автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Совершенствование способов размещения крепления штабельных многорядных вертикально устанавливаемых грузов на открытом подвижном составе

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РГЗ ОД 1 о ИЮН 1306

На правах рукописи ЕГОРОВ Степан Андреевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ РАЗМЕЩЕНИЯ И КРЕПЛЕНИЯ ШТАБЕЛЬНЫХ МНОГОРЯДНЫХ ВЕРТИКАЛЬНО УСТАНАВЛИВАЕМЫХ ГРУЗОВ НА ОТКРЫТОМ ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ

Специальность 05Л2.08 - Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая системы сигнализации, централизации н

блокировки )

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 1996

Работа выполнена в Сибирской государственной академии путей

сообщения

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор А.М.Ос1ровский.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Х.Т.Туранов

Кандидат технических наук, доцент В.М.Ушаков

Ведущая организация: Западно-Сибирская железная дорога.

Защита состоится Ш-ОМЯ 1996 г. на заседании диссертацион-

ного совета К. 114.02.02. в Сибирской государственной академии путей сообщения по адресу: 630023, г. Новосибирск, ул.Дуси Ковальчук, 191.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Диссертация в виде научного доклада разослана "2&" мая 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор техн.наук, профессор

В.А.ГРИЩЕНКО

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1.-Актуальность проблемы. Основными мероприятиями, направленными на улучшение использования вагонов, являются повышение их загрузки, сокращение простоя под грузовыми операциями и ускорение оборота. Эти мероприятия, в свою очередь, предъявляют повышенные требования к обеспечению удобства погрузки и выгрузки грузов, недопущению их потерь при перевозке и выполнении погрузочно-разгрузочных работ, повышению безопасности движения поездов. Поэтому проблема совершенствования условий транспортировки грузов, включающая в себя разработку рациональных способов размещения и закрепления грузов на железнодорожном подвижном составе, всегда имела и имеет большое значение. Различным аспектам этой проблемы посвящены исследования Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ), ряда транспортных ВУЗов, включая Новосибирский (НИИЖТ - СГАПС), проектного и научно-исследовательского института промышленного транспорта (ПромтрансНИИпроект), Института комплексных транспортных проблем (ИКТП), Научно-исследовательского института строительных конструкций (НИИСК), Всероссийского научно-исследовательского института транспортного строительства (ВНИИС) и др. Большой вклад в научные разработки указанной проблемы внесли доктора наук ГЛГриневич, В.К.Бешкето, В.В.Повороженко, А.А.Смехов, А.Д.Малов, А.М.Островский, кандидаты наук А.Т.Дерибас, ГЛЕфимов, В.Н1Пинкарегосо, Г.М.Штейнфер, В.А.Романов, Н.СВойтюк, В.М.Ушаков и др.

ГЛГриневич, ГЛЕфимов, А.Д.Малов и ряд других авторов в результате теоретических и экспериментальных исследований заложили основы расчетов крепления различных штучных грузов на открытом подвижном составе (ОПС). Результаты их исследований были положены в основу нормативных положений Технических условий погрузки и крепления грузов (ТУ) МПС по расчету схем размещения и крепления грузов на ОПС с исполь-

зованнем пиломатериалов, проволоки, гвоздей и строительных скоб.

? Особые трудности вызывает погрузка и закрепление штабельных многорадных грузов, перевозимых в вагонах в вертикальном положении и наиболее подверженных поперечному опрокидыванию из-за высокого расположения центра масс изделий и малой ширины их опорных площадок. К таким грузам относятся фермы, различные панели, ящики с витринным стеклом и др. Наиболее массовыми из них являются железобетонные изделия ( ЖБИ ) крупнопанельного домостроения ( КПД ), а также стеновые панели и элемента различных сооружений.

Трудно назвать такой груз, темпы роста перевозок которого можно было бы сравнить с темпами роста перевозок ЖБИ. Так, при увеличении выпуска сборного железобетона в 1981 г. по сравнению с 1975 г. на 8,7 % грузооборот его при перевозке железнодорожным транспортом возрос на 36,2 %, т.е. в 4,1 раза опережал темпы роста производства. Средняя дальность перевозок ЖБИ в 1987 г. достигла 914 км и увеличилась по сравнению с 1970 г. в 1,8 раза. К 1990 г. объем перевозок ЖБИ железнодорожным транспортом составил около 97 млн.т, из них только на стеновые панели пришлось около 20 илн.т.

В действовавших до 1976 г. ТУ МПС было предусмотрено только шесть схем, регламентирующих порядок погрузки и крепления проволочными элементами в сочетании с деревянными брусками, гвоздями и строительными скобами вертикально устанавливаемых ЖБИ на ОПС для скоростей движения до 80 км/ч. В связи с увеличением скоростей движения грузовых поездов до 90-100 км/ч и участившимися случаями развала грузов в вагонах в 1976 г. эти схемы были исключены из ТУ. Грузоотправители были вынуждены отправлять подобные грузы по разовым схемам, утверждаемым отделениями дорог без необходимых обоснований и испытаний, что часто приводило к отрицательным последствиям. Возникла острая необходимость в разработке новых общесетевых технических условий погрузки и крепления таких грузов, удовлетворяющих повышенным требованиям к обеспечению безопасности движения поездов, сохранности под-

вижного состава и перевозимых грузов. Приказами МПС в 1976—1991 гт. эти работы были поручены'НИРОКТу ( СГАПС ). После ряда предварительных эксплуатационных испытаний и опытных перевозок, проведенных НИИЖТом с участием автора диссертационной работы, научно-исследовательскими, проектными и другими организациями, в 1979 г. МПС утвердил новую редакцию общих требований к размещению и креплению грузов в вагонах, где многорядные штабельные вертикально устанавливаемые грузы регламентировано перевозить по железной дороге с применением специальных опорно-крепежных устройств ( ОКУ ), параметры и конструкции которых должны быть обоснованы расчетами.

