов, в том числе цемента, должна рассматриватьсяг не как единый однородный процесс, а как состоящий из трех этапов. Первый этап - обеспечение начала истечения уплотненного в нижней части бункера цемента. Второй этап - выгрузка основного объема цемента.* Третий - зачистка вагона - освобождение его от остатков перевозимого груза. Этбт этап наиболее трудно выполняемый. На третьем этапе возникает наибольшее количество повреждений вагонов, и чаще всего полностью он. не выполняется. Было установлено, что вибратор обеспечивает начало разгрузки только той половины бункеров, на которые он устанавливается. Использование его не приводите началу разгрузки (первый этап) бункеров, расположенных с противоположной стороны. До разгрузки половины вагона, на которой установлены вибраторы, последние не могут повлиять на груз во второй половине вагона, если вручную не было обеспечено начало истечения из нее цемента. Даже после применения вибратора требуется ручная зачистка бункеров хопперов-цементовозов, так как в вагоне остается цемент. .

Наличие остатков перевозимых грузов объясняется особенностями конструкции бункеров, в первую очередь - конструкции днища. Только 457. его приходится на выпускное отверстие. Днище расположено перпендикулярно направлению движения выгружаемого груза. При этом часть нижней поверхности бункеров расположена ниже разгрузочного окна.

Исследованы причины образования в вагонах бетонообразных глыб, урал&ние которых из вагонов представляв?1 наибольшую трудность. Установлено, что атмосферная влага, содержащаяся в воздухе и конденсат, образующийся при остывании в вагоне горячего цемен-

та,' но могут привести к образованию глыб. Установлена двоякая роль конденсата. Его возникновение приводит к образованию на внутренней поверхности кузова корки и постоянного слоя цемента и последующей своеобразной консервации этой поверхности. Этот слой с одной стороны несколько ухудшает условия скольжения цемонта по внутренней поверхности обшивки. С другой стороны слой цемента предотвращает ее износ.

Причиной образования бетонообразних глиб являются дождь и снег, попадаемые на остатки цемента в кузове через открытие загрузочные лиси. Загрузочные люкл открываются о соответствии с инструкцией для предотвращения образования в вагоне вакуума при разгрузке и после ее окончания в нарушение инструкции часто не закрываются.

Для определения возможности разгрузки вагонов с закрытии! загрузочными люками были проведоны исследования по определению вакуума в кузове. Установлено, что в этом случав нагрузка на крышу в десятки раз превышает величину, установленную Нормами расчета на прочность. В результате проведенных совместно с заводом-изготовителем и ВНШВОМ экспериментальных исследований установлено, что величина нагрузки на крышу может достигать 45 кН. Введение зазоров в загрузочные люки позволяет снизить вакуум до безопасной величины-. В работе приведет графические зависимости изменения давления в кузове при разгрузке вагонов с различной площадью зазоров в загрузочных люках. После обработки и агатроксимапии полученных экспериментальных данных получена зависимость между площадью дополнительных зазоров 5 и перепадом дэвлоний АР - мовду атмосферным и в кузове:

др' _ ^1263,57/3 ♦ 2.5789) (1 )

На основании результатов исследований был сделан вывод о том, что совершенствование конструкции кузова хопперов-цементовозов целесообразно вести в первую очередь в направлении изменения конструкции нижней части бункера и верхней часта кузова. Изменения в конструкции должны обеспечивать предотвращение образования остатков груза и попадание на них атмосферных осадков. .

В третьей главе приведены результаты анализа существующей конструкции хопперов-цементовозов. Даны рекомендации по совершенствованию конструкции бункеров. Совершенствование конструкции необходимо проводить в направлении устранения застойных, "мертвых" зон в нижней части бункеров и установлении рациональных углов наклона степ бункера с целью устранения образования остатков перевозимых грузов. Р£\счет угла наклона стен бункеров следует производить с учетом реального состояния внутренней поверхности обшивки, которое она имеет в процессе эксплуатации, и использования в расчетных формулах коз<йициента не внешне'го, а внутреннего трении цемента.

Для обеспечения угла наклона стен бункеров, обеспечивающего нормальные условия скольжения выгружаемого цемента, предложено использовать теплоизоляционное или бетонное покрытие стен.

Для предотвращения попадания в кузов довдя и снега разработаны способ и устройства для разгрузки вагонов-хопперов с закрытыми загрузочными люками - предохранительный люк и загрузочные люки с зазорами меаду горловиной и крышкой. Разработана методика расчета площади дополнительных зазоров или предохранительных люков.

