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 |

Особенности крепления груза со смещенным центром тяжести вдоль вагона

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ВОЛКОВ ДЕНИС ВЛАДИМИРОВИЧ

ОСОБЕННОСТИ КРЕПЛЕНИЯ ГРУЗА СО СМЕЩЕННЫМ

ЦЕНТРОМ ТЯЖЕСТИ ВДОЛЬ ВАГОНА

Специальность 05.22.08 – Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

ЕКАТЕРИНБУРГ 2012

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

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Туранов Хабибулла Туранович

Официальные оппоненты:

Бачурин Николай Сергеевич, доктор технических наук, профессор кафедры «Вагоны» Уральского государственного университета путей сообщения;

Власова Наталья Васильевна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Управление эксплуатационной работой» Иркутского государственного университета путей сообщения.

Ведущее предприятие: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения»

Защита диссертации состоится «13» апреля 2012 г. в 10-00 на заседании диссертационного совета Д.218.013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. Б2-15.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного университета путей сообщения, на сайте Министерства образования и науки htpp://vak.ed.gov.ru, на официальном web-портале университета http://usurt.ru .

Автореферат диссертации разослан «___»_________ 2012 г.

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

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук Асадченко Виталий Романович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для исключения случаев угрозы безопасности движения грузовых поездов и сохранности перевозимых на открытом подвижном составе различного рода грузов с плоским основанием крайне важно их рациональное размещение и надежное крепление на средствах перевозки. Расстройства крепления груза происходят даже при небольших расстояниях перевозок вследствие неравномерной погрузки груза в вагоне и неправильной его подготовки к перевозке, из-за чего нередко повреждаются элементы креплений груза и подвижного состава под действием динамических нагрузок. Это свидетельствует о нарушении технологического процесса погрузки (включая человеческий фактор), а также действующих технических условий (ТУ) размещения и крепления грузов.

В действующих ТУ расчеты креплений груза, размещенного со смещением центра масс вдоль вагона, выполняются по методике, не учитывающей факторы, влияющие на груз в процессе движения. Допустимое значение продольного смещения центра масс груза вдоль вагона принимается в зависимости от его веса по таблице 10 ТУ. В ТУ определение натяжений основано на простейших схемах, не отвечающих изменившимся параметрам перевозимых грузов после введения в действие ТУ. Натяжения во всех гибких упругих элементах креплений штучного груза независимо от их расположения относительно пола вагона получаются одинаковыми, а это не соответствует современным основным принципам решения статически неопределённой задачи в механике. Это происходит потому, что в механической системе «вагон – крепление – груз» для определения натяжений в элементах креплений груза использованы только уравнения равновесия плоской системы сил.

Таким образом, до сих пор не разработана методика непосредственного определения натяжений в элементах крепления груза, размещенного со смещением центра масс вдоль вагона, к которому и приложены продольные и вертикальные силы как в статической неопределённой системе «вагон – крепление – груз».

Перевозка груза, размещенного и закрепленного со смещением центра масс вдоль вагона, может допускаться, как на прямом участке пути, так и на спуске в режиме служебного торможения или отпуска тормозов, а также в процессе разгона и торможения, при соударении вагонов во время маневров и роспуске с сортировочных горок с допустимыми скоростями. Исходя из этого, безопасная и сохранная перевозка таких грузов в пути следования может быть обеспечена разработкой методики более точного расчета креплений, позволяющей учитывать действие на груз продольных и вертикальных сил при размещении груза со смещением центра массы вдоль вагона. Усовершенствованная методика расчёта гибких элементов креплений груза с учетом топологии этих элементов дает возможность определять натяжения в креплениях с использованием возможности вычислительной среды MathCAD.

Целью диссертационного исследования является обеспечение сохранности перевозок на железнодорожном транспорте с учетом особенности крепления груза со смещенным центом тяжести вдоль вагона на основе усовершенствования расчета.

В соответствии с поставленной в диссертации целью сформулированы следующие основные задачи.

