Автор: Смехов А.А. Малов А.Д. Островский А.М.
Теги: рельсовый транспорт железнодорожное движение грузоперевозки
ISBN: 5-277-00365-7
Год: 1989
Текст
ГРУЗОВЕДЕНИЕ
СОХРАННОСТЬ
И КРЕПЛЕНИЕ
ГРУЗОВ
ИЗДАТЕЛЬСТВО /
-ТРАНСПОРТ- /__./
ГРУЗОВЕДЕНИЕ
СОХРАННОСТЬ
И КРЕПЛЕНИЕ
ГРУЗОВ
Под редакцией
д-ра техн, наук А.А. Смехова
МОСКВА "ТРАНСПОРТ" 1989
THORNado
УДК 656.212.6.073.22
Грузоведение, сохранность и крепление грузов / А. А. Сме-
хов, А. Д. Малов, А. М. Островский и др.; Под ред.
А. А. Смехова.— М.: Транспорт, 1987.— 239 с.
Рассмотрены фнзико-химическне свойства грузов с точки
зрения их транспортабельности, меры по сокращению потерь
грузов в процессе перевозки, размещение и способы крепле-
ния грузов в вагонах, обеспечивающие сохранность грузов н
безопасность движения.
Для инженерно-технических работников грузового хозяй-
ства магистрального и промышленного железнодорожного
транспорта.
Главным управлением кадров н учебных заведений МПС •
рекомендована для использования в качестве учебного посо-
бия студентам высших учебных заведений МПС.
Ил. 49, табл. 37, бнблногр. 35 назв.
Книгу написали: д-р техн, наук А. А. Смехов —
предисловие, и. 4.1; канд. техн, наук А. Д. Малов — главу 5;
канд. техн, наук А. М. Островский — пп. 4.2—4.10; канд. техн,
наук С. С. Рудых — главу 1, пп. 3.1, 3.4—3.6, 3.8, 3.9; канд.
техн, наук Т. В. Демянкова — главу 2, пп. 3.2, 3.3, 3.7.
Рецензенты: д-р техн, наук М. Н. Тертеров, канди-
даты техн, наук В. А. Болотин, П. А. Ковров, В. М. Семенов,
инж. П. Л. Романий.
Заведующий редакцией В. С. Калинников
Редактор Е. Б. Васюкевнч
3202050000-269
049(01)-89
112-89
ISBN 5-277-00365-7
© Издательства «Транспорт», 1989
ПРЕДИСЛОВИЕ
В соответствии с Основными направлениями экономического и
социального развития СССР на 1986—1990 поды и на период до
2000 года транспорт должен: обеспечить своевременное, качествен-
ное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства в
перевозках.
При этом необходимо устранять нерациональные перевозки, со-
кращать сроки доставки грузов и обеспечивать их сохранность,
безопасность движения, снижать отрицательное воздействие транс-
порта на окружающую среду.
Решение этих важных для железнодорожного транспорта проб-
лем в немалой степени зависит от изучения вопросов, связанных с
транспортными характеристиками грузов: объемно-массовыми па-
раметрами, физико-химическими, биологическими и другими свой-
ствами, определяющими условия перевозок грузов, разработку мер
по обеспечению сохранности, .снижению потерь при перевозках, вы-
бор и расчет конструкций тары, установку и крепление грузов на
открытом подвижном составе.
Исследованием этих 'вопросов занимается научная дисциплина
грузоведение, которую следует рассматривать как отрасль науки
о материалах с ярко выраженными транспортными аспектами ее
интерпретации.
Отдельные результаты этих исследований широко освещались в
печати. Однако систематизированного материала по вопросам грузо-
ведения, сохранности и крепления грузов при выполнении перевозок
по железным дорогам ранее издано не было, что послужило основа-
нием для написания этой книги.
В данной книге, помимо фактического материала, характери-
зующего свойства грузов, состояние вопросов с тарой и упаковкой,
сохранностью и креплением грузов, излагаются научно-методиче-
ские основы решения поставленных задач — расчета сил и нагру-
зок, действующих на тару' упаковочные материалы, грузы и эле-
менты крепления, определения мощности их конструктивных эле-
ментов.
Книга предназначена специалистам, занимающимся грузовой
и коммерческой работой на станциях железных дорог и подъезд-
ных путях промышленных предприятий, а также сотрудникам науч-
но-исследовательских и проектных организаций, решающих вопро-
3
сы выбора условий перевозок и расчета крепления негабаритных
и тяжеловесных грузов.
В структурном плане изложение основных разделов книги со-
ответствует хронологии и логике одноименного учебного курса и
производится в следующей последовательности: классификация и
обобщенные транспортные характеристики грузов; тара и упако-
вочные материалы; транспортные характеристики грузов «и их вли-
яние на организацию перевозок; сохранность и крепление при пе-
ревозках грузов. С учетом этого книга является также учебным
пособием по грузоведению, сохранности и -креплению грузов для
студентов транспортных вузов.
В книге применена международная система единиц СИ. Сила,
сила тяжести (вес) выражены в ньютонах, механические напряже-
ния и давление в паскалях. При переводе в новые единицы исполь-
зовано округление с точностью до 2%: ускорение свободного паде-
ния £=10 м/с2, 1 Н = 0,1 кгс, 1 кгс/см2 = 0,1 МПа. Для оценки
количества груза использованы единицы массы ^килограмм, тон-
на). Грузоподъемность вагона, его тара и количество груза, при-
ходящееся на подкладки, люки и другие элементы вагонов, как
мера количества груза, выражены в единицах массы. При расчетах
устойчивости грузов и прочности их креплений вес и другие на-
грузки приняты в ньютонах на основе известной зависимости
P — mg, удельные величины инерционных сил — в ньютонах на один
килоньютон веса груза. Авторам данного учебного пособия неиз-
вестны в отечественной технической литературе такие издания-ана-
логи, и поэтому они, отдавая себе отчет в трудностях стоящей перед
ними задачи, примут все пожелания по улучшению содержания
книги.
Глава 1
ОБОБЩЕННАЯ ТРАНСПОРТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА,
КЛАССИФИКАЦИЯ И СВОЙСТВА ГРУЗОВ
1.1. Понятие транспортной характеристики грузов.
Классификация грузов
Транспортная характеристика груза. Ежесуточно к. перевозке
по железным дорогам предъявляется около 10,5 млн. т различной
товарной продукции (сырья, топлива, полуфабрикатов, готовых из-
делий, продукции сельского хозяйства), насчитывающей свыше
5 тыс. наименований. С момента приема к перевозке на станции от-
правления и до момента выдачи на станции назначения вся эта то-
варная продукция носит 'название «груз».
Грузы каждого наименования обладают присущими только им
физико-химическими свойствами, объемно-массовыми характери-
стиками, степенью опасности, определяющими технические условия
перевозок. В комплексе с параметрами тары и упаковки специфи-
ческие свойства груза составляют понятие транспортная характери-
стика груза.
Транспортная характеристика груза определяет режимы пере-
возки, перегрузки и хранения, а также требования к техническим
средствам выполнения этих операций. Транспортные характеристи-
ки используют при решении задач по рационализации перевозочно-
го процесса: выборе типа подвижного состава, складских обуст-
ройств, средств пакетирования грузов, разработке условий их пере-
возки и т. д.
Даже частичное изменение транспортной характеристики груза
приводит к изменению одного или более технических или техноло-
гических элементов перевозочного процесса. Так, переход от пере-
возки насыпью к перевозке в таре таких грузов, как цемент или ми-
неральные удобрения, требует использования других типов под-
вижного состава, складов и средств механизации погрузочно-раз-
грузочных работ и применения упаковочных материалов и средств
пакетирования.
Вместе с тем разработка рациональных технологических про-
цессов перевозок грузов предуматривает в необходимых случаях
принятие мер по изменению отдельных составляющих транспортной
характеристики: объемной массы, вида тары и упаковки, линейных
размеров отдельных мест, влажности и т. д.
Классификация грузов. Нй железнодорожном транспорте раз-
личают транспортную классификацию и классификацию, применяе-
мую для нормирования и учета погрузочно-разгрузочных работ.
5
Транспортная классификация строится в зависимости от вида
и состояния грузов, предъявляемых к перевозке, типа их упаковки
и способов погрузки и перевозки, обеспечивающих сохранность
продукции. В транспортной классификации все грузы объединены
в три группы: сухогрузы, наливные и живность (рис. 1.1).
Каждая группа делится на подгруппы, объединяющие грузы,
сходные по их транспортным характеристикам и условиям пере-
возки.
Насыпные грузы допускаются к перевозке по железным доро-
гам насыпью. К ним относятся: рожь, пшеница, овес, ячмень, гре-
чиха, просо, кукуруза в зерне и в початках, семена масличных и бо-
бовых культур, рис нерушеный, мучка, вика, мельничные и зерно-
вые отходы, отруби, комбикорма. Другие зерновые культуры, а
также муку, крупу и семена калиброванной кукурузы перевозят в
таре и относят к подгруппе тарно-упаковочных грузов.
К навалочным грузам относятся твердое топливо, руда, мине-
рально-строительные материалы, лесоматериалы и т. д. Как пра-
вило, навалочные грузы принимают к перевозке без счета мест.
Различают навалочные грузы, которые не требуют защиты от ат-
мосферных осадков и распыления (твердое топливо, руда, кирпич,
лес), и грузы, подверженные распылению, загрязнению и порче от
атмосферных осадков (цемент, известь, соль, минеральные удобре-
ния). Перевозка первой группы навалочных грузов допускается на
открытом подвижном составе, а грузов (второй группы — в универ-
сальных крытых и специализированных вагонах и контейнерах.
Тарно-упаковочные и штучные грузы включают множество наи-
менований промышленной продукции и товаров народного потреб-
Рис. 1.1. Транспортная классификация грузов
6
ления. Эти грузы отличаются значительным разнообразием видон
тары, упаковки, формы и объемно-массовых характеристик отдель-
ных грузовых мест. В зависимости от объемно-массовых характери-
стик тарно-упаковочные и штучные грузы подразделяются на че-
тыре группы. Первую группу составляют грузы, имеющие массу
отдельных мест менее 500 кг. Их, как правило, перевозят в крытых
вагонах и универсальных контейнерах. Тарно-упаковочные и штуч-
ные грузы второй, третьей и четвертой групп, называемые тяжело-
весными, перевозят на открытом подвижном составе, а иногда в
контейнерах-кассетах.
К наливным относятся жидкие грузы, перевозимые наливом в
цистернах и бункерных полувагонах.
К. живности относятся: крупный и мелкий рогатый скот, лошади,
верблюды, дикие звери, птица всякая, живая рыба и рыбопосадоч-
ный материал, раки и пчелы.
В зависимости от специфических свойств и условий транспорти-
рования все грузы могут быть классифицированы на 11 групп.
Первую группу составляют скоропортящиеся грузы, т. е. грузы,
требующие защиты от действия высоких или низких температур
окружающей среды. К ним относятся продукты полеводства, ого-
родничества, садоводства, животноводства, птицеводства и рыбной
промышленности. В этих грузах активно протекают процессы из-
менения цвета, распад и гидролиз сложных органических веществ.
Характерной особенностью грузов второй группы является гиг-
роскопичность— способность поглощать свободную влагу воздуха.
Поглощение влаги некоторыми грузами 'приводит к изменению
массы, объема, физико-химических свойств, к прямым потерям или
порче груза. К гигроскопичным грузам относятся соль, сахар, це-
мент, хлопок и др.