Как правило, каждое предприятие создает ОКУ ( кассеты, каркасы, пирамиды и др. ) для перевозки конкретных изделий в соответствии со своими возможностями и местными условиями, чем и обусловлено большое разнообразие их принципиальных и конструктивных исполнений. Практика эксплуатации этих ОКУ показывает, что значительная часть их в недостаточной мере соответствует требованиям сохранности подвижного состава, перевозимых грузов и безопасности движения поездов по причине отсутствия четких нормативных указаний МПС по разработке конструкций и расчету нагрузок на элементы ОКУ. Внедрение же прогрессивных ОКУ задерживается, в основном, из-за отсутствия единых правил эксплуатации и порядка их обращения, которые регламентировали бы содержание указанных устройств в исправном состоянии, регулировали материальную ответственность и правовые взаимоотношения между грузоотправителями, грузополучателями и транспортными организациями при операциях с ОКУ.

Все это и определило выбор темы данного исследования, его цели и задачи.

1.2. Цель и задачи исследования. Целью проведенных исследований является разработка эффективных мер и рекомендаций по совершенствованию условии и способов перевозки штабельных многорядных вертикально устанавливаемых грузов

железнодорожным транспортом, обеспечивающих безопасность движения поездов, сохранность подвижного состава и самих грузов с . наиболее полным использованием грузоподъемности вагонов при их. минимальных простоях под погрузкой и выгрузкой.

В соответствии с поставленной целью исследования'охватывают следующий круг задач:

- анализ существующих способов перевозки штабельных многорядных вертикально устанавливаемых ЖБИ железнодорожным транспортом;

- теоретические и экспериментальные исследования свойств креплений и факторов, влияющих на закрепление многорядных штабелей из вертикально устанавливаемых единиц груза в вагонах;

- разработка общих требований, рациональных способов и технических условий по размещению и креплению штабельных многорядных грузов, устанавливаемых на ОПС вертикально;

- разработка правил обращения и эксплуатации ОКУ с последующей оценкой эффективности их применения при перевозке ЖБИ железнодорожным транспортом.

13. Научная новизна. В работе дано комплексное решение задач по совершенствованию условий перевозок грузов на ОПС по железной дороге, впервые включающее в себя:

- методы расчета нагрузок на поперечные элементы креплений, удерживающих вертикально установленные единицы груза в многорядном штабеле от продольных перемещений йот поперечного опрокидывания;

- разработку основных требований к закреплению ОКУ на ОПС и к способам размещения и крепления изделий в ОКУ;

- разработку рациональных конструкций ОКУ для перевозки ЖБИ; на одну из них автором диссертации получено авторское свидетельство №1657425 от 23.06.91 г. на изобретение;

- методики теоретических и экспериментальных исследований различных факторов (предварительной затяжки проволочных креплений, прочности и деформативности элементов составных

инвентарных растяжек и обвязок, соотношения усилий в ветвях растяжек и обвязок при перегибе их на кромках грузов, законов распределения нагрузок между распорными элементами и растяжками или обвязками, значений коэффициентов трения скольжения железобетона по различным материалам), влияющих на надежность закрепления грузов в вагонах;

- методические основы и положения по правилам обращения и эксплуатации ОКУ для перевозки ЖБИ.

1.4. Практическая ценность. Результаты исследования, методические указания по проектированию и расчету креплений, рациональные конструкции ОКУ, разработанные с участием автора диссертации, используются грузоотправителями и работниками дорог при разработке схем размещения и технических условий погрузки и крепления грузов на ОПС.

Использование рекомендаций и положений по правилам эксплуатации и порядку обращения ОКУ позволяет регламентировать содержание этих устройств в исправном состоянии, регулировать материальную ответственность и правовые взаимоотношения между грузоотправителями, грузополучателями и транспортными организациями при операциях с ОКУ.

Материалы исследования используются также в учебном процессе студентами при курсовом и дипломном проектировании и слушателями факультета повышения квалификации ( ФПК ).

1.5. Реализация исследований. Полученные в результате исследований методические принципы проектирования и расчета способов размещения и крепления исследуемых грузов на ОПС изложены в Методических указаниях для студентов и слушателей ФПК "Разработка и расчет креплений штабельных многорядных грузов, устанавливаемых в вагонах в вертикальном положении".

Одиннадцать способов размещения и крепления строительных панелей на платформах и в полувагонах, разработанных и испытанных с участием автора диссертации, утверждены в качестве ТУ, четыре из которых включены в общесетевые ТУ ( см. Тех-

ннческие условия погрузки и крепления грузов /МПС СССР.М.: Транспорт, 1988 и 1990, гл.4, §§34-42), а семь - в качестве местных ТУ на Западно-Сибирсков, Целинной, Кемеровской и Красноярской железных дорогах. *

Основные материалы по результатам исследований включены в проект вновь перерабатываемых ТУ МПС.