1. Построить динамические и математические модели креплений груза с плоским основанием, позволяющие получить аналитические формулы по определению усилий в гибких упругих элементах креплений груза, размещенного в вагоне со смещением центра масс вдоль вагона.

2. Разработать методику проведения вычислительных экспериментов по определению усилий в гибких упругих креплениях груза.

3. Исследовать нагрузочные способности гибких упругих элементов креплений груза, центр масс которого размещен симметрично и несимметрично относительно поперечной оси симметрии вагона при движении поезда по прямому участку пути.

Объект исследования. Гибкое крепление груза со смещенным центром тяжести вдоль вагона.

Предмет исследования. Усилия в гибких упругих элементах креплений груза в системе «вагон – крепление – груз» с плоским основанием.

Методика исследования. Аналитические исследования по определению усилий в гибких упругих элементах креплений груза, которые базируется на основных положениях прикладной механики, с широким использованием метода итераций и реализуемые в инструментальной среде MathCAD.

Достоверность исследования. Достоверность результатов исследований подтверждается данными сравнительных расчетов усилий в гибких упругих элементах креплений, полученными с применением методик, разработанных автором и другими исследователями, а также натурными наблюдениями работниками пунктов технического осмотра на Свердловской железной дороге.

Научная новизна работы состоит в дальнейшем развитии основ теории перевозок на основе совершенствования методики размещения и крепления грузов со смещенным центром масс на открытом подвижном составе и дающем научное приращение знаниям в отрасли железнодорожного транспорта.

1. Уравнение регрессии, разработанное на основе формализованных данных с использованием встроенных в вычислительную среду MathCAD стандартных программ их обработки полиноминальное, описывающее конкретное значение допустимого смещения общего центра тяжести груза в зависимости от его массы, приведено в удобном виде для использования в практике работы грузоотправителей.

2. Программа расчета на ЭВМ, разработанная на основе математической модели размещения груза со смещением центра масс с использованием метода итерации, дала возможность непосредственно определить ранее неизвестные параметры креплений при действии внешних сил, имитирующих реальные условия движения поезда по прямому участку пути.

3. Результаты исследований дали возможность отметить:

увеличение смещения общего центра тяжести груза относительно поперечной оси симметрии вдоль вагона приводит к уменьшению продольного сдвига груза и, как результат, к повышению нагрузочных способностей гибких упругих элементов креплений;

вариация значений диаметров проволоки приводит к понижению нагрузочных способностей гибких упругих элементов креплений груза. Если для удержания груза в вагоне, размещенного со смещением центра тяжести вдоль вагона, от продольного сдвига использовать более жесткие и пологие (длинные) элементы креплений, то такой вариант крепления от 1 до 1,82 раза повышает нагрузочные способности элементов креплений груза, что является положительным моментом;

на нагрузочные способности элементов креплений груза превалирующее действие оказывают значения смещений центра массы груза, нежели уклон пути, поскольку элементы креплений, становясь более пологими, снижают риски разрыва этих элементов крепления.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика определения усилий в гибких упругих элементах креплений при воздействии на груз продольных и вертикальных сил.

2. Доказательство того, что смещенный вдоль вагона центр массы груза оказывает превалирующее действие на безопасность движения и сохранность перевозок грузов из-за изменения нагрузочных способностей гибких упругих элементов креплений, по сравнению с влиянием от уклона пути.

Практическая ценность. Практическую ценность представляют:

  1. Приведенные конкретные значения продольных смещений, соответствующие определенной массе груза, результаты которых заменяют данные таблицы 10 ТУ. При этом метод линейной интерполяции не применяется, что дает большую достоверность и сокращает затраты времени на расчеты крепления грузоотправителями.
  2. Разработанные программы расчета усилий в гибких упругих элементах креплений, которые в последующем могут быть использованы грузоотправителями при разработке не предусмотренного техническими условиями (НТУ) способа размещения и крепления груза на вагоне.