Площадь дополнительных ' зазоров предложено определять из соотношения:

гдо - Б - суммарная площадь зазоров, м2;

£3 - производительность разгрузки вагонов, м3/с; (I - коэффициент расхода зазоров; р - плотность воздуха, кг/м3; Р - площадь крыши,- м2; Р 1 - наименьшая допускаемая нагрузка на крышу, Н.

И

Определена величина допустимого вакуума в кузове при разгрузке вагона - 310 Па. Расчетным путем определена и экспериментально уточнена площадь дополнительных зазоров с кузове хоппера-цементовоза моделей 11-715 и 19-758, обеспечивающая безопасную для конструкцию вагона величину вакуума в кузове при разгрузке с закрытыми загрузочными люками - 310 см2. %

Установлено, что введение в загрузочные люки зазоров с площадью, значительно меньией, чем площадь одного загрузочного люка, приводит к существенному снижении величины вакуума в кузове вагона при его разгрузке с закрытыми загрузочными люками. Для устра-нешя вакуума в кузове при разгрузке вагонов достаточно открывать один загрузочный лкк, площадь которого равна 3030 см2 (до введения в их конструкцию дополнительных зазоров).

Даны рекомендации по принципу проектирования новых вагонов-цементовозов, в соответствии с которыми, наряду с обеспечением прочности и надежности вагонов, необходимо на стадии проекта'

ровалия вагонов обеспечивать требуемые разгрузочные качества. В первую очередь конструкция вагонов должна обеспечивать полную самостоятельную разгрузку вагонов без применения ручного труда. Кроме того, производительность разгрузки вагонов должна быть согласована с производительностью приемных устройств бункеров на пунктах разгрузки вагонов. Проектирование вагонов необходимо производить из учета обеспечения самостоятельного выполнения третьего этапа разгрузм вагонов.

Ргиработаны новые устройства для улучшения условий разгрузки вагонов. Ото пневматический вибратор с изменяющимися вибрационными характеристиками, предназначенный для установки на любой из бункеров разгружаемого вагона. Максимальное возмущающее воздействие пневмовибратора - 875 Н, частота вибрации - 12-20 Гц. Регулировка и ускорение процесса разгрузки и зачистки бункеров с помощью предлаггшмого пневмовибратора достигается за счет подбора эффективных параметров вибрации. Это производится путем изменения положения рукоятки вентиля, установленного на магистрали подачи воздуха в лневмовлбратор.

Для обеспечения процесса саморегуляции выгрузки из вагона любых сыпучих материалов, предотвращения загрязнения окружающей среды, улучшения условий обслуживания вагона разработано комбинированное устройство для ограждения зоны разгрузки бункеров.

Для обеспечения самостоятельного начала разгрузки уплотненного цемента - начала первого этапа разгрузки - разработана конструкция рыхлителя, устанавливаемого на крышку разгрузочного люка.

В четвертой главе приведены результаты определения напряженного состояния обшивки бункера вагона от действия на нее динамических нагрузок от пневмовибратора. Дано состояние вопроса расчета колебаний пластин, в виде которых представляется обаивка ваго-

нов. Обоснована возможность представления исследуемого участка 06Ш1Ш1Ш, расположенного мезду усиливающими поясами бункера, в виде пластгапш прямоугольной формн постояшюй толщины с жестким закреплением краев.

Для расчета напрятанного состояния оОиивки были разработаны математическая модель и программное обеспечение. Математическая модель основана на использовании теоретических положений С.П.Ти-мошошсо, С.Войновского-Кригера и численных методов, разработанных В, Д. Ху садовым.

Дифференциальное уравнение, описывающее колебания тонкой пластины постоянной толщины с учетом внутреннего трения имеет вид:

дгю д ( я

—5 = - - 1 + Ц, — ш + - + Я, (3)

<э£ я ^ ог > п

где - бигармоническиЯ оператор;

а2 а2

v = —= + —5 - оператор Лаштсса; (4)

дз? ду

w(x,y) - прогиб пластаны;

яЦх.у) - масса пластины, отнесенная к единице поверхности; р - цилиндрическая жесткость пластшш; ц - коэффициент внутреннего сопротивления; q(x,y,t) - интенсивность внешней нагрузки; g - ускорение свободного падения.

