автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование конструкции специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов

На правах-рукописи

ФЕДОРОВ Сергей Александрович

иилиьаоге

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ВАГОНОВ-ЦИСТЕРН ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Специальность 05.22.07 — Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2007

003053026

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения» (ПГУПС) на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство».

Научный руководитель -

Доктор технических наук БИТЮЦКИЙ Александр Анатольевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор ЛАПШИН Василий Федорович

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник ШАРИНОВ Илья Львович

Ведущая организация -ЗАО НО «Тверской институт вагоностроения»

Защита состоится «15» марта 2007 г. в 1330 часов на заседании диссертационного совета Д 218.008.05 при Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9, ауд. 5-407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан « /<£» ереЛралл 2007 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью организации, просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Важную роль в развитии экономики Российской Федерации играет эффективная работа железнодорожного транспорта. Одной из основных составляющих транспортной системы страны является перевозка сырьевых грузов, значительную часть которых составляют нефтепродукты. Их транспортировка осуществляется наливом в вагонах-цистернах. Парк вагонов-цистерн составляет от 45% до 100% от общего количества грузовых вагонов транспортных компаний в зависимости от их специализации. Традиционно для России вся номенклатура данных грузов перевозилась в двух типах железнодорожных цистерн: для светлых и темных нефтепродуктов. В последнее время в связи с ростом экономики страны и появлением большого количества транспортных компаний активизировалась работа по повышению эффективности транспортировки нефтепродуктов. Одним из наиболее перспективных путей в данном направлении является создание специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов. Таким образом, исследования, направленные на совершенствование их конструкции, являются актуальными и вытекают из первоочередных задач, стоящих перед железнодорожным транспортом страны.

При создании данного вида подвижного состава важным является этап выбора основных технико-экономических параметров, таких, как масса тары и объем котла. При этом максимальной эффективностью обладают цистерны, параметры которых в большей мере соответствуют характеристикам грузов. Однако до настоящего времени недостаточно учитывалось расширение перечня перевозимых грузов. Кроме того, эксплуатируемые сейчас вагоны-цистерны имеют удовлетворительные эксплуатационные характеристики котла и его основных элементов, рамы, системы погрузки-выгрузки. При этом конструкции соединений основных несущих элементов, подверженных наиболее частым повреждениям при эксплуатации, уделялось недостаточно внимания.

Целью работы является совершенствование конструкции специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов на основе усовершенствованной методики выбора технико-экономических параметров вагона-цистерны и методики исследования соединений основных несущих элементов котла.

Для достижения поставленной цели в диссертации решались следующие основные задачи:

1. Разработка общего алгоритма и методики выбора параметров и совершенствования конструкции соединений основных несущих элементов;

2. Выполнение классификации вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов и разработка на ее основе обобщенной конструктивной схемы вагона-цистерны для перевозки нефтепродуктов;

3. Совершенствование методики выбора технико-экономических параметров новых вагонов-цистерн;

4. Разработка прикладных методик и создание расчетных моделей соединений основных несущих и подкрепляющих элементов конструкции вагона-цистерны;

5. Апробация разработанных методик, алгоритма и расчетных схем;

6. Проведение расчетно-экспериментального обоснования применения листового проката повышенного класса прочности для изготовления котлов вагонов-цистерн;

7. Проведение экспериментальных исследований новых вагонов-цистерн;

8. Оценка экономического эффекта применения разработанных методик, алгоритма и расчетных схем при совершенствовании вагонов-цистерн.

Решение поставленных задач проводилось путем комбинирования методов моделирования, аналитических методов, расчетов с применением метода конечных элементов и проведения натурных экспериментов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Выполнена классификация, и на ее основе разработана обобщенная конструктивная схема вагона-цистерны для перевозки нефтепродуктов, представляющая ее в виде пятиуровневой иерархической структуры и позволяющая формировать комплекс основных конструктивных признаков, оценивать функциональные взаимосвязи и определять наиболее перспективные конструктивные схемы исполнения элементов соединения;

2. Сформирован алгоритм выбора параметров зон соединения основных узлов, системы опирания и подкрепляющих элементов котла, позволяющий на основе детального исследования функциональных связей элементов 3-4 уровней с учетом новых технологий производства и уточненной оценки напряженно-деформированного состояния производить выбор параметров и совершенствование конструкции элементов;

3. Разработаны уточненные параметризованные расчетные модели вагона-цистерны в целом, зон соединения основных несущих и подкрепляющих элементов, позволяющие на основе учета основных геометрических особенностей выбирать их параметры и конструктивное исполнение;

4. Получены зависимости показателей прочности от геометрических параметров соединений основных несущих элементов и подкрепляющих элементов вагона-цистерны, позволяющие выбирать рациональные

параметры специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов.

Практическая ценность работы:

1. Усовершенствованная методика обоснования и выбора технико-экономических параметров позволила сформировать новые номенклатурные группы грузов и определить типаж новых специализированных вагонов-цистерн повышенной экономической эффективности;

2. Разработанные уточненные расчетные модели, основанные на детальном исследовании элементов 3-4 уровней с учетом новых технологий производства и уточненного исследования напряженно-деформированного состояния конструкции, позволяют при выполнении многовариантных расчетов сократить затраты по выбору параметров соединений основных несущих элементов и подкрепляющих элементов вагона-цистерны и повысить общее качество их проектирования;

3. Произведенная расчетная оценка напряженно-деформированного состояния конструкции вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов позволяет разрабатывать комплекс конструктивно-технологических мероприятий по снижению их металлоемкости и себестоимости;

4. Выполненное расчетно-экспериментальное обоснование параметров, конструкции и технологии изготовления позволяет получить экономический эффект на один вагон не менее 630 тыс. руб. за срок службы.

Достоверность полученных результатов подтверждается результатами экспериментальных исследований вагона-цистерны: максимальное расхождение экспериментальных и расчетных напряжений не превышает: 8% при действии статических нагрузок, 7-15% при ударных нагружениях.

Обоснованность разработанных рекомендаций подтверждается положительными результатами эксплуатационных испытаний.

В диссертации излагаются научно обоснованные технические, экономические и технологические разработки, имеющие существенное значение для экономики железнодорожного транспорта страны.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на научно-технических конференции ФГУП «УВЗ» и УрГУПС (2006 г.); конференциях «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты» ПГУПС (2003,2005 гг.); на неделях науки ПГУПС (2005,2006 гг.); на научном семинаре кафедры «Вагоны» УрГУПС; на научно-технических совещаниях Департамента вагонного хозяйства МПС РФ и ОАО «РЖД» (20022006 гг.); на производственно-технических совещаниях завода «Рузхим-маш» (2003-2006 гг.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в десяти печатных работах, отдельные разделы теоретических исследований приведены в трех отчетах о научно-исследовательских работах. Получено свидетельство на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация включает в себя введение, пять глав, заключение, приложение и изложена.на 140 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы и 53 иллюстрации. Список использованных источников насчитывает 121 наименование.

Основное содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулирована цель работы, ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проведен краткий обзор и анализ исследований в области совершенствования конструкции вагонов-цистерн. Показано, что исследованиями по совершенствованию грузового подвижного состава, занимались многие ученые ВНИИЖТ, ГосНИИВ, МИИТ, ПГУПС, УрГУПС и ряда других университетов, академий и производственных объединений: JI.B. Балон, Н.С. Бачурин, A.A. Битюцкий, М.М. Болотин, Ю.П. Бороненко,

A.И. Быков, В.И. Варава, М.Ф. Вериго, C.B. Вершинский, Ю.В. Воронова, Э.И. Галай, E.H. Давыдова, В.Н. Данилов, Ю.В. Демин, Е.П. Дудкин, Н.М. Ершова, В.В. Зубенко, И.П. Исаев, A.A. Камаев, В.А. Камаев, М.Б. Кельрих,

B.П. Клюка, В.В. Кобищанов, МЛ. Ковалев, H.A. Ковалев, M.JI. Коротенко, В.Н. Котуранов, А.Д. Кочнов, В.Ф. Криворудченко, H.H. Кудрявцев, В.А. Лазарян, В.Ф. Лапшин, В.П. Лозбинев, В.В. Лукин, A.A. Львов, Л.А. Ма-нашкин, М.П. Михалевич, А.И. Михалевский, В.Г. Мышков, E.H. Никольский, Л.Н. Никольский, М.Н. Овечников, H.A. Панькин, М.П. Пахомов, H.H. Пашков, Г.И. Петров, Н.П. Петров, B.C. Плоткин, A.A. Попов, А.Н. Савоськин, В.И. Сенько, М.М. Соколов, A.B. Смольянинов, A.B. Третьяков, В.Ф. Ушкалов, Ю.П. Федосеев, В.Н. Филиппов, И.Л. Шаринов, И.И. Челноков, Г.Ф. Чугунов, Л.А. Шадур, П.В. Шевченко, В.Ф. Яковлев. Больное количество работ посвящено выбору параметров и совершенствованию конструкции непосредственно вагонов-цистерн. Решением задач оптимизации параметров, выбора рациональной конструктивной схемы вагонов занимались В.В. Лукин и Л.А. Шадур. Однако результаты их работы получены для плановой системы хозяйствования и не учитывают изменившейся номенклатуры перевозимых грузов и современной транспортной инфраструктуры. Вопросами классификации вагонов-цистерн занимались В.В. Лукин, A.A. Радзиховский, Л.А. Шадур, но данные классификации базировались на основе двух-, или трехуровневого представления элементов модели вагона без учета конструктивных соединений элементов более низких уровней (3-4).

