автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Совершенствование способов перевозки и методов расчета крепления грузов с плоским основанием на открытом подвижном составе

Г Г и ОД - 3 м&Й 231)3

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

На правах рукописи

ПСЕРОВСКАЯ ЕЛЕНА ДМИТРИЕВНА

? СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ ПЕРЕВОЗКИ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА КРЕПЛЕНИЯ ГРУЗОВ С ПЛОСКИМ ОСНОВАНИЕМ НА ОТКРЫТОМ ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ

Специальность 05.22.0S - Эксплуатация железнодорожного транспорта ('включал системы сигнализации, централизации и блокировки).

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 2000

Работа выполнена в Сибирском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Х.Т. Туранов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Н.Н.Ибрапшов кандидат технических наук, доцент В.МУшаков

Ведущее предприятие: Западно-Сибирская железная дорога.

Зашита состоится " 25 " апреля 2000 г. на заседании диссертационного сове та К 114.02.02 в Сибирском государственном университете путей сообщения п адресу: 630049, г. Новосибирск, ул: Дуси Ковальчук, 191, ауд. 226 в 14 часов.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГУПС.

Автореферат диссертации разослан "22" марта 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук,

профессор .В.А.Грищенко

1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность проблемы. Одной из перспективных задач, стоящих в настоящее время перед железнодорожным транспортом, является привлечение дополнительных грузопотоков. Для этого необходимо принятие ряда целенаправленных мер, обеспечивающих расширение и повышение качества предлагаемых транс портных услуг, экономию времени и затрат ручного труда.

Обострение конкурентной борьбы на рынке транспортных услуг в условия:, спада перевозок требует внедрения новых форм взаимодействия железнодорожников с отправителями и получателями грузов.

' В свете этих требований важное значение имеет совершенствование условий перевозок грузов, в частности, грузов с плоским основанием, которые в общем объеме грузовых перевозок, осуществляемых на открытом подвижном составе, составляют значительную долю. Доставка этих изделий отличается наибольшей трудоемкостью и повышенными денежными затратами, так как требуются специально разработанные схемы их погрузки и крепления в вагонах.

Расстройство крепления груза при перевозке ЖБИ и сельхозмашин имеет место в 6.5 % случаев, сдвиг груза в - 5.7 %. Причем нарушение крепления ЖБИ возникает при проследовании расстояния от 100 до 850 км. Отказ крепления при незначительных расстояниях перевозки - свидетельство нарушения технологии погрузки и несовершенства существующих методов расчетов.

В настоящее время расчет крепления различных грузов при их перевозке на открытом подвижном составе(ОПС)осуществляется на основе методики расчёта крепления грузов, утвержденной МПС. Однако, в ней допущены отдельные нетс-' ■ ности в составлении расчетных схем и математических моделей, описываюшз -реальный физический процесс нагружения системы "груз-крепление-вагон". В связи с этим, действующая методика -расчёта крепления грузов, требует некоторых уточнений.

Исходя из этого, можно отметить, что разработка новых методических положений к расчёту крепления грузов на вагоне с использованием основных положений и принципов классической механики и современных вычислительных средств является важной и актуальной прикладной проблемой в отрасли железнодорожного транспорта.

В данной диссертационной работе рассмотрено лишь решение актуальной и важной для отрасли железнодорожного транспорта прикладной задачи по разработке новых методических положений к расчету крепления груза от сил, действующих по продольной оси вагона

1.2.Цель работы заключается в проведении исследования и разработке рекомендаций по выбору рациональных способов перевозки и новых методических положений к расчету крепления грузов с плоским основанием от действия продольных сил, способствующих снижению затрат на крепление, обеспечению сохранности грузов и вагонов, а также безопасности движения поездов.

1.3. Методика исследования. Теоретические предпосылки к разработке новых методических положений для расчёта крепления грузов базируются на глпсси-ческих методах теоретической механики, сопротивления материалов, теорш: коле-

баний и на современной универсальной среде математических расчётов МаШсас Экспериментальные исследования по определению усилий в креплении проведет с использованием метода тензометрирования с последующей обработкой их резуль татов с применением метода математической статистики и теории вероятностей.

Полезность практических рекомендации по выбору типа крепления для пе ревозки грузов с плоским основанием оценивалась по методике расчётов технико экономической эффективности.

1.4. Научная новизна. Научную новизну представляют: составленные с использованием основных положений и принципов теорети

ческой механики, сопротивления материалов и теории колебаний расчетная и ма тематическая модели крепления груза с учетом расположения, числа нитей I диаметра проволоки растяжек, возникающей послеударной скорости груза, про дольной инерционной силы и сил трения между его основанием и поверхность«: пола вагона или подкладок;

полученная с использованием основных положений теоретической механики формула для вычисления обобщенной жёсткости растяжек в продольном направлении с учетом количества нитей и диаметра проволоки, а также их расположения:

полученные с использованием метода припасовыванш теории колебаний результаты решення нелинейных дифференциальных уравнений движения груза при трении скольжения с послеударной скоростью от момента срыва, позволившие определить смещение груза во времени, величину возникающего при этом ускорения. а также продольную инерционную силу;

полученные с использованием основных положений и принципов сопротивления материалов при решении статически неопределимой задачи по определению усилий в креплении аналитические формулы с учетом расположения и обобщенной жесткости растяжек, возникающей послеударной скорости груза, продольной инерционной силы и сил трения между его основанием и поверхностью пола загона или подкладок, а также точки приложения реакции связи относительно начала координат, совпадающего с торцом вагона, в виде, удобном хчя применения вычислительной среды Ма&сас!.

1.5. Практическая ценность. Практическую ценность представляют: рекомендации по выбору подвижного состава и типа крепления для перевозки грузов с плоским основанием, обеспечивающие рациональное использование вагонов и минимальные затраты на крепление грузов;

разработанные с использованием основных положений и принципов классической механики методические положения к расчету крепления грузов при их перевозке на ОПС с применением вычислительной среды МаШСАО, которая совместно с другими технологическими мероприятиями будет способствовать обеспечению сохранности перевозимых грузов и подвижного состава, а также безопасности движения поездов.

1.6. Реализация результатов работы. Разработанные с участием автора оиссертации, и утвержденные в качестве МТУ способы размещения и крепления плит теплотрассы типа П , свай железобетонных , элементов блоков фундамента турбогенератора , щитовой кровли используются на Западно-Сибирской

:лезной дороге. В качестве сетевых технических условий утверждены способы ревозки железобетонных шпал, плит и панелей, балок, ригелей, свай, фунда-•нтных блоков, лестничных площадок и маршей, колонн (см. Технические условия грузки и крепления грузов /МПС СССР.М.:Транспорт,1988 гл. 4).

1.7. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы ,а кже ее отдельные материалы доложены и обсуждены на научно-практических нференциях НИИЖТа (1982-1999 гг.), на научно-практической конференции 'ранссиб-99"(г. Новосибирск, 1999 г.), на ХХХ1Хом Симпозиуме " Моделирование механике" (г. Гливице, Польша. 2000 г.).

1.8.Публикаики. Основное содержание диссертационной работы опублико-но в 5 работах в виде статей, материалов конференции .

1.9. Структура работы. Диссертационное исследование состоит из введения, глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 95 на-[енования, содержит 151 страницу основного текста, 45 рисунков и 5 приложений.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение

Во введении установлена необходимость проведения исследований по со-ршенствованию условий перевозки грузов на ОПС, дана общая характеристика боты и доказана ее актуальность.

2.1.Состояние вопроса и задачи исследований

В первой главе приведен обзор выполненных в России и за рубежом иссле-ваний по вопросу совершенствования условий перевозок грузов с плоским осно-:ше.\г. Важную роль в решении данной проблемы сыгранг научные разработки 1. Гриневича, В.К. Бешкето, Г.П. Ефимова. В.В. Повороженко. А.Д. Матова, А. Смехова, А.Т. Дерибаса, П.С. Анисимова. В.В. Болотина, В.Б. Зылева, А Егорова, В. А. Романова и других авторов.

Анализ существующей методики расчёта крепления грузов, утверждённой 1С, и научных работ, которые легли в основу данной методики, показал, что в х допущен ряд неточностей в составлении расчетных схем и математических мо-тей.