Реализация результатов работы. Разработанные практические рекомендации приняты к использованию Свердловской дирекцией по управлению транспортно-складским комплексом – структурным подразделением Центральной дирекции по управлению транспортно-складским комплексом – филиала ОАО «Российские железные дороги» для проверки разработанных грузоотправителями технических условий размещения и крепления грузов на открытом подвижном составе.

Разработанная автором методика расчета креплений грузов используется в научных исследованиях и учебном процессе кафедры «Станции, узлы и грузовая работа» (УрГУПС).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международной научн.-техн. конференции «Актуальные проблемы динамики и прочности материалов и конструкций: модели, методы, решения» (Самара, СамГУПС, 2007); Междунар. научн.-практич. конф. «Наука, инновация и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» (Екатеринбург, УрГУПС, 2006); IV Всерос. научн.-техн. конф. «Политранспортные системы (Транспортные системы Сибири)» (Красноярск, КГТУ, 2006); Всеросс. научн.-практ. конференции «Транспорт–2011» (Ростов-на-Дону, РГУПС, 2011); 7-й научн.-практич. конф. «Безопасность движения поездов» (Москва, МИИТ, 2006 г.); расширенном заседании кафедры «Логистика и коммерческая работа» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2012 г.); объединенном научном семинаре факльтета «Управление процессами перевозок» (Екатеринбург, УрГУПС, 2011 г.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 13 научных работах, в том числе статей и материалов конференций регионального и международного уровней и свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура работы. Диссертационное исследование состоит из введения, четырех глав с выводами в каждой из них, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 174 наименования, 145 страниц основного текста, 27 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы с обоснованием актуальности темы исследования.

В первой главе представлен и проанализирован литературный обзор по тематике диссертации, сформулированы цель и задачи исследования. Определение усилий в креплениях груза при несимметричном размещении центра тяжести вдоль вагона от воздействий продольных и вертикальных нормативных нагрузок является недостаточно изученной и мало исследованной. Крепления грузов в вагоне с использованием действующей методики расчета изучены в работах П. С. Анисимова, В. К. Бешкето, А. А.Львова, А. Д. Малова, В. А. Болотина, Г. П. Ефимова, В. А. Романова, В. И. Шинкаренко и других, а с использованием усовершенствованной методики расчета креплений грузов – в работах В. Б. Зылева, Х. Т. Туранова, Н. В. Власовой, М. А. Зачешигрива, Е. К. Коровяковского, Д. Ю. Королевой, Е. Д. Псеровской, М. В. Корнеева, Е. Н. Тимухиной, О. Ю. Чуйковой и других. Крепление грузов в вагоне со смещенным центром тяжести поперек него при действии продольных, поперечных и вертикальных сил изучены в работах Л. А. Рыковой, А. Л. Рыкова, С. А. Ситникова.

До настоящего времени осталась нерешенной прикладная задача по разработке автоматизированного расчета усилий в креплениях груза в механической системе «груз–крепление–вагон» при одновременном действии продольных, поперечных и вертикальных сил с учетом несимметричности расположения общего центра масс относительно поперечной оси симметрии вагона при различных условиях движения поезда (по прямому участку без уклона и с уклоном пути).

Во второй главе проведен анализ нарушений креплений грузов при перевозке по железной дороге.

После анализа отчетов о вагонах с коммерческими неисправностями по Свердловской железной дороге 1999–2010 гг. выявилась следующая тенденция (рисунок 1).

Рисунок 1 – Анализ количества вагонов с коммерческими

неисправностями на Свердловской железной дороге

Как видно из рисунка 1, самый высокий уровень коммерческих неисправностей, зафиксирован в 2000 г. (за период с 1999 по 2010 г. обнаружено 13747 вагонов с коммерческими браками). В последние годы произошло снижение количества таких вагонов. Связано это может быть, во-первых, с падением объемов грузовых перевозок в конце 90-х годов, а, во-вторых, с введением в 2003 г. новых ТУ.