Разработка новых вагонов-цистерн основывалась на блочно-модульном принципе для создания унифицированного подвижного состава. При этом на производство ставились хорошо отработанные и зарекомендовавшие себя в эксплуатации, но морально устаревшие конструкции вагонов. Исследованием напряженно-деформированного состояния различных узлов котлов вагонов-цистерн занимались М.М. Болотин, Р.Ф. Канивец, В.Н. Котуранов, М.Н. Овечников, A.B. Смольянинов и др. Однако в данных алгоритмах не в полной мере оценивалась роль соединений основных несущих элементов (соединения люка-лаза, сливного устройства, подкрепляющие элементы) и функциональные взаимосвязи модулей. Исследованию напряженно-деформированного состояния котла и рамы в зоне опирания посвятили свои труды многие ученые ВНИИВ, МИИТ, ПГУПС, Азовмаша: A.A. Битюцкий, В.М. Бубнов, В.Н. Котуранов, B.C. Лагута, М.Н. Овечников, A.B. Смольянинов, A.M. Соколов, В.Н. Филиппов. До настоящего момента четырехосные вагоны продолжают выпускаться серийно только с типовой брусковой схемой опирания. Вопросами применения новых материалов для снижения металлоемкости конструкции вагона посвящены многочисленные исследования МИИТ, ВНИИЖТ, Азовмаша, Урапвагонзавода, но данные работы практически не затрагивали вопроса использования сталей повышенного класса прочности.

Выполненный обзор работ позволил сформулировать основные задачи исследования, необходимые для достижения поставленной цели.

Во второй главе диссертации для выбора параметров и совершенствования конструкции соединений основных несущих элементов вагона-цистерны на первом этапе разработаны общие методика и алгоритм, состоящие из шести этапов: выбор основных конструктивных признаков вагона, выбор технико-экономических параметров, разработка методики выбора параметров элементов вагона, расчетная и экспериментальная оценки напряженно-деформированного состояния конструкции и расчет экономической эффективности внедрения результатов исследований. В целом структура данного алгоритма является традиционной. Однако на каждом этапе учитывались особенности создания специализированных вагонов-цистерн для нефтепродуктов: исследование конструктивных соединений элементов; изменение номенклатуры перевозимых грузов и транспортной инфраструктуры; отказ от блочно-модульного принципа конструирования и применение новых конструктивных элементов соединений; выбор параметров элементов соединения основных несущих и подкрепляющих элементов, наиболее нагруженных в эксплуатации; применение новой стали повышенного

класса прочности; особенности эксплуатации вагонов в условиях частной операторской компании.

На следующем этапе для определения возможных конструктивных реализаций и формирования возможных путей совершенствования конструкции вагонов-цистерн выполнены обзор и классификация отечественных и зарубежных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов. Приведены различия в технико-экономических параметрах вагонов, их конструктивное разнообразие, Основные части, сборочный единицы и конструктивные элементы сборочных единиц.

На основе выполненной классификации на третьем этапе разработана обобщенная конструктивная схема вагона-цистерны для перевозки нефтепродуктов, представляющая ее в виде пятиуровневой иерархической структуры, и ее графическое представление (рисунок 1).

1-Й у ровен (»-Вагон в целом

Я^Й^Г // : - . -"а?:.

I........

2-Й урйнснь-Осно.ти^с чягЫ_""••'•>•-.___

елиднцк! ___

Л ^ ¡1}\ I.' 11: п II 1.1 г < 1Г\^ч;! I. (ч'нцнгчньк с.п:т:а_________

5-й % |м'|утиI.- >1 оме11 дрные дгга-т» _

. УНИФИЦИРОВАННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Г"""1 ■ ИССЛ1ШСЛ$Л|ЙЙЬ1Ё ЭЛЬМЫ I ] Ы ■ МОДЕРНИЗИРУЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Рисунок 1 - Обобщенная конструктивная схема иипша-цистерны лля переярок« мсфрггтрддуктй!

С помощью анализа конструктивной, технологической и эксплуатационной информации о свойствах элементов (блоков) вагона-цистерны выделены три типа узлов: унифицированные, исследованные и модернизируемые элементы.

Модернизируемые элементы, включающие обечайку и днища котла, люк-лаз, соединение люка-лаза и сливного устройства с обечайкой, подкрепляющие элементы, соединение котла с рамой, в связи с недостаточными показателями надежности и необходимостью дополнительного изучения определены в качестве объектов исследования.

Общая методика выбора параметров и совершенствования конструкции специализированных вагонов-цистерн состоит из двух частей: методики обоснования и выбора технико-экономических параметров и методики исследования напряженно-деформированного состояния конструкции. На четвертом этапе разработана методика выбора технико-экономических параметров, состоящая из следующих этапов: формирование номенклатурных групп грузов и разработка типажа новых вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов. Исходными объектами для процедуры формирования служат обобщенные модели вагона и груза, представляющие собой вектора:

где

р'ЛрП- 1-й классификационный признак вагона (груза), 1=7

П! число классификационных признаков вагона (груза).

Помимо этого вводится операторное множество правил-требований к конструктивному устройству вагона в зависимости от вида груза:

0 = {с1^2...С1г.^}!{Г,Т'1} = ^(0), (2)

где с1, - элемент множества - правило, определяющее конструктивные особенности вагона-цистерны; па - число правил; Т,Т1 - матрицы разрешений и запрещений.

Результатом решения является множество номенклатурных групп грузов, минимально необходимое для перевозки рассматриваемого перечня грузов. В ходе исследования выделены четыре усовершенствованных номенклатурных группы светлых и темных нефтепродуктов и создан типаж новых специализированных вагонов-цистерн для их перевозки, обеспечивающих существенное повышение экономической эффективности эксплуатации по сравнению с аналогами.

На следующем этапе разработано семейство параметризованных уточненных расчетных схем вагона в целом и соединений основных несущих и подкрепляющих элементов. При разработке моделей использовались пластинчатые, стержневые с шестью степенями свободы в каждом узле и пространственные конечные элементы с тремя степенями свободы в узле. Созданные модели отличались уточненным описанием кинематических граничных условий и зон концентрации напряжений, учитывали геометрические и технологические особенности конструкции, особенности эксплуатации и силового взаимодействия, технологию ремонта. Выбор параметров элементов осуществляется с помощью численных методов нелинейного программирования: градиентного метода для элементов котла, факторного - для системы опирания. На основе градиентного метода выбраны оптимизирующие параметры:

л,+1 =#' -а'цхп'), (3)

где а! - шаг градиентного метода.

При факторном анализе использовался дробный и полный факторный эксперимент. При этом функции отклика для составленных моделей (эквивалентные напряжения в элементах конструкции) имели следующий вид:

п

удфэ=ь0 + М, +ь,4 + ... + М, .

1=0

упфэ = ь0 + м. + ъгаг +6,4 + мл +

++ + ъПзААА ' (4)

где А1,А2, - переменные проекта (геометрические параметры моде-

ли); ь0,ь], ...,ърътъц,ъф - параметры модели.