Рассмотрены номенклатура, основные свойства, перспектива производства и эевозок грузов с плоским основанием, свидетельствующие о расширении но-нклатуры выпускаемых изделий, что потребует от предприятий-производителей фаботки новых ТУ погрузки и крепления этих грузов.

Проанализировано более 300 способов перевозки грузов с плоским основани-на ОПС, в результате выявлены основные типы применяемых крепежных уст-!ств, причины недоиспользования грузоподъемности вагонов; установлено, что внесетевую загрузку вагонов этими грузами можно увеличить на 10,67 т.

В соответствии с целью исследования в диссертации были поставлены и ре-ны следующие задачи:

анализ отечественного и зарубежного опыта по вопросам условий перевозок гетодам расчета крепления грузов;

теоретические и экспериментальные исследования продольных натр; воспринимаемых усилением при транспортировке:

составление расчетной и математической модели крепления груза с иен зованием основных положений и принципов теоретической механики, сопротт ния материалов и теории колебаний:

разработка методических положений к расчету крепления груза от лей: продольных сил:

разработка рекомендаций по выбору рационального способа перевозы! подвижного состава, тип крепления) и технических условий размещения и кре ния грузов с плоским основанием.

2.2.Исследование и выбор рационального способа перевозки грузов с плоским основанием

Во второй главе приводится обоснование выбора подвижного состава дл. ревозкк грузов с плоским основанием методом экспертных опенок, который пс лил оценить влияния различных факторов на выбор подвижного состава. По зн мости, согласно ранжировкам. они распределились следующим образом: испо: вание грузоподъемности к габарита погрузи!, расход крепежных материалов, с: ность установи! крепления I! безопасность погрузки, сохранность грузов.

Оценка влияния этих факторов на выбор подвижного состава производи на основании анализа рабог научно-исследовательской лаборатории НИИ (СГУПС) по переработке главы 4 ТУ. выполненных в порядке НИР по прш; МПС и по договору с АО Челябинский завод ЖБИ-1" с участием автора дис тации в периоде 1984 по 1997г.г.

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исслед ний по обоснованию выбора подвижного состава для перевози; грузов с п.тос основанием установлено, что наиболее целесообразным является способ перев на платформах, тле. он имеет целый ряд преимуществ, отмеченных в диссерташ Для обоснования выбора типа крепления грузов с плоским основанием полнен расчет технико-экономической эффективности применения различных собов закрепления грузов с плоским основанием (одноразовое крепление, нн тарное съемное разборное и неразборное крепление) с учётом эксплуатацион расходов на перевозку груза, капитальных вложений, расходов, связанных с со жанием. обслуживанием и возвратом многоразового инвентарного крепления.

Результаты выполненного расчета технико-экономической эффекгкв» различных способов перевозки, произведенного на примере плит покрытий, д зывают, что применение одноразового крепления с точки зрения экономные: затрат является наиболее целесообразным, т.к. приведенные затраты при этом в анте минимальные и составляют 137,97 р./т, что на 24.64 р./т (17.8%) ниже, чем перевозке с применением съемного разборного крепления и на 58,9 руб./т (42, ниже, чем - неразборного крепления.

Использование указанных выше рекомендаций позволит улучшить исп зование грузоподъемности и вместимости вагонов, сократить затраты на крепл: грузов, применять более безопасную технологию погрузки.

Для перевозки грузов с плоским основанием с участием автора разработаны и утверждены сетевые и местные технические условия погрузки и крепления, обеспечивающие рациональное использование грузоподъемности и вместимости вагонов.

2.3 Аналитические исследования крепления грузов на вагоне от действия

продольных сил (глава 3)

2.3.1. Выбор расчетной и математической модели и основных допущений

Для аналитического вывода формул, позволяющих вычислить усилия в растяжках от действующих на груз М сил в продольном направлении, примем следующие допущения. Считаем, что на растяжки, которыми закреплён на вагоне груз, оейстеуют продольная инерционная сила и сил а трения между поверхностями груза и пола загона На расчетной модели координатные оси приняты лежащими на верхней горизонтальной поверхности груза. Рассмотрим условия равновесия груза от действия приложенных сил, хтя чего рассечём растяжки, отбросим их рассеченные части и заменим влияние отброшенной части усилиями в растяжках а также пол вагона заменим его реакцией связи N. считая неизвестной точку её приложения Х\. Допускаем, что груз закреплен на вагоне предварительно натянутыми растяжками.

Определение усилий з растяжках 5(. расположенных под различными углами этносительно продольной и поперечной осей загона и имеющих различные хтаны, реакции связи N и точки приложения этой реакции преостаеляет собой статически неопреселимую задачу, хтя решения которой обязательным является учет -еометрических и деформационных условий и составление условия равновесия всех хействующих на груз сил по продольной оси вагона.

При этом геометрические условия задачи позвохчют получить формулы ¡бобщенного коэффициента жесткости зсех растяжек з продольном направлении • деформационные совместно с геометрическими условиями дают возможность голуч!Гть зависимость усилий з растяжках, а условия равновесия зсех действующих :а груз сил совместно с деформахшонными условиями допускают нахождение уси-ия во всех растяжках и реакции связи N. а такке точки её приложения относи-ельно выбранного начала координат в горизонтальной плоскости

В свою очередь, по значению реакции сзязи N. применяя закон Амонгона-'.улона можно определить силу трения, позволяющую вычислить смешение груза гносигельно пола вагона.

2.3.2. Аналитическое определение обобщенного коэффициента жёсткости растяжек по продольной оси вагона при конечных перемещениях груза Рассматривая геометрические условия задачи по определению жёсткости >епления с использованием основных положении теоретической механики, в юбном хтя применения ЭВМ вше получена конечная аналитическая формула юощгнного коэффициента жесткости растяжек при действии на груз сил. на-пвленных по продольной оси вагона, з зависимости от жесткости каждой отдель-I взятой растяжки С| и геометрических размеров креплений - и Ь{ в виде

^Ол -

vl У

+ С,

h. v'-v?

f V а„

где с _ Е-5 (i = )- жёсткости на растяжение растяжек. Н/м 1,

т.е.

1 и = ^аУ + Ь? - проекции длин растяжек на вертикальную плоскость, м,

с0х=Дс1, а, Л),).

2.3.3. Определение смещения груза по продольной оси вагона При маневровых соударениях вагонов, на вагоне с закреплённым тру: происходит "срыв" груза относительно пола вагона. При этом кроме восстанав. ваюшей силы растяжек, развиваются силы сухого трения. При отсутствии пост лекия энергии извне они совершают необратимую работу, что приводит к расс нию энергии. Возникающую при движении груза силу трения в первом прибле нии будем считать постоянной по величине, независящей от скорости, но меня щей свой знак при изменении направления движения. В этом случае функп Р„( х) имеет вид:

Flï(x) = F4, при х<0.

Такую идеализированную характеристику трения невозможно линеарк вать вблизи точки х=0, поскольку функция F^Cx) в этой точке терпит разрыв. 3, характеристика даёт два значения силы трения: максимальную силу трения nos F^ и постоянную силу трения движения F^. направленную противоположно ci

роста движения. По этой причине характеристика силы сухого трения, имеюш разрывной вид. в целом относится к существенно нелинейной. Здесь нелинейное! будет обусловлена двойственностью знака сил сухого трения. При исследован: процесса "срыва" закреплённого в вагоне груза, при котором происходят знач тельные деформации упругих элементо^(растяжек). вблизи точек излома приходи ся рассматривать нелинейные сравнения движения.

В диссертации решено дифференциальное уравнение движения груза, зажр пленного предварительно натянутыми растяжками, при маневровых соудареши вагона (с учетом поглощающего действия автосцепок ). Результаты решения ура нения традиционным методом показывали, что при достижении грузом максимал ного смещения его скорость не равна нулю, чего не должно быть.

Чтобы избавиться от недостатков традиционного метода используем подхо, предложенный ЯГ. Пановко, согласно которому послеударная скорость груза изм< няется по косинусоидальному закону

v = V,

•cos(lc0 -t),

(2)

где k _ го» - частота колебаний груза, 1/с.