1.6. Апробация работы. Основное содержание работы, а также ее отдельные материалы были доложены, обсуждены и одобрены на общесетевых научно-технических конференциях в Новосибирске (1976, 1978, 1982, 1986, 1987 гг.), Челябинске (1985 г.), в Москве ( 1988 г.), на заседаниях секции "Транспорт в строительстве" Минвостокстроя СССР ( Владивосток - 1986, Чита - 1987 г.), на заседании: НТС лаборатории условий перевозок грузов ВНИИЖТа (Москва - 1989 г.), на совещании в Управлении грузовой и коммерческой работы МПС ( Москва - 1994 г. ), на сетевом семинаре по обсуждению новой редакции главы 1 ТУ МПС ( Липецк -1995 г.).

1.7. Публикации. По результатам выполненного исследования опубликовано 44 работы, включающие в себя 19 статей, 8 тезисов докладов, одно методическое указание, 2 информационных листка, одно авторское свидетельство на изобретение и 13 зарегистрированных во ВНТИЦ научно-исследовательских отчета по тематике диссертации.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ЗАКРЕПЛЕНИЮ ШТАБЕЛЕЙ ИЗ ВЕРТИКАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫХ ЕДИНИЦ ГРУЗА.

2.1. Расчет поперечных элементов креплений от продольных перемещений единиц груза в штабеле.

Рассмотрено два принципиально отличающихся друг от друга типа поперечных креплений, предотвращающих продоль-

ный сдвиг вертикально установленных единиц груза в штабеле от сил, регламентированных ТУ:

жесткие элементы ( поперечные стяжки, упорные винты, стойки, прижимные балки и др.) с контролируемым натяжением (нажатием);

по перечные гибкие увязки ( обвязки ), закрепляемые за строповочные или другие какие-либо элементы каждого изделия.

Расчет жестких элементов с контролируемым натяжением (нажатием ) предложено выполнять, исходя из следующего требования: груз необходимо сжать в поперечном направлении элементами крепления так, чтобы силы трения, возникающие в плоскостях сдвига, исключили перемещение подвижных единиц груза относительно неподвижных элементов в продольном направлении. Необходимые усилия предварительного натяжения (нажатия) в крепежных устройствах в этом случае можно найти из уравнений равновесия сил в поперечном направлении штабеля от наклона (опрокидывания ) изделий относительно продольных ребер к центру штабеля (пакета) или от сдвига изделий к центру пакета.

Поперечные гибкие увязки ( обвязки ) закрепленные за строповочные элементы изделий, от продольных перемещений отдельных единиц груза в штабеле предложено рассчитывать как гибкие пологие нити при заранее выбранном по ТУ допустимом сдвиге единиц груза с учетом сил трения в плоскостях сдвига, ослабляющих натяжение увязок.

22. Расчет элементов креплений от поперечного опрокидывания единиц груза в штабеле.

Штабель или пакет с неодинаковыми по толщине ь, , высоте а, и весу ( силе тяжести ) в, изделиями для упрощения расчетов от поперечного опрокидывания предложено заменять эквивалентным пакетом ( штабелем ) с одинаковыми параметрами ь, а и с изделий, вычисленными как "средневзвешенные величины при неравноточных измерениях (наблюдениях)".

Усилия в креплениях, предотвращающих опрокидывание штабеля ( пакета ) в поперечном направлении, в общем случае предложено Находить из условия отсутствия опрокидывания всех элементов ( единиц ) груза в штабеле относительно собственных продольных ребер с учетом рекомендованного ТУ коэффициента запаса устойчивости п:

мв + мпйм„, ( 1)

где а/0 - собственный приведенный опрокидывающий момент всего штабеля из т рядов груза от инерционных сил и веса рядов относительно собственных продольных ребер опрокидывания;

мп - приведенный поперечный опрокидывающий момент всего штабеля только от внешних сил и реакций связей, действующих с одной стороны штабеля (слева или справа) в сторону опрокидывания;

м„ - удерживающий момент только от внешних сил и реакций связей, действующих с противоположной стороны ( справа или слева) в сторону против опрокидывания.

Приведенные опрокидывающие моменты м, и м„ эквивалентного штабеля из т рядов груза, устанавливаемых вертикально вплотную друг к другу в кассетах ( каркасах ) без поперечных подкосов и раскосов, в пакетирующих рамках и других типах креплений малой жесткости, предложено определять с учетом сил трения между элементами груза и между грузом и опорной поверхностью (полом вагона или подкладками под грузом ), так как в этих случаях для опрокидывания ( или наклона ) всего штабеля необходимо раздвинуть элементы груза между собой в поперечном направлении:

а - удельная величина опрокидывающей инерционной силы, принимаемая по рекомендациям ТУ;

где

и - коэффициент трения скольжения между рядами изделий;

/ - приведенный коэффициент трения скольжения между грузом и опорной поверхностью; для изделий, устанавливаемых длинной стороной поперек вагона, / = /пр = а, , вдоль вагона-/=/„= /*,(1-о,);

ц, - коэффициент трения скольжения между грузом и опорной поверхностью;

а, - удельная величина вертикальной инерционной силы, принимаемая по рекомендациям ТУ;

р^.Кх - соответственно вертикальные и горизонтальные поперечные составляющие внешних сил и реакций связей, удерживающих пакет в целом как монолит от поперечных перемещений, действующих на пакет слева вниз и в сторону опрокидывания;

• А„ - плечи действия сил К„ относительно продольных ребер опрокидывания изделий.