В третьей главе диссертации выполнена апробация разработанной методики, алгоритма и расчетных моделей при создании новых специализированных вагонов-цистерн с модернизированными соединениями элементов. На разработанной конечно-элементной модели вагона-цистерны согласно требованиям «Норм для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм» имитировались различные продольные, вертикальные и боковые нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации. При разработке модели использовались традиционные подходы метода конечных элементов, использующего формулы баланса энергии деформаций:

М-МНР}, (5)

и анализ полей напряжений:

где [К\ - матрица жесткости системы; {¿/} - матрица перемещений; {/*} - матрица, характеризующая совокупность внешних воздействий; [£>] - матрица упругости; - матрица-столбец деформаций.

Результаты исследования позволили выделить соединения, являющиеся потенциально опасными с точки зрения принятых критериев прочности: обечайка котла в зоне опирания, зона соединения люка-лаза и обечайки котла, зона соединения сливного устройства и обечайки котла, оболочка котла. Поэтому на следующих этапах выполнены дополнительные исследования данных элементов с целью выбора их параметров и конструктивного исполнения, обеспечивающих выполнение нормативных требований прочности.

В ходе работы проведен сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния основных вариантов исполнения зоны соединения люка-лаза с обечайкой: штуцер с накладным кольцом; штуцер с отбортовкой; штуцер с -горообразной вставкой (рисунок 2).

Он

У

Штуцер с накладным кольцом №

Отбортовка

Бн, Бо, Бв - толщины накладного кольца, отбортовки и торообразной вставки, Он - диаметр накладного кольца, Яо, Яв — радиусы отбортовки и торообразной вставки. Торообразная вставка

Рисунок 2 - Варианты исполнения зоны соединения люка-лаза с обечайкой котла

Получены зависимости прочностных характеристик от геометрических параметров соединений (рисунок 2) при действии гидростатического давления 0,55 МПа (рисунок 3). Выбрано наиболее рациональное исполнение зоны приварки люка-лаза к обечайке котла (соединение с торообразной вставкой), обеспечившее существенное снижение напряжений до 3,6 раз по сравнению с неподкрепленной обечайкой (260 и 920 МПа соответственно) при снижении массовых характеристиках относительно варианта с усиливающей накладкой на 40%.

n (o f*- со o> o

Радиус вставки,'гм«Лг"

—Тсрсобразная вставка

ф Ф

1 í II

о о* Е о 2

800 600 400 200 0

11 13 15 17 19 21 Толщина вставки, мм

— —Горообразная вставка - - - Котел

Рисунок 3 - Зависимости эквивалентных напряжений в элементах конструкции котла от геометрических параметров соединения (вариант торообразной вставки)

Разработаны варианты конструктивного исполнения зоны соединения котла с рамой (рисунок 4а) и получены зависимости прочностных характеристик котла и рамы от геометрических параметров опоры (рисунок 46) при действии ударной нагрузки 3,5 МН (рисунок 4в).

а) Варианты исполнения опоры. 1-опорные листы развернуты полками внутрь; 2-передний опорный лист развернут полкой наружу, 3-опорные листы развернуты полками наружу; 4-опорные листы развернуты полками наружу, расстояние между ними уменьшено; 5-опорные листы с измененной геометрией поперечного профиля 460-

?С 440-V

L), мм _

б) геометрические в) Зависимости эквивалентных напряжений в элементах конст-параметры опоры рукции от геометрических параметров опоры

Рисунок 4 - Выбор параметров и конструктивного исполнения зоны соединения котла с рамой

В результате выбраны параметры системы передачи продольных нагрузок, определен наиболее рациональный вариант ее конструктивного исполнения - двухлистовая штампованная опора, крепящаяся к котлу и раме с помощью сварных и болтовых соединений соответственно. При данном варианте исполнения опоры максимальные напряжения в конструкции составили 95% от допускаемых, и материалоемкость снижена на 32% по сравнению с типовой лежневой опорой.

Подобные исследования по выбору параметров выполнены также для обечайки и днищ котла вагона-цистерны, подкрепляющих элементов и зоны приварки сливного устройства к обечайке котла.

В четвертой главе приведены методики и результаты экспериментальных исследований по обоснованию использования новой стали марки 09Г2С, статических и динамических прочностных испытаний опытного образца вагона, эксплуатационных испытаний вагонов-цистерн.

На первом этапе выполнены сравнительные испытания сварных образцов листового проката различного класса прочности (325,345) с прокатом повышенного класса прочности 390 для изготовления котлов вагонов-цистерн, изготовленного с использованием технологии контролируемой прокатки. Испытания проводились совместно с ВНИИЖТ на специальном гидропульсаторе по схеме трехточечного изгиба. Образцы, выполненные в виде балок коробчатого сечения, испытывапись при асимметричном цикле (коэффициент асимметрии цикла 0,1) с частотой нагружения около 5 Гц на базе испытаний 2х10б циклов. В результате испытаний получены кривые ограниченной долговечности для сталей различного класса прочности (рисунок 5), показавшие увеличенный на 10% предел выносливости новой стали и возможность ее применения при изготовлении котлов вагонов-цистерн со сниженной металлоемкостью.

На втором этапе проведены экспериментальные исследования опытного образца вагона-цистерны. В объем испытаний включены: испытания на статическую прочность; испытания на статическую прочность котла избыточным давлением; динамические испытания на прочность при соударении. Испытаниям подвергался опытный образец вагона-цистерны модели 15-1221 производства ОАО «Рузхиммаш». Вагон подвергался действию следующих нагрузок: вертикальной; горизонтальной продольной растягивающей; горизонтальной продольной сжимающей; ударной (инерционная нагрузка при соударении); самоуравновешенной (внутреннее давление при гидравлических испытаниях).

140,00 120,00 100,00

1,00Е+05

1.00Е+06 Количество циклов

1,00Е+07

♦ 325 ■ 345 а 390

-Степенной (390) ---Степенной (345) - - - Степенной (325)

Рис.5 Кривые ограниченной долговечности для сталей различного класса прочности

Испытания проводились на территории испытательного' центра ОАО «Рузхиммаш» (г. Рузаевка) и ОАО НО «ТИВ»(г. Тверь). Основные результаты испытаний конструкции вагона-цистерны для зон с наибольшим уровнем напряжений приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Максимальные эквивалентные напряжения, возникающие в элементах конструкции котла по результатам испытаний и расчетов

Исследуемая зона Вид нагрузки Эквивалентные напряжения, МПа Расхождение между данными испытаний и расчета, %

по данным испытаний по данным расчета

Обечайка котла Избыточное давление 0,55 МПа 70,8 76,4 7,3

Днище котла 196,0 183,4 6,9

Зона соединения люка-лаза с обечайкой котла 244,1 248,2 1,7

Зона соединения сливного устройства с обечайкой котла Ударная нагрузка 3,5 МН 115,6 101,9 13,5

Подкрепляющие элементы (шпангоуты) Избыточное давление 0,55 МПа 143,3 136,6 4,9

Зона опирания котла на раму (фасонные лапы) Ударная нагрузка 3,5 МН 280,6 245,9 14,1

Зона опирания котла на раму (лежневые опоры) 170,2 148,1 14,9

Полученные результаты экспериментальных исследований подтвердили: во-первых, соответствие конструкции нового вагона-цистерны требованиям нормативной документации; во-вторых, достоверность расчетных исследований вагона-цистерны - максимальное расхождение экспериментальных и расчетных напряжений не превысило: 8% при действии статических нагрузок, 15% при ударных нагружениях.

На третьем этапе проведены эксплуатационные испытания новых вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов производства завода «Руз-химмаш». Испытаниям подвергались 100 вагонов-цистерн, использующихся при плановых перевозках на маршрутах эксплуатации вагонов собственности ОАО «Дальневосточная транспортная группа». Результаты испытаний подтвердили обоснованность разработанных рекомендаций в части выбора параметров и конструкции, основные эксплуатационные характеристики, безопасность эксплуатируемых вагонов-цистерн и возможность их постановки на серийное производство.

В пятой главе выполнена оценка экономических результатов от использования новых специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов в соответствии с разработанной методикой. Выполненное расчетно-экспериментальное обоснование параметров, конструкции и технологии изготовления позволило получить экономический эффект на один вагон по сравнению с аналогами не менее 630 тыс. руб. на срок службы. Основные положения разработанной методики использованы при создании ряда специализированных вагонов-цистерн производства завода«Рузхиммаш».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненный комплекс теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию и выбору параметров соединений основных несущих элементов и совершенствованию конструкции специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов позволил констатировать следующее:

1. Уточнена методика выбора технико-экономических параметров вагона-цистерны и разработаны общие методика и алгоритм исследования соединений основных несущих элементов котла, позволяющие проводить исследования по совершенствованию конструкции специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов.