Интегрируя полученное выражение, получим закон смещения груза относи тельно вагона с момента его срыва

гру3а За" от послеударной

ре1з^иТоЛТ,Т СК°ЛЬЖгН™ » частпотпы колебаний кф, ^^оя, . своюоче-

Со, в то время как ТУ не пре-

Анализируя уравнение (3), приходим к выволу о том, что смещение груза достигает максимальной величины в момент времени

^ м

момент

2-кп

т.е. в этот

х = х,„„ =

"Н" и Смешгние ДОа прекращается, чему сосгветству

ует равенст-

^»«Зв^/Г/^Г* СОта»0 «»• " остановки гр™

гелъно " ®™ ^ —»

Г, ФхСО = - М- ах(9

м и реа ™1зРиТН0Й ^^ ГОЗваиет оделить ус™ в растяп

Д^ое™* ^^ ™ продольной оси еагонс

педставленную на рис. 1.

приложения Хх, примем расчётную модель,

На расчетной м^ГбоТнГчГнь^Г'Г/0 " ^ ^ юльной оси вагона и'т I? ~ Расположение центра масс груза по

СИ вагона, м, хч _ ТОчка приложения реакции связи N по продольной

оси вагона, м; OM¡ 0 =1,5) — расстояние от принятого начата координат до мок тажных петель груза, м; Ь,^ и Ъгр1 — высота и ширина груза, м; хС — расслоя ние от верхней горизонтальной поверхности груза до его центра масс С в верти кальной плоскости, м; Н — горизонтальная поверхность, совпадающая с коорди натными осями Охуг и верхней поверхностью груза; V — вертикальная поверх ность. совпадающая с боковой поверхностью груза; — фронтальная поверх

ность, которая совпадает с торцевой поверхностью груза.

Проекции на координатные оси усилий в растяжках представим в виде

5 =¿1.8.; Э -^.Б.- Б (6)

IX » 1 ' 1у I 1' Л , I >

где х = 1.. .и - число растяжек, шт.

Исходя из этого, суммарные усилия в растяжках от сил, действующих в продольном направлении, определены по формулам:

^»г-^Х; Бг=2-±5и> (7)

где 2 - коэффициент, учитывающий расположение растяжек с обеих сторон груза: Бх и Б, - проекции на координатные оси суммарных усилий в растяжках соответственно по продольной и вертикальной осям вагона.

3 диссертации получена следующая система уравнений для определения усилия в первой растяжке Б! и нормальной реакции связи N

ап А + ъп = ^

а,, • Э, + Ь1; • N = с!;

где а . у с - безразмерный коэффициент;

=1

• безразмерный коэффициент;

\

^ I .

IV ^-А--^,

-1 ^ 1, У

11, . а, Ь, Е-Р,

V '1

^и а

_ 1. ф - величина, имеющая размерность силы. Н:

Чг1 х

- безразмерный коэффициент;

2

Ь = 1 - безразмерный коэффициент; :: 2

1 „ Л Ь: (. а. а, 4

2 а, ^ 1, ,

• величина, имеющая размерность силы, Н.

Используя правило Крамера, из системы (8) находим

3=^11; N = ^4 (9)

1 Д Д

где Дп = с» -Ьц - Сп -Ьц - величина, имеющая размерность силы, Н; Д|; = ап'Сп - а3; -с! 1 - величина, имеющая размерность силы, Н:

Д = ац-Ь]; - а.,2 -Ъц- определитель системы, являющийся безразмерной величиной.

Точка приложения нормальной реакции связи N относительно принятого на чала координат определена по формуле

(10)

1

хк - —

ь N

(З-хС + Ф, -К-Ъ^ -Б,

1-1 1,

Усилия в остальных растяжках Б,- (1 = 2,5 ) определены в общем и удобном для использования вычислительных средств виде

Э. =

Е-К ( а,

•З.^.^-А,^ (И)

.ЕТ, 1 1 1, '1, Таким образом, получены конечные аналтшиеские формулы для определения усилий в растяжках Б;, нормальной реакции связи N и точки приложения этой реакции относительно принятого начата координат в зависимости от жёсткости растяжек С|,высоты груза точек закрепления растяжек, учитываемых размерами Ь^ Ь(, длины и утлов наклона растяжек, учитываемых размерами 1! и отношениями ^ ''' , значений предварительных натягов растяжек Д; и коэффициента

1, ' I, I,

трения £ между соприкасающимися поверхностями груза М и пола вагона, веса груза (2, а также действующей на груз продольной инерционной силы Ф„ т.е. = да, а„ Ь, \ 1Ь Д,, сь 4 0, Фх).

2.3.5. Определение смещения груза влево по продольной оси вагона Вычисление смещения груза при трении скольжения влево осуществлено согласно метода припасовывания теории колебаний решением линейной задачи по движению груза с известным начальным отклонением, равным х^^тахсх)) и х < 0: эгп * = -1 При г =

В этом случае для того, чтобы груз двигался в противоположном направлении необходимо, чтобы восстанавливающие силы растяжек были бы больше силы фения, т.е. чтобы соблюдалось условие

с.ж-х.^-М. (12)

При нарушении этого условия движения груза в обратном направлении не фоизойдет.

Дифференциальное уравнение обратного движения груза представлено сле-птошим линейным уравнением

х + = (13)

м

ри начальных условиях х = х1т2Х я х = 0, при г = 0.

При этом значение х, соответствующее крайнему левому положению, при ко-ором движение груза прекращается, равно

М-к02

М-к;

2-Г-Н

' М-к;

Время остановки груза при его движении влево

г» = (1/Ъо) • атссо5(-С/(тах(х)) - С)). (15

Таким образом, по существу с использованием метода припасоеыеания ре шено уравнение движения с последующим получением аналитической формул для обратного движения груза влево до полной остановки.

Дальнейшее обратное движение груза вправо рассматривается аналогами предыдущему с.т}"чаю.

2.4. Разработка методических положений к расчету крепления грузов с плоским основанием проволочными растяжками на ОПС (глава 4)

Выполненные и приведенные в диссертационной работе результаты аналиги ческих исследований и полученные конечные формулы для определения усилий 1 растяжках в продольном направлении с лчетом жесткости и углов наклона растяже] к оси вагона и действующих на груз инерционных нагрузок, а также эксперимен талъные исследования по изучению усилий б креплении груза и ускорений груз; при транспортировке и маневровых соударениях позволяют проводить численны? эксперименты по выбору рационального способа крепления груза.

2.4.1. Результаты экспериментальных исследований

Экспериментальные исследования по измерению реальных нагрузок, действующих на отдельные единицы груза и одноразовое крепление при соударениях вагонов к транспортировке, с участием автора данного диссертационного исследования проведены на Западно-Сибирской железной дороге.

На Новосибирском заводе железобетонных опор и свай была произведена опытная погрузка двух платформ сваями длиной 10 м, массой груза на вагоне 72.96т.После погрузки опытные вагоны были подвергнуты испытаниям на соударение. Каждый вагон был соударен с группой из четырех заторможенных и загруженных щебнем до полной грузоподъемности полувагонов по 12 раз в интервале скоростей от 3,6 до 9,5 км/ч. В процессе испытаний проведены измерения тензометриче-скими и виброизмерительными приборами ускорений в сваях и в раме платформы, а также усилий в растяжках. Дефектов в конструкции вагона и в элементах крепления не обнаружено. Груз также не имел повреждений.

Поездные испытания, в процессе которых вагоны проследовали 150 км. причем 60 км со скоростью 100 км/ч, проводились на з^астке Новосибирск-Чулымская. Изменений в погрузке и дефектов в креплении не обнаружено.

При проведении испытаний наибольший интерес представляют параметры ударного процесса: пиковое значение усилий Рщ*, возникающих в растяжках; длительность удара т. Эффект з'дарного последствия определяется по остаточным усилиям в растяжках Рост. На рис.2 приведена кривая, характеризующая изменение усилий в растяжках от времени при накатывании платформы на гр}лшу груженных и заторможенных вагонов со скоростью 8,5 км/ч. По кривой видна характерная особенность реакции системы (платформа н закрепленный груз) на удар, которая за-

ключается в наличии выходного усилия Рп по окончании входного воздействия (эффект ударного последствия).