Приведенные опрокидывающие моменты м, и мп эквивалентных штабелей ( пакетов ), устанавливаемых вертикально или наклонно в жестких ОКУ ( в каркасах с поперечными подкосами и раскосами, в пирамидах и др.), предложено определять с учетом их наклона и сил трения между элементами груза только в их верхней части, так как жесткие элементы крепежных устройств исключают реализацию сил торможения на опорной поверхности и вблизи ее от поперечного опрокидывания изделий :

• [^=0,5С^{па±р)-{\±ар)^; (5)

(6)

где верхние знаки сложения-вычитания для Мс, нижние - для

К ;

м, - собственный приведенный опрокидывающий момент пакета изделий в сторону его наклона (к центральному стапелю пирамиды);

м\ - то же в сторону , противоположную его наклону ( от стапеля пирамиды);

р - угол наклона изделии к стапелю пирамиды в радианах; обычно р = 0,09...0,18 рад., для вертикально установленных изделий р = 0;

-Р

При ■^■->0 имеем и л->«. h

Удерживающие моменты ит только от внешних сил и реакций связей ( в том числе и неизвестных) во всех случаях определяют одинаково:

(?)

где горизонтальные поперечные составляющие реакций связей , удерживающих штабель в целой как монолит от поперечных перемещений , действующих на пакет справа в сторону против опрокидывания;

h„ - плечи действия сил ¡^ относительно продольных ребер опрокидывания изделий.

2.3. Оценка усилий предварительной затяжки при закручивании (укручивании ) проволочных креплений.

Оценка усилий предварительной затяжки при укручивании креплений из проволоки ( по ГОСТ 3282-74 в соответствии с требованиями ТУ ) диаметром d = 4...7 мм в п = 2...8 нитей выполнялась на основе экспериментальных исследований на специальном стенде, снабженном пружинными динамометрами для измерения усилий Р3 ( кН ) предварительной затяжки образцов длиной 1 = 0,б...1,8 м и усилий Рру* ( кН ) на рукоятке ( ломике) с длиной плеча Ьрук ( м ). Усилия предварительной затяжки образцов ( предварительные напряжения а в проволоке ) при укручивании создавались крутящим моментом M=PpyKLpyx за счет количества полуоборотов z рукоятки до обрыва хотя бы одной из нитей, когда напряжения ст достигали предела прочности ств материала проволоки (сг= а„ «const). При математической обработке результатов испытаний с использованием положений теории размерно-

стей задача сводилась к отысканию следующих функциональных зависимостей ф, от безразмерных комплексов и симплексов:

,( М Р, I )

На основе этих зависимостей выведены формулы для контроля усилия предварительного натяжения Р3 проволочного крепления при укручивании в натурных условиях:

Л г« =0,124 Лг,

рш = 1,25X юэ7-——г- = 5х 103 . =3,7X10-« ( 9 )

(1+0,25 п)е1 (И-0,25п)</ / У '

а также построена номограмма, позволяющая быстро и просто решать поставленные задачи.

2.4. Оценка прочности и деформативности составных инвентарных растяжек и их элементов.

Нагрузочная способность инвентарных растяжек (обвязок), состоящих из концевых захватов, прямолинейных тяжей с проушинами (петлями) и соединительных овальных звеньев или колец, оценивалась теоретически и экспериментально. Теоретически выведены расчетные формулы для проверки прочности элементов в их характерных сечениях, так как в нормативной и справочной литературе МПС рекомендации к подобным расчетам отсутствуют. Растяжки, рассчитанные по выведенным формулам на рабочее усилие 50 кН ( равнопрочные нижним увязочным устройствам полувагона и стоечным скобам платформы ) и изготовленные из арматурных сталей различных марок, испытыва-лись в лабораторных условиях НИИЖТа с целью выявления де-формативных и прочностных свойств их элементов. Испытания проводились на силовом стенде в следующем порядке:

поэтапное трехкратное нагружение до 50 кН;

и

нагружение растяжки до уровня предела текучести материала и последующая разгрузка;

повторное поэтапное нагружение до разрыва растяжки.

Испытаниями установлена пригодность подобных растяжек ( обвязок ) для применения их в качестве многооборотных крепежных элементов при перевозке грузов железнодорожным транспортом и подтверждены теоретические предположения о том, что изготовление элементов составных растяжек из высокоуглеродистых и легированных сталей с низкими пластическими свойствами нецелесообразно.

2.5. Оценка соотношения усилий в ветвях растяжек и обвязок при перегибе их на кромках грузов.

I

Теоретически установлено, что при перегибе растяжек ( обвязок ) на кромках грузов соотношения усилий ^ в их верхних ветвях за кромкой груза ( концы ветвей закреплены за элементы груза ) к усилиям ^ в их нижних ветвях до кромки груза ( концы ветвей закреплены за увязочные устройства вагона или ОКУ) от перемещений последнего находятся в пределах

(10)

На основе теоретических и экспериментальных исследований автором выведены расчетные формулы для определения значений к при использовании жестких составных растяжек из пруткового или фасонного проката, гибких растяжек на скругленных и острых кромках и проволочных растяжек в зависимости от различных факторов.