2. Выполнена классификация вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов, учитывающая отечественный и зарубежный опыт вагоностроения и позволяющая осуществлять выбор основных направлений совершенствования конструкции вагонов, в том числе и соединений основных несущих элементов.

3. Разработана обобщенная схема вагона-цистерны для перевозки нефтепродуктов, выполненная в виде пятиуровневой иерархической структуры и позволяющая формировать комплекс основных конструктивных признаков, оценивать функциональные взаимосвязи и определять наиболее перспективные конструктивные схемы исполнения соединений основных несущих элементов. Выделены соединения, обладающие недостаточной надежностью (зоны соединения основных узлов, система опирания и подкрепляющие элементы котла), и на базе выполненной классификации определены перспективные варианты их конструктивного исполнения.

4. Разработаны новые методика и алгоритм обоснования и выбора технико-экономических параметров вагонов, учитывающие изменившуюся номенклатуру нефтепродуктов и современную инфраструктуру железнодорожных перевозок и позволяющие определять показатели назначения новых вагонов-цистерн. На основе анализа структуры и объемов перевозки грузов операторскими компаниями выделены четыре новых номенклатурных группы светлых и темных нефтепродуктов, и создан типаж специализированных вагонов-цистерн для их перевозки.

5. Разработаны прикладные методики и расчетные модели соединений основных несущих элементов, позволяющие на основе учета функциональных взаимосвязей элементов 3-4 уровней выбирать их рациональные параметры и совершенствовать конструкцию специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов. В ходе апробации методик и расчетных моделей выбраны рациональные варианты конструктивного исполнения зон соединения люка-лаза и сливного устройства с обечайкой котла (торообразная вставка), подкрепляющих элементов котла (шпангоуты из омегообразного профиля) и системы опирания котла на раму (приварные двухлистовые штампованные опоры), а также определены их параметры, обеспечивающие соответствие конструкции вагона-цистерны нормативным требованиям.

6. Выполнено расчетно-экспериментальное обоснование применения новой стали марки 09Г2С повышенного класса прочности 390, показавшее увеличенный на 10% предел выносливости новой стали по сравнению с аналогами класса прочности 325-345 и подтвердившее возможность ее применения при изготовлении котлов вагонов-цистерн со сниженной металлоемкостью.

7. Проведены экспериментальные исследования по оценке напряженно-деформированного состояния, включающие статические и динамические испытания новых специализированных вагонов-цистерн для

перевозки нефтепродуктов, результаты которых подтвердили данные, полученные расчетным путем.

8. При оценке экономических результатов от использования новых специализированных вагонов-цистерн получено, что их применение позволит перевозить большую массу груза, за счет сокращения парка обеспечит уменьшение затрат на покупку и содержание парка и гарантирует экономический эффект на один вагон по сравнению с аналогами не менее 630 тыс.руб. на срок службы.

9. Основные положения разработанной методики обоснования и выбора параметров соединений основных несущих элементов использованы при создании специализированных вагонов-цистерн производства завода «Рузхиммаш» моделей 15-1219, 15-1221, 15-1209 и 15-1229 с улучшенными технико-экономическими параметрами.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

работы, опубликованные в изданиях, входящих в перечень, рекомендованный ВАК Минобразования России:

1. Печникова Н.М., Федоров С.А. Обеспечение безопасной эксплуатации специализированных вагонов для перевозки опасных грузов при расширении их функциональных характеристик / Н.М. Печникова, С.А. Федоров // Безопасность труда в промышленности. - 2006. - №10 -С. 8-11.

работы, опубликованные в изданиях, не входящих в перечень, рекомендованный ВАК Минобразования России:

2. Сафронов Д.В., Сувернев М.Н., Федоров С.А. Совершенствование конструкции опирания котла на раму / Д.В. Сафронов, М.Н. Сувернев, С.А. Федоров // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: тезисы докладов III науч.-техн. конф. - СПб: ПГУПС, 2003. - С.27-28.

3. Федоров С.А. Исследование повреждаемости котлов вагонов-цистерн / С.А. Федоров // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: тезисы докладов IV науч.-техн. конф. - СПб: ПГУПС, 2005. -С. 193-194.

4. Сувернев М.Н., Федоров С.А. Разработка вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов с повышенной осевой нагрузкой / М.Н. Сувернев, С.А. Федоров // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: тезисы докладов IV науч.-техн. конф. - СПб: ПГУПС, 2005. - С. 181-182.

5. Федоров, С.А. Совершенствование эксплуатационного парка вагонов-цистерн операторских компаний. / С.А. Федоров; Петербургский

государственный университет путей сообщения. - СПб, 2006. - 11 е., ил., библ. 5. - Рус. - Деп. в ЦНТИ ОАО РЖД 29.08.2006, № 6487-жд2006.

6. Федоров, С.А. Исследование напряженного состояния и выбор путей снижения металлоемкости вагонов-цистерн. / С.А. Федоров; Петербургский государственный университет путей сообщения. - СПб, 2006. -11 е., ил., библ. 4. - Рус. - Деп. в ЦНТИ ОАО РЖД 29.08.2006, № 6486-жд2006.

7. Федоров, С.А. Анализ конструктивных построений и структуры вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов. / С.А. Федоров ; Петербургский государственный университет путей сообщения. - СПб, 2006. - 19 е., ил., библ. 12. - Рус. - Деп. в ЦНТИ ОАО РЖД 29.08.2006, № 6485-жд2006.

8. Пат. 58483 Российская Федерация, МПК B61F1/14, B61D5/00. Устройство для крепления котла на раме железнодорожной цистерны / Битюцкий A.A., Сувернев М.Н., Федоров С.А.; заявитель и патентообладатель ЗАО «Инженерный центр Объединения вагоностроителей». -№ 2006118764/22; заявл. 31.05.06; опубл. 27.11.06, Бюл. №33. - 3 е.: ил.

9. Битюцкий A.A. Разработка и внедрение нового типажа вагонов-цистерн для повышения эффективности перевозки нефтепродуктов / A.A. Битюцкий, М.Н. Сувернев, С.А. Федоров, А.Ф. Дроздов // Повышение эффективности эксплуатации грузовых вагонов и совершенствование их конструкции: сборник научных трудов. - СПб: Инженерный Центр вагоностроения, 2006. - С. 15-22.

10. Федоров, С.А. Выбор параметров конструкции опирания котла на раму / С.А. Федоров // Повышение эффективности эксплуатации грузовых вагонов и совершенствование их конструкции: сборник научных трудов. -СПб: Инженерный Центр вагоностроения, 2006. - С. 79-87.

11. Битюцкий A.A. Как повысить эффективность парка вагонов-цистерн / A.A. Битюцкий, С.А. Федоров, А.Ф. Дроздов // Вагоны и вагонное хозяйство. - 2006. - №4 - С. 42-44.

Подписано к печати 01.02.07. Печ.л.-1,0

Печать -офсет. Бумага для множит, апп. Формат 60x84 '\16 Тираж 100 экз. Заказ № 129

СР ПГУПС 190031, С-Петербург, Московский пр. 9

1. Введение.

2. Обзор исследований в области совершенствования конструкции вагонов-цистерн, формулировка задач исследования.

2.1. Краткий обзор и анализ исследований в области совершенствования конструкции вагонов-цистерн.

2.2. Формулировка задач и выбор методов их решения.

3. Разработка методики выбора параметров и конструкции вагона-цистерны.

3.1. Формирование общего алгоритма выбора параметров вагона-цистерны.

3.2. Обзор и классификация вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов.

3.3. Разработка обобщенной конструктивной схемы вагона-цистерны.

3.4. Совершенствование методики выбора технико-экономических параметров специализированных вагонов-цистерн для нефтепродуктов.

3.5. Методика исследования напряженно-деформированного состояния вагона-цистерны в целом.

3.6. Разработка методики выбора параметров подкрепляющих элементов, зон соединения люка-лаза и сливного устройства с обечайкой котла.

3.7. Разработка методики выбора параметров системы опирания котла на раму.

3.8. Выводы по главе.

4. Совершенствование конструкции вагона-цистерны с использованием разработанной методики.

4.1. Исследование напряженно-деформированного состояния конструкции вагона-цистерны в целом.

4.2. Совершенствование конструкции котла вагона-цистерны.

4.3. Выбор параметров подкрепляющих элементов.

4.4. Исследование параметров зон соединения люка-лаза и сливного устройства с обечайкой котла.