Анализ результатов измерения параметров времени ударных импульсов при различной скорости соударения показывает, что длительность импульса х не зависит от скорости соударения:

РЖ

Пиковые значения усилий в растяжках, полученные при испытаниях, аппроксимированы полиномом второй степени. Анализ полученных зависимостей показывает, что с ростом скорости соударения усилия в растяжках также возрастают(рис.З).

Рис.2. Изменение величины усилия в растяжках от длительности удара при V = 8,5км/ч

Рис.3. Зависимость величины усилий в растяжках от скорости

Полученные при испытаниях осциллограммы ускорений расшифрованы по средним максимальным значения}.!. Анализ полученных данных показал, что ве.та-

чина продольного ускорения изменяется от высоты яруса. С удалением от пол; платформы величина продольного ускорения изделий уменьшается в несколько раз.

2.4.2. Результаты вычислительных экспериментов

Практический интерес представляет составленная программа численноп расчёта крепления груза в вычислительной среде МаШсас!, а также полученные ре зультагы расчетов. В качестве примера выполнен расчет крепления груза от дейет вия продольных сил, причем параметры груза к крепления соответствуют экспери ментальным.

Полученное значение обобщённой жёсткости растяжек позволяет определят! значение частоты колебаний груза. Вычисленное значение частоты колебаний гру за для рассматриваемого примера оказалась равной 7.062 с'1.

Результаты расчётов частоты колебаний груза позволили вычислить смещение закреплённого на вагоне груза после его "срыва" с места относительно вагона по значению которого были определены продольное ускорение и продольная сил инерции.

Результаты вычисления смещения груза с послеударной скоростью гх прз трении скольжения 1(1) приведены на рис.4,а. Максимальное значение смешение для рассматриваемого примера оказалось равным хиах=0.148 м. а время "срыва" I = 0.222 с. Кроме того, здесь при х = хма1 значение скорости в конце срыва полу чилось равным 0. Отсюда ясно , то момент остановки груза согласно Я.Г. Па ноеко действительно определяется из кинематического условия, которое еыража ется е равенстве нулю относительной скорости груза.

1-5 Г

С| 1

С-5

0.1

а) в)

Рис.4. Графические зависимости x(t) и v(t).

Также рассчитывалась скорость смещения при "срыве" груза v(t) по формул! (4), результаты вычислений которой приведены на рис.4,в.

Продольное ускорение ar(t) и продольная инерционная сила ®x(t) определялись по формулам (4) и (5). Максимальное значение силы инерции, Н, в зависимо сти от значения скорости груза \\ и частоты колебаний ко, равно Фгмах = М- а^ =5.372- 10s, где M = 72.96 • 103 - масса груза, кг; a»,« = \yko =7.363 - максимально; значение продольного ускорения, м/с2; ri =1.043 - послеударная скорость груза, м/с

Суммарное значение усилий в креплении, рассчитанное по формулам (9) i (11), оказалось равным ESi = 15.774 • 10", что показывает на удовлетворительнук согласованность рассчитанных данных с результатами эксперимента.

а

С

t

Анализ результатов расчёта показывает, что наиболее нагружёнными оказались четвёртая, третья и первая растяжки. Если материал растяжек является }тт-руго-пластическим, то первой предела текучести достигнет четвертая, а затем последовательно третья, первая и вторая растяжки, т. е. длинные растяжки воспринимают большие усилия, чем короткие.

Составленная программа расчета крепления груза в продольном направлении позволяет проводить численные эксперименты с целью изучения нагрузок, воспринимаемых креплением.

Так, например, усилия в растяжках и зависящие от их значений силы N. Гф и Л были рассчитаны при различных значениях диаметра проволоки (1(1). Анализ результатов вычисленных значений силовых факторов (Бь 14, Г,,,, К) показывает, что с увеличением диаметра проволоки с!^ усилия в растяжках и зависящие от их значений силы в почти не меняются, а расстояние х^ от начала выбранной системы координат до точки приложения реакции связи N уменьшается.

Сила сухого трения, возникающая между соприкасающимися поверхностям! этого груза и пола вагона, способствует рассеянию энергии удара и препятствует продольном}' перемещению груза. Ока зависит от многих факторов и, в частности, от материала соприкасающихся поверхностей груза и пола вагона. В связи с этим расчёт усилий в креплении, нормальной реакции связи и точки её приложения относительно начала выбранной системы координат выполнен при различных значения;: коэффициента трения между соприкасающимися поверхностями груза и пола вагона.

Анализ результатов вычислительного эксперимента показал, что с увеличением коэффициента трения между соприкасающимися поверхностями груза и лолг вагона значения усилий в креплении и нормальные реакции связи уменьшаются, расстояние х* от начала выбранной системы координат до точки приложение, реакции связи N увеличивается незначительно.

Усилия в креплении груза и зависящие от них силы К, Р^иЙ были рассчитаны при различных значениях продольного ускорения ах! , соответствующих различным скоростям соударения вагона л'0.(рис.5 и б).

10 30 30

Рис.5. Графические зависимости )

Рис.6. Графические зависимости 1чт(а*), ^ (а*) и Щах0

Анализ результатов выполненных расчётов показывает, что с увеличением продольного ускорения значения усилий в креплении , нормальной реакции связи N и силы трения увеличиваются, а расстояние от начала выбранной системы координат до точки приложения реакции связи х^ уменьшается в 1...2.5 раза.

Таким образом, с использованием универсальной системы математических расчётов Ма&сас! и основных положений и принципов классической механики по разработанным в диссертационном исследовании методическим положениям осуществлены расчёты крепления грузов в вагоне в продольном направлении.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию выбора подвижного состава для перевозки грузов с плоским основанием позволяют сделать вывод о том. что наиболее целесообразным является способ перевозки на платформах, т.к. он имеет преимущества по всем пяти из рассмотренных факторов.

2. Расчет технико-экономической эффективности применения различных способов закрепления грузов с плоским основанием показал, что применение одноразового крепления, является наиболее целесообразным, т.к. приведенные затраты при этом варианте на 17.8% ниже, чем при перевозке с применением съемного разборного крепления и на 42.7% ниже, чем - неразборного крепления.

3.Анализ литературных источников и основанные на них официальные документы по креплению грузов на вагоне позволили сделать вывод о том, что существующая методика расчёта крепления грузов на вагоне, утверждённая МПС, требует уточнений и корректировки.

4.Обобщённая жёсткость крепления (растяжек), определенная с использованием основных положении теоретической механики в зависимости от жёсткости каждой отдельно взятой растяжки, длины её проекции на горизонтальную плоскость и её следа на вертикальную плоскость, позволила точно вычислить частоту колебаний груза.

5. Принятый косинусоидадьный закон изменения скорости движения груза относительно пола вагона дал возможность получить аналитические формулы для отыскания смещения и ускорения груза в зависимости от значения его послеударног скорости при трении скольжения и частоты колебаний, с использованием результатов которых была вычислена продольная инерционная сила, действующая на растяжки.

6. Результаты решения уравнений перемещений совместно с уравнениями рав новесия позволили получить конечные аналитические формулы для определенш усилий в креплении, нормальной реакции связи и точки её приложения относительно начала выбранной системы координат в зависимости от топологии, предварительного натяга и жёсткости растяжек, а также от значений коэффициента тренш соприкасающихся поверхностей груза и пола вагона, силы веса груза, продольной { вертикальной сил инерции.

7. Результаты выполненных теоретических исследований показывают удовлетворительную сходимость с результатами эксперимента и позволяют отметить, чте

азработанные с использованием основных положений и принципов классической [еханики новые методические положения расчёта крепления грузов, совместно другими технологическими мероприятиями будут способствовать обеспечению эхранности перевозимых грузов и вагонов, а также безопасности движения поез-ов.