2.6. Оценка коэффициентов трения скольжения железобетона по различным материалам.

Учитывая, что в действующих ТУ для железобетона рекомендовано только одно значение коэффициента трения скольжения ( для железобетона по дереву - ¡л = 0,55), автором проведен комплекс экспериментальных исследований по определению

12

значений ц для железобетона по различным материалам, применяемым в ОКУ. Исследованиями, проведенными в лабораторных условиях и натурных условиях при температуре окружающего воздуха от -7 до +27 °С, установлено, что осредненные минимальные значения ц для железобетона по дереву, стальному прокату, бетону и резине находятся в пределах 0,54...0,б2 . Поэтому рекомендованное в ТУ значение (1=0,55 для железобетона по дереву с достаточной в практических расчетах надежностью можно распространить на пары трения железобетона со стальным прокатом, железобетоном и резиной.

2.7. Распределение нагрузок между различными видами креплений груза.

При закреплении груза в вагоне или в ОКУ от перемещений одновременно растяжками, упорными и распорными брусками и другими видами креплений неизвестно, в каких соотношениях распределять избыточное сдвигающее усилие ар между ними. Автором исследованы наиболее часто применяемые сочетания— совместная работа растяжек (или обвязок) и распорных брусков, одновременно закрепляющих грузы (штабеля) от сдвига, когда Д^ + Д/ч или + , (11)

где дгр,д^,др0(5 - доли сдвигающего усилия, воспринимаемые соответственно растяжками, брусками и обвязками.

В результате анализа получены законы распределения избыточного сдвигающего усилия, воспринимаемого креплением: между распорными брусками и растяжками

А^в _ к К . (12 )

А1В' между распорными брусками и обвязками

VI /„ „ \2

0з)

Здесь е) - модули упругости материалов креплений при растяжении-сжатии;

Я, - площади поперечных сечений элементов креплений;

/в - длина распорного бруска;

/*,/;, - эквивалентные (приведенные ) длины соответственно растяжки и обвязки, определяемые по формулам:

р (^„апс + квакмД)«»/' г/^япа'

где * - коэффициент, учитывающий "потери" усилий при перегибе растяжек ( обвязок ) на кромках грузов — см. формулу (Ю);

/г,/„ - длина соответственно горизонтального ( верхнего) и наклонного (нижнего) участка растяжки ( обвязки );

- коэффициент трения между грузом и опорной повер-рхностъю под грузом;

а - угол наклона ветвей растяжек ( обвязок) к полу вагона;

р - угол между проекцией растяжки на горизонтальную плоскость и осью, совпадающей с направлением сдвига груза;

г - угол между растяжкой и кромкой ( ребром ) груза, совпадающей с направлением сдвига, через которую перегибается растяжка.

Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований дают возможность более точно ( а следовательно, и более надежно ) разрабатывать и рассчитывать схемы размещения и крепления грузов на ОПС.

3. ВЫБОР, РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РАЦИОНАЛЬНЫХ СПОСОБОВ ПЕРЕВОЗКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ НА ПЛАТФОРМАХ И В ПОЛУВАГОНАХ.

Работы проводились научно-исследовательской лабораторией сохранности грузов НИИЖТа ( СГАПС ) с участием автора диссертации по приказам МПС в порядке выполнения НИР по разработав технических условий погрузки и крепления грузов, не предусмотренных действующими до 1988 г. ТУ.

3.1. Выбор схем погрузки и крепления железобетонных

стеновых панелей на открытом подвижном составе.

Выполнение этой работы было обусловлено следующими задачами:

охватить как можно больше типоразмеров перевозимых изделий с различными физико-механическими свойствами и специфическими требованиями к их сохранности;

проверить работоспособность различных типов ОКУ в целом и их элементов в отдельности," а также влияние их на сохранность используемого ОПС в условиях повышенных скоростей движения грузовых поездов и роспуска вагонов с сортировочных горок.

Поэтому на первом этапе работ на основе анализа существовавших в то время способов погрузки и крепления ЖБИ с учетом конкретных условий и возможности грузоотправителей и дорог для исследования было выбрано семь наиболее приемлемых к внедрению конструкций ОКУ.

Теоретическая проверка надежности выбранных способов размещения и крепления ЖБИ на ОПС выполнялась в соответствии с общими требованиями ТУ. Одновременно разрабатывались и уточнялись методы расчета нагрузок на элементы ОКУ, изложенные в окончательном виде во втором разделе диссертации. По результатам теоретических расчетов выявлялись слабые узлы и элементы креплений, производились их корректировка и реконструкция.

Экспериментальная проверка надежности способов размещения и крепления грузов проводилась в соответствии с требованиями ТУ с учетом дополнительных указаний ВНИИЖТа и МПС в части проверки продольной и поперечной устойчивости грузов.

По результатам исследований даны соответствующие рекомендации по устранению и недопущению выявленных недостатков ОКУ, после чего четыре способа погрузки и крепления ЖБИ утверждены МПС в качестве общесетевых ТУ, а остальные способы - в качестве местных ТУ на Красноярской и ЗападноСибирской железных дорогах.

3.2. Разработка рациональных конструкций ОКУ для перевозки стеновых панелей на платформах.