Уравнение (3) представляет собой смешанную краевую задачу. Для. ее решения начальные условия могут быть заданы векторами перемещений и скоростей в момент времени t = 0, а граничные условия - способом закрепления пластшш по кенгуру. В частности.

■ - 16 -

для жестко заделанного края обращаются в нуль прогиб И угол поворота.

Дифференциальное уравнение (4) преобразовывалось в систему обыкновенных дифференциальных уравнений путем представления частных произведши по координатам х,у в узлах сеточной области в ви-до разностных соотношений. Рошоние полученной систоми .уравнений производилось с помощью разработанной программы. Достоверность получаомих при расчото результатов определялась путем их сравнения с результатами аналитического расчета и экспериментальных д^шшх специально разработанного стсшдв. Установлены параметры устойчивого вычислительного процесса. В частности, для пластинки со свободным ошраниом краен шаг сетки разбиения пластишш по осям х,у долями быть равон или быть кратным 0,5. Для жестко заделанной пластинки шаг сетки по осям можот быть произвольным.

Произведены расчеты напряженного состояния обшивки вагона от действия на нее нагрузок от пнопматического вибратора и электрического вибратора ИВ-9?А для груженого и порожнего вагона при различном приложении нагрузки. Установлено, что при работе пневматического вибратора максимальные напряжения имеют величину 163 МПа. Это меньше, чем величина допустимых напряжений, обусловленная Нормами для расчета вагонов на прочность при их вибрационном нагружении - 263,5 МПа. При настройке на наименьшее возмущающее воздействие - 4500 H - вибратора ИВ-92.А (применение которого регламентируется инструкцией по эксплуатации хопперов-цементовозов при установке его на специальные скобы бункера) напряжение в исследуемом участке обшивки - 520 МПа -.значительно превышает допускаемое.

В_пятой_главв дан анализ наиболее эффективных методов очистки вагонов-цементовозов от бетонообразных глыб. Приведены резуль-

таты исследования нового способа очистки вагонов от глыб с применением гидравлических силовых элементов и результаты экспериментов по очистке вагонов, в том числе - в перевернутом положении. Разработана технология очистки вагонов от бетонообразных глыб с помотаю гидравлических силовых элементов и пневмоперфоратора. Обоснована целесообразность применения разработанной технологии, позволяющей производить очистку полностью вабетонированного бункера в течение двух-трех часов. Даны рекомендации по организации пункта очистки вагонов-цементовозов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены следующие результаты и сделаны следующие выводы.

1. На сети дорог находится большое количество хопперов-цементовозов с неисправностями, вызванными загрязнением вагонов. Причинами неисправностей вагонов является несовершенство конструкции и системы их эксплуатации. Наибольшее влияние на техническое состояние вагонов оказывает род перевозимого груза. Вагоны, перевозящие цемент, имеют худшее состояние по сравнению с вагонами, перевозящими нецементные материалы.

Для■улучшения положения с вагонами-цементовозами необходимо совершенствование системы их эксплуатации и конструкции.

2. При передаче вагонов-цементовозов в собственность или аренду конкретному предприятию и соблюдении условий аренды обеспечивается нормальная долговечная работа вагонов с минимальными затратами на их эксплуатацию.

3. Причинами остатков в вагонах перевозимых грузов являются особенности конструкции нижней части бункеров - днища, 551 кото-

рого расположено перпендикулярно направлению движения выгружаемого грува, и недостаточный угол наклона стен бункеров.

4. Причина),(и образования в хопперах-цементовозах бетонооб-разного загрязнения и глыб являются дождь и снег, поладаемые в кувов через открытые вагрувочные люки. Конденсат, образующийся в кузове, играет двоякую роль. С одной стороны он ухудшает» условия скольжения цемента по стенками бункера, с другой стороны - приводит к своеобразной консервации внутренней поверхности обшивки вагона и предотвращению ее износа.

б. При анализе выгрузки из вагона слеживающихся грузов, в том числе - цемента следует рассматривать три этапа ее выполнения: первый этап - начало разгрузки, второй - выгрузка основной части цемента, третий - зачистка вагона.

Расчет вагонов необходимо производить из условия обеспечения выполнения наиболее трудно выполнимого - третьего этапа разгрузки вагонов - зачистки вагона.