Все виды коммерческих неисправностей можно разделить на две группы: неисправности, угрожающие безопасности движения (погрузка с нарушением ТУ, расстройство погрузки в пути следования, перегруз сверх грузоподъемности, течь из цистерн) и неисправности, не угрожающие безопасности движения (нарушение или срыв запорно-пломбировочных устройств и другие виды подобных коммерческих неисправностей). Распределение количества выявленных вагонов с коммерческими неисправностями, угрожающими и не угрожающими безопасности движения за 2010 г. по основным сортировочным станциям Свердловской железной дороги, представлено на рисунке 2.

Рисунок 2 – Количество выявленных вагонов с коммерческими

неисправностями, угрожающими и не угрожающими безопасности движения за 2010 г. на Свердловской железной дороге по всем ПКО,%

Как видно из рисунка 2, почти на всех пунктах коммерческого осмотра (ПКО) дороги количество коммерческих браков, угрожающих безопасности движения, превышает количество браков, не угрожающих безопасности движения (на станции Пермь-Сортировочный – 78 % от общего числа неисправностей, на станции Войновка – 91 %, на станции Свердловск-Сортировочный – 67 %).

Если анализировать число вагонов по отдельным видам коммерческих браков по всем ПКО Свердловской железной дороги за 2010 г., то наблюдается тенденция, представленная на рисунке 3, из которой видно, что 22 % вагонов были погружены с нарушением требований ТУ, а расстройство погрузки в пути следования обнаружено у 42 % вагонов. В общей сложности около 64 % из общего количества вагонов приходится на коммерческие неисправности, связанные с размещением и креплением груза в вагонах.

Нарушения крепления грузов по ТУ и неточность методики п. 10.5.3 гл. 1 ТУ связаны с раздельным вычислением усилий в растяжках от действия продольных и поперечных сил инерции и человеческим фактором. Это приводит к расстройству размещения и крепления в пути следования и является причиной несохранной перевозки грузов, что может угрожать безопасности движения поездов.

В диссертации приведены статистические результаты обработки данных с применением таблицы 10 ТУ на ПЭВМ. Коэффициент корреляции оказался равным 0,99895389, то есть практически равным 1, что показывает высокую точность подбора степени полинома k = 6. В результате регрессионного анализа получены конкретные значения продольного смещения груза, с соответствующей массой груза. Эти значения следует использовать вместо таблицы 10 ТУ, без применения метода линейной интерполяции, что облегчает грузоотправителям определение способа размещения и расчет крепления груза в вагоне.

  Количество вагонов по-1

Рисунок 3 – Количество вагонов по отдельным видам коммерческих неисправностей по всем ПКО Свердловской железной дороге за 2010 г., %

В третьей главе рассмотрены основные положения к обоснованию способа размещения груза вдоль вагона. Усовершенствована методика расчета определения усилий в гибких упругих элементах креплений груза, размещённого со смещением центра масс вдоль вагона как в статической неопределённой системе «вагон – крепление – груз» от воздействий продольных и вертикальных сил. Для решения задачи использован численный метод, реализованный в вычислительной среде MathCAD.

Физическая модель размещения и крепления груза с несимметричным расположением центра масс вдоль вагона представлена на рисунке 4.

Расчетная схема размещения и крепления груза с несимметричным расположением центра масс вдоль вагона представлена на рисунке 5.

На динамической модели показаны: вес груза; продольная переносная сила, возникающая при маневровых соударениях и движении поезда, как на прямом участке пути, так и при спуске в режиме служебного торможения или отпуска; вертикальная переносная сила, возникающая от подпрыгивания вагона с грузом при прохождении волны неровности пути; сила аэродинамического сопротивления, приложенная к лобовой стороне груза; нормальная составляющая реакции связи (пола вагона); касательная составляющая реакции связи (сила трения); усилия в гибких упругих элементах креплений груза.

  Физическая модель размещения-9

Рисунок 4 – Физическая модель размещения и крепления груза

с несимметричным расположением центра масс вдоль вагона

  Расчетная схема размещения и-10



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.