На втором этапе автором была поставлена задача разработать универсальные типы сборно-разборных ОКУ для перевозки широкой номенклатуры железобетонных стеновых панелей на платформах парка МПС, возврат которых грузоотправителю можно было бы осуществить мелкими отправками или повагон-ными отправками по схемам владельцев ОКУ, разработанным и утвержденным в установленном ТУ порядке.

Дня перевозки в вертикальном положении ЖБИ с плоским основанием длиной ОД..12 м, толщиной 0,1б...0,4 м и высотой 0,45.-3,3 м автором, разработана конструкция инвентарного крепления КИСП-Ш, позволяющая размещать изделия в различных сочетаниях ( комплектно ) одним - двумя штабелями по длине шшформы.

Институт Казоргтехстрой на основе техдокументации НИ-ИЖТа с участием автора диссертации, модернизировал конструкцию КИСП-Ш для перевозки изделий КПД серии 121-БАМ. После модернизации ОКУ стало более универсальным, пригодным как для перевозки тяжелых внутренних панелей, так и легких наружных стеновых панелей промышленных и жилых зданий. Вместе с тем, из-за большого количества болтовых и других резьбовых соединений сборка и разборка этого ОКУ требует значительных трудовых затрат и времени.

На основе анализа эксплуатируемых сетью дорог пирамид с учетом опыта работы и результатов исследований автором разработана конструкция сборно-разборной пирамиды ПМУ для перевозки широкой номенклатуры стеновых панелей и изделий КПД практически всех серий с полным использованием грузоподъемности платформ парка МПС. При этом удалось за счет применения быстроразъемных устройств избежать использования болтовых (резьбовых ) соединений, потребных для сборки-разборки ее конструкции.

В 1985 г. МПС разрешило увеличить загрузку некоторых типов выгонов до 72...75 т., а при следовании их маршрутами или

группами в местном сообщении - до 78...80 т. В связи с этим возникла необходимость в переработке некоторых действующих ТУ. Для переработки был выбран способ погрузки ЖБИ с использованием пирамиды Новосибирского сельского строительного комбината ( НССК )Лроектно-сметное бюро ( ПСБ ) треста Омск-трансстрой, используя техдокументацию НССК, а также рекомендации автора диссертации и Западно-Сибирской железной дороги, модернизировало конструкцию этой пирамиды для перевозки изделий массой брутто до 75 т на платформе. По результатам теоретической и экспериментальной проверки утверждены местные ТУ погрузки и крепления стеновых панелей различных серий с применением предложенных конструкций ОКУ на платформах: КИСП-Ш — на Кемеровской, ОКУ Казоргтехст-роя - НИИЖТа— на Целинной, а пирамиды ПСБ треста Омск-трансстрой — на Западно-Сибирской железных дорогах.

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СПОСОБОВ ПЕРЕВОЗКИ МНОГОРЯДНЫХ ВЕРТИКАЛЬНО УСТАНАВЛИВАЕМЫХ ГРУЗОВ И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

Разработанные автором диссертации рекомендации по совершенствованию способов перевозки многорядных вертикально устанавливаемых грузов сводятся к выполнению специфических требований при разработке и расчете способов закрепления ОКУ к ОПС, при разработке и расчете способов размещения и закрепления изделий в ОКУ, а также к выполнению инструктивных положений по правилам эксплуатации и порядку обращения ОКУ, разработанных автором диссертации совместно с институтами ПромтрансНИИпроект и ВНИИС.

Эффективность применения ОКУ определялась на примере Томь-Усинского завода ЖБК Минэнерго ( г. Мыски Кемеровской области ) при использовании двух типов ОКУ — инвентарного крепления КИСП-Ш и пирамиды ПМУ для перевозки наружных керамзитобетонных панелей на платформах парка МПС и арендованных. Для сравнения определялись также показатели за-

крепления этих изделий традиционным способом с применением пиломатериалов, проволоки и гвоздей, существовавшим на заводе ранее.

Анализом результатов технико-экономических расчетов установлено следующее ( в ценах 1992 г.):

1. Расчетная экономия затрат при перевозке 1 т ЖБИ на расстояние 1000 км с применением ОКУ по сравнению с традиционным способом их закрепления составляет от 176 до 310 руб.

2. Затрата на перевозку 1 т ЖБИ на расстояние 1000 км с применением пирамиды ПМУ превышают на 100...110 руб. соответствующие затраты с применением крепления КИСП-Ш. Объясняется это большей металлоемкостью пирамиды и большими трудозатратами на ее сборку-разборку и закрепление-раскрепление изделий. ■»•

3. Расходы, связанные с перевозкой ЖБИ на арендованных платформах, при переходе на платформы парка МПС перекрываются ( на 27...36 руб/т) дополнительными затратами на сборку-разборку, погрузку-выгрузку и транспортировку "порожних" ОКУ. Это дает основание полагать, что при наличии арендованных или собственных платформ грузоотправителю еще рациональнее применять съемные, но неразборные и менее металлоемкие ОКУ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Постоянно возрастающие объемы и дальности перевозок вертикально погруженных штабельных многорядных грузов (особенно ЖБИ), интенсификация перевозочного процесса на железнодорожном транспорте указывает на острую необходимость совершенствования организации и условий перевозки таких грузов, обеспечивающих безопасность движения поездов, сохранность подвижного состава и самих грузов с наиболее полным использованием грузоподъемности вагонов при их минимальных простоях под погрузкой-выгрузкой. С 1976 по 1984 гг. общесетевые ТУ для перевозки таких грузов отсутствовали.