При проектировании бункеров необходимо обеспечивать отсутствие застойных и "мертвых" зон движения выгружаемых грузов, а также учитывать реальное состояние обшивки в эксплуатации и использовать при расчете углов наклона стен коэффициент внутреннего трения цемента.

6. Предотвращение образования конденсата и обеспечение требуемого угла наклона стен бункеров может быть достигнуто применением теплоизоляционного или бетонного покрытия.

7. Причиной выхода крыш вагона из строя является разгрузка их с закрытыми загрузочными ляками. При этом в кузове образуется вакуум недопустимой величины, приводящий к действию на крышу нагрузки величиной до 45 кН.

8. Для предотвращения попадания в кузов дождя и снега и

обеспечения разгрузки хопперов-цементовозов с закрытыми загрузочными люками разработаны конструкции загрузочного и предохранительного люков, обеспечивающих дополнительные зазоры в кузове.

Разработана методика определения площади дополнительных зазоров в кузове хопперов-цементовозов для устранения в нем вакуума при разгрузке. Определена площадь дополнительных зазоров, обеспечивающая предотвращение вакуума в кузове - 310 см2.

До - введения в конструкцию вагона дополнительных ваворов в кузове или предохранительного люка при разгрузке хопперов-цементовозов достаточно открыть один загрузочный люк для устранения вакуума в кузове.

Разработанные решения могут быть использованы в вагонах других типов, которые разгружаются по такс?,(у же принципу, что и хопперы-цементовозы. При проектировании таких вагонов целесообразно проводить проверочные расчеты крыши от действия на нее усилий, вызванных вакуумом.

9. Для обеспечения саморегуляция процесса разгрузки вагона и требований экологии необходимо использовать разработанное комбинированное ограждение зоны разгрузки бункеров вагона.

10. Для улучшения условий разгрузки и обслуживания вагонов разработаны рыхлитель и пневматический вибратор с изменяющимися вибрационными характеристиками.

11. Разработаны математическая модель и программное обеспечение для расчета напряженного состояния обшивки хопперов-цементовозов от действия на нее динамических нагрузок.

При использовании пневмовибратора максимальные напряжения в обшивке - 163 МПа - не превышают допускаемых.

12. Разработаны новый способ и технология очистки хопперов-цементовозов от бетоносбразных глыб с помощью сялсбых гидрдл-

' - 20 -

лических элементов и перфоратора. Применение технологии позволяет значительно снизить затраты труда и времени на очистку вагонов и производить очистку вагонов от глыб любой прочности.

13. Результаты проведенных исследований используются в Главном управлении вагонного хозяйства, ПКВ ЦВ МПС, на вагоностроительных заводах и ремонтных предприятиях при проектировании новых и модернизации эксплуатирующихся вагонов.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Эффективнее использовать вагоны-цементовозы. Скорина Н.И., Дубяга Д.А., Маяовичко В.В. // Ж.-д. трансп.- 1980. - N 6.-С.21-22.

2. A.c. 1093G64, МКИ3 B65Q 53/24. Устройство для выгрузки сыпучего материала из емкости / В.В.Маловичко (СССР). 2973423/2711; Заявлено 19.03.80. Опубл. 23.05.84 // Вюл-N 19.- 3 с.: ил.

3. Маяовичко В.В. Анализ конструкции и технического состояния цистерн-цементовозов. Пути повышения эффективности их использования // Научн.-практич. конф.: Аннот. докл. / Харьков, 1982. -С.20-21.

4. A.c. 1364515, МКИ4 B61D 7/00. Вагон-хоппер / В.В.Маловичко и др. (СССР). 4047118/27-11; Заявлено 01.04.86. Опубл. 07.01.88 // Bkui.N 1.- 4 с. : ил.

5. A.c. 1567430, МКИ5 B61D 17/16, B65D 90/10. Способ разгрузки вагона-хоппера / В.В.Маловичко и др. (СССР). 4249105/27-13; Заявлено 26.05.87. Опубл. 30.05.90 // Bxui.N 20. -'4 е.: ил.

6. Пат. 1555217, МКИ5 B65D 88/64. Способ выгрузки сыпучих материалов из бункера и устройство для его осуществления / В.В.Маловичко (СССР). 4367369/31-13; Заявлено 25.01.88. Опубл. 07.04.90 // Bkxh.N 13. - 4 с.: ил.

- ¡L'l -

7. A.c.1616844, МКИ5 B65D 88/54. Бункер железнодорожного вагона / В,В.Маловичко и др. (СССР). 4367375/31-13; Заявлено 25.01.88. Опубл. 30.12.90 // Бюл. N 48,-'z е.: Ил.