8. Подтверждённые натурными испытаниями способы размещения и крепления рузов, внедренные в качестве местных(ллыот теплотрассы типа П (1985 г.), свай селезобетонных(19%6г.), элементов блоков фундамента турбогенератора(\991т.), •.итовой кровли(\991т.) и сетевы-^(железобетонных шпал, плит и панелей, балок, игелей, свай, фундаментных блоков, лестничных площадок и маршей, колонн ,983г.) ТУ, обеспечивают максимальное использование вместимости и грузоподъ-iiHocTH вагонов, сохранность грузов и подвижного состава, а также безопасность зижения поездов.

Таким образом, в диссертационном исследовании содержится новое реше-¡е важной и актуальной прикладной задачи по разработке методических положе-;ш к расчёту крепления грузов на вагоне от действия сил в продольном направле-ш, имеющее существенное значение для железнодорожного транспорта и других праслей народного хозяйства, деятельность которых связана с перевозками гру->в.

Основное содержание диссертационного исследования опубликовано в сле-тоших научных работах:

1. Войлок Н.С. Псеровская Е.Д. О переработке сетевых технических усло-м размещения и крепления железобетонных блоков и панелей на платформах// эеспечение сохранности грузов и рационального использования вагонов,- Ново-бирск, 1985.-С. 5- 13.

2. Псеровская Е.Д. Исследование возможностей увеличения загрузки ваго-IB железобетонными грузами с плоским основанием// Обеспечение сохранности узов и использования вагонов.-Новосибирск, 1985 - С. 4-15. (Рукопись деп. в ШИТЭИ МПС 12.05.85. №3146 ж.д.).

3. Войлок Н.С., Псеровская Е.Д.. О переработке действующих технических .товий размещения и крепления железобетонных изделий на ОПС // Вопросы ус-рения научно-технического прогресса на ж.д. транспорте. - Новосибирск, 1986. -31-32.

4. Войлок Н.С., Псеровская Е.Д. Исследование возможности увеличения грузки платформ железобетонными изделиями // Улучшение использования ваго-в и обеспечение сохранности грузов. - Новосибирск, 1986. - С. 5-14. (Рукопись а. в ЦНИИТЭИ МПС 10.06.86. №3614 ж.д.).

5. Псеровская Е.Д. Методические предпосылки к расчёту креплений на атформах многорядных штабельных грузов с плоским основанием с использова-гм персонального компьютера //Тез. per. научн.-практач. конф. 'Транссиб - 99",-восибирск, 1999,- С.35.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Обзор выполненных в России и за рубежом исследований по вопросу совершенствования условий перевозок грузов с плоским основанием.

1.2. Анализ существующих методик расчёта крепления грузов.

1.3. Номенклатура, основные свойства, перспектива производства и перевозок грузов с плоским основанием

1.4. Существующие способы транспортировки и анализ использования грузоподъемности и вместимости вагонов при перевозке грузов с плоским основанием.

1.5. Цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ВЫБОРУ РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА ПЕРЕВОЗКИ ГРУЗОВ С ПЛОСКИМ ОСНОВАНИЕМ.

2.1. Обоснование выбора подвижного состава для перевозки грузов методом экспертных оценок.

2.2. Исследование возможности использования габаритов погрузки и грузоподъемности при перевозке грузов на платформах и полувагонах.

2.3. Исследование влияния способов перевозки грузов в различных типах подвижного состава на расход крепежных материалов.

2.4. Исследование способов обеспечения продольной устойчивости грузов в вагонах.

2.5. Технико-экономическая оценка различных вариантов перевозки грузов с плоским основанием.

2.6. Разработка способов перевозки грузов с плоским основанием на платформах с применением одноразового крепления

Выводы по главе.

ГЛАВА 3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КРЕПЛЕНИЯ ГРУЗОВ НА ВАГОНЕ ОТ ДЕЙСТВИЯ ПРОДОЛЬНЫХ СИЛ.

3.1. Выбор расчетной и математической модели и основных допущений.

3.2. Аналитическое определение обобщенного коэффициента жёсткости растяжек по продольной оси вагона при конечных перемещениях груза.

3.3. Аналитическое решение уравнения движения закрепленного растяжками на вагоне груза.-.

3.4. Аналитическое определение усилий в растяжках от действия на груз сил по поперечной оси вагона.

3.5 Определение смещения груза при трении скольжения влево с заданным начальным отклонением.

Выводы по главе. 1 Об

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ К РАСЧЁТУ КРЕПЛЕНИЯ ГРУЗА С ПЛОСКИМ ОСНОВАНИЕМ. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ И

ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

4.1. Разработка методических положений к расчету крепления груза на открытом подвижном составе.

4.2. Экспериментальные исследования по измерению усилий в одноразовых креплениях при маневровых соударениях.

4.3. Результаты численных экспериментов по определению усилий в растяжках в зависимости от их параметров в вычислительной среде МаШсас!.

Выводы по главе.

Одной из перспективных задач, стоящих в настоящее время перед железнодорожным транспортом, является привлечение дополнительных грузопотоков. Для этого необходимо принятие ряда целенаправленных мер, обеспечивающих расширение и повышение качества предлагаемых транспортных услуг, их дифференциация и индивидуализация, экономия времени и затрат ручного труда.

Обострение конкурентной борьбы на рынке транспортных услуг в условиях спада перевозок требует внедрения новых форм взаимодействия железнодорожников с отправителями и получателями грузов.

В свете этих требований важное значение имеет совершенствование условий перевозок грузов и, в частности, грузов с плоским основанием, которые в общем объеме грузовых перевозок, осуществляемых на открытом подвижном составе, составляют значительную долю. К таким грузам относятся железобетонные, пенобетонные, газобетонные, металлические и другие изделия. Из всех строительных материалов, перевозимых по железной дороге, доставка этих изделий отличается наибольшей трудоемкостью и повышенными денежными затратами, так как перевозить их в контейнерах, пакетах, на поддонах невозможно, требуются только специально разработанные схемы их погрузки и крепления в вагонах.

Большие затруднения при организации перевозок этих грузов вызывает широкая номенклатура изделий и разнообразие их по форме и массе, что усложняет комплектацию поставок и способы размещения и крепления их на открытом подвижном составе. В настоящее время количество только железобетонных изделий, предъявляемых к перевозке, превышает 4 тысячи наименований. В действующих же Технических условиях (ТУ) МПС [1] имеются лишь схемы погрузки, охватывающие около пяти десятков типоразмеров железобетонных конструкций, поэтому подавляющая часть изделий перевозится по схемам местного значения, разработанным многочисленными предприятиями-грузоотправителями и утвержденными дорогой в качестве местных технических условий (МТУ) или разовых схем.

Следует отметить также , что действующие ТУ не предусматривают комбинированную загрузку вагонов различными наименованиями изделий, что в настоящее время является наиболее важным, т.к.,в связи со спадом экономического роста,предприятия получают заявки на поставку небольших партий изделий различных наименований, для перевозки которых требуется разработка новых схем размещения и крепления.

Большинство предприятий-грузоотправителей не имеет квалифицированных кадров для разработки схем, поэтому качество МТУ очень низкое: плохо используется грузоподъемность и вместимость вагонов, не всегда обеспечивается сохранность перевозимых грузов, безопасность движения поездов, удобство погрузки и выгрузки; увеличивается простой вагонов под грузовыми операциями и оборот вагонов.

По данным [2] расстройство крепления груза при перевозке ЖБИ и сельхозмашин имеет место в 6,5% случаев, сдвиг груза - в 5,7%. Причем нарушение крепления ЖБИ возникает при проследовании расстояния от 100 до 850 км. Отказ крепления при незначительных расстояниях перевозки - свидетельство нарушения технологии погрузки и несовершенства существующих методов расчетов.

В настоящее время разработано множество способов и схем размещения и крепления различных грузов при их перевозке на открытом подвижном соста-ве(ОПС). На основе результатов работ [3,.,8] разработана и утверждена МПС методика расчёта крепления грузов [1]. С использованием этой методики разработаны и разрабатываются схемы крепления грузов, ограничивающие их смещение и опрокидывание вдоль и поперёк вагона при перевозке, а также при маневровых соударениях и роспуске с горок. Однако, достоверность разработанных методов расчёта крепления грузов вызывает возражения из-за допущенных в них отдельных неточностей в составлении расчетных схем и математических моделей, не описывающих реальный физический процесс нагруже-ния системы "груз-крепления-вагон", поскольку определение усилий в креплении представляет собой целый класс достаточно сложных и разнообразных по характеру прикладных задач, которые могут быть решены на основе классических методов прикладной механики(т.е. методов сопротивления материалов, теоретической механики и теории колебаний). В связи с этим, существующая методика расчёта крепления грузов, утверждённая МПС, в ряде случаев приводит к ошибочным результатам, вследствии чего не обеспечивается безопасность движения поездов, так как может произойти расстройство погрузки и крепления, несохранность грузов или вагонов.