2. В связи с увеличением скоростей движения грузовых поездов и участившимися случаями развала в пути следования указанных грузов предприятия-грузоотправители вынуждены создавать для них специальные опорно-крепежные устройства различных типов, подавляющее большинство которых предназначено для перевозки ограниченного количества типоразмеров ЖБИ на арендованном или собственном подвижном составе. Значительная часть их из-за отсутствия четких нормативных указаний по разработке и расчету элементов ОКУ не в достаточной мере отвечает повышенным требованиям перевозочного процесса. Внедрение прогрессивных ОКУ задерживается из-за отсутствия единых правил эксплуатации и порядка обращения опорно-крепежных устройств. >

3. На основе теоретических исследований разработаны методы расчета и рекомендации по определению усилий в элементах креплений от сдвигов и опрокидываний отдельных или группы единиц груза в многорядных вертикально устанавливаемых штабелях с учетом сдвигающих ( опрокидывающих ) и удерживающих факторов, регламентированных общими требованиями главы 1 "Технических условий погрузки и крепления грузов" МПС. Теоретически и экспериментально исследованы свойства креплений и оценены различные факторы, влияющие на закрепление грузов в вагонах.

Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований позволяют более точно и надежно разрабатывать и рассчитывать способы размещения н закрепления грузов на открытом подвижном составе.

4. Для разработки технических условий погрузки и крепления широкой номенклатуры ЖБИ, устанавливаемых на открытом подвижном составе многорядными штабелями вертикально, на основе анализа выбрано семь и разработано четыре конструкции ОКУ различных типов. После проверочных теоретических расчетов и корректировок эти конструкции испытаны в эксплуатационных условиях. По результатам исследований четыре способа погрузки и крепления ЖБИ утверждены в качестве общесетевых ТУ, а семь остальных способов - в качестве местных

ТУ на Красноярской, Кемеровской, Западно-Сибирской и Целинной железных дорогах.

Утвержденные в результате исследований способы погрузки ЖБИ дают возможность перевозить по железной дороге практически всю номенклатуру стеновых панелей промышленных и жилых зданий.

5. Анализ эксплуатационных качеств многочисленных конструкций ОКУ и результатов исследований позволил сформулировать основные требования и рекомендации по разработке и расчету схем размещения и крепления вертикально устанавливаемых многорадных грузов на ОПС. Эти требования и рекомендации явились дополнением к общим требованиям вновь перерабатываемой главы 1 ТУ МПС. Их реализация при проектировании'-способов перевозки таких грузов существенно повысит безопасность движения поездов, а также обеспечит сохранность подвижного состава, перевозимых грузов и элементов ОКУ.

6. Разработаны инструктивные положения о правилах эксплуатации и порядке обращения ОКУ для перевозки грузов железнодорожным транспортом, регламентирующие содержание этих устройств в исправном состоянии, материальную ответственность и правовые взаимоотношения между грузоотправителями и грузополучателями, использующими данные устройства. Ввод в действие этих положений будет способствовать внедрению рациональных конструкций ОКУ, а следовательно, и совершенствованию условий перевозок грузов по железной дороге.

'7. Технико-экономическими расчетами подтверждена эффективность применения многооборотных ОКУ при перевозке ЖБИ. На примере Томь-Усинского завода ЖБИ расчетная экономия расходов при перевозке каждой тонны керамзитобе-тонных стеновых панелей на расстояние 1000 км с применением ОКУ по сравнению с традиционными способами закрепления изделий деревянными брусками, проволокой и гвоздями составляет ( в ценах 1992 г.) от 176 до 310 руб.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Егоров С.А. О расчете поперечных проволочных увязок от продольного сдвига элементов . груза в вагоне при многорядной погрузке // Рациональное использование вагонов и обеспечение сохранности грузов. Новосибирск, 1977. С. 16-24.

2. Егоров СЛ. Расчет стяжек для "омоноличивания" элементов грузов, устанавливаемых в вагонах в вертикальном положении // Рациональное использование вагонов и обеспечение сохранности грузов. Новосибирск, 1977. С. 25-33.

3. Егоров С.А. О распределении нагрузок между распорными элементами и растяжками, закрепляющими грузы в вагонах // Рациональное использование вагонов и обеспечение сохранности грузов. Новосибирск, 1977. С. 34-42.

4. Романов В.А., Егоров С.А., Лепский НЛ. Перевозка железобетонных изделий-'на открытом подвижном составе,// Грузовая и коммерческая работа. М.: ЦНИИТЭИ МПС, 1978. Вып. 5 ( 79). С. 16-23.

5. Егоров СЛ., Флейшман Б Л. Резервы улучшения использования вагонов и сокращения материальных затрат при перевозке железобетонных изделий // Вопросы рационального использования вагонов и обеспечения сохранности грузов. Новосибирск, 1978. С. 5-13.

6. Егоров С.А. Расчет креплений вертикально погруженных грузов на открытом подвижном составе с применением пирамид // Рациональное использование вагонов и обеспечение сохранности грузов. Новосибирск, 1979. С. 84-91.

