авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Повышение безопасности перевозок на открытом подвижном составе на основе совершенствования методики расчёта креплений грузов цилиндрической формы

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

РЫКОВА ЛЮБОВЬ АНАТОЛЬЕВНА

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРЕВОЗОК НА ОТКРЫТОМ ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

МЕТОДИКИ РАСЧЁТА КРЕПЛЕНИЙ ГРУЗОВ

ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

Специальность 05.22.08 – Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

ЕКАТЕРИНБУРГ 2008

Работа выполнена на кафедре «Станции, узлы и грузовая работа» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Туранов Хабибулла Туранович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бачурин Николай Сергеевич

кандидат технических наук, доцент

Власова Наталья Васильевна

Ведущее предприятие: Государственное образовательное учреж-

дение высшего профессионального образо-

вания «Ростовский государственный уни-

верситет путей сообщения» (РГУПС)

Защита диссертации состоится «20»___марта _ 2009 г. в 1030 на

заседании диссертационного совета Д.218.013.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» по адресу:

620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. 283.

Fax: 8 (343) 358 55 91

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

Автореферат диссертации разослан «_16__»_февраля__ 2009 г.

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенный печатью организации, просим направить в адрес учёного совета Университета.

Учёный секретарь

диссертационного совета Асадченко В.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В эксплуатационной деятельности железных дорог важное место занимает грузовая работа, включающая в себя комплекс вопросов, связанных c разработкой и соблюдением Правил перевозок грузов, Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах (ТУ), основной задачей которых является обеспечение безопасности и сохранности перевозок грузов.

Сохранная и своевременная доставка грузов грузополучателям требует четкой и безопасной работы всех звеньев железнодорожного транспорта. Одной из основных причин, приводящих к сбоям в работе, являются коммерческие браки. Особенно неблагоприятно сказываются на работе железных дорог нарушения креплений и сдвиги грузов, перевозимых на открытом подвижном составе, приводящие к повреждениям грузов, подвижного состава, железнодорожного пути, перерывам в движении, увеличению сроков доставки.

Анализируя положение с обеспечением безопасности в сфере грузовых перевозок можно отметить, что количество вагонов с нарушением креплений груза на открытом подвижном составе в отдельные годы составляло от 25 до 55% от общего количества вагонов с коммерческими неисправностями. Одной из основных причин является несовершенство методики расчёта креплений грузов, вследствие того, что существующие методы, изложенные в Технических условиях (ТУ), не учитывают некоторые реальные факторы, оказывающие существенное влияние на крепление грузов при их транспортировке.

К числу грузов, создающих серьёзную угрозу безопасности перевозок в случае нарушения креплений, относятся грузы цилиндрической формы: трубы большого диаметра, котлы, резервуары, цилиндрические ёмкости. Имея круглое основание, значительные габариты и сложную конфигурацию такие грузы требуют разработки и обоснования технологии размещения и крепления на вагоне способами, которые не предусмотрены Техническими условиями (НТУ).

Исследования, выполненные в работе, показали, что расчёты устройств обеспечения безопасности транспортировки грузов цилиндрической формы по действующим Техническим условиям, производятся по неточным формулам. Анализ работ, посвящённых изучению технологии размещения и крепления грузов, представленный в первой главе диссертации, даёт возможность утверждать, что не разработаны расчётные схемы и не построены математические модели крепления грузов цилиндрической формы, позволяющие получить аналитические выражения для определения величины сдвига груза и натяжений гибких упругих элементов креплений, ограничивающих его перемещение как вдоль, так и поперёк вагона.

Безопасная и сохранная перевозка грузов цилиндрической формы, своевременная их доставка грузополучателю может быть достигнута разработкой и использованием усовершенствованной методики расчета креплений груза.

Исходя из этого, можно отметить, что совершенствование методики расчёта креплений грузов цилиндрической формы является актуальной прикладной задачей, имеющей важное значение для транспортной науки и отрасли железнодорожного транспорта.

Цель исследования. Целью исследования является совершенствование методики расчёта креплений грузов цилиндрической формы, обеспечивающих безопасность и сохранность их транспортировки.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

исследовать методом математического моделирования перемещение поперёк и вдоль вагона груза цилиндрической формы, закреплённого гибкими упругими элементами;

изучить влияние высоты выступа упорного бруска на перекатывание груза цилиндрической формы поперёк вагона;

построить математическую модель крепления груза цилиндрической формы и получить аналитические выражения для определения величины сдвига груза и определения натяжений (усилий) в гибких упругих элементах креплений при действии продольных сил;

провести вычислительные эксперименты по определению сдвига груза вдоль вагона и натяжений (усилий) в гибких элементах креплений грузов цилиндрической формы в вычислительной среде MathCAD.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются устройства обеспечения безопасности транспортировки грузов цилиндрической формы, перевозимых на открытом подвижном составе. Предметом исследования являются параметры упорного бруска, сдвиги груза и натяжения в креплениях.