Для доказательства этих утверждений ниже приведен анализ результатов исследований, посвященных разработке методики расчёта крепления грузов, и основанных на них официальных документов по креплению грузов на вагоне, позволивший сделать вывод о том, что существующая методика расчёта крепления грузов на вагоне [1], утверждённая МПС, требует уточнений и корректировки.

В связи с этим можно отметить, что разработка новых методических положений к расчёту крепления грузов на вагоне с использованием основных положений и принципов классической механики и современных вычислительных средств является важной и актуальной прикладной проблемой в отрасли железнодорожного транспорта.

В данной диссертационной работе рассмотрено лишь решение актуальной и важной для отрасли железнодорожного транспорта прикладной задачи по разработке новых методических положений к расчету крепления грузов от действия продольных сил. Так, например, в настоящее время диссертантом получены конечные аналитические формулы по определению усилий в растяжках в продольном направлении с учетом действия инерционных нагрузок для широкого перечня грузов с плоским основанием, перевозимых на открытом подвижном составе (ОПС), являющиеся основой для реализации вычислительных процессов на ЭВМ с использованием современной универсальной среды математических расчетов МаШсас! [9,10]. Аналитические выражения для определения нагрузок, воспринимаемых элементами крепления грузов, естественным образом реализуется в этой вычислительной среде на основе предыдущих результатов расчетов крепления грузов.

Современные вычислительные среды, например, универсальная система математических расчетов МаШсас!, предоставляют высокие интерактивные возможности, позволяющие пользователю быстро создавать собственные разработки, оперативно проверять те или иные гипотезы и допущения, проводить различные численные эксперименты, обрабатывать методику расчета, визуализировать результаты в различной форме.

Исходя из вышеизложенного, особо отметим, что отличие данного диссертационного исследования от целого ряда исследований, рассматривающих методы расчета крепления грузов, перевозимых на ОПС, заключается в том, что в нем излагаются результаты разработки методических положении к расчету крепления грузов на вагоне с использованием положений классической механики и современных средств вычислительной техники, учитывающих многообразие силовых факторов, действующих на груз и крепление при перевозке, применяемых к частным расчетам по разработке способов перевозки грузов с плоским основанием.

Цель работы заключается в проведении исследования и разработке рекомендаций по выбору рациональных способов перевозки и новых методических положений к расчету крепления грузов с плоским основанием от действия продольных сил, способствующих снижению затрат на крепление, обеспечению сохранности грузов и вагонов, а также безопасности движения поездов.

Объект исследования. Перевозка грузов с плоским основанием на открытом подвижном составе.

Методика исследования. Теоретические предпосылки к разработке методических положений к расчёту крепления грузов базируются на классических методах теоретической механики, сопротивления материалов, теории колебаний и на современной универсальной среде математических расчётов Ма1Исас1. Экспериментальные исследования по определению усилий в креплении проведены с использованием метода тензометрирования с последующей обработкой их результатов с применением метода математической статистики и теории вероятностей.

Полезность практических рекомендации по выбору типа крепления для перевозки грузов с плоским основанием оценивалась по Методике расчётов технико-экономической эффективности.

Научная новизна. Научную новизну представляют: составленные с использованием основных положении и принципов теоретической механики, сопротивления материалов и теории колебаний расчетная и математическая модели крепления груза с учетом расположения, числа нитей и диаметра проволоки растяжек, возникающей послеударной скорости груза, продольной и вертикальной инерционных сил и сил трения между его основанием и поверхностью пола вагона; полученная с использованием основных положений теоретической механики формула для вычисления обобщенной жёсткости растяжек в продольном направлении с учетом числа нитей и диаметра проволоки, а также их расположения; полученные с использованием метода припасовывания теории колебаний результаты решения нелинейных дифференциальных уравнений движения груза М при трении скольжения с послеударной скоростью от момента срыва, позволяющие определить смещение груза во времени, величину возникающего при этом ускорения, а в последующем и продольную инерционную силу; полученные с использованием основных положений и принципов сопротивления материалов при решении статически неопределимой задачи по определению усилий в креплении аналитические формулы с учетом расположения и обобщенной жесткости растяжек, возникающей послеударной скорости груза, продольной инерционной силы и сил трения между его основанием и поверхностью пола вагона или подкладок, а также точки приложения реакции связи относительно начала координат, совпадающего с торцом вагона, в виде удобном для применения вычислительной среды МаШсаё.

Практическая ценность. Практическую ценность представляют: разработанные с использованием основных положений и принципов классической механики методические положения к расчету крепления грузов при их перевозке на ОПС с применением вычислительной среды МаШсаё, которые совместно с другими технологическими мероприятиями будут способствовать обеспечению сохранности перевозимых грузов и подвижного состава, а также безопасности движения поездов; разработанные с участием автора диссертации и утвержденные в качестве МТУ способы размещения и крепления плит теплотрассы типа П , свай железобетонных , элементов блоков фундамента турбогенератора , щитовой кровли и в качестве сетевых технических условий - железобетонных шпал, плит и панелей, балок, ригелей, свай, фундаментных блоков, лестничных площадок и маршей, колонн.

Реализация результатов работы. Разработанные практические рекомендации использованы на Западно-Сибирской железной дороге и сети железных дорог РФ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях НИИЖТа(1982-1999 гг.), на научно-практической конференции "Транссиб -99"(г. Новосибирск, 1999 г.), на ХХХ1Хом Симпозиуме " Моделирование в механике" (г. Гливице, Польша, 2000 г.).

12

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 5 работах в виде статей, и материалов конференции.

Структура работы. Диссертационное исследование состоит из введения, четырёх глав с выводами в каждой из них, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 95 наименований, содержит 151 страницу основного текста, 45 рисунков и 5 Приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию выбора подвижного состава для перевозки грузов с плоским основанием позволяют сделать вывод о том, что наиболее целесообразным является способ перевозки на платформах, т.к. он имеет преимущества по всем из рассмотренных факторов.

2. Расчет технико-экономической эффективности применения различных способов закрепления грузов с плоским основанием показал, что применение одноразового крепления, является наиболее целесообразным, т.к. приведенные затраты при этом варианте на 17.8% ниже, чем при перевозке с применением съемного разборного крепления и на 42.7% ниже, чем - неразборного крепления.

3.Анализ литературных источников и основанные на них официальные документы по креплению грузов на вагоне позволили сделать вывод о том, что существующая методика расчёта крепления грузов на вагоне, утверждённая МПС, требует уточнений и корректировки.

4.Обобщённая жёсткость крепления (растяжек), определенная с использованием основных положении теоретической механики в зависимости от жёсткости каждой отдельно взятой растяжки, длины её проекции на горизонтальную плоскость и её следа на вертикальную плоскость, позволила точно вычислить частоту колебаний груза.

5. Принятый косинусоидальный закон изменения скорости движения груза относительно пола вагона дал возможность получить аналитические формулы для отыскания смещения и ускорения груза в зависимости от значения его послеударной скорости при трении скольжения и частоты колебаний, с использованием результатов которых была вычислена продольная инерционная сила, действующая на растяжки.

6. Результаты решения уравнений перемещений совместно с уравнениями равновесия позволили получить конечные аналитические формулы для определения усилий в креплении, нормальной реакции связи и точки её приложения относительно начала выбранной системы координат в зависимости от топологии, предварительного натяга и жёсткости растяжек, а также от значений коэффициента трения соприкасающихся поверхностей груза и пола вагона, силы веса груза, продольной и вертикальной сил инерции.