8. Маловичко В. В. Пути совершенствования конструкции и условий эксплуатации хопперов-цементовозов // Материалы XXXVI научи, -технич. конф. Т.2 / ХабИИЖТ. - Хабаровск, 1989. - С. 103-10.1.

9. Хусидов В.Д., Смазанов С.И., Маловичко В.В. Моделирование пластинчато-стержневых элементов вагонов // XIII научн.-технич. конф. сотрудников ИРИИТа и специалистов эксплуатации и строительства железных дорог Сибири и БАМа: Тез. докл. - Иркутск, 1980. -С. 30.

10. Маловичко В.В. Предложения по очистке хонпероЕ-цемеьто-йозов // Тез. докл. 53 научн.-технич. конф. кафедр институт,! и специалистов ж.-д. трансп. / Харьк. ин-т инж. ж.-д. трансп. -Харьков, 1989. - С. 13-14.

11. A.c. 1731712, МКМ5 B65G 67/24. Устройство для разгрузки сыпучих материалов из железнодорожных вагонов / В.В.Маловичко и др. (СССР). 4804766/13; Заявлено 20.03.00. Опубл. 20.03.92 // Вол. N 17. 3 с.: ил.

12. Маловичко В.В. Совершенствование конструкции и кузова вагонов-хопперов и методов их разгрузки // Всесоюз. межвуз. научн. -практ. конф. студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов: Тез. докл. - М. , 1990. - С.20.

13. Хусидов В.Д., Голосовский С.А., Маловичко В.В., Смазанов С,И. Использование динамического численного метода для решении смешанных краевых задач механик.; больших систем, содержащих пластинчатых элементы // Моделирование и оптимизация сложных механических систем: Сб. научн. тр. / АН УССР. Ин-т кибернетики им. В.М.Глушкова, Научн. Совет АН УССР по пробл. "Кибернетика" - Ки-

ев, 1 ООО. - С.50-65.

14. Патент России 2000014, MIO'/', B65G 67/24. Способ очистки от Tin'!','!!« монолитных глыб бункера железнодорожного вагона / В.В.Млюпичко (СССР). - 5000320/11; Заявлено 20.03.91. Опубл. 00.1 1. УЗ // ВюлЛ! 43-44. - Г) е.: ил.

15. M.'Lf'oiüt'ü'.o В. В. , Пгмчанинов Ю.Т, Старцев О.В. Способ очистки хсчшоро» «емсптомюои // XXXY11 научн.-технич. конф.: Тча. докл. - Хабаровск, 1091. - С.246.

10. ¡'..иоьнчко В.В., Вокач В. В. Причины потерн устойчивости Kpirüi Kireüoit- хопи«'$>с>« в оксплуатгицш и пути совершенствования их кГчютруипин /'/ Мсх&узоп. VI !1 конференция: Проблемы мех.чники хе-л»;;чюд«>И'.-.!!ОГО тр.'йгепорта: Динамика, прочность и надежность под-íuч;:ого состава: Тез. докл. конф. / Днепр, ин-т инд. ж.-д. т;л".нсн. - Днепропетровск, 1002. - С. 100-107.

17. Устройство для поыетения эффективности выгрузки сыпучих продуктов из нагонов типа "хоппер", бункеров и емкостей. В.В.Бочаров, И. II. Ручина, киг.оничко В Л*. // Имформ. листок Рязанского «■•Аотргюлг'вого территориального центра научно-техн. инф. и пропаганды. - 1093. - С. 3.

1В. Причины загрязнения хопперов- цементовозов и их устранение. Малопичко В. В. // Ж.-д. трансл. - '2903. - N 1. 'С. 47-53.

MAJTOK14K0 ВЛАДИМИР ВАЛЕНТИНОВИЧ

С0ВЕРГО1СТВ01УШИЕ КОНСТРУКЦИИ КУЗОВОВ И МЕТОДОВ РАЗГРУЗКИ ХОППЕРОВ-ЦЕМЕНТОВОЗОВ 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

Сдаю о набор Об.09.94 Подписано к печати 06.09.94.

Фермат бумаги 00x90 1/16 Объем 1,375 печ.л.

Заказ 1078 Тираж 100 экз.

Типография МИЛ Та, 101475, Москва, ул. Образцова, 15