Методика исследования. Аналитические исследования по определению сдвига и натяжений (усилий) в креплениях грузов цилиндрической формы выполнены с использованием классических положений теоретической механики и метода итерации, реализуемого в среде MathCAD.

Достоверность исследований подтверждается данными сравнительных расчётов величины сдвига груза и натяжений (усилий) гибких элементов креплений, полученными с применением методики, разработанной автором и другими исследователями.

Основные положения, выносимые на защиту:

математические модели сдвига груза цилиндрической формы вдоль и поперёк вагона, закреплённого гибкими упругими элементами;

зависимости влияния высоты выступа упорного бруска на перекатывание груза цилиндрической формы поперёк вагона;

математическая модель нагруженности гибких упругих элементов креплений груза цилиндрической формы при воздействии продольных сил.

Научная новизна. Научная новизна заключается в том, что:

составлены дифференциальные уравнения, описывающие вынужденные колебания груза, закреплённого гибкими упругими элементами. Качественные исследования полученных уравнений позволяют получить кинематические характеристики движения груза, принципы расчёта значений постоянных параметров, входящих в уравнения и описание процесса возможных перемещений груза;

получены зависимости влияния высоты выступа упорного бруска на перекатывание груза цилиндрической формы поперёк вагона;

построена математическая модель нагруженности гибких упругих элементов креплений груза цилиндрической формы при действии внешних нормативных сил, имитирующих движение поезда.

Практическая ценность. Практическую ценность представляют:

1) программы расчёта перемещений и натяжений гибких упругих элементов креплений груза, на которые получены 3 Свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (№ 2006612668 от 28.07.2006, №2006613665 от 20.10.2006, № 2007613926 от 13.09.2007). Программы в последующем могут быть использованы грузоотправителями при разработке непредусмотренного Техническими условиями (НТУ) способа размещения и крепления груза на вагоне;

2) рекомендации о внесении корректив в формулы для определения параметров упорных брусков и количества крепёжных деталей, предназначенных для закрепления груза цилиндрической формы от перекатывания (формулы 43, 44, 45 по ТУ);

3) рекомендации о внесении корректив в пункт 10.5.8. главы 1 ТУ. Расчёт натяжений (усилий) в гибких упругих элементах креплений грузов цилиндрической формы рекомендуется выполнять с учётом возможного сдвига груза под действием внешних сил и возникающих при этом упругих деформаций.

Реализация результатов работы. Разработанные практические рекомендации приняты к использованию Службой коммерческой работы в сфере грузовых перевозок Свердловской железной дороги филиала ОАО «Российские железные дороги» для проверки разработанных грузоотправителями схем размещения и крепления грузов на открытом подвижном составе способами непредусмотренными Техническими условиями.

Разработанная методика расчёта креплений грузов реализована в виде 3-х пакетов программ для ПК. Программы используются в научных исследованиях и учебном процессе кафедры «Станции, узлы и грузовая работа». Программы могут быть использованы при совершенствовании технологии перевозочного процесса созданием нормативноправовой базы, относящейся к разработке новых технических условий размещения и крепления грузов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на Седьмой научн. практич. конф. «Безопасность движения поездов» (Москва: МИИТ, 2006 г.), на Междунар. научн. практич. конф. «Наука, инновация и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России)» (Екатеринбург: УрГУПС, 2006 г.), на Всероссийской научн. техн. конф. «Транспорт, наука, бизнес: проблемы и стратегия развития» (Екатеринбург: УрГУПС, 2008 г.) и на объединенном научном семинаре кафедр «Станции, узлы и грузовая работа», «Управление процессами перевозок» (Екатеринбург: УрГУПС, 2008 г.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 11 научных работах (из них 5 статей написаны в соавторстве) и материалах конференций регионального и международного уровней.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав с выводами в каждой из них, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка, включающего 166 наименований, 114 страниц основного текста, 38 рисунков, 2 таблиц, 1 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика диссертации с обоснованием актуальности темы.

В первой главе диссертации «Современное состояние методики расчёта крепления грузов на открытом подвижном составе» выполнен анализ положения с обеспечением безопасности движения в хозяйстве коммерческой работы в сфере грузовых перевозок, а также выполнен подробный литературный обзор по теме диссертации, сформулированы цель и задачи исследования.

Разработке технических условий размещения и крепления грузов на вагоне посвящено большое количество теоретических исследований и экспериментальных работ, значительная часть которых обобщена в ТУ. Однако существующие методы расчёта крепления грузов не учитывают некоторые реальные факторы, оказывающие существенное влияние на крепление грузов при их транспортировке, что приводит к расстройству элементов крепления. Поэтому возникает необходимость в разработке усовершенствованных методик расчёта креплений грузов, устраняющих выявленные недостатки и способствующих улучшению технологии крепления грузов, перевозимых на открытом подвижном составе, повышению безопасности движения поездов и сохранности перевозок.