7. Результаты выполненных теоретических исследований показывают удовлетворительную сходимость с результатами эксперимента и позволяют отметить, что разработанные с использованием основных положений и принципов классической механики новые методические положения расчёта крепления грузов, совместно с другими технологическими мероприятиями будут способствовать обеспечению сохранности перевозимых грузов и вагонов, а также безопасности движения поездов.

8. Подтверждённые натурными испытаниями способы размещения и крепления грузов, внедренные в качестве местных {плит теплотрассы типа П (1985 г.), свай э/селезобетонных(19&6г.), элементов блоков фундамента турбогенератора(\991т.), щитовой кровли(\991т) и сетеъых(железобетонных шпал, плит и панелей, балок, ригелей, свай, фундаментных блоков, лестничных площадок и маршей, колонн (1988г.) ТУ, обеспечивают максимальное использование вместимости и грузоподъёмности вагонов, сохранность грузов и подвижного состава, а также безопасность движения поездов.

Таким образом, в диссертационном исследовании содержится новое решение важной и актуальной прикладной задачи по разработке методических положений к расчёту крепления грузов на вагоне от действия сил в продольном направлении, имеющее существенное значение для железнодорожного транспорта и других отраслей народного хозяйства, деятельность которых связана с перевозками грузов.

1. Технические условия погрузки и крепления грузов - М. : Транспорт, 1988 -408с.

2. Котенко А.Н. Обеспечение надежности погрузки и крепления грузов // Ж.-д. трансп,- 1994- №2 С. 24 - 26.

3. Технические условия погрузки и крепления грузов и использование грузоподъемности вагонов.-М.: Трансжелдориздат, 1955.-440с.

4. Малов А. Д. Крепление грузов на открытом подвижном составе для перевозки при высоких скоростях движения // Труды ВНИИЖТ. -Вып.294 -М., 1965 167 с.

5. Технические условия погрузки и крепления грузов. -М.: Транспорт, 1969.— 232 с.

6. Совершенствование способов размещения и крепления грузов в вагонах // Труды ВНИИЖТ. Вып.421.-М.: Транспорт, 1970. -136 с.

7. Размещение и крепление грузов в вагонах. Справочник / А. Д. Малов, О. И. Михайлов, Г. М. Штейнфер, Г. П. Ефимов. -М.: Транспорт, 1980 328 с.

8. Сборник правил перевозок и тарифов железнодорожного транспорта Союза ССР. Содержание(1211). Технические условия погрузки и крепления грузов М.: Транспорт, 1981 - 63 с.

9. MATHCAD 6.0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчёты в среде Windows 95. 2-е изд.,- М.: Филинъ, 1997. - 712 с.

10. Дьяконов В.П. Справочник по MATHCAD PLUS 7.0 PRO М.: СК Пресс 1998,- 345 с.

11. Ефимов Г.П. Крепление грузов на железнодорожных плаформах. М.: Трансжелдориздат, 1949. - 78 с.

12. Ефимов Г.П. Крепление грузов на открытом подвижном составе. М.: Трансжелдориздат, 1952. - 136 с.

13. Хотин Б.М., Гохбом E.H. Устойчивость контейнеров при перевозках а открытом подвижном составе. Сб. тр. ЛИИЖТа, вып. 154. - М.: Трансжелдориздат, 1957, С. 151 -200.

14. Бутор А.И. Исследование условий устойчивости и сохранности сборных железобетонных конструкций при перевозке по железным дорогам. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. М.: ЦНИИС, 1966. -24 с.

15. Малов А.Д., Овчинникова Р.Г. О транспортировании тарно-штучных грузов в крытых вагонах// Вестник ВНИИЖТ.-1977-, № 7- С. 52 54.

16. Малов А.Д., Результаты испытаний способов крепления грузов на транспортных площадочного типа // Совершенствование способов размещения и крепления грузов в вагонах. М.: Транспорт, 1970,- С. 90 -102.

17. Овчинникова Р.Г. Исследование способов размещения и крепления грузов в вагонах. -М.: Транспорт, 1970,- С. 102 115.

18. Шинкаренко В.Н. Совершенствование перевозок листового проката по железным дорогам// Вестник ВНИИЖТ 1974, № 5 - С. 52 - 54.

19. Романов В.А., Баннов С.А. О продольной устойчивости специальных мягких контейнеров при соударениях вагонов // Обеспечение сохранности минеральных удобрений при ж.-д. перевозках. -Новосибирск, 1975 С. 75 -80

20. Баннов С.А., Глотов Н. Экспериментальные исследования нагрузок на крепление и кузов полувагона при трехярусной погрузке контейнеров МК-1.5. // Рациональное использование вагонов и обеспечение сохранности грузов,- Новосибирск, 1979. -С. 53 57.

21. Баннов С.А. К расчету нагрузки на торцовую дверь полувагона с сыпучим грузом в мягких контейнерах при соударениях // Вопросы рационального использования вагонов и обеспечения сохранности грузов. -Новосибирск, 1980.-С. 68-75

22. Савчук О.М., Рейдемейстер Г.В.Допускаемые продольные нагрузки на угловые стойки полувагона//Вопросы повышения надежности вагонов.-Днепропетровск, 1975

23. Рейдемейстер Г.В., Грицан Г.В., Мороз И.К. Допускаемые нагрузки на стоечные скобы платформы// Вопросы повышения надежности вагонов.-Днепропетровск, 1975

24. Малов А.Д., Чинарев С.С. Результаты исследования способов размещения и крепления круглого леса в полувагоне // Совершенствование способов размещения и крепления грузов в вагонах. М.: Транспорт, 1970 - С. 4-79.

25. Войтюк И.С., Романенко А.И. Разработка способов размещения и крепления грузов разных наименований// Совершенствование технологий и условий железнодорожных перевозок Новосибирск, 1995. -С. 60-70.

26. Войтюк И.С., Псеровская Е.Д. О переработке сетевых технических условий размещения и крепления железобетонных плит на платформах// Обеспечение сохранности грузов и рациональное использование вагонов.-Новосибирск, 1985,- С. 5-13.

27. Егоров С.А. Основные требования к разработке и расчету крепления вертикально установленных грузов// Вопросы улучшения использования вагонов и сохранность грузов,- Новосибирск, 1990 С. 43 - 51.

28. Войтюк И.С., Егоров С.А., Романенко А.И. Результаты эксплуатационных испытаний новых способов погрузки и крепления железобетонных лотков длиной 3 м // Совершенствование перевозок грузов по железной дороге.-Новосибирск: НИИЖТ, 1989. -С. 15 16.

29. Малов А.Д. Методика расчета креплений длинномерного груза// Вестник ВНИИЖТ.-М., 1977,- № З.-С. 52 54.

30. Малов А.Д. Методика определения норм крепления грузов // Вестник ВНИИЖТ.-М., 1978-№3,-С. 48 53.

31. Малов А.Д. Обеспечение продольной устойчивости груза в вагонах // Ж.д. трансп 1979- №2 - С. 18-22.

32. Малов А.Д. Исследование ускорений и перемещений грузов в вагонах // Вестник НИИЖТ.-М., 1979- №4 С. 50- 55.

33. Малов А.Д., Шинкаренко В.Н. Исследование трения между опорными поверхностями груза и подвижного состава // Совершенствование способов размещения и крепления грузов в вагонах. -М.: Транспорт, 1970 -С.116-133.

34. Романов В.А. Исследование и разработка контейнерных способов перевозки асбестоцементных листовых изделий. Автореф. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Новосибирск: НИИЖТ, 1975 - 23 с.

35. Теоретические и экспериментальные исследования схем погрузки металлопродукции для скорости 100 км/ч: Отчет с НИР /ДИИТ; №17015-Днепропетровск, 1975

36. Тарлыков В.И., Курочкин Г.П., Трусов В.А. К оценке сил, действующих на груз при транспортировке // Промышленный транспорт 1977- №3,- С. 1819.

37. Болотин В.А., Гохбом Е.Н. Что показали эксперименты при перевозке контейнеров // Промышленный транспорт. -1977- №3 С. 16 - 17.

38. В.К. Бешкето, В.А. Трусов, Б.В. Гаранкин. К вопросу устойчивости пакетов тарно-штучных грузов при соударениях вагонов // Обеспечение сохранности грузов при ж.д. перевозках. -Новосибирск, 1973,- С. 45 52.