4.5. Выбор параметров системы опирания котла на раму.

4.6. Выводы по главе.

5. Экспериментальное исследование прочности вагонов-цистерн для нефтепродуктов.

5.1. Методика испытаний листового проката повышенного класса прочности для изготовления котлов вагонов-цистерн.

5.2. Анализ результатов испытаний листового проката для изготовления котлов вагонов-цистерн.

5.3. Методика проведения испытаний вагона-цистерны.

5.4. Анализ результатов испытаний вагона-цистерны и оценка достоверности расчетных исследований.

5.5. Выводы по главе.

6. Оценка экономической эффективности результатов исследований.

6.1. Реализация полученных результатов исследований при создании новых вагонов-цистерн.

6.2. Эксплуатационные испытания вагонов-цистерн.

6.3. Экономический эффект от внедрения нового вагона-цистерны модели 15-1221 с увеличенным объемом котла.

6.4. Выводы по главе.

Актуальность работы. Важную роль в развитии экономики Российской Федерации играет эффективная работа железнодорожного транспорта. Одной из основных составляющих транспортной системы страны является перевозка сырьевых грузов, значительную часть которых составляют нефтепродукты. Их транспортировка осуществляется наливом в вагонах-цистернах. Парк вагонов-цистерн составляет от 45% до 100% от общего количества грузовых вагонов транспортных компаний в зависимости от их специализации. Традиционно для России вся номенклатура данных грузов перевозилась в двух типах железнодорожных цистерн: для светлых и темных нефтепродуктов. В последнее время в связи с ростом экономики страны и появлением большого количества транспортных компаний активизировалась работа по повышению эффективности транспортировки нефтепродуктов. Одним из наиболее перспективных путей в данном направлении является создание специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов, параметры которых (грузоподъемность, объем котла) выбраны исходя из условий эксплуатации в конкретной транспортной компании, перевозящей определенную номенклатуру грузов. Таким образом, исследования, направленные на совершенствование их конструкции, являются актуальными и вытекают из первоочередных задач, стоящих перед железнодорожным транспортом страны.

При создании данного вида подвижного состава важным является этап выбора основных технико-экономических параметров, таких, как масса тары и объем котла. При этом максимальной эффективностью обладают цистерны, параметры которых в большей мере соответствуют характеристикам грузов. Однако до настоящего времени недостаточно учитывалось расширение перечня перевозимых грузов. Кроме того, эксплуатируемые сейчас вагоны-цистерны имеют удовлетворительные эксплуатационные характеристики котла и его основных элементов, рамы, системы погрузки-выгрузки. При этом конструкции соединений основных несущих элементов, подверженных наиболее частым повреждениям при эксплуатации, уделялось недостаточно внимания.

Целью работы является совершенствование конструкции специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов на основе усовершенствованной методики выбора технико-экономических параметров вагона-цистерны и методики исследования соединений основных несущих элементов котла.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выполнена классификация, и на ее основе разработана обобщенная конструктивная схема вагона-цистерны для перевозки нефтепродуктов, представляющая ее в виде пятиуровневой иерархической структуры и позволяющая формировать комплекс основных конструктивных признаков, оценивать функциональные взаимосвязи и определять наиболее перспективные конструктивные схемы исполнения элементов соединения;

- сформирован алгоритм выбора параметров зон соединения основных узлов, системы опирания и подкрепляющих элементов котла, позволяющий на основе детального исследования функциональных связей элементов 3-4 уровней с учетом новых технологий производства и уточненной оценки напряженно-деформированного состояния производить выбор параметров и совершенствование их конструкции;

- разработаны уточненные параметризованные расчетные модели вагона-цистерны в целом, зон соединения основных несущих и подкрепляющих элементов, позволяющие на основе учета основных геометрических особенностей выбирать их параметры и конструктивное исполнение;

- получены зависимости показателей прочности от геометрических параметров соединений основных несущих и подкрепляющих элементов вагона-цистерны, позволяющие выбирать рациональные параметры специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов.

Практическая ценность работы

- новые методика и алгоритм обоснования и выбора технико-экономических параметров позволили сформировать новые номенклатурные группы грузов и определить типаж новых специализированных вагонов-цистерн повышенной экономической эффективности;

- разработанные уточненные расчетные модели, основанные на детальном исследовании элементов 3-4 уровней с учетом новых технологий производства и уточненного исследования напряженно-деформированного состояния конструкции, позволяют при выполнении многовариантных расчетов сократить затраты по выбору параметров соединений основных несущих элементов и подкрепляющих элементов вагона-цистерны и повысить общее качество их проектирования;

- произведенная расчетная оценка позволяет разрабатывать комплекс конструктивно-технологических мероприятий по снижению металлоемкости и себестоимости вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов;

- выполненное расчетно-экспериментальное обоснование параметров, конструкции и технологии изготовления позволяет получить экономический эффект на один вагон не менее 630 тыс. руб. на срок службы.

Реализация. Результаты исследования использованы при разработке типажа вагонов-цистерн ОАО «Вагоностроительная компания «Мордовия». Отдельные положения и результаты работы используются операторскими компаниями ЗАО «ЮКОС-Транссервис», ЗАО «Компания «РОСНефтеТранс», ОАО «СГ-транс» при организации маршрутов перевозки с повышенной экономической эффективностью. Разработанная при участии автора конструкторская документация использована ОАО «Рузхиммаш» при производстве специализированных вагонов-цистерн моделей 15-1219, 15-1221, 15-1209 и 15-1229.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на научно-технических конференции ФГУП «УВЗ» и УрГУПС (2006 г.); конференциях «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты» ПГУПС (2003,2005 гг.); на неделях науки «Шаг в будущее» ПГУПС (2005,2006 гг.); на научном семинаре кафедры «Вагоны» УрГУПС; на научно-технических совещаниях Департамента вагонного хозяйства МПС РФ (2002-2006 гг.); на производственно-технических совещаниях ОАО «Рузхиммаш» (2003-2006 гг.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в семи печатных работах, отдельные разделы теоретических исследований приведены в трех отчетах о научно-исследовательских работах. По результатам внедрения результатов исследований было получено свидетельство на полезную модель на устройство для крепления котла на раме.

Структура и объем работы. Диссертация включает в себя введение, пять глав, заключение, приложение и изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы и 53 иллюстрации. Список использованных источников насчитывает 121 наименование.

7. Выводы и рекомендации

Выполненный комплекс теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию и выбору параметров узлов соединения основных несущих элементов и совершенствованию конструкции специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов позволил констатировать следующее:

- разработаны уточненные общие методика и алгоритм обоснования и выбора параметров узлов соединения основных несущих элементов, позволяющие на основе их детального изучения выполнять их классификацию и изучать функциональные связи, выбирать и обосновывать технико-экономические новых вагонов-цистерн, разрабатывать расчетные модели и уточнять методики расчета и проводить на их основе направленные расчетно-экспериментальные исследования с целью совершенствования конструкции специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов;

- на основе проведенного обзора выполнена классификация вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов, учитывающая отечественный и зарубежный опыт вагоностроения и позволяющая осуществлять выбор основных направлений совершенствования конструкции вагонов и в т.ч. узлов соединения основных несущих элементов. Данная классификация послужила основой для создания обобщенной конструктивной схемы вагона-цистерны;

- разработана обобщенная схема вагона-цистерны для перевозки нефтепродуктов, выполненная в виде пятиуровневой иерархической структуры и позволяющая формировать комплекс основных конструктивных признаков, оценивать функциональные взаимосвязи и определять наиболее перспективные конструктивные схемы исполнения узлов соединения основных несущих элементов. На основе анализа информации о свойствах элементов вагона-цистерны выделены узлы соединений, обладающие недостаточной надежностью (зоны соединения основных узлов, система опирания и подкрепляющие элементы котла), и на базе выполненной классификации определены перспективные варианты их конструктивного исполнения;

- разработаны новые методика и алгоритм обоснования и выбора технико-экономических параметров вагонов, учитывающие изменившуюся номенклатуру нефтепродуктов и современную инфраструктуру железнодорожных перевозок и позволяющие определять показатели назначения новых вагонов-цистерн. На основе анализа структуры и объемов перевозки грузов операторских компаний выделены четыре новых номенклатурных группы светлых и темных нефтепродуктов, и создан типаж специализированных вагонов-цистерн для их перевозки;

- разработаны прикладные методики и расчетные модели узлов соединения основных несущих элементов, позволяющие на основе учета функциональных взаимосвязей элементов 3-4 уровней выбирать их рациональные параметры и совершенствовать конструкцию специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов. В ходе апробации методик и расчетных моделей выбраны рациональные варианты конструктивного исполнения зон соединения люка-лаза и сливного устройства с обечайкой котла (торообразная вставка), подкрепляющих элементов котла (шпангоуты из омегообразного профиля) и системы опирания котла на раму (приварные двухлистовые штампованные опоры), а также определены их параметры, обеспечивающее соответствие конструкции вагона-цистерны требованиям «Норм.» [102].