Крепление грузов в вагоне с использованием действующей методики (ТУ) изучены в работах докторов технических наук А.Д. Малова, В.К. Бешкето, П.С. Анисимова, Львова А.А., кандидатов технических наук Г.П. Ефимова, В.И. Шинкаренко, В.А. Романова и других, а с использованием усовершенствованной методики расчёта креплений грузов изучены в работах докторов технических наук В.Б. Зылева и Х.Т. Туранова, проф. В.А. Болотина, кандидатов технических наук Е.Д. Псеровской, Д.Ю. Королёвой, М.А. Зачешигрива, Е.К. Коровяковского, М.В. Корнеева, Н.В. Власовой, О.Ю. Чуйковой, Е.Н. Тимухиной, С.А. Ситникова, А.Л. Рыкова и других.

В сфере грузовых перевозок остается неизученной и мало исследованной прикладная задача по расчёту креплений грузов цилиндрической формы (например, труба большого диаметра).

Во второй главе диссертации «Аналитическое исследование движения груза цилиндрической формы вдоль и поперёк вагона» методом математического моделирования исследуется движение груза, закреплённого гибкими упругими элементами к его боковой поверхности, как поперёк, так и вдоль вагона.

В работе выполнены аналитические исследования движения груза цилиндрической формы, закреплённого гибкими упругими элементами, поперёк вагона под действием поперечной переносной силы инерции. Рассмотрен случай, когда точка груза (грузовая петля), к которой прикреплён гибкий упругий элемент под углом к горизонту, под действием поперечной переносной силы инерции получит малое перемещение в поперечном направлении (рис.1).

 Схематическое представление-4

Рис.1. Схематическое представление креплений груза

цилиндрической формы

Данная схема может соответствовать креплению груза цилиндрической формы (трубы большого диаметра) в случае, если угол и диаметр трубы равен ширине вагона, т. е. (рис.2).

Рис.2. Размещение и крепление груза цилиндрической формы (труба большого диаметра) на платформе

Принято, что связь между грузом и вагоном гладкая (без трения) поверхность, и что вследствие малого перемещения точки на , равное , на неё будет действовать упругая сила (натяжения), модуль которой определяется по формуле Гука.

На основе принципа Даламбера составлено условие равновесия (покоя) груза

, (1)

где ускорение груза относительно пола вагона; вес груза; нормальная составляющая реакции связи; упругая сила; поперечная переносная сила инерции.

После математических преобразований получено дифференциальное уравнение вынужденных колебаний груза

(2)

где поперечное переносное ускорение груза, нормативное значение которого равно ; круговая частота свободных колебаний (или собственная частота) (рад./с); длина отрезка от крепления нижнего основания гибкого элемента до груза.

Возникновение поперечного переносного ускорения объясняется боковым относом, появляющимся при движении по прямым участкам пути из-за наличия зазоров между гребнями колёс и рельсами, между буксой и боковыми рамами, а также при вписывании в переходные и круговые кривые.

Таким образом, малое колебание по поперечной оси точки груза, к которой прикреплён гибкий упругий элемент, расположенный перпендикулярно к продольной оси вагона, описывается неоднородным нелинейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами.

Получено дифференциальное уравнение, описывающее вынужденные колебания груза поперёк вагона, которое является нелинейным и крайне сложным для интегрирования, поэтому оно может решаться численными методами.

В диссертации составлено дифференциальное уравнение движения груза цилиндрической формы массы по продольной оси под действием продольной переносной силы инерции (рис.3).

 Схематическое представление-27

Рис. 3. Схематическое представление креплений груза

цилиндрической формы

Груз закреплен двумя пружинами одинаковой жёсткости. При этом пружины 1 и 2 соответствуют парным гибким упругим элементам (растяжка и обвязка), прикреплённым к боковым увязочным устройствам вагона (платформы, полувагона).

Движение груза вследствие упругих свойств креплений имеет колебательный характер. Согласно принципу Даламбера составлено дифференциальное уравнение вынужденных колебаний груза

(3)

где продольное переносное ускорение груза, нормативное значение которого равно ; предварительное натяжение каждого упругого элемента, определяемое по закону Гука (м); коэффициент жёсткости упругого элемента (Н/м); длина нерастянутого упругого элемента (м).

Возникновение переносного ускорения вагона с грузом по продольной оси объясняется продольными колебаниями, возникающими при движении в процессе разгона и торможения поезда, при соударениях вагонов во время манёвров и роспуске с сортировочных горок.

После математических преобразовании уравнение (3) принимает вид

( 4)

где круговая частота свободных колебаний (рад./с); разница между проекцией длины гибкого упругого элемента креплений на поперечную ось вагона и предварительным натяжением проволоки этого элемента (м); проекция длины гибкого упругого элемента крепления на поперечную ось вагона (м).

Таким образом, вынужденное колебание груза описано неоднородным нелинейным дифференциальным уравнением второго порядка с постоянными коэффициентами.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.