К третьей группе отнесены грузы, легко аккумулирующие по-
сторонние запахи (продукты перемола, чай, сахар), что может при-
вести к порче продукта.
Грузы, обладающие специфическими запахами, которые при
совместном хранении или перевозке могут привести к порче дру-
гих грузов, включены в четвертую группу. Специфическими запаха-
ми обладают рыбопродукты, кожсырье, табачные изделия, нефте-
продукты.
Пятую группу составляют грузы, устойчиво сохраняющие свои
характерные физико-химические свойства в процессе перевозки и
хранения, не претерпевающие заметных изменений — это мине-
рально-строительные материалы, руды черных и цветных металлов,
каменный уголь, лесоматериалы и т. д.
В шестую группу включены навалочные грузы, теряющие при
транспортировании свойство сыпучести в результате смерзания
или спекания отдельных частиц. К смерзающимся или спекающим-
ся грузам относятся колчедан, гранулированный шлак, каменный
уголь, калийная соль и т. д.
7
Седьмая группа состоит из слеживающихся навалочных грузов,
у которых при длительном хранении или перевозке происходит по-
теря подвижности частиц продукта в результате давления верх-
них слоев груза. К слеживающимся грузам относятся цемент, гли-
на, фосфоритная мука, торф и т. д.
Опасные грузы объедимены в восьмую группу. Эти грузы могут
послужить причиной взрыва, пожара, заболевания, отравления или
ожогов людей и животных, а также вызвать порчу или поврежде-
ние других грузов, подвижного состава, устройств и сооружений.
К опасным грузам относятся: вещества, способные к образованию
взрывчатых смесей; сжатые и сжиженные газы; самовозгорающие-
ся вещества; вещества, воспламеняющиеся от действия воды; лег-
ковоспламеняющиеся; едкие; ядовитые; радиоактивные; сильнодей-
ствующие ядовитые; взрывчатые и предметы, ими снаряженные.
Девятую группу составляют грузы, которые в процессе перевоз-
ки и хранения способны к значительным потерям массы — овощи,
бахчевые культуры, мясные продукты и т. д.
К десятой группе отнесена живность. Продукция машинострое-
ния объединена в одиннадцатую группу.
По условиям и способам хранения различают три группы грузов.
Первую группу составляют ценные грузы и грузы, которые могут
испортиться под воздействием влаги или изменения температуры.
К ним относятся скоропортящиеся грузы, промышленные и продо-
вольственные товары широкого потребления и т. д. Хранение пер-
вой группы осуществляется в закрытых складах.
Вторую группу составляют грузы, не подверженные воздействи-
ям температурных колебаний, но попадание влаги может привести
к их порче — это бумага, металл, хлопок и т. д. Эти грузы хранят
в крытых окладах или на крытых площадках (под навесом).
В третью группу входят грузы, не подверженные или слабо под-
верженные воздействию внешней среды: каменный уголь, лес, кон-
тейнеры, минерально-строительные материалы и т. д. Их хранят на
открытых площадках. Полный перечень грузов этой группы приве-
ден в Правилах перевозок грузов (27].
Для нормирования, финансирования и учета погрузочно-раз-
грузочных работ грузы делят на группы: тарно-упаковочные и
штучные; мясные; хлебобулочные изделия; тяжеловесные и контей-
неры; металлы и металлоизделия; зерновые; лесные; навалочные;
огнеупорные; овощные. Эта классификация реализуется в Единых
нормах выработки (15]. В зависимости от сроков бесплатного хра-
нения на железнодорожном транспорте грузы классифицируют по
продолжительности хранения — 6, 12 ч; 1, 2, 3, 5 и 30 сут (27].
Номенклатура грузов. Отнесение груза к той или другой номен-
клатуре (перечню) позволяет установить: уровень тарифа на пе-
ревозку, порядок планирования перевозки данного груза, возмож-
ность его перевозки на открытом подвижном составе, необходи-
мость промывки вагонов после выгрузки и т. д.
£
Рассмотрим основные номенклатуры грузов, действующие на
железнодорожном транспорте.
Единая тарифно-статистическая номенклатура служит для уста-
новления тарифного класса груза и в конечном счете для определе-
ния провозных плат и сборов, а также применяется в планирова-
нии и учете перевозок. В качестве критериев для разработки еди-
ной тарифно-статистической номенклатуры приняты способы про-
изводства или характер происхождения отдельных видов продук-
ции. Номенклатура насчитывает свыше 5100 наименований грузов,
объединенных в 69 тарифных групп, из которых 7 групп объединя-
ют продукты сельскохозяйственного производства, а 62 группы —
промышленную продукцию.
Для планирования и учета погрузки грузы объединяют по опре-
деленному признаку таким образом, чтобы номенклатура охваты-
вала основную -массу грузов, была краткой, сопоставимой, позволя-
ла определить условия транспортировки, выбрать тип подвижного
состава, а также в процессе планирования обеспечивала возмож-
ность выявления нерациональных перевозок.
В зависимости от периода планирования и вида перевозок на
железнодорожном транспорте разработаны следующие номенклату-
ры грузов плана и учета погрузки: годового планирования; квар-
тального; планирования в прямом смешанном железнодорожно-вод-
ном сообщении; планирования перевозок экспортных и импортных
грузов. Перечисленные номенклатуры грузов опубликованы в Пра-
вилах (27], а наименования отдельных грузов, входящих в номен-
клатурные группы, даны в Алфавите к единой тарифно-статистиче-
ской номенклатуре.
Какие-либо изменения в номенклатуре плана и учета погрузки
могут быть внесены только Госпланом СССР по согласованию с
ЦСУ СССР.
Перевозка значительной части грузов разрешена на открытом
подвижном составе. В основном это промышленная продукция, не
подверженная вредному воздействию атмосферных осадков, а так-
же изделия, которые по своим размерам нельзя погрузить в крытые
вагоны. Перечень грузов, допускаемых к перевозке на открытом
подвижном составе приведен в (27]. Грузы, перевозимые на откры-
том подвижном составе» в зависимости от основных свойств, спо-
собов размещения и крепления в вагоне подразделяются на три
группы.
В первой группе объединены сыпучие и кусковые грузы, пере-
возимые навалом,— минерально-строительные материалы, камен-
ный уголь, руда, торф и т. д. Дополнительного закрепления в ва-
гоне они не требуют, а их устойчивость в процессе транспортирова-
ния обеспечивают борта платформы и стенки полувагонов.
Вторую группу составляют штучные грузы: машины всякие,
станки, кабели и т. д. После погрузки их закрепляют в соответст-
вии с Техническими условиями погрузки и крепления грузов [31].
9
В третью группу входят штабельные грузы, представляющие
собой однородные по геометрической форме и размерам предметы,
укладываемые в несколько ярусов по высоте и в один или несколь-
ко штабелей по длине вагона. После погрузки штабеля увязыва-
ют и закрепляют [в соответствии с [31].
Существуют номенклатуры, определяющие условия перевозок
грузов: перевозка которых в крытых вагонах и цистернах допуска-
ется без пломб, но с обязательным наложением проволочных за-
круток на крытые вагоны; хранение которых допускается на от-
крытых платформах и площадках; допускаемых к перевозке нава-
лом; перевозимых навалом без упаковки; при погрузке которых
должны устанавливаться дверные заграждения; перевозимых без
тары; при погрузке которых устанавливаются фартуки для защиты
букс вагонов (кроме вагонов с роликовыми подшипниками); после
выгрузки которых производится промывка нагонов; смерзающихся;
подлежащих ветеринарно-санитарному надзору; грузов, разрешен-
ных к перевозке в вагонах-цистернах и бункерных полувагонах;
опасных и легкогорючих грузов.
Маркировка грузов. Маркировка дает возможность установить
принадлежность отдельных грузовых мест к той или иной партии
грузов; выявить пункт назначения и наименование получателя, не
прибегая к перевозочным документам; обратить внимание персона-
ла на специфические свойства грузов. Грузовая марка может быть
выполнена в виде различных знаков, условных обозначений, ри-
сунков и надписей. Маркировка наносится на груз красками, тис-
нением, выжиганием, наклеиванием бумажных и картонных ярлы-
верх не кантовать
4-1 IT Здесь
1 111 чентр тяжести
боится света
Осторожно, стекло
ломкое хрупкое
не кантовать
боится сырости
Открывать здесь
Жидкость
Крюками не Брать
боится холода
Стропить здесь
боится тепла
Герметичная
тара
Рис. 1.2. Специальные марки
10
kos, навешиванием фанерных, пластмассовых и металлических би-
рок. Марка должна быть ясной, четкой, понятной, устойчивой от
внешних 'воздействий и не должна портить груз.
Различают товарную, транспортную и специальную (манипуля-
ционные знаки и ярлыки опасности) маркировки (рузов.
Товарная маркировка предназначена для информации торго-
вых организаций и покупателей. Она наносится на внутреннюю упа-
ковку изготовителем изделия. В ней указывают название, тип, сорт,
артикул, цвет изделия, дату его выпуска, номер Государственного
стандарта, Знак качества и другие характеристики товара
Порядок транспортной маркировки описан в (27].
Специальная маркировка наносится на груз отправителем. Она
предупреждает об особых свойствах груза, информирует персонал
о способах перегрузки, перевозки и режимах хранения данной про-
дукции. На рис. 1.2 показаны специальные марки и расшифровано
их значение. На грузовые места с опасными грузами наносится
специальная маркировка, характеризующая категорию опасности.
Если грузовое место содержит грузы разной категории опасности,
на нем должно быть соответствующее число ярлыков опасности.
При перевозке опасных веществ в мелкой расфасовке массой
нетто не более 1 кг и объемом не более 1 л, упакованных в дере-
вянные или фанерные ящики, на наружную тару наносят надписи
«В мелкой расфасовке», «Верх», а при наличии стеклянной тары —
«Осторожно», «Стекло».
1.2. Факторы, определяющие свойства и качество грузов
Факторы, действующие на груз. В процессе транспортирования
и хранения в массе груза могут происходить качественные и коли-
чественные изменения. Как правило, эти изменения объясняются
действием внешних факторов: взаимодействием груза с внешней
средой, механическими воздействиями на груз в процессе движе-
ния и выполнения погрузочно-разгрузочных работ, неисправностя-
ми кузовов подвижного состава и складских устройств.
Большое влияние на качество грузов оказывают влажность,
температура и газовый состав воздуха, запыленность, наличие в
его составе микробиологических форм и свет. Под действием ука-
занных факторов в веществе груза происходят различные биохими-
ческие, физико-химические и микробиологические процессы, свой-
ственные отдельным видам продукции.
Как известно, в состав воздуха входят: кислород—19,1%,
азот —75,5%, аргон — 1,3%, углекислый газ — 0,05%. Помимо этих
относительно постоянных компонентов, в воздухе содержатся па-
ры воды, микроорганизмы, пылеобразные дисперсные системы во
взвешенном состоянии.
Наличие в воздушной среде паров воды характеризуется абсо-
лютной влажностью, влагоемкостью, относительной влажностью
и точкой росы.
Абсолютная влажность fa—это количество водяного пара в
граммах, содержащееся в 1 м3 воздуха. Если при данной темпера-
туре имеет место полное насыщение воздуха водяными парами,
абсолютная влажность Е называется насыщенностью.