- разработана методика расчетно-экспериментального обоснования применения листового проката марки 09Г2С повышенного класса прочности на основании результатов испытаний на сопротивление усталости, позволяющая определять возможность использования новой стали при изготовлении котлов вагонов-цистерн. При апробации данной методики проведены сравнительные испытания сварных образцов, получены кривые ограниченной долговечности для сталей различного класса прочности, показавшие увеличенный на 10% предел выносливости новой стали, и подтверждена возможность ее применения при изготовлении котлов вагонов-цистерн со сниженной металлоемкостью.;

- проведены экспериментальные исследования по оценке напряженно-деформированного состояния, включающие статические и динамические испытания новых специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов, результаты которых подтвердили данные, полученные расчетным путем (расхождение экспериментальных и расчетных напряжений не превышает: 7,8% при действии статических нагрузок, 14,2% при ударных нагружениях);

- при оценке экономических результатов от использования новых специализированных вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов установлено, что они являются эффективными. При этом применение данных вагонов позволяет перевозить большую массу груза, за счет сокращения парка обеспечивает уменьшение затрат на покупку и содержание и положительный итог экономической эффективности, определенный согласно разработанной методике, не менее 20 тыс. руб. на один вагон в год или 630 тыс.руб. на срок службы;

- основные положения разработанной методики обоснования и выбора параметров узлов соединения основных несущих элементов, а также выбранные направления совершенствования конструкции использованы при создании ряда специализированных вагонов-цистерн моделей 15-1219, 15-1221, 15-1209 и 15-1229 с улучшенными технико-экономическими параметрами, производство которых осуществляется на ОАО «Рузхиммаш».

В заключение можно сделать следующие выводы:

- разработаны методики испытаний вагона-цистерны для перевозки нефтепродуктов, позволяющие проводить исследование и оценку напряженного состояния, деформаций конструкции вагона-цистерны и его узлов при действии заданных нагрузок, имитирующих основные расчетные эксплуатационные нагрузки;

- в соответствии с разработанными методиками проведен комплекс статических и динамических ударных испытаний, которые показали полное соответствие конструкции предъявляемым нормативным требованиям. Максимальные напряжения зафиксированы: в зоне соединения люка-лаза с обечайкой при действии избыточного давления - 244,1 МПа; в зоне соединения сливного устройства с обечайкой при действии ударной нагрузки - 115,6 МПа; в подкрепляющих элементах котла (шпангоутах) при действии избыточного давления -143,3 МПа; в зоне опирания котла на раму при действии ударной нагрузки -280,6 и 160,5 (фасонные лапы и лежневые опоры соответственно). При этом максимальные возникающие напряжения составляют не более 72% от допускаемых;

- максимальное расхождение экспериментальных и расчетных напряжений, полученных в соответствии с разработанной методикой выбора параметров, не превышает: 7,8% при действии статических нагрузок, 14,2% при ударных нагружениях.

1. Типаж перспективного подвижного состава. Раздел 4. Грузовые вагоны: Пояснительная записка / ГУП ВНИИЖТ МПС РФ; рук. Цюренко В.Н. М., 2002.-60 с.

2. Вериго, М.Ф. Повышение осевых нагрузок и перспективные конструкции грузовых вагонов/ М.Ф. Вериго, JI.A. Шадур // Железные дороги мира. -1995.-№5-С.3-7.

3. Блохин, Е.П. Расчет грузовых вагонов на прочность при ударах / Е.П. Блохин, И.Г. Барбас, JI.A. Манашкин, О.М. Савчук; под ред. Е.П. Блохина -М.:Транспорт, 1988. 380 е., ил.

4. Лукин, В.В. Конструирование и расчет вагонов / В.В. Лукин, JI.A. Шадур, В.Н. Котуранов, А.А. Хохлов, П.С. Анисимов; под ред. В.В. Лукина. М.: УМК МПС России, 2000. - 731 е., ил.

5. Котуранов, В.Н. Опыт эксплуатации и пути дальнейшего снижения металлоемкости восьмиосных цистерн / В.Н. Котуранов, Т.А.Осипов, В.М. Бубнов и др. М.: Транспорт, 1986. - 56 с.

6. Вагоны. Схемы оценки проектных решений/ А.П. Азовский,, В.В. Ко-бищанов,, В.Н. Котуранов, и др; Ред. В.Н. Котуранов,. М.: МИИТ, 1999. - 187 е.: ил., табл.

7. Котуранов, В.Н. Анализ напряженного состояния котла цистерны: Автореферат дис. . канд. техн. наук: 05.05.02 / Котуранов Владимир Николаевич. -М., 1965.- 18 е.- Библиогр.: с. 18.

8. Котуранов, В.Н. Методы исследования напряженно-деформированного состояния котлов железнодорожных цистерн: Автореферат дис. . докт. техн. наук: 05.05.02 / Котуранов Владимир Николаевич. М., 1973. -46 с. - Библиогр.: с.44-46.

9. Лукин, В.В. Выбор рациональных параметров грузовых вагонов учеб. пособие / В.В. Лукин. Омск: ОмИИТ, 1985. - 84 е., ил.

10. Лукин, В.В. Алгоритм отыскания оптимальных параметров основных типов грузовых вагонов /В.В. Лукин, В.П. Медведев // Научные труды ОмИИТ. Том 160. Омск: ОмИИТ, 1974. - С.29-39.

11. Лукин, В.В. Выбор оптимальных параметров восьмиосного полувагона и цистерны: Автореферат дис. . канд. техн. наук: 05.05.02 / Лукин Виктор Васильевич. М., 1963. - 25 с. - Библиогр.: с.24-25.

12. Лукин, В.В. Разработка методов оптимизации параметров и оценка эффективности использования грузовых вагонов габарита Т: Автореферат дис. . докт. техн. наук: 05.05.02/ Лукин Виктор Васильевич. М., 1977. - 48 с. - Библиогр.: с.44-47.

13. Котуранов, В.Н. Нагруженность элементов конструкции вагонов: учебник для вузов / В.Н. Котуранов, В.Д. Хусидов и др. М.: Транспорт, 1991.

14. Котуранов, В.Н. Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов: справ, пособие / В.Н. Котуранов, В.Н Филиппов, А.В. Смольянинов и др. М.: Изд. стандартов, 1993. - 215 е., ил., табл.

15. Котуранов, В.Н. Методика упрощенных расчётов котлов цистерн / В.Н. Котуранов, Б.А. Алексюткин // Вестник ВНИИЖТ. 1977. - № 5. - С. 10-13.

16. Устич, П.А. Надежность рельсового нетягового подвижного состава: Учеб. для студентов вузов ж.-д. трансп. / П.А. Устич, В.А. Карпычев, М.Н. Овеч-ников. М.: Вариант, 1999. - 411 с.

17. Котуранов, В.Н. Строительная механика и надёжность вагонов: учеб. пособие / В.Н. Котуранов, А.И. Быков, O.K. Буренков. М.: МИИТ, 1988. - 99 с.

18. Котуранов, В.Н. Опыт эксплуатации и пути дальнейшего снижения металлоёмкости восьмиосных цистерн: брошюра / В.Н. Котуранов, А.П. Азовский и др. М.: Транспорт, 1988. - 98 с.

19. Формирование требований к цистернам для перевозки нефтепродуктов: отчет о НИР (заключ.) / ПГУПС, каф. Вагоны и вагонное хозяйство; Рук. Би-тюцкий А.А. СПб, 1995. - 151 с.

20. Смольянинов, А.В. Нагруженность и методы расчета защиты при аварийных ситуациях котлов цистерны для опасных грузов: Автореферат дис. . докт. техн. наук: 05.22.07/ Смольянинов Александр Васильевич. М., 1991. -42 с. - Библиогр.: с.38-42.