39. Войтюк Н.С., Гаранкин Б.В. Исследование продольных динамических воздействий на листы шифера при соударениях вагонов // Обеспечение сохранности грузов при ж.д. перевозках Новосибирск, 1974,- С. 85 - 90.

40. Войтюк Н.С., Насонов В.И., Тарлыков В.И. Результаты испытаний способов перевозки асбестоцементных труб в пакетах // Обеспечение сохранности грузов при ж.д. перевозках. Новосибирск, 1974,- С. 88-106

41. Бетехтина Р.А., Л.Л. Беспрозванный, В.А., В.А. Романов Эксплуатационные испытания мягких резино-кордных контейнеров // Обеспечение сохранности грузов при ж.-д. перевозках Новосибирск, 1973 - С. 31 - 36.

42. Беспрозванный Л.Л., Войтюк Н.С., Перепелкин П.А. Результаты испытаний пакетного способа перевозки асбестоцементных экструзионных панелей // Вопросы рационального использования вагонов и обеспечения сохранности грузов. -Новосибирск, 1980. -С. 85 90.

43. Малов А.Д., Чинарев С.С. Особенности расчета крепления штабелей грузов // Вестник ВНИИЖТ.-М.,: Транспорт, 1987 С. 7 - 9.

44. DB Cargo durch PU ( LPU) / Dyllick К. Р. // Deine Bahn. DB: Deine Bahn.,1997. 25, №4. - C. 209-213. - Нем.

45. Bebaden von Güterwagen / Tanicki Türden. // Deine Bahn. DB: Deine Bahn.,1998. 26, №2. - C. 84-85. Нем.

46. Bebadetechnik and Ldung Sicherund / Munzert R.// Deine Bahn. - 1998. - 26, №6. -C. 345-348.-Нем.

47. Richting verladen in Güterwagen/ Dickjobst H. // Deine Bahn. 1995. - 23. '5. -C. 274-277.-Нем.

48. Zurrmittel zum Verzuren von Lastenl Dolerych V//DNF : Int. Fachzeitschr. Forger, Lager - and Transporttechn. DHF: Dtsch/ Hebe - and Forgertechn. -1998. - 44, №5 C. 50-60. - Нем.

49. Rousable Bracing Device said to reduce damage // Traffic Manag. 1995. - 34, №4. - C. 58-59.-Англ.

50. Bulkhead and rail transport System: Пат 5137405 США, МКИ5 В 60 P 7/08/ Klein George. -№ 780900; Заявл. 23.10.91; Опубл. 11.08.92; НКИ 410/94

51. Добронравов В.В., Никитин H.H., Дворников А.Л. Курс теоретической механики. М.: Высшая школа, 1968 624 с.

52. Яблонский A.A., Никифорова В.М., Курс теоретической механики: В Зч-М.: Высшая школа, 1971.-Ч.1- 424 с.

53. Бутенин Н. В., Лунц Я. Л., Меркин Д. Р. Курс теоретической механики: В 2т- СПб.: Лань, 1998 736 с.

54. Гуляев В.И.,Баженов В.А., Попов С.Л. Прикладные задачи теории нелинейных колебаний механических систем.-М.:Высшая школа, 1989 389с.

55. Обморшев А.Н. Введение в теорию колебаний. М. : Наука, 1965. - 276с.

56. Бугаенко Г.А., Маланин В. В., Яковлев В. И. Основы классическоймеханики М.: Высшая школа, 1999 - 366 с.

57. Колчин Н.И. Механика машин: В 2т. -Л.: Машиностроение, 1972.-Т.2456с.

58. Звездин А. Железобетон. Его возможности, перспективы // Строительная газета-М., 1998- №42.-С. 9

59. Балавадзе В.К. Новое о прочности и деформации бетона и железобетона-Тбилиси: Мецниереба, 1986,- 363 с.

60. Алексеев И. Крупные резервы заводов ЖБИ и КПД // Строительная газета.-М., 1998- №40,- С. 8-9

61. Российский статистический ежегодник: Стат. Сб. / Госкомстат России. М., Р 76 1998.-813 с.

62. Михайлов К.В., Волков Ю.С. Взгляд на будущее бетона и железобетона // Бетон и железобетон.-М., 1996 -№6.-С.2-5.

63. Волков Ю.С. Сравнительная оценка применения сборного и монолитного железобетона в строительстве // Строительные конструкции.-М.: ВНИИНТПИ, 1998- Вып.4,- 28 с.

64. Федотов Н.И. Исследование транспортных операций: В 2ч. -Новосибирск, 1977 100 с.

65. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов.-М.: Мир, 1977.- 552 с.

66. Попов Э.В. Экспертные системы. -М.: Наука, 1987 283 с.

67. Практическое введение в технологию искусственного интеллекта и экспертных систем / Б. Эделсон, Р. Левин, Д. Дранг и др. М.: Финансы и статистика, 1991. -237 с.

68. Кендалл М.Т. Ранговая корреляция. М.: Статистика, 1975. 214 с.

69. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Граповский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 280 с.

70. Псеровская Е.Д., Войтюк Н.С., Беспрозванный Л.Л. Перевозка железобетонных плит теплотрассы типа П на платформах // Информационный листок. Новосиб. межотрасл. центр науч.- техн. информ. и пропаганды (НМТЦНТИ), - № 16-85. - 1985,- 4с.

71. Методические рекомендации по определению экономическойэффективности мероприятий научно-технического прогресса нажелезнодорожном транспорте,-М.: МПС, 1990,- 111 с.

72. Справочник по экономической оценке показателей эксплуатационной работы Западно Сибирской железной дороги и ее отделений / Общ. ред. Журавель А.И. - Новосибирск : МПС РФ Зап.-Сиб. ж. д., 1998. — 84с.

73. Тарифное руководство №1 Министерство путей сообщения Российской федерации : Прейскурант № 10-01. 2-е изд. - М. : Транспорт, 1994. - 4.12.

74. Единые нормы выработки времени на вагоне, автотранспортные и складские погрузочно разгрузочные работы. - М. : Экономика, 1987. - 208 с.

75. Егоров С.А., Алымова С.Э. Об эффективности применения многооборотных опорно крепежных устройств для перевозки железобетонных изделий // Обеспечение сохранности грузов и улучшение использования вагонов - Новосибирск, 1983. -С.60-66.

76. Падня В.А. Погрузочно-разгрузочные машины. Справочник. М.: Транспорт, 1981.-447 с.

77. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах : В Зт. М. : Наука, 1973. - Т.З Специальные главы механики - 488 с.

78. Пановко Я. Г. Основы прикладной теории колебаний и удара- Л.: Политехника, 1990- 272 с.

79. Вульфсон И.И., Коловский М.З. Нелинейные задачи динамики машин-JL: Машиностроение, 1968,- 284 с.

80. Вагоны / Шадур J1.A., Челноков И.П., Никольский JI.H. и др. 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Транспорт, 1980. - 439 с.

81. Пановко Я. Г. Введение в теорию механического удара. М. : Наука,1977,- 224 с.

82. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. М. : Физматгиз, 1960. -536 с.

83. Беляев Н. М. Сопротивление материалов. -М.".Наука,1965 856 с.

84. Основное содержание диссертационного исследования опубликовано вследующих научных работах:

85. ВойтюкН.С., Псеровская Е.Д. О переработке действующих технических условий размещения и крепления железобетонных изделий на ОПС // Вопросы ускорения научно-технического прогресса на ж.д. транспорте. -Новосибирск, 1986. с. 31-32.

86. Войтюк Н.С., Псеровская Е.Д. О переработке сетевых технических условий размещения и крепления железобетонных блоков и панелей на платформах // Обеспечение сохранности грузов и рационального использования вагонов, Новосибирск, 1985,-С. 5-13.

87. Псеровская Е.Д. Методические предпосылки к расчёту креплений на платформах многорядных штабельных грузов с плоским основанием с использованием персонального компьютера /Тез. per. научн.-практич. конф. "Транссиб 99".- Новосибирск: СГУПС, 1999. -С.35.