Влагоемкость воздуха характеризует способность воздуха по-
глощать влагу при данной температуре: d=E—уп.
Влагоемкость находится в прямой зависимости от температуры
воздуха, поэтому степень сухости или влажности воздуха характе-
ризуется его относительной влажностью.
Относительная влажность — это отношение абсолютной влаж-
ности воздуха к его насыщенности при той же температуре, %:
<р= (уп/5) юо.
Точкой росы называется температура, при которой влагоемкость
данного состава воздуха равна нулю. Дальнейшее понижение тем-
пературы воздуха приведет к выпадению влаги в виде тумана, ро-
сы или инея.
На качество грузов значительно влияет влажность воздуха. Так,
сухой воздух вызывает усушку и ухудшает технологические свой-
ства и внешний вид ряда грузов (кожи, волокна, рыбы вяленой
и т. д.). Влажный воздух вызывает возникновение плесени и раз-
витие гнилостных процессов в продуктах, активизирует биохимиче-
ские процессы в массе груза, приводящие к его самонагреванию и
последующей порче (зерно, кожи вяленые, мясные продукты и пр.).
Температура, влажность воздуха, влагоемкость и точка росы
связаны между собой определенными закономерностями. На их ос-
нове разработаны таблицы, номограммы, диаграммы и т. д., по
которым, зная одну или две характеристики воздуха, можно опре-
делить остальные.
Механическое воздействие на груз проявляется в виде статиче-
ских и динамических нагрузок.
Максимальных значений статические нагрузки достигают в
нижних рядах грузов, уложенных в штабель. Объясняется это дав-
лением вышележащих грузов.
Динамические нагрузки возникают при падениях отдельных
грузовых мест, соударениях грузов в процессе выполнения по-
грузочно-разгрузочных работ, соударениях вагонов во время ма-
невров, под воздействием вибраций и колебаний подвижного сос-
тава, особенно при неустановившихся режимах движения поезда.
Биохимические процессы в грузах. В грузах растительного и
животного происхождения взаимодействие с окружающей средой
приводит к развитию различных биохимических процессов. Такие
из них, как автолиз, дыхание, дозревание и прорастание, вызваны
процессами, происходящими в самом продукте, а гниение, броже-
12
ние и плесневение объясняются жизнедеятельностью различных
микроорганизмов.
Автолиз наблюдается в мясных, табачных изделиях, муке и
некоторых других грузах и представляет собой процесс растворе-
ния тканей продукта в результате распада белков, углеводов и
жиров.
Процесс дыхания характерен для грузов растительного проис-
хождения, являющихся живыми образованиями (зерно, овощи,,
фрукты и т. д.). При дыхании происходит окисление углеводородов,
жиров и других органических соединений кислородом. Интенсив-
ность дыхания возрастает с ростом температуры и влажности про-
дукта. Окисление и распад органических соединений сопровожда-
ются выделением тепла, что приводит к самонагреванию, самовоз-
горанию и последующей порче продукта.
Процесс дозревания характерен для зерна, овощей, фруктов.
При этом в зернах происходит переход сахара в крахмал, а в ово-
щах и фруктах крахмал превращается в сахар.
Прорастание наблюдается в овощах и зерновых культурах. Этот
процесс сопровождается интенсивным дыханием.
Процесс брожения представляет собой разложение углеводоро-
дов в результате деятельности микроорганизмов. Различают спир-
товое, молочнокислое, маслянокислое и уксуснокислое брожения.
При спиртовом брожении происходит разложение сахаров с обра-
зованием спирта и углекислого газа, при молочнокислом — молоч-
ной кислоты, при маслянокислом — масляной кислоты. При уксус-
нокислом брожении спирт превращается в уксусную кислоту.
Гниение вызывает распад белковых веществ в результате жиз-
недеятельности гнилостных бактерий.
При плесневении на поверхности продовольственных грузов по-
является белый слизистый налет, который постепенно становится
желтым, коричневым и, наконец, черным. Под действием плесени
происходит разложение жиров и углеводов и в некоторых случаях
образуются ядовитые вещества.
Определение качества грузов. Качество груза — это совокуп-
ность свойств, определяющих степень пригодности продукции к
использованию по назначению. Основные показатели качества раз-
личных материалов определены стандартами и техническими усло-
виями. Для исследования свойств и определения качества грузов
широкое распространение нашли три метода: ’органолептический,
лабораторный и натурный.
Органолептический метод предполагает выявление качествен-
ных свойств груза только с помощью органов чувств человека —
зрения, осязания, вкуса, обоняния и слуха. С помощью этого мето-
да оценивается внешний вид груза или его тары, определяются:
гранулометрический состав, цвет, твердость, гибкость, шершавость,
загрязненность, зараженность вредителями, наличие посторонних
запахов и др. Органолептический метод предполагает создание
13
оптимальных условий наблюдения: дневного освещения, определен-
ной температуры продукта, наличия образцов продукции каждого
сорта и т. д.
Преимуществами этого метода являются возможность его широ-
кого применения, простота и быстрое выполнение, отсутствие до-
полнительного расхода продукции при исследовании. К недостат-
кам следует отнести субъективность оценки и невозможность дать
количественную характеристику свойств грузов.
Для проведения лабораторных исследований из каждой партии
грузов отбирают пробы. Отбирают и хранят пробы в соответствии
с действующими правилами контроля. Затем исследуют пробы с
помощью различных приборов и реактивов.
Различают следующие виды лабораторных исследований грузов:
физический для определения плотности, влажности, угла есте-
ственного откоса, вязкости, температур вспышки, воспламенения,
застывания и др.;
механический для определения и количественной оценки упру-
гости, растяжимости, сопротивления сдвигу, скручиванию, разры-
ву, прочностных и др.;
оптический для изучения природы и внутреннего строения ве-
ществ с помощью микроскопов, лазерных устройств;
химический для выявления химического состава вещества, изу-
чения его активности в различных средах;
биологический для проверки наличия в продукте живых орга-
низмов, способствующих его порче.
Результаты лабораторных исследований, необходимые работ-
никам транспорта, приводят в паспортах, удостоверениях о качест-
ве, ветеринарных свидетельствах, сертификатах и других доку-
ментах.
Натурный метод исследования грузов применяется для проверки
внешнего состояния продукта или его тары и упаковки, определе-
ния объемно-массовых характеристик, а также температуры, влаж-
ности, угла естественного откоса и т. д. в производственных усло-
виях. Кроме органов чувств человека, натурный метод предпо-
лагает использование рулеток, угломеров, весов, термометров, ба-
рометров и других приспособлений.
На практике для оценки качества груза чаще используется ком-
плексный метод, который включает элементы органолептического,
лабораторного н натурного методов.
1.3. Физико-химические свойства
Физико-химические свойства характеризуют состояние груза,
его способность вступать во взаимодействие с окружающей средой,
вредно воздействовать на подвижной состав, складские емкости,
погрузочно-разгрузочные машины и устройства, другие грузы, а
14
Таблица 1Л
Наименование группы Размер типичных частиц (кусков), мм Наименование группы Размер типичных частиц (кусков), мм
Особо крупные Крупнокусковые Среднекусковые Мел коку с ковы е Более 320 160—320 60—160 10—60 Крупнозернистые Мелкозернистые Порошкообразные Пылевидные 2—10 0,5—2 0,05—0,5 Менее 0,05
также на здоровье людей. От физико-химических свойств в боль-
шой степени зависят выбор условий перевозки, перегрузки и хране-
ния груза и основные требования к его таре и упаковке.
Физические свойства. Гранулометрический состав характеризу-
ет количественное распределение частиц (кусков) насыпных и на-
валочных грузов по крупности. В зависимости от гранулометриче-
ского состава насыпные и навалочные грузы делятся на группы
(табл. 1.1) [3].
Гранулометрический состав оказывает значительное влияние на
такие свойства груза, как сыпучесть, гигроскопичность, способность
к слеживанию, смерзанию, уплотнению.
Сыпучесть — способность насыпных и навалочных грузов пере-
мещаться -под действием сил тяжести или внешнего динамического
воздействия. Сыпучесть груза характеризуется величиной угла
естественного откоса и сопротивлением сдвигу.
Углом естественного откоса называется двугранный угол между
плоскостью груза и горизонтальной плоскостью основания штабе-
ля. Величина угла естественного откоса зависит от рода груза, его
гранулометрического состава и влажности.
Различают угол естественного откоса груза в покое и в движе-
нии. Величина угла естественного откоса в покое больше, чем в
движении. В табл. 1.2 приведены значения угла естественного от-
коса в покое и движении для наиболее распространенных нава-
лочных грузов (22, 23].
Таблица 1.2
Наименование груза Угол естественного откоса а, град Наименование груза Угол естественного откоса а, град
в покое в движении в покое в движении
Каменный 27—45 20—40 Щебень 40—45 35—40
уголь Песок 34,5—40 35
Кокс 30—35 27—31 Глина 40—45 37—41,5
Известняк 37,5—51,5 35—40 Шлак 37—50,5 35—38
Гравий 30,5—45 28—39 Руда 35—37,5 36
Торф 45—50 39—45
15
При воздействии на груз динамических нагрузок, особенно виб-
рации, угол естественного откоса может снижаться до нуля.
Сопротивление сдвигу объясняется наличием сил трения час-
тиц материала между собой и сил их сцепления. В общем случае
условие равновесия сыпучей массы определяется законом Кулона:
T = c + (J tg ф,
где т — касательное напряжение сдвига, Н/м2;
с — сопротивление разрыву частиц груза, Н/м2;
о — напряжение сжатия, Н/м2;
Ф — угол внутреннего трения, град;
tg Ф — коэффициент внутреннего трения.
Для идеально сыпучих материалов, когда отсутствует сцепле-
ние частиц груза между собой, угол внутреннего трения равен углу
естественного откоса. Значительными силами сцепления частиц ве-
щества обладают влажные и плохосыпучие грузыi—вязкие мате-
риалы. С ростом влажности груза возрастают и силы сцепления.
У некоторых грузов при увеличении влажности до критического
значения вначале происходит увеличение, а затем резкое умень-
шение сил сцепления частиц продукта.
Скважистость определяет наличие и (величину пустот между от-
дельными частичками груза и оценивается коэффициентом сква-
жистости
8С= (^ШТ--Угр)/Ушт,
где У шт— геометрический объем штабеля груза, м3;
Угр — объем груза без учета суммарного объема пустот между отдельны-
ми его частицами, м3.
Пористость характеризует наличие и суммарный объем внутрен-
них пор и капилляров в массе груза и оценивается коэффициентом
пористости
Сп = Ук/Угр»
где Ук — суммарный объем внутренних пор и капилляров, м3.
Способность уплотняться характеризуется коэффициентом уп-
лотнения (табл. 1.3) [22]
АСу = Угр/Угр»
где Угр, У*р—объем груза соответственно до и после уплотнения, м3.
Уплотнение происходит под действием на груз статических или
динамических нагрузок, за с*чет заполнения пустых пространств и
более компактного расположения отдельных частиц груза относи-
тельно друг друга. Степень уплотнения в значительной степени за-
висит от гранулометрического состава, пористости и скважистости
груза. Она является важным фактором повышения статической
нагрузки вагона.