21. Смольянинов, А.В. Моделирование ударного воздействия цистерн / А.В. Котуранов // Актуальные научные решения транспортных задач: межвузов, сб. науч. тр. Вып. 826. М.: МИИТ. - 1999. - С. 74-81.

22. Филиппов, В.Н. О защите котлов цистерн для перевозки опасных грузов / Филиппов В.Н., Смольянинов А.В. // Повышение надежности, совершенствование технического обслуживания и ремонта вагонов: межвуз.сб.науч.тр. Вып. 80. -М.: УЭМИИТ. 1989. - С.65-71.

23. Канивец, Р.Ф. Исследование целесообразных форм и материалов для котлов большегрузных цистерн: Автореферат дис. . канд. техн. наук: 05.05.01 / Канивец Раиса Федоровна. М., 1980. - 23 с. - Библиогр.: с.23.

24. Шаринов, И.Л. Некоторые задачи о действии на цилиндрическую оболочку локальных нагрузок: Автореферат дис. . канд. техн. наук / Шаринов Илья Львович. М., 1967. - 8 с. - Библиогр.: с.8.

25. Котуранов, В.Н. Математическое моделирование процессов нетягового рельсового подвижного состава: учеб. пособие / В.Н. Котуранов, В.Д. Хуси-дов, Б.А. Алексюткин. М.: МИИТ, 1993. - 108 е., ил.

26. Третьяков, А.В. Продление срока службы грузовых вагонов на основе метода управления индивидуальным ресурсом / А.В. Третьяков // Железные дороги мира. 2004. - №4. - С.7-9.

27. Бруякин, И.В. Особенности напряженно-деформированного состояния элементов котлов железнодорожных цистерн при внутреннем давлении: Автореферат дис. канд. техн. наук: 05.22.07 / Бруякин Игорь Витальевич. М., 1990. -22 с. - Библиогр.: с.21-22.

28. Воронова, Ю.В. Нагруженность оболочек котлов цистерн в зоне крепления массивных деталей: Автореферат дис. . канд. техн. наук: 05.22.07 / Воронова Юлия Владиславовна. М., 1994. - 23 с. - Библиогр.: с.23.

29. Мамедов, Э.К. оглы. Действие критических нагрузок на оболочку котлов железнодорожных цистерн: Автореферат дис. . канд. техн. наук: 05.22.07 / Мамедов Эйваз Керим. М., 1991. - 24 с. - Библиогр.: с.24.

30. Донченко, А.В. Разработка конструкции и расчетные исследования четырехосной цистерны с повышенной осевой нагрузкой: Автореферат дис. . канд. техн. наук: 05.22.07 / Донченко Анатолий Васильевич. Днепропетровск, 1990.-21 е.-Библиогр.: с.20-21.

31. Мурадян, Л.А. Особенности напряженно-деформированного состояния несущих элементов котлов железнодорожных цистерн при продольных нагрузках: Автореферат дис. . канд. техн. наук: 05.22.07. М., 1989. - 19 с. - Библиогр.: с. 19.

32. Битюцкий, А.А. Специализированные вагоны для операторских компаний/ А.А. Битюцкий // Вагоны и вагонное хозяйство. 2004. - Пилотный выпуск. - С. 16-18.

33. Специализированные грузовые вагоны / Железные дороги мира. -2003. -№2. С.8-11.

34. Требования рынка к конструкции грузовых вагонов / Железные дороги мира. 2003. - №4. - С.8-9.

35. Экологические аспекты вагоностроения / Железные дороги мира. -2003.-№11.-С.21-22.

36. Бубнов, В.М. Исследование конструктивных вариантов опор безрамных цистерн: Автореферат дис. . канд. техн. наук: 05.05.02 / Бубнов Валерий Михайлович. М., 1975. - 18 с. - Библиогр.: с. 18.

37. Бубнов, В.М. Создание и внедрение нового поколения железнодорожных цистерн с улучшенными технико-экономическими характеристиками: Автореферат дис. . докт. техн. наук: 05.22.07 / Бубнов Валерий Михайлович. М., 1991. - 48 с. - Библиогр.: с.46-47.

38. Бубнов, В.М. К вопросу о выборе расчетной схемы для котлов железнодорожных цистерн с перекрестным подкреплением / В.М. Бубнов, А.И. Быков // Механика и эксплуатация перспективных вагонов: межвуз.сб. Вып.677. М.: МИИТ, 1980. -С.18-28.

39. Овечников, М.Н. Выбор рациональных параметров оболочки и подкрепляющих элементов котла железнодорожной цистерны: Автореферат дис. . канд. техн. наук: 05.22.07 / Овечников Михаил Николаевич. М., 1986. - 24 с. -Библиогр.: с.24.

40. Котуранов, В.Н. Повреждения котлов и рам нефтебензиновых железнодорожных цистерн и их влияние на безопасность движения / В.Н. Котуранов, М.Н. Овечников // Безопасность движения поездов: труды науч.-практ. конф. -М.-МИИТ, 1999. C.IV-4 - IV-5.

41. Овечников, М.Н. Повышение безопасности эксплуатации цистерн за счет совершенствования узлов крепления котла к раме / М.Н. Овечников // Безопасность движения поездов: труды науч.-практ. конф. М.:МИИТ, 2000. -С. V-21-V-26.

42. Азовский, А.П. Методика выбора параметров оболочки облегченного котла железнодорожной цистерны / А.П. Азовский, М.Н. Овечников // Меж-вуз.сб.науч.тр. Вып.780. М.:МИИТ. - 1986. - С.116-122.

43. Котуранов, В.Н. Исследование эффективности внедрения рифленого листа для производства котла цистерн / В.Н. Котуранов, А.П. Азовский, JI.A. Му-радян, М.Н. Овечников ; МИИТ. М., 1989. - 11 е.: ил. - Деп. в ЦНИИТЭИтяж-маш 15.05.89, №390-тм89.

44. Лапшин, В.Ф. Прогнозирование прочности и долговечности вагонов для и перевозки коррозионно-активных грузов. Автореф.дисс. . докт. техн. наук: 05.22.07 / Лапшин Василий Федорович. Екатеринбург: УрГУПС, 2003 - 48 с. -Библиогр.: с.46-47.

45. Лапшин, В.Ф. Математическое моделирование нагрузок аварийных режимов, действующих на элементы вагона-цистерны / В. Ф. Лапшин, А. В. Смольянинов, В. Н. Филиппов, В. Ю. Шувалов ; МИИТ М., 1991. - 17 с. - Деп. ЦНИИТЭИ МПС, № 5492.

46. Ивашова, Т.В. Напряженно-деформированное состояние котлов цистерн с учетом воздействия коррозионно-активных грузов. Автореф.дисс. канд. техн. наук/ Ивашова Т.В. Екатеринбург: УрГУПС, 2003 - 22 с. - Библиогр.: с.22.

47. Создание перспективного подвижного состава для транспортировки опасных грузов с котлами из композиционных материалов: отчет о НИР (заключ.) / ЛИИЖТ; Руководитель Бороненко Ю.П. Л., 1991. - 83 с.

48. Исходные требования на цистерну с новой схемой опирания котла на раму и крепления к ней: отчет о НИР (заключ.) / ЛИИЖТ ; Руководитель Битюц-кий А.А. СПб., 1998.- 118 с.

49. Анализ рекламационной работы в вагонном хозяйстве за 12 месяцев 2003 года. / Департамент вагонного хозяйства ОАО «РЖД». Филиал ПКБ ЦВ ОАО «РЖД».-М., 2004.-63 с.

50. Анализ состояния безопасности движения в вагонном хозяйстве и сохранности вагонного парка за 2003 год / Департамент вагонного хозяйства ОАО «РЖД». Филиал ПКБ ЦВ ОАО «РЖД». М., 2004. - 28 с.

51. Натурное обследование и анализ технического состояния узлов и деталей грузовых вагонов. Обследование технического состояния вагонов-минераловозов, полувагонов, цистерн / Департамент вагонного хозяйства ОАО «РЖД». Филиал ПКБ ЦВ ОАО «РЖД». М., 1994,70 с.

52. Овечников, М.Н. Статистическая информация о повреждениях железнодорожных нефтебензиновых цистерн обработка с помощью СУБД MS ACCESS / М.Н. Овечников ; МИИТ. - М., 1998. - 24 е., ил., библ. 3. - Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 27.04.1998, № 6153-жд1998.

53. Овечников, М.Н. Эксплуатационные повреждения нефтебензиновых железнодорожных цистерн фотоснимки, схемы. / Овечников М. Н.; МИИТ. - М., 1998. - 55 е., ил., библ. 7. - Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 27.04.1998, № 6154-жд1998.