7. Егоров С.А., Спругина С.А. О соотношении усилий в ветвях растяжек и обвязок при перегибе их на кромках грузов // Рациональное использование вагонов и обеспечение сохранности грузов. Новосибирск, 1979. С. 92-99.

8. Егоров С.А. О предварительной затяжке проволочных креплений груза на открытом подвижном составе // Вопросы рационального использования вагонов и обеспечения сохранности грузов. Новосибирск, 1980. С. 59-67.

9. Рациональное использование грузоподъемности вагонов, раздел "Разработка проектов технических условий погрузки и крепления железобетонных изделий, перевозимых на открытом подвижном составе в вертикальном положении": Отчет о НИР / НИИЖТ; № ГР 80027002; инв_№6904165.—Новосибирск, 1980.113 с.

10. Егоров СЛ. Перевозка железобетонных стеновых панелей на платформах / Информ. листок № 532-81 Новосиб. ЦНТИ. Новосибирск, 1981.4 с.

11. Рациональное использование грузоподъемности вагонов, раздел "Разработка проектов технических условий погрузки и крепления железобетонных изделий и конструкций, не предусмотренных действующими Техническими условиями" (изделия крупнопанельного домостроения серии» 111-97): Отчет о НИР / НИИЖТ; № ГР 81012855; инв. № 02.82.8 003373.-Новосибирск, 1981.73 с.

12. Егоров СЛ., Псеровская Е.Д., Ушаков В.М. Перевозка железобетонных стеновых панелей на платформах с применением инвентарных креплений и пирамид // Обеспечение сохранности грузов ,и рациональное использование вагонов. Новосибирск, 1982. С. 59-65.

13. Разработать основные положения по возврату и эксплуатации съемных опорно-крепежных устройств для железобетонных конструкции на железнодорожном подвижном составе: Отчет о НИР по проблеме 0.55.10.196, разделу 01Л36УНИИЖТ; № ГР 0182.2.019031; инв_№ 02.82.0083773.-Новосибирск, 1982.31 с.

14. Выбрать рациональные типы опорно-крепежных устройств и на их основе разработать каталог схем погрузки и крепления железобетонных конструкций на железнодорожном транспорте, перевозимых в вертикальном положении: Отчет о НИР по проблеме 0.55.10.196, разделу Н4е/НИИЖТ; № ГР 0182.5.019028; инв.№ 0283.0003179,-Новосибирск, 1982.105 с.

15. Егоров СЛ., 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.

16. Егоров СЛ., Феденев H.A. Исследование коэффициентов трения скольжения железобетона по различным материалам // Обеспечение сохранности грузов и улучшение использования вагонов. Новосибирск, 1983. С. 67-72.

17. Егоров С.А. Расчет креплений от поперечного опрокидывания вертикально установленных штабельных грузов // Обеспечение сохранности грузов и рациональное использование вагонов. Новосибирск, 1985. С. 97-105.

18. Егоров С.А. Совершенствование перевозок железобетонных изделий // Промышленный транспорт. 1986. №3. С. 4-5.

19. Технические условия погрузки и крепления грузов с учетом повышения грузоподъемности вагонов до 80 т, п.1. "Разработать технические условия крепления многорядных штабельных грузов, устанавливаемых в вагонах в вертикальном положении": Отчет о НИР / НИИЖТ; № ГР 0186.0025247; mreJVb 0287.0003359.-Новосибирск, 1986. 98 с.

20. Егоров С.А. О разработке и расчете креплений штабельных многорядных грузов, устанавливаемых в вагонах вертикально // Рациональное использование вагонов и обеспечение сохранности грузов. Новосибирск, 1987. С. 57-64.

21. Егоров С.А. Перевозка железобетонных стеновых панелей с максимальной загрузкой платформ / Информ. листок № 8787 Новосиб. ЦНТИ. Новосибирск, 1987.4 с.

22. Егоров С.А., Войтюк Н.С., Романенко А.И. Перевозка изделий сборного железобетона. Рациональные схемы погрузки и крепления// Железнодорожный транспорт. 1988. №10. С. 25-27.

23. Егоров С.А. О разработке правил обращения и эксплуатации опорно-крепежных устройств для перевозки сборного железобетона // Обеспечение сохранности грузов и рациональное использование вагонов. Новосибирск, 1988. С. 13-18.

24. Егоров С.А. Расчет элементов инвентарных растяжек для закрепления грузов в вагонах // Совершенствование перевозок грузов по железной дороге. Новосибирск, 1989. С. 16-24.

25. Егоров С.А. Основные требования к разработке и расчету креплений вертикально установленных многорядных грузов

// Вопросы улучшения использования вагонов и сохранности грузов. Новосибирск, 1990. С. 43-51.

26. Разработка и расчет креплений штабельных многорядных грузов, устанавливаемых в вагонах в вертикальном положении. Методические указания для студентов, дипломников факультета УПП и слушателей ФПК / Егоров С.А., Ушаков В.М., Войлок Н.С. Новосибирск: НИИЖТ, 1990.39 с.

27. A.c. 1657425 СССР, МКИ В 60 Р 7/08. Транспортное средство для перевозки строительных панелей / Романенко А.И., Егоров С.А., - №4629496/11; Заявлено 02.01.89; Опубл. 23.06.91, Бюл. № 23. - 3 е.; ил.