Хрупкость—способность некоторых грузов при механическом
воздействии разрушаться, минуя состояние заметных пластических
16
Таблица 1.3
Наименование груза Коэффициент уплот- нения Наименование груза Коэффициент уплот- нения
Апатит порошкооб- разный 1,2 Опилки древес- ные 1,29—1,4
Гипс 1,14—1,52 Отруби 1,3
Глинозем 1,13—1,2 Песок 1,16—1,29
Земля формовочная Зола 1,13—1,34 1,05—1,08 Сода кальцини- рованная 1,08—1,17
Известняк мелко- кусковой и порошко- образный 1,09—1,18 Соль поваренная Торф Уголь каменный 1,11—1,14 1,11—1,14 1,2—1,21
Криолит порошко- образный Мука 1,17—1,23 1,08—1,13 Цемент Шлак 1,15—1,19 1,2—1,28
деформаций. При выполнении погрузочно-разгрузочных работ и
транспортных операций необходимо хрупкие грузы укладывать и
закреплять в соответствии с требованиями [31], избегать бросков,
ударов, падений отдельных грузовых мест и т. д. Тара и упаковка
таких грузов должны быть исправными и обеспечивать их сохран-
ность от разрушения. К хрупким относятся изделия из стекла и
керамические, различная аппаратура, приборы, шифер и т. д. Не-
которые грузы могут приобретать свойство хрупкости при понижен-
ной температуре. Так, олово становится хрупким при температуре
ниже —15 °C, резина —45-j-5O.°C.
Пылеемкость — способность грузов легко поглощать пыль из ок-
ружающей атмосферы. Поглощение пыли приводит к порче мате-
риалов или вызывает необходимость очистки продукции от пыли
перед употреблением ее в производстве. Повышенной пылеем-
костыо отличаются волокнистые материалы, ткани, меховые изде-
лия, грузы повышенной влажности и т. д.
Распыляемость—способность мельчайших частиц вещества
образовывать с воздухом устойчивые взвеси и переноситься воз-
душными потоками на значительные расстояния от места растр
ложения груза. Яркий пример этого явления — пыление при пере-
грузочном и перевозочном процессах угля, цемента, муки, зерна,
фрезерного торфа и других грузов.
Пыль обладает повышенной способностью адсорбировать из ок-
ружающей среды газы, пары и радиоактивные 1вещества. Это осо-
бенно вредно при наличии в воздухе отравляющих веществ и повы-
шенной радиации.
Сильное пыление грузов затрудняет работу людей, вызывает
необходимость применения марлевых повязок, респираторов, про-
тивогазов. Органическая и металлическая пыль в определенной кон-
центрации способна к воспламенению и взрыву под действием лю-
бого внешнего источника огня. Кроме того, распыление приводит
17
к значительным (до 5—8%) потерям продукции и загрязнению
окружающей среды.
Для предотвращения распыления грузов необходимо совершен-
ствовать тару и упаковку, создавать специализированный подвиж-
ной состав и погрузочно-разгрузочные устройства, устанавливать
фильтры в вентиляционных устройствах складов пылящих грузов,
покрывать поверхности грузов пленками и т. д.
Абразивность — способность грузов истирать соприкасающиеся
с ними поверхности подвижного состава, погрузочно-разгрузочных
машин и сооружений. Абразивность зависит от твердости частиц
груза, которая оценивается по шкале Мооса. Так, по этой шкале
тальку соответствует твердость 1, алмазу— 10. В зависимости от
твердости частиц грузы бывают малоабразивные с твердостью до
2,5; среднеабразивные—2,5—5; высокоабразивные — свыше 5. Вы-
сокой абразивностью обладают цемент, минерально-строительные
материалы, апатиты, бокситы и т. д. При работе с абразивными
грузами необходимо принимать меры к предотвращению пыления и
попадания частиц продукта на трущиеся детали подвижного со-
става и погрузочно-разгрузочных устройств.
Слеживаемость — способность отдельных частиц груза сцеплять-
ся, прилипать к стенкам подвижного состава, бункеров, силосов и
друг к другу и образовывать достаточно прочную монолитную мас-
су. Слеживаемость характерна для многих насыпных и навалочных
грузов.
Основными причинами слеживаемости являются: спрессовыва-
ние частиц груза под давлением верхних слоев; кристаллизация
солей <из растворов и переход соединений вещества из одного со-
стояния в другое; химические реакции в массе продукта. Слежм-
ваемости подвержены: руды различных наименований; рудные кон-
центраты; уголь; минерально-строительные грузы; минеральные
удобрения; различные соли; торф; сахар; цемент и т. д. При выпол-
нении погрузочно-разгрузочных и складских операций со слежав-
шимися грузами необходимо восстановить их сыпучесть.
На степень слеживаемости оказывают влияние свойства и ха-
рактеристики самого груза, режим хранения и местные климатиче-
ские условия.
К свойствам и характеристикам груза в данном случае относят-
ся: размеры, форма и особенности поверхности частиц вещества;
характеристика его внутренней структуры, например .волокнис-
тость; однородность гранулометрического состава; наличие и свой-
ства примесей; влажность и гигроскопичность продукта. Так, с уве-
личением размера частиц груза уменьшается число точек соприкос-
новения между частицами, а следовательно, снижается степень
слеживания. При неоднородности гранулометрического состава
мелкие частицы груза располагаются между крупными, число то-
чек соприкосновения возрастает, повышается степень слеживания.
Следовательно, для снижения степени слеживания необходимо
18
стремиться к тому, чтобы в мае-
се груза был однородный грану-
лометрический состав, а у его от-
дельных частиц была гладкая
поверхность и близкая к шаро- I
образной форма. — I —с
Способность груза к слежи-
ваемости возрастает при нали- D„. ., Гпл„
г г Рис. 1,3. Свод груза над отверсти-
чии в его массе растворимых в ем бункера
воде примесей. Если слеживае-
мость продукта обусловлена дав-
лением его верхних слоев, степень слеживаемости возрастает с ро-
стом влажности грузов. В хорошо растворимых грузах повыше-
ние влажности приводит к образованию насыщенного раствора,
при высыхании которого образуется прочная корка. В некоторых
грузах влага стимулирует химические процессы, способствующие
слеживаемости продукта. Сильному слеживанию подвержены все
гигроскопичные растворимые в воде грузы.
Прочность и степень слеживания продукта находится в прямой
зависимости от времени хранения или перевозки и высоты штабе-
лей груза. Особенно заметно с ростом высоты штабелей возраста-
ет степень слеживаемости малогигроскопичных грузов. Быстрота
слеживания продукта зависит от его температуры. При резких сме-
нах температуры и влажности окружающей среды слеживаемость
груза усиливается.
Для предотвращения или замедления процесса слеживания
грузы хранят в уменьшающих поглощение влаги условиях; гигро-
скопичные вещества упаковывают во влагонепроницаемую тару;
поверхности продукции покрывают брезентом и т. д.
Сводообразование — процесс образования свода над выпускным
отверстием бункера, силоса, подвижного состава, характерный для
насыпных и навалочных грузов. Образование свода происходит в
результате зацепления движущихся частиц груза за частицы, на-
ходящиеся в состоянии покоя (рис. 1.3).
Вязкость — свойство частиц жидкости сопротивляться переме-
щению относительно друг друга под действием внешних сил. Вяз-
кость характеризует внутреннее трение между частицами и объяс-
няется силами молекулярного сцепления. Различают динамиче-
скую, кинематическую и условную вязкость.
Динамическая вязкость р, Н-с/м2, определяет коэффициент
внутреннего трения. Сила внутреннего трения F между двумя сло-
ями жидкости
F = р Sdv/dx,
где S— площадь слоя жидкости» м2;
dvfdx— градиент скорости движения слоев жидкости в направлении х,
перпендикулярном направлению движения, 1/с.
19
Кинематическая вязкость v определяется отношением динами-
ческой вязкости жидкости к ее плотности:
v=h/p,
где р — плотность жидкости, кг/м3.
На практике для оценки текучести жидкостей чаще использу-
ется понятие условной вязкости жидкостей. Условная вязкость жид-
костей измеряется в градусах Энглера, которые определяют отно-
шение времени истечения 200 см3 продукта при температуре изме-
рения к времени истечения такого же количества дистиллирован-
ной воды при температуре 20 °C. С понижением температуры вяз-
кость продукта постепенно возрастает до полного застывания. При
достижении температуры застывания уровень жидкости в пробир-
ке, наклоненной к горизонту на 45°, остается неподвижным в тече-
ние 1 мин. Температура застывания жидкостей зависит от их хи-
мического состава.
По степени вязкости и температуре застывания жидкие грузы
делятся на четыре группы (табл. 1.4).
Повышенная вязкость наливных грузов вызывает снижение ско-
рости их перекачки и увеличивает потери продукта в результате
налипания его частиц на внутренние поверхности кузовов подвиж-
ного состава. Полный перечень вязких и застывающих грузов
опубликован в [28].
Гигроскопичность — способность грузов легко поглощать вла-
гу воздуха, объясняется различными причинами. Так, карбид каль-
ция, негашеная известь поглощают влагу вследствие своей химичес-
кой активности. Гигроскопичность соли и сахара объясняется их
сильной растворимостью в воде. Хлопок, шерсть, зерно поглощают
влагу вследствие сгущения паров воды (адсорбации) на больших
внутренних поверхностях груза.
Таблица 1Л
Группа Условная вяз- кость при тем- пературе 50 °C, град. Температура застывания. °C Наименование некоторых грузов по группам вязкости
I 5—15 — 154-0 Глицерин, мазут прямой гонки и флот- ский, автолы и др.
II 16-25 4-14-15 Анилин, бензол, жир китовый, мазут смазочный, масла растительные и др.
III 26-40 4-16-гЗО Каустик жидкий, кислота серная, масло авиационное, масло кокосовое, нефть ух- тинская, слеум, патока и др. Битумы, гудрон, саломас, парафин спи- чечный, смола каменноугольная, пек жид- кий и др.
IV Свыше 40 Выше 4-30
20
Интенсивность поглощения влаги грузами возрастает с повыше-
нием температуры, влажности и скорости движения воздуха, а так-
же прямо зависит от площади поверхности груза, соприкасающей-
ся с воздухом, от пористости и скважистости вещества.
Влажность определяет процентное содержание влаги в массе
груза. Влага может содержаться в массе груза в свободном и свя-
занном состояниях. Различают абсолютную и относительную влаж-
ность груза.
Относительной влажностью W называется отношение массы
жидкости </м к массе влажного груза qrp, %:
— (<?м/<?гр)
<?гр=<7м+<?с,
где ?с — масса сухого груза, т.
Абсолютная влажность W' представляет собой отношение мас-
сы жидкости к массе сухого груза, %:
^' = (<7м/<7с) 100
В теоретических расчетах, как правило, используют абсолют-
ную влажность, на практике чаще применяют относительную влаж
ность, которая более наглядно дает пред-
ставление о содержании влаги в массе про-
дукта.
Для перевода относительной влажно-
сти в абсолютную и наоборот можно ис-
пользовать формулу зависимости или номо-
грамму (рис. 1.4) [8]:
W = 1001Г = 100ЦУ
1Г+100’ 100—IF
Стандартами, техническимй условиями
и другими нормативными материалами
устанавливают кондиционную влажность
различных грузов, при которой вещество
способно сохранять свои качественные ха-
рактеристики. Отклонения влажности гру-
зов от кондиционных требований приводят
к порче или потере качества продукции.
