Введение к работе
Актуальность проблемы. Для перевозки цемента по железным дорогам в настоящее время используется преимущественно специгшизи-рованный подвижной состав - вагоны-хопперы Крюковского вагоностроительного завода и цистерни-цементовозы Мариупольского завода тяжелого машиностроения. При эксплуатации хопперов и цистерн-цементовозов возникают проблемы, связанные, прежде всего, со свойством цемента затвердевать при взаимодействии с влагой. Анализ технического состояния вагонов-цементовозов показал, что большое их количество имеют неисправности, загрязнены бетонообразными глыбами. Это мешает нормальной эксплуатации вгігонов. Такое положение наблюдается на протяжении всего периода эксплуатации вагонов-цементовозов. Возникновение неисправностей объясняется как несовершенством системы эксплуатации вагонов-цементовозов, так и конструктивными недостатками вагонов. Поэтому важным является разработка решений, направленных на обеспечение нормальной эксплуатации вагонов-цементовозов, в том числе - разработка предложений по совершенствованию конструкции кузова хоппера-цементовоза, устройств и методов, обеспечивающих эффективную разгрузку хопперов-цементовозов и позволяющих разгружать эти вагоны полностью и без повреждений. Кроме того, не менее остро стоит проблема очистки хопперов-цементовозов от бетонообразных глиб. Поэтому решение этих задач является актуальной научной и производственной проблемой.
Цель работы заключается в разработке технических решений, направленных на совершенствование конструкции и условий эксплуатации хопперов-цементовозов, снижение их повреждаемости и затрат на содержание и ремонт.
Методика исследования. Для решения поставленных задач использовались расчетные, экспериментальные и расчетно-экспериментальные методы исследования, в том числе - методы анализа, математической статистики, математическое моделирование на ЭВМ колебаний обшивки вагона, методы экспериментальной оценки напряженно-деформированного состояния пластин.
Достоверность результатов определялась сравнением полученных данных с результатами аналитического расчета и экспериментов. опыта эксплуатации не только вагонов, но и других видов транспортных средств.
Научная новизна работы заключается в следующем:
проведены сбор, систематизация и аналиэ статистических данных о техническом состоянии вагонов-цементовозов на сети железных дорог бывшего СССР; существующих способов их разгрузки; установлены факторы, оказывающие наибольшее влияние на техническое состояние вагонов-цементовозов;
выполнен анализ конструкции бункеров хопперов-цементовозов; выявлены недостатки, влияющие на техническое состояние вагонов и образование остатков груза в бункерах;
уточнены значения коэффициентов в расчетных формулах, используемых для определения угла наклона стен и ребер бункеров;
" исследован процесс разгрузки вагонов-хопперов,- определены закономерности и особенности процесса выгрузки из вагонов сыпучих материалов;
установлены характер изменения внутренней поверхности обшивки кузова и влияние на нее конденсата;
установлены причины и механизм образования бетонообразных глыб; , . .
установлено влияние вакуума на прочность и устойчивость
- 5 - крыши при разгрузке вагонов с закрытыми загрузочными люками; исследован процесс изменения давления в кузове, разгружаемого с закрытыми загрузочными люками и дополнительными зазорами в кузове;
разработан способ разгрузки вагонов с закрытыми загрузочными люками (а.с. СССР 1567430) и конструкции, обеспечивающие его выполнение (а.с. СССР 1567430, 136-1515);
разработана методика определения площади дополнительных зазоров в кузове хоппера-цементовоза для устранения в нем вакуума при разгрузке;
разработана математическая модель и программное обеспечение для расчета напряженного состояния обшивки бункера хопперов-цементовозов от действия эксплуатационных нагрузок; определены параметры математической модели, обеспсчиваюиие устойчивый процесс вычислений;
произведена оценка напряженного состояния обшивки бункера хоппера-цементовоза от действия вибрационных нагрузок;
выполнен анализ прогрессивных способов очистки хопперов-цементовозов, разработана технология очистки вагонов от бето-нообразных глыб (патент РФ 2003614).
Практическая ценность работы определяется следующими результатами :
установлены причини выхода из строя хопперов-цементовозов, возникновения в них остатков перевозимого груза и образования бе-тонообразных глыб;
разработаны меры для предотвращения образования в вагонах бетонообразных глыб;
определены условия и особенности эксплуатации и поведения вагонов, которые должны учитываться при их проектировании;
предложен алгоритм принятия решений при проектировании ва-
.-6-
гонов-цементовозов;
разработаны рекомендации по совершенствованию конструкц бункеров;
установлена причина выхода из строя крыш хопперов-цементо
ЕОЗОВ;
разработан способ и средства для разгрузки хопперов-цементовозов с закрытыми загрузочными люками, предотвращающие образование в кузове вакуума опасной величины и повреждение крыши;
определена величина площади дополнительных зазоров, обеспечивающая предотвращение вакуума в кузове при разгрузке хопперов-цементовозов;
разработано устройство, обеспечивающее саморегуляцию процесса разгрузки хопперов-цементовозов, предотвращение потерь груза и загрязнение окружающей среды (а.с. СССР 1731712);
разработаны пневмовибратор для регулировки процесса разгрузки любого бункера вагона (патент СССР 1555217) и устройстве для обеспечения начала разгрузки уплотненного цемента (а.с. CCCf 1616844);'
разработаны новый способ и, частично, - оборудование для очистки и разрушения бетонообразных глыр в вагонах.
Реализация работы. Научные положения, разработанные в диссертации , используются на вагоностроительных заводах -при проектировании новых вагонов; использованы в указаниях ЦВ МПС Крюковскому ВСЗ по совершенствованию конструкции вагонов - письмо N ЦВК-19/4 от 16.06.88 и в проекте ПКБ ЦВ №С N М-1574 "Модернизация вагона хоппера-цементовоза модели 11-715", 1990 г.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены й получили одобрение, на 36-ой и 37-ой научно-технических конференциях ХаоШ'ЛТа (Хабаровск, 1989, 1991), всесоюзных межвузовски;-
-'? -научно-практических конференциях (Москва, 1990; Днепропетровск, 1992), конференции молодых ученых.(Харьков, 1982, 1989), XIII научно-технической конференции сотрудников ИРИИТа и специалистов эксплуатации и строительства железных дорог Сибири и БАМа (Иркутск, 1989 г.),на заседаниях кафедры "Вагоны и вагонное хозяйство" МИИТа (1988-1994 гг.)
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 18 печатных работ, 7 из которых - авторские свидетельства на изобретения или патенты СССР и России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Содер.улт 133 страницы машинописного текста, 89 рисунков, 10 таблиц.