54. Прогнозирование развития повреждений котлов нефтебензиновых железнодорожных цистерн: отчет о НИР. Тема №115/94 / МИИТ ; Рук Овечников М.Н.-М., 1994.-344 с.

55. Терентьев В.Ф., Оксогоев А.А. Циклическая прочность металлических материалов: учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. - 61 с.

56. Предпроектные исследования по разработке нового вагона-цистерны для перевозки авиационного топлива и нефтепродуктов плотностью 700-800 кг/м3: отчет о НИР (заключ.) / Инженерный Центр Объединения вагоностроителей; Рук. A.M. Соколов. СПб, 2003. - 347 с.

57. Разработка нового вагона-цистерны для перевозки фракций пропана, бутана и их смесей: отчет о НИР (заключ.) / Инженерный Центр Объединения вагоностроителей; Рук. A.M. Соколов. СПб, 2003. - 187 с.

58. Исследования по созданию конструкции вагона-цистерны для нефтепродуктов с удельным объемом котла 1,4 м3/т: отчет о патентно-информационных исследованиях. Шифр 87.88.1.223, дог.470 ; ВНИИВ, Отраслевой отдел ; Рук Лагута B.C. Кременчуг, 1988. - 70 с.

59. Данченко А.В., Лагута B.C. Новые конструкции вагонов-цистерн за рубежом : Обзор.- М.: ЦНИИТЭИТяжмаш, 1988, 28 с. (Транспортное оборудование, Сер. 5, вып.5) Библиогр.: с.24 (14 назв.).

60. Цистерны для перевозки сжиженных углеводородных газов с котлами увеличенного объема: отчет о НИР / МИИТ, каф. Вагоны и вагонное хозяйство; Тема № 124/85.-М., 1986.

61. Заключение № 312-224/99 по результатам исследования прочности ж.д. цистерн для перевозки сжиженных углеводородов, построенных по нормам 1958-1975 гг. / НИИХИММАШ ; Рук. Харин П.А. М., 1999. - 96 с.

62. Заключение № 1304 по результатам натурных испытаний железнодорожных цистерн с конструктивным зазором в сварном шве сопряжения горловины с обечайкой / НИИХИММАШ ; Рук. Харин П.А. М.:, 1999. - 103 с.

63. Испытание сварных модельных образцов из стали 09Г2С и 12Г2Ф на усталость и ударный изгиб при температуре минус 60°С: отчет / МПС РФ, ГУП ВНИИЖТ; Тема № 23.2.11-16; Руководитель Конюхов А.Д. М.,2001. - 34 с.

64. Совершенствование грузовых вагонов на железных дорогах США / Железные дороги мира. 2001. - №1. - С. 15-16.

65. Большегрузные восьмиосные вагоны. Под ред. д-ра техн. наук, проф. Л.А. Шадура; М.: «Транспорт», 1968, с. 9-19.

66. Патент США № 3475809, кл. 29-412, (В 23р), опубл. 4.11.69.

67. Типаж «Вагоны грузовые магистральные на 1986-2000 гг. / ВНИИЖТ, ВНИИВ.-М., 1986.-30 с.

68. Типаж вагонов-цистерн железнодорожных специализированных на 1986-2000 гг. / ВНИИЖТ, ВНИИВ. М., 1986. - 30 с.

69. ASTM А20. Standard Specification for General Requirements for Steel Plates for Pressure Vessels.

70. Радзиховский, А.А. Теория и методы проектирования грузовых специализированных вагонов: Автореферат дис. . докт. техн. наук: 05.22.07 / Радзиховский Адольф Александрович. Л., 1986. - 49 с. - Библиогр.: с.46-49.

71. Битюцкий, А.А. Разработка комплексного метода проектирования, расчета и испытания грузовых вагонов: Автореферат дис. . докт. техн. наук: 05.22.07 / Битюцкий Александр Анатольевич. СПб., 1995. - 40 с. - Библиогр.: с.35-40.

72. Лукин, В.В. Конструкция и расчет вагонов. Общее устройство вагонов и контейнеров: конспект лекций. Омск: ОмИИТ, 1989. - 62 с.

73. Савушкин, Р.А. Совершенствование конструкций саморазгружающихся бункерных вагонов для перевозки сыпучих грузов: Автореферат дис. . канд. техн. наук: 05.22.07 / Савушкин Роман Александрович. СПб., 2003. - 20 с. -Библиогр.: с.20.

74. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Взамен ГОСТ 14289-80; введ. 1990-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1989.-55 с.

75. ГОСТ 24755-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий. Взамен ГОСТ 24755-81; введ. 1990-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1989.-33 с.

76. Кормен, Т. Алгоритмы: построение и анализ / Т. Кормен, Ч. Лейзер-сон, Р. Ривест. М.: МЦНМО, 2000. - 960 е., ил.

77. Басов, К.A. Ansys. Справочник пользователя. М.:ДМК Пресс, 2005. - 640 е., ил.

78. Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров: Справочное пособие. -М.: Машиностроение-1,2004. 512 е., ил.

79. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике. -М.Издательство «Мир», 1975. 541 е., ил.

80. Сегерлинд, Л. Применение метода конечных элементов. -М.Издательство «Мир», 1979. 392 е., ил.

81. Норри Д., Ж. де Фриз. Введение в метод конечных элементов. -М.'Издательство «Мир», 1981. 304 е., ил.

82. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. - 317 с.

83. Трифонов, А.Г. Постановка задачи оптимизации и численные методы ее решения. По материалам сайта matlab.exponenta.ru. Раздел Оптимизация (Optimization Toolbox).

84. Глебов, Н.И. Методы оптимизации: учеб. пособие / Н.И. Глебов, Ю.А. Кочетов, А.В. Плясунов. Новосибирск: Новосибирский гос.университет, 2000. - 105 е., ил.

85. Харман, Г. Современный факторный анализ, пер. с англ. М.: Статистика, 1972.-477с.

86. Соколов, A.M. Прочность несущих конструкций специализированных вагонов с регулируемой нагрузкой: Автореферат дис. . канд. техн. наук: 05.22.07/ Соколов Алексей Михайлович. М., 2000. - 23 с. - Библиогр.: с.23.

87. Определение браковочных характеристик повреждений вагонов-цистерн: отчет о НИР / МПС РФ, НВЦ «Вагоны»; Рук. Бороненко Ю.П.; исполн. Соколов A.M. СПб, 2001. - 72 с.

88. Бернштейн, М.Л. Термомеханическая обработка стали / М.Л. Берн-штейн, В.А. Займовский, Л.М. Капуткина. М.: Металлургия, 1983. - 480 с.

89. Разработка заключения о свойствах стали 09Г2С класса прочности 390 применительно к изготовлению котлов цистерн для светлых нефтепродуктов: информационный отчет ; ВНИИЖТ; Рук. Конюхов А.Д. М., 2004. - 18 с.

90. ТУ 3182-095-00217403-2004. Вагон-цистерна для перевозки авиационного топлива и нефтепродуктов. Модель 15-1221. Технические условия.

91. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний вагонов на прочность и ходовые качества: РД 24.050.37-95: утв. МПС РФ 30.12.94. М., 1995.- 101 с.

92. ТМ-08-003-98. Вагоны грузовые и пассажирские колеи 1520 мм. Типовая методика испытаний на прочность при соударении / МПС РФ, ВНИИЖТ. -М., 1998.-35 с.

93. ТМ-08-004-98. Вагоны грузовые и пассажирские колеи 1520 мм. Типовая методика статических испытаний на прочность / МПС РФ, ВНИИЖТ. М., 1998.-24 с.

94. Система испытаний подвижного состава. Требования к составу, содержанию, оформлению и порядку разработки программ и методик испытаний и аттестации методик испытаний: ОСТ 32.55-96: утв. постановлением МПС РФ от 25.11.95.-М., 1996.- 16 с.

95. Конструирование и расчет вагонов: методические указания к контрольным работам и курсовому проектированию / В.Г. Мышков, И.А. Мышкова. -Иркутск: Иркутский государственный университет путей сообщения, 2005. 59 е.: ил. - Библиогр.: с. 51.1. Вид СПРОВС

96. Рисунок A.l Схема расположения тензорезисторов на котле вагона-цистерныпри испытаниях на статическую прочность (*) — линейный датчик; (***) — датчик веерного типа (розетка из трех датчиков).