Повышенная влажность ряда грузов
усиливает крайне нежелательные для
транспорта свойства (слеживаемость,
смерзаемость, склонность к сводообразова-
нию), а также приводит к налипанию гру^
за на внутреннюю поверхность бункеров^
кузовов подвижного состава и на рабочие
органы погрузочно-разгрузочных машин и
устройств.
65 [ — 190 180
— 170
— — 160
50 — — 150
зГ - — WO
— 130 Ъ
В : 120 о
I : — w В
— --
§50 — 100 | — 90 1
* _ I гд к 111
5 40—4 70 § *» £•
— 60 1
§ “ — so §
в 50— — 40
— 30
20 —
— 20
<0 “ — 10
0 — L— 0
Рис. 1.4. Номограмма
для перевода абсолют-
ной влажности в отно-
сительную и обратно
21
Химические свойства грузов. Самонагревание и самовозгора-
ние происходят под действием внутренних источников тепла — хи-
мических и биохимических процессов, протекающих в массе груза
и повышающих его температуру. Самонагреванию подвержены зер-
но, волокнистые материалы, сено, жмых, каменные и бурые угли,
торф, сланцы, некоторые руды и их концентраты и др. Самонагре-
вание груза каждого наименования объясняется характерными для
него причинами.
Процесс самонагревания грузов сельскохозяйственного произ-
водства объясняется наличием процесса дыхания продукта, жизне-
деятельностью микроорганизмов и сельскохозяйственных вредите-
лей. Вследствие малой теплопроводности теплота в массе груза
накапливается и его температура повышается, что в конечном
счете приводит к порче, обугливанию или самовозгоранию
продукта.
Создание благоприятных условий хранения и перевозки, ак-
тивная вентиляция груза позволяют предотвратить или замедлить
биохимические процессы, снизить интенсивность жизнедеятельнос-
ти микроорганизмов и вредителей, обеспечить своевременное уда-
ление выделяющихся углекислого газа и тепла. .
Процесс самонагревания руд, рудных концентратов, каменных и
бурых углей, торфа, сланцев и некоторых других грузов объясня-
ется химической реакцией взаимодействия с кислородом воздуха.
Реакция окисления сопровождается выделением и накоплением
тепла в массе груза, что в свою очередь ускоряет реакцию окисле-
ния. Если не обеспечить отвод тепла из массы груза, его самона-
гревание может привести к самовозгоранию. Температура груза,
при которой начинается бурный процесс окисления с последующим
самовозгоранием, называется критической температурой.
Окислительные свойства грузов — способность легко отдавать
избыток кислорода другим веществам. Примесь окислителей может
вызвать загорание горючих материалов и обеспечить их устойчи-
вое горение без доступа воздуха. Это необходимо учитывать при
взаимном размещении мест хранения и грузовых фронтов по пере-
работке горючих материалов и окисляющих грузов и при органи-
зации их перевозки по железным дорогам.
Некоторые окислители вместе с органическими веществами спо-
собны к образованию взрывчатых смесей, взрывающихся вслед-
ствие детонации, трения или удара. Особенно активными окисли-
телями являются жидкие кислоты, щелочи, соли, минеральные
удобрения, перекись водорода и т. д.
Перевозка активных окислителей требует принятия необходи-
мых мер к нейтрализации их корродирующего воздействия на ме-
таллические части подвижного состава и средств механизации по-
грузочно-разгрузочных работ.
Коррозия — разрушение металлов или металлических изделий
вследствие их химического или электрохимического взаимодейст-
22
вия с внешней средой. Коррозия, или окисление металлов, являет-
ся процессом присоединения к металлоидам кислорода, хлора, бро-
ма и некоторых других элементов. Для условий железнодорожных
перевозок наиболее характерна атмосферная коррозия, обуслов-
ленная электрохимическими процессами, где электролитом являет-
ся тонкая пленка или отдельные капельки влаги. Скорость корро-
зии возрастает с повышением влажности и температуры воздуха,
его загрязнения угольной пылью, золой, хлоридами или газами
(особенно сернистыми). Так, повышенная загазованность крупных
промышленных центров, кроме негативного воздействия на здо-
ровье людей, в результате коррозии приводит к ускоренному выхо-
ду из строя металлических частей машин, строительных конструк-
ций, архитектурных памятников и др.
В целях защиты от коррозии в процессе перевозки металлы и
металлоизделия тщательно упаковывают, в необходимых случаях
уплотняют стены и крышу вагонов, покрывают антикоррозионными
смазками открытые части, не допускают их совместную перевозку
с грузами, являющимися активными окислителями.
Реакция на изменение температур. Смерзаемость — способ-
ность грузов терять свою сыпучесть в результате смерзания отдель-
ных частиц продукта в сплошную массу. Смерзаемости подверже-
ны руды различных металлов и их концентраты, уголь каменный,
минерально-строительные и формовочные материалы, глина и дру-
гие навалочные грузы.
Прочность и глубина замораживания массы груза зависят от
температуры и длительности воздействия окружающей среды, гра-
нулометрического состава, влажности и теплопроводности продук-
та. Наибольшей смерзаемости при прочих равных условиях под-
вержены грузы с повышенной влажностью и неоднородным грану-
лометрическим составом. Процесс промораживания и разморажи-
вания навалочных грузов происходит достаточно медленно ввиду
их низкой теплопроводности [до 6,28 кДж/(м2-ч-°С)]. Стандарта-
ми и техническими условиями для различных грузов установлены
пределы безопасной влажности, %, при которой продукт не смерза-
ется [27]:
Уголь каменный............... 7
Уголь бурый......................... 30
Бокситы Североуральских рудников . . 5
Руды медные............................ 2
Флюсы.................................. 2
Баритовые концентраты.................. 4
Концентраты цветных руд................ 2
Руды магнезитовые...................... 2
» магнитогорские..................6,5—7
» марганцевые никопольского место-
рождения .............................10—15
Песок................................ 1,25
23
Гравий ............................... 2
Шлак гранулированный (при перевозке
до 1 сут)............................ 20
В случаях когда влажность груза невозможно или сложно до-
вести до безопасных пределов, необходимо проведение профилак-
тических мероприятий против смерзаемости. Перечень и содержа-
ние профилактических мероприятий против смерзания грузов под-
робно изложены в [27].
Морозостойкость — способность грузов выдерживать воздейст-
вие низких температур, не разрушаясь, и сохранять свои качест-
венные характеристики при оттаивании. Особенно неблагоприятно
низкие температуры воздействуют на свежие овощи и фрукты,
жидкие грузы в стеклянной таре, некоторые резинотехнические
изделия и металлы и др.
Спекаемость — свойство частиц некоторых грузов слипаться
при повышении температуры продукта. Спекаемости подвержены
гудрон, асфальт, пек, агломераты руд и др. Предотвратить спекае-
мость грузов практически невозможно. Выгрузка спекающихся
грузов требует значительных трудовых затрат.
Теплостойкость — способность веществ противостоять развитию
биохимических процессов, разрушению, окислению, плавлению или
самовозгоранию под действием высоких температур. Наиболее не-
благоприятное воздействие высокие температуры оказывают на
грузы растительного и животного происхождения, каменные угли,
торф, сланцы и грузы, содержащие легкоплавкие вещества.
Огнестойкость — способность грузов не воспламеняться и не
изменять своих первоначальных свойств (прочность, цвет, форму)
под воздействием огня. Огнестойкость характерна для ограничен-
ного числа грузов. Большинство же грузов под действием огня сго-
рают, разрушаются или теряют свои первоначальные свойства.
Характеристика опасности. Огнеопасность — способность ве-
щества в случае возникновения очага загорания к прогрессирую-
щему горению. Устойчивое горение вещества происходит при опре-
деленной концентрации его газов, паров или пыли в воздухе. Гра-
ницы такой концентрации получили название области воспламе-
нения. Чем шире область воспламенения и ниже концентрацион-
ный предел взрываемости, тем выше огнеопасность груза.
Для горючих жидкостей важными характеристиками являются
температура вспышки и температура воспламенения. Под темпе-
ратурой вспышки понимают температуру жидкости, при которой
ее насыщенные пары способны воспламеняться под действием
внешнего источника воспламенения продолжительностью до 5 с.
При вспышке воспламеняются и сгорают только пары жидкости.
Температура воспламенения характеризует минимальную темпера-
туру жидкости, при которой возможно устойчивое горение ее ис-
парений. Температура, при которой происходит самовозгорание
24
жидкого груза, называется температурой самовоспламенения. Она
значительно выше температуры вспышки.
Взрывоопасность — способность грузов вызывать физический
или химический взрыв. Физический взрыв могут вызвать сжатые и
сжиженные газы. Химический взрыв представляет собой реакцию
окисления взрывчатого вещества (ВВ) кислородом воздуха, проте-
кающую с огромной скоростью. Горение ВВ сопровождается дето-
нацией, приводящей к мгновенному взрыву всей массы продукта и
образованию ударной волны. Степень опасности ВВ зависит от
свойств и массы продукта, качества тары и упаковки. В зависи-
мости от вида, свойств и условий перевозки ВВ делятся на раз-
ряды.
Вредность — способность паров или взвешенных частиц пора-
жать органы чувств, кожный покров, дыхательные пути и легкие
людей. Поражение может проявляться в виде раздражающих яв-
лений, отравления, заболевания силикозом и различными инфек-
ционными и кожными болезнями. Особенно неблагоприятное воз-
действие на организм человека оказывают пары или пыль свинца,
цемента, фосфора, бензина, минерального масла, дегтя, кожсырья,
ртути и т. д. Установлены предельно допустимые концентрации
вредных веществ в воздухе. При переработке таких грузов необ-
ходимо принимать меры, обеспечивающие охрану здоровья обслу-
живающего персонала.
Ядовитость — свойство некоторых грузов, представляющих не-
посредственную опасность для здоровья и жизни людей и живот-
ных. Проникновение яда в организм человека или животного мо-
жет произойти при вдыхании, через кожный покров и при внутрен-
нем введении в процессе еды, курения, питья и т. д. Сила дейст-
вия ядовитых веществ (ЯВ) на организм определяется их токсич-
ностью. Опасность ЯВ определяется их способностью создавать
опасные концентрации в воздухе в аварийных ситуациях. В зави-
симости от степени опасности ЯВ подразделяются на разряды.
При выполнении работ с ЯВ запрещается пить, курить, прини-
мать пищу. В необходимых случаях обслуживающий персонал ос-
нащается предохранительными дыхательными аппаратами И спец-
одеждой. Если в процессе работы произошло повреждение тары или
упаковки ЯВ, россыпь, утечка продукта или возникли другие опас-
ные ситуации, обслуживающий персонал должен немедленно по-
кинуть опасную зону или принять соответствующие меры химичес-
кой защиты.
К инфекционно-опасным грузам относятся: живность, сырые
животные продукты, шерсть животных, кожсырье, бактериологи-
ческие препараты и некоторые другие. Такие грузы могут послу-
жить причиной распространения инфекции, заболевания, а в неко-
торых случаях гибели людей и животных.
Радиоактивность — способность некоторых веществ к радио-
активным излучениям, опасным для здоровья и жизни людей и жи-
25
вотных. В зависимости от физической природы радиоактивные
вещества подразделяются на три группы:
вещества, излучающие альфа-, бета- и гамма-лучи;
источники нейтронов или нейтронов и гамма-лучей;
вещества, излучающие альфа- или бета-лучи.
Мощность дозы излучения на поверхности упаковки радиоак-
тивного груза или на расстоянии 1 м от центра поверхности упа-
ковки является показателем опасности радиации. В зависимости от
мощности дозы излучения грузовые места с радиоактивными ве-
ществами делятся на три транспортные категории.
1.4. Объемно-массовые характеристики
Массовые характеристики. Плотность — это масса однородно-
го вещества в единице объема. Единицей плотности является ки-
лограмм на кубический метр, однако в производственной практике
чаще используется тонна на кубический метр. На транспорте плот-
ность используют для расчета массы жидких грузов, перевозимых
наливом в вагонах-цистернах и бункерных полувагонах.
Плотность жидких грузов изменяется с изменением температу-
ры, поэтому в верхнем правом углу обозначения плотности указы-
вается температура, при которой она была определена. Стандарт-
ной является плотность жидкого груза при температуре 20 °C. Для
определения плотности жидких грузов применяют ареометры, гид-
ростатические весы и пикнометры.
При изменении температуры жидкого груза его плотность, т/м3,
для новых условий может быть определена
р*=р'+Л (tl—/),
где А — средняя температурная поправка, т/(м3-град);
t* — температура жидкости, для которой определяется плотность, °C;
t — температура жидкости, для которой плотность известна, °C.
Удельная масса характеризует массу единицы объема груза с
учетом суммарного объема внутренних пор и капилляров: рУд=реп.
Удельную массу используют для расчета массы лесоматериа-
лов, железобетонных изделий и некоторых других грузов.
Объемная масса используется для определения массы насып-
ных и навалочных грузов расчетами. Насыпные и навалочные гру-
зы представляют собой большое количество частиц различных раз-
меров и формы. Между отдельными частицами и внутри них есть
свободные пространства, возникающие в результате неплотного их
прилегания друг к другу и наличия пор и капилляров. Отсюда
объем насыпных и навалочных грузов зависит не только от коли-
чества материала, но и от наличия и размера свободных прост-
26
ранета. Объемная масса харак- Таблица 1.5
теризует массу груза в единице объема с учетом скважистости и Груз а ь с
пористости вещества: ро = реп8с •
Для стандартной объемной массы зерновых грузов на же- Каменный уголь 0,005 0,01 —
лезных дорогах употребляется термин натурная масса. Объем- Кокс Руда желез- ная 0,005 0,02 — 0,002
ную массу груза можно опреде- лять взвешиванием на вагонных Песок 0,015 — —
или товарных весах или лабора-
торным способом. При использовании вагонных весов емкостями
служат кузова вагонов. На товарных весах в качестве емкости
используют ящик вместимостью 1 м3. После пяти—восьми замеров
к расчету принимают среднее из полученных значений объемной
массы.
Изменения влажности, гранулометрического состава, содержа-
ния золы приводят к изменению объемной массы продукта. Объ-
емную массу с учетом перечисленных изменений определяют [22]
+ * (^2-^1) +Ь(А2+А1)+с (Т2-7\),
где Ро — известная объемная масса груза, т/м3;
МЛ, Al, Ti—содержание сос.тЕетственно влаги, золы и мелких фракций
для условий первичного определения плотности продукта, %;
1Г2, А2, Т2—фактическое содержание соответственно влаги, золы и мел-
ких фракций в массе груза, %;
а, Ь, с — коэффициенты, учитывающие изменение плотности груза при
изменении соответствующих характеристик продукта на 1 %
(табл. 1.5) [22].
Объемную массу только при изменении влажности насыпных и
навалочных грузов определяют
, 100+^2
Р° ^lOO+^'t ’
Значительное влияние на объемную массу насыпных и нава-
лочных грузов оказывают способы формирования штабелей, сро-
ки и условия хранения и транспортирования.
Плотность, удельную и объемную массу необходимо определять
с точностью до сотых долей, так как ошибка даже на одну десятую
при расчете массы продукта в четырехосном вагоне приводит к
разнице в 5—7 т груза. Периодичность проверки плотности, удель-
ной и объемной массы груза устанавливается в зависимости от
его основных физико-химических свойств, но не реже одного раза в
месяц.
Объемные характеристики. Удельным объемом называется
объем единицы массы груза. Для насыпных и навалочных грузов
27
удельный объем—величина, обратная объемной массе, а для жид-
костей — обратная плотности продукта.
Для тарно-штучных грузов важно знать основные характерис-
тики отдельных грузовых мест: длину, ширину, высоту, внешний
объем и массу брутто. Удельный объем тарно-штучных грузов
Л In
vy= S vi / s
i=l I i=l
n
где 2 ~ суммарный объем n грузовых мест, м8;
/=1
п
2 qt — суммарная масса брутто п грузовых мест, т.
i=l
Объем штабеля тарно-штучных грузов превышает сумму объе-
мов отдельных грузовых мест из-за наличия зазоров. Приращение
объема штабеля оценивается коэффициентом укладки
*уК = ^ШТ / 2 У*’
/ <=1
где Уш» — внешний объем штабеля по обмеру, м*.
Учитывая эти две формулы, можно определить удельный объ-
ем штабеля
= /2 9г=кук^у
/ *=>
Коэффициент укладки зависит от размеров и формы отдель-
ных грузовых мест, способа и плотности их укладки.
Удельный погрузочный объем показывает, какой объем подвиж-
ного состава занимает в среднем 1 т груза:
Vyn-=V3/Q,
где Уз — объем вагона, занятый грузом, м8;
Q — масса груза в вагоне, т.
Объем вагона, занятый грузом, учитывает пустоты между от-
дельными грузовыми местами и между грузом и внутренней об-
шивкой подвижного состава. Качество размещения груза в вагоне
можно оценить с помощью коэффициента заполнения
к3=У3/ 2 Vi-
I
Зная коэффициент заполнения конкретным грузом заданного
типа подвижного состава и удельный объем груза, легко опреде-
лить его удельный погрузочный объем
УуП=<С8 Vy.
Глава 2
ТАРА И УПАКОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2.1. Назначение и классификация тары
Обобщенная классификация. Сохранность грузов в процессе-
транспортирования в значительной степени обесйёчивается пра-
вильной подготовкой грузов к перевозке и рациональной упаков-
кой. Упаковка — это средство или комплекс технических средств,
обеспечивающих защиту продукции (груза) от повреждений и по-
терь, окружающей среды, загрязнения и облегчающих процесс
обращения, включая хранение, транспортирование, перегрузку и
реализацию продукции. Основными элементами упаковки являют-
ся тара, упаковочные материалы, средства консервации.
Грузы предъявляются к перевозке в упаковке с применением
всех или только отдельных ее элементов и без упаковки — нава-
лом, насыпью, наливом в специализированном или универсальном
подвижном составе. Упаковка должна соответствовать действую-
щим стандартам или соглашениям сторон (грузоотправителя и гру-
зополучателя), оформленным в установленном порядке. Упаковка
грузов, не имеющих стандартов или соглашений, должна обеспечи-
вать сохранность перевозимой продукции и быть исправной.
Тара является одним из важнейших компонентов упаковки и
представляет собой специальное изделие для размещения продук-
ции. По функциональным признакам различают следующие основ-
ные виды тары: потребительскую, групповую, производственную»
тару-оборудование и транспортную.
Потребительская тара предназначена для первичного упаковы-
вания изделий и товаров в расфасовке по объему и массе, удоб-
ной потребителю. Эта тара переходит вместе с товаром в собствен-
ность потребителя. Потребительская тара может быть: индивиду-
альной — для упаковывания одного изделия; порционной — для
размещения определенного количества продукции; подарочной, от-
личающейся ярким, красочным оформлением, и т. д.
Групповая тара служит для комплектации и укрупнения пар-
тий изделий, особенно мелкоштучных, предварительно упакован-
ных в потребительскую тару или без нее. Групповая тара может
также выполнять функции защиты товаров от воздействия агрес-
сивных факторов окружающей среды и механических нагрузок, об-
ладая амортизирующими свойствами.
Производственная тара используется для упаковывания, пере-
мещения и хранения полуфабрикатов, запасных частей, готовой
29
продукции, комплектующих изделий и других грузов внутри цеха,
завода или предприятия или между заводами, связанными коопе-
рированными поставками. Производственная тара должна как
можно полнее соответствовать технологии работы предприятий и
исключать ручные операции на всех этапах перемещения и при
перегрузках. Производственную тару в основном изготовляют из
металла, так как она должна выдерживать большие механические
нагрузки и иметь длительный срок службы. По условиям эксплуа-
тации производственная тара является многооборотной.
Тара-оборудование представляет собой специальное изделие,
предназначенное для укладывания, транспортирования, временно-
го хранения и продажи товаров методом самообслуживания. Та-
ра-оборудование выполняет одновременно функции производствен-
ной тары, транспортной и торгового оборудования. Использование
такого вида тары позволяет внедрять новую прогрессивную техно-
логию товародвижения «промышленность—транспорт—торговля»,
которая значительно повышает уровень механизации погрузочно-
разгрузочных работ и улучшает условия труда. Рациональной
сферой применения тары-оборудования являются внутригородские
и внутрирайонные перевозки.
Транспортная тара образует самостоятельную транспортную
единицу или часть укрупненной транспортной единицы, применя-
ется для упаковывания товаров и изделий, предварительно уло-
женных в потребительскую, групповую тару или без первичной
упаковки. Транспортная тара должна гарантировать сохранность
груза при перевозке, обеспечивать механизацию погрузочно-раз-
грузочных работ и максимальное использование вместимости под-
вижного состава.
Каждая единица транспортной тары должна иметь специаль-
ную маркировку, подтверждающую соответствие тары требованиям
стандартов или другой нормативно-технической документации на
ее изготовление.
Транспортная тара классифицируется по условиям эксплуата-
ции, форме, материалу, особенностям конструкции и т. п.
По условиям эксплуатации различают разовую, возвратную и
многооборотную тару. Разовая тара предназначена для однократ-
ного перемещения продукции, это поставки продукции в районы
Крайнего Севера, труднодоступные горные районы, на базы дли-
тельного хранения, а также поставки при отсутствии регулярных
связей между поставщиками продукции и ее потребителями. Воз-
вратная тара — разовая тара, используемая повторно после незна-
чительного ремонта или без него. Многооборотная тара предназ-
начается для многократного использования. По сравнению с разо-
вой конструкция многооборотной тары требует значительного уси-
ления для восприятия повторяющихся механических нагрузок. Об-
30
ласть применения такого вида транспортной тары определяется на
основе технико-экономического анализа.
В зависимости от формы существуют следующие виды транс-
портной тары: ящики, бочки, барабаны, фляги, канистры, балло-
ны, мешки и т. д. Каждый вид тары подразделяется на типы в за-
висимости от материала и конструкции. В качестве материала для
изготовления транспортной тары используют дерево, картон, бума-
гу, металл, ткань, полимеры и их различные комбинации. Матери-
ал тары определяет способность конструкции тары выдерживать
механические нагрузки и выбирается в зависимости от свойств
груза. По способности выдерживать механические нагрузки и де-
формироваться различают мягкую, полужесткую и жесткую транс-
портную тару.
Мягкая тара принимает различную форму в соответствии со
степенью наполнения грузом. Основное назначение мягкой тары —
хранение и транспортирование преимущественно сыпучих и волок-
нистых материалов. Мягкая тара занимает мало места, имеет не-
значительную собственную массу, удобна в обращении.
Полужесткая тара сохраняет свою первоначальную форму
при небольших механических нагрузках, тогда часть нагрузки вос-
принимается самим грузом.
Жесткая тара не изменяет форму при транспортировании и хра-
нении, имеет большую механическую прочность.
Необходимость максимального использования вместимости и
грузоподъемности подвижного состава при перевозке порожней
транспортной тары, особенно многооборотной, и снижения расхо-
дов на перевозку привела к созданию специальных конструкций
тары: неразборной, разборной и складной. Особенностью разбор-
ной конструкции является возможность легко разбирать и укла-
дывать отдельные щиты и детали такой тары в компактные пачки
для возврата поставщику. Конструкция складной тары предусмат-
ривает шарнирное соединение всех стенок, что позволяет легко
складывать тару, обеспечивать сохранность комплекта деталей в
процессе транспортирования и снижать до минимума расходы на
сборку и разборку.
Качество и экономичность разработанной конструкции тары
оценивается системой показателей, характеризующих собственную
массу тары, ее объем, стоимость и материалоемкость. При обеспе-
чении заданной прочности и надежности собственная масса тары,
ее объем, отношение объема сложенной тары к объему тары в ра-
бочем состоянии должны быть минимальными, а параметры та-
ры — кратными параметрам транспортного средства (вагона, кон-
тейнера, поддона, автомобиля). Критерием оценки экономической
эффективности транспортной тары является отношение стоимости
самой тары к стоимости груза в ней: чем меньше это отношение,
тем более совершенна и экономична конструкция тары.
31
2.2. Основные направления улучшения использования
транспортной тары и тарных материалов
Структура тарных материалов. В структуре производства и по-
требления тарных материалов в настоящее время преобладает
группа древесины, а внутри указанной группы — малоэффектив-
ная дощатая тара, которая используется повторно крайне неудов-
летворительно. Около 50% всех расходов на производство транс-
портной тары в нашей стране приходится на деревянную. Расходы
на производство картонной и бумажной тары составляют 35—38%,
а металлической — 10%. Для сравнения можно сказать, что ана-
логичные расходы составляют по деревянной таре в ЧССР 13%, в
США — 4%, а в Финляндии — 1,5%. Основное место в структуре
потребления тарных материалов в этих странах занимают тарный
картон (более 50%) и полимерные материалы (около 25%).
Улучшение структуры производства и потребления тарных ма-
териалов в народном хозяйстве, снижение материалоемкости и
стоимости транспортной тары могут быть достигнуты за счет:
увеличения объемов бестарных перевозок;
расширения сферы применения многооборотной и возвратной
тары;
использования прогрессивных тарных материалов и конструк-
ций;
правильного планирования и нормирования расходов тарных
материалов на основе унификации и стандартизации тары.
Наиболее крупным резервом экономии тарных материалов яв-
ляются бестарные перевозки грузов: в специальном подвижном
составе, универсальных и специальных контейнерах, в ящичных
поддонах, перевозки пакетами на плоских поддонах с применени-
ем полимерных пленок.
Многооборотная транспортная тара и ее эффективность. При-
менение многооборотной тары позволяет значительно снизить рас-
ходы материалов и трудовых ресурсов на подготовку груза к пе-
ревозке и хранению. Экономические преимущества многооборот-
ной тары определяются условиями ее эксплуатации и в первую
очередь числом оборотов в год. Как показали практика и теоре-
тические исследования, многооборотная тара значительно эконо-
мичнее разовой для многих видов продукции при пяти и более обо-
ротах в год.
Сферами рационального применения многооборотной тары яв-
ляются внутригородские и внутриобластные перевозки продукции
массового назначения, а также перевозки в рамках постоянных ко-
оперированных или хозяйственных связей между поставщиками и
потребителями продукции. При отсутствии постоянных связей меж-
ду поставщиками и потребителями многооборотная тара может
применяться только при достаточно больших объемах поставок,
когда прибывшей с грузом тары в разобранном или сложенном
32
виде достаточно для комплектования отправки при возврате тары
отправителю.
Для изготовления многооборотной тары применяют дерево, ме-
таллы, полимеры и др. Наиболее распространенной является де-
ревянная многооборотная тара в виде разборных и складываю-
щихся ящиков и специальных ящичных поддонов. Такая тара
удобна в эксплуатации и имеет относительно небольшую собствен-
ную массу (12—20% массы груза). В машиностроении обычно ис-
пользуют металлическую многооборотную тару в виде специаль-1
ных и стандартных ящичных и стоечных поддонов, которые ус-
пешно применяют для внутризаводских перевозок и многоярусного
хранения на складах. Металлическая многооборотная тара исполь-
зуется также для перевозок грузов по кооперированным связям
между отдельными предприятиями. Металлическая многооборот-
ная тара отличается повышенной прочностью, надежностью и дол-
говечностью, но имеет большую собственную массу (20—30% мас-
сы груза).
Все более широкое применение находит многооборотная жест-
кая полимерная тара, особенно для перевозки пищевых продуктов.
Указанную тару отличают незначительная собственная масса (до
2—3% массы груза), удобство и простота санитарной обработки
при повторном использовании.
Целесообразность применения многооборотной тары и рацио-
нальные расстояния перевозки грузов в такой таре определяются
на основе допустимых транспортных расходов по возврату порож-
ней тары.
Величина допустимых транспортных расходов ДС определяет-
ся разностью между стоимостью изготовления единицы новой та-
ры одноразового использования и стоимостью изготовления еди-
ницы многооборотной тары, приходящейся на один оборот, с уче-
том затрат на ремонты:
аО^МН ( 1 + Мсл Ро)
где СР/ Смн — стоимость изготовления соответственно разовой и многооборот
ной тары, руб.;
<Хо—поправочный коэффициент, равный отношению объемов разовой
и многооборотной тары;
ро —коэффициент, учитывающий увеличение расходов на ремонт мно-
гооборотной тары за один оборот;
#сл — срок службы тары, годы.
Таким образом, если ДС^О, применение многооборотной та-
ры нецелесообразно. В случае когда ДС>0, возникает вопрос по
определению экономически обоснованного расстояния перевозки
грузов в многооборотной таре. Расстояние определяют на основе
общих допустимых транспортных расходов на перевозку партии
порожней тары ДСоб и действующих тарифов на соответствующий
вид перевозки. При этом общее количество единиц порожней та-
2 Зак. 1782 33
ры в партии (отправке) зависит от вместимости подвижного сос-
тава. Общие допустимые, экономически оправданные транспорт-
ные расходы на перевозку партии порожней тары
А Соб = А С Л4,
где М — количество единиц порожней тары в отправке.
К возвратной таре относятся многие типы деревянной, фанер-
ной, тонкостенной, картонной транспортной тары. Многие типы
деревянной тары могут быть использованы без существенных ре-
монтов 2—3 раза. Однако часть деревянной тары в процессе пе-
ревозки повреждается и для повторного использования ее необхо-
димо отремонтировать или переработать (переделать) на тару с
другими параметрами. Например, в системе Госснаба СССР дей-
ствует большая сеть специальных тароремонтных предприятий,
осуществляющих сбор неисправной тары, ее ремонт и переработ-
ку, а затем возврат промышленным предприятиям для повторного
использования.
Основными условиями эффективного использования многообо-
ротной и возвратной тары являются четкое взаимодействие заин-
тересованных сторон, строгое выполнение нормативов оборачивае-
мости тары, хорошо организованный контроль и учет. В перспек-
тиве с увеличением объема упаковываемой продукции и улучше-
нием организации возврата порожней тары повторное ее исполь-
зование возрастет, а функции возвратной и многооборотной тары
еще более сблизятся.
Прогрессивные тарные материалы и конструкции тары. Наибо-
лее предпочтительными тарными материалами из группы древес-
ных, с точки зрения экономии материальных ресурсов, являются
тонкостенная дощечка, древесноволокнистая плита, картон, поли-
мерные материалы.
Тонкостенная дощечка толщиной 4—5 мм используется для из-
готовления разовой и возвратной тары неразборной или разборно-
складной конструкции. Преимуществами тонкостенной тары, сши-
той или армированной проволокой, являются небольшая относи-
тельная масса, прочность и устойчивость к повышенной влажности.
Сферой ее наиболее эффективного применения являются перевозки
плодоовощной продукции на дальние расстояния. Производство та-
кой тары позволяет получать экономию древесины до 40% по срав-
нению с традиционной дощатой. Улучшаются также объемные по-
казатели тары (например, отношение внутреннего объема тары к
внешнему), благодаря чему увеличивается использование вмести-
мости транспортных средств, снижается стоимость тары, а также
трудоемкость ее изготовления за счет механизации процесса сбор-
ки. Разборро-складная конструкция тонкостенной тары позволяет
использовать ее как возвратную до двухттрех раз.
Древесноволокнистые плиты применяются взамен досок для об-
шивки боковых и торцовых стенок крупногабаритной тары каркас-
34
ной и каркасно-щитовой конструкции. Такую тару целесообразно
применять для перевозки изделий машиностроения массой до Ют.
При использовании 1 тыс. м2 древесноволокнистой плиты толщи-
ной 3—4 мм достигается экономия примерно 14 м3 пиломатериа-
лов. Еще большая экономия может быть получена при использо-
вании древесноволокнистых плит взамен строганых досок для из-
готовления крупногабаритной тары в экспортном исполнении, ког-
да к обработке поверхности тары предъявляются повышенные тре-
бования.
Тарный картон находит все более широкое применение для упа-
ковывания и транспортирования самых различных грузов. Произ-
водство картонной тары отличается высоким уровнем механиза-
ции, что позволяет автоматизировать процесс упаковывания гру-
зов. Картонная тара в сравнении с деревянной является более эко-
номичной по таким показателям, как относительная собственная
масса, стоимость, полезный объем, материале- и трудоемкость из-
готовления. К недостаткам тары относятся ее гигроскопичность и
недостаточная прочность, ограничивающие сферу применения.
Для изготовления транспортной тары используется плоский и
гофрированный картон, причем последний может быть двух-, трех-
и пятислойным. Механическая прочность картона зависит от ис-
ходного материала, типа и размера гофр, а также от способа их
образования (поперек или вдоль полотна бумаги). Способ продоль-
ного гофрирования, разработанный Всесоюзным научно-исследова-
тельским и экспериментально-конструкторским институтом по таре
и упаковке (ВНИЭКИТУ), позволяет увеличить торцовую жест-
кость картона с 43 до 54 Н/см, а сопротивление продавливанию —
с 1,2 до 1,8 МПа. Кроме того, появилась возможность выпускать
пятислойный гофрированный картон с перекрещивающимися на-
правлениями гофр, что значительно увеличивает прочность тары.
Осваивается производство влагопрочного картона, обладающе-
го повышенными физико-механическими свойствами. Влагопроч-
ность достигается пропиткой картона расплавами воска, парафи-
на или склеиванием в особых условиях.
Спрос на картонную тару превышает объем ее производства.
Поэтому для более экономичного использования картонной тары
ее распределение осуществляется на основе коэффициента заменя-
емости £3ам, который определяется отношением индивидуальной
нормы расхода древесины круглого леса Нл, м3, к соответствую-
щей норме расхода картона Я?, т, или Н„, м2, на упаковывание 1 т
продукции: ^зам=Ял/Я?; &зам = Ял/Я„. В первую очередь картон-
ной тарой обеспечиваются те предприятия, у которых указанный
коэффициент выше.
Картон используется для производства специальных картонно-
навивных барабанов, заменяющих сухотарные бочки: каждая ты-
сяча единиц такой тары экономит 23 м3 лесоматериалов.
2* 35
Капрен и резофан являются новыми прогрессивными материа-
лами для изготовления транспортной тары. Капрен представляет
собой комбинацию картона, бумаги и вспененных полимеров, при-
дающих картону необходимую жесткость и прочность. Резофан —
слоистый материал, состоит из двух слоев низкосортного шпона и
запрессованной между ними резиновой прослойки. Прослойка из-
готовляется из отходов резино-кордового производства. Подбирая
ее состав, можно получить нужные свойства как прослойки, так и
и резофана в целом. Резофан может использоваться как листовой
материал в качестве обшивки тары, из него можно изготовлять
многооборотную тару, имеющую большой срок службы. Опытные
перевозки грузов в таре из резофана подтвердили целесообраз-
ность его применения.
Полимерные материалы — полиэтилен, поливинилхлорид, поли-
стирол, полипропилен и др.— находят все более широкое примене-
ние при изготовлении как потребительской, так и транспортной
тары. Полимерная тара обладает рядом преимуществ: низкая от-
носительная масса (0,5—2,0% массы груза), высокая прочность,
эластичность, герметичность, химическая стойкость, простота ути-
лизации.
Полимерная тара может быть жесткой, полужесткой и мягкой.
Жесткую используют в основном как многооборотную. Она обла-
дает высокой прочностью, удобна в эксплуатации, изготовляется
самой различной формы. К полужесткой таре относятся различ-
ные бутылки, флаконы, баночки, используемые в основном как по-
требительская тара.
В пищевой и некоторых других отраслях промышленности для
изготовления потребительской тары используется полимерная
пленка в сочетании с бумагой, фольгой и другими материалами.
Это значительно расширяет сферу применения полимерных пле-
нок.
Наибольшее распространение получили мягкая полимерная та-
ра в виде различных чехлов, мешков, пакетов, а также пленки для
скрепления транспортных пакетов. Мягкая полимерная тара изго-
товляется из различных видов полимеров, насчитывающих более
20 наименований.
В общем объеме производства полимерной тары удельный вес
пленок составляет 75%. Для скрепления тарно-штучных грузов
в транспортном пакете применяют два вида полимерных пленок:
термоусадочную и растягивающуюся. Применение термоусадочных
пленок основано на их способности сокращаться под действием
тепла. Пакет сначала обертывают пленкой, а затем нагревают:
пленка натягивается и прочно скрепляет пакет. Перед нанесением
на пакет растягивающейся пленки последняя растягивается внеш-
ней силой, а затем навивается на пакет. Величина внешней силы
должна обеспечивать окончательное удлинение пленки не более
чем на 20%; при таком усилии остаточных деформаций в пленке
36
не наблюдается. После снятия внешней силы пленка сокращается
и скрепляет пакет. Полимерные пленки, используемые для скреп-
ления пакетов, должны обладать достаточной прочностью, оптиче-
ской прозрачностью, а также воспринимать типографскую краску
для нанесения маркировки.
Гофропласт (пластмассовый картон) представляет собой про-
филированный материал из термопластичной массы, состоящей
из двух гладких листов с вертикальными перемычками или гофра-
ми между ними. Для изготовления гофропласта используют поли-
этилен, полипропилен, полистирол и др. По конструкции гофро-
пласт напоминает трехслойный картон, может применяться для
изготовления тары любой формы: лотков, коробок, ящиков, чехлов,
а также контейнеров и поддонов разового использования. Свойства
гофропласта позволяют упаковывать в тару самую разнообразную
продукцию пищевого и технического назначения. Гофропласт обла-
дает высокой прочностью, легкостью, прозрачностью, высокой
водо- и паронепроницаемостью, масло- и химстойкостью, кроме
того, морозоустойчивостью, устойчивостью к гниению, развитию
микрофлоры и т. д. Сдерживающими факторами развития произ-
водства тары из гофропласта являются высокая стоимость и дефи-
цит исходного материала.
Стандартизация и унификация транспортной тары. Постоянный
рост объема производства, расширение и обновление ассортимента
продукции приводят к увеличению типоразмеров транспортной та-
ры, используемой в народном хозяйстве. Увеличению типоразмеров
способствует также то обстоятельство, что изготовляют транспорт-
ную тару многие отрасли промышленности, руководствуясь при
этом как государственными и отраслевыми стандартами, так и тех-
ническими условиями отдельных предприятий.
В результате в обращении находится неоправданно большое
число типоразмеров транспортной тары, что затрудняет ее взаимо-
заменяемость при упаковывании однородной продукции, значитель-
но усложняет учет, планирование и распределение по потребителям
и приводит к перерасходу материальных ресурсов. Уровень унифи-
кации типоразмеров составляет для деревянной тары не более 25%,
для картонной — 35—40%.
Международная стандартизация в рамках СЭВ в области тары
и упаковки и внутрисоюзная стандартизация направлены, в первую
очередь на унификацию размеров транспортной тары с целью со-
кращения числа типоразмеров тары, создания условий для ее пов-
торного использования и взаимозаменяемости. При этом появляет-
ся возможность изготовлять тару серийно, а ее производство меха-
низировать и автоматизировать.
Унификация размеров тары осуществляется на базе одного мо-
дуля. В соответствии с рекомендациями международной организа-
ции по вопросам стандартизации ИСО, а также решениями Евро-
пейской федерации упаковки, Международного железнодорожного
37
союза и других организаций модулем для унификации размеров
транспортной тары был принят размер поддона 800X1200 мм.
Размеры принятого модуля имеют много общих деталей, что созда-
ет удобства для унификации размеров транспортной тары [10].
Ряд предпочтительных внешних размеров транспортной тары
получают делением длины и ширины базового модуля на целые
числа. Для устранения большого разрыва ближайшими размерами
и учитывая потребности народного хозяйства, основной ряд допол-
нен числами, кратными базовому модулю.
Унифицированный ряд чисел для наружных размеров тран-
спортной тары, мм:
1200 1023 800 643 500 360 300 240 120
1143 1000 748 600 465 353 285 228 100
1120 960 720 720 571 435 333 280 200
1080 900 685 560 424 320 266 150
1065 885 667 532 400 311 250 133
На основании полученных величин строятся сочетания длины
и ширины тары прямоугольного сечения, использующие площадь
поддона на 100%. Число таких сочетаний 32. Практика показала,
что этого недостаточно для удовлетворения всех потребностей на-
родного хозяйства. Поэтому вводятся дополнительные сочетания
размеров, использующие площадь поддона не менее чем на 80%.
Высота тары также принимается из чисел модульного ряда.
Ряд унифицированных максимальных наружных диаметров
транспортной тары круглого сечения получается моделированием
их в диагональном и ортогональном порядке на модульном поддо-
не с учетом максимального использования его площади, но не ме-
нее 60%.
Приведем ряд наружных диаметров транспортной тары, мм:
800 484 400 351 294 266 226 200
600 435 370 320 277 246 219
2.3. Основные принципы расчета прочности
транспортной тары
Факторы, влияющие на прочность тары. Прочность конструкции
транспортной тары определяется:
характером груза и его допустимой массой в единице тары, за-
висящей от способа выполнения перегрузочных работ (вручную
или механизированно) и от грузоподъемности погрузочно-разгру-
зочных машин;
размерами тары и ее отдельных деталей. При этом необходимо
соблюдать оптимальное соотношение длины, ширины и высоты
тары, обеспечивающее минимальный расход материала;
38
механическими свойствами материала, используемого для изго-
товления тары;
условиями эксплуатации транспортной грузовой единицы, т. е.
климатическими, химическими, биологическими и механическими
воздействиями.
В Процессе обращения каждая единица тары должна выдер-
живать статические нагрузки при штабелировании на складе и в
вагоне, а также динамические и вибрационные нагрузки, возника-
ющие при механизированном формировании и расформировании
транспортных пакетов, выполнении перегрузочных операций и дви-
жении транспортных средств. Развитие средств механизации погру-
зочно-разгрузочных работ приводит к заметному изменению стати-
ческих и динамических нагрузок. Это связано с увеличением
массы одного грузового места, высоты штабелирования при наполь-
ном хранении, с уменьшением высоты падения (сбрасывания) при
установке тары с грузом в штабель или стеллаж и с повышением
скоростей перемещения грузов ПТМ подъемно-транспортными ма-
шинами.
Усилия, действующие на тару. Статическое сжимающее усилие
Рст, Н, которое должна выдерживать тара, расположенная в ниж-
нем ряду штабеля:
PCT=gQ(H-h)/h,
где Q — масса тары с грузом, кг;
g — ускорение свободного падения (g=9,81 м/с2);
п—высота складирования (для деревянной тары Н^6 м, для картон-
ной — м);
h — высота единицы тары, м.
При транспортировании по железной дороге на груз в таре дей-
ствуют вертикальная Рв и горизонтальные (продольная Рп₽ и попе-
речная Рп) инерционные силы. Следовательно, элементы тары дол-
жны быть проверены на восприятие нагрузок, которые составляют:
^В=вВ?(ЛВ—‘0; ^пр = Опр Q (япр—1):
РП =Оп Q. (ЯП“ 1) >
где а0, апр, ап — соответственно вертикальное, продольное и поперечное ускоре-
ния, м/с2 или доли g\
Пв, пПр, пп — число грузовых единиц соответственно в вертикальном, про-
дольном и поперечном направлениях штабеля, размещенного В:
кузове подвижного состава.
Расчет конструкции крупногабаритной тары, масса брутто ко-
торой составляет 500—20000 кг, производится с учетом попереч-
ных сжимающих нагрузок, возникающих при строповке тары
с грузом, и изгибающих усилий, действующих на элементы тары
При подъеме груза [4].
Схема действия сил на крупногабаритную тару в процессе гру-
зовой операции показана на рис. 2.1. Усилие массы груза G, Н,
39
должно быть компенсировано вертикальными составляющими реак-
ций в стропах:
G —4Я sin р,
где Q — реакция в стропах, Н;
0 — угол между стропами и горизонтальной плоскостью крышки тары, град.
Горизонтальная составляющая реакции /?=/?cos0 с учетом пре-
дыдущей формулы: /?r=0,25Gctgp. Тогда сжимающее усилие попе-
рек ящика составляет /?n=O,25Gctg0sina< При этом угол 0 должен
быть не менее 45°.
Необходимо учитывать, что перемещение грузов кранами про-
исходит в условиях переходных режимов, действия ускорений.
Средняя величина ускорения составляет аср=0,64-0,8 м/с2, поэтому
в формулу для определения Rn необходимо ввести динамический
коэффициент Кд, учитывающий увеличение нагрузки:
= (g+flcp)/Qg= 1 +acp/g-
Также следует учесть, что в процессе обращения тара подвер-
гается перегрузкам многократно, в результате чего появляются
усталостные напряжения и снижается прочность тары. Поэтому
в формулу для определения G вводится коэффициент перегрузки
Кпер, значение которого принимается 1,1—1,25 в зависимости от
числа перегрузок. С учетом кд и кПер сжимающее усилие
/?п =0,25яд Япер ctg 0 sin a.
Необходимо также рассмотреть оптимальные зоны строповки
транспортной тары, которые определяют усилия на изгиб полоза,
Рис. 2.1. Схема для расчета усилий,
действующих на ящик при стро-
повке
работающего как свободно ле-
жащая балка. Максимальные
усилия на изгиб при этом возни-
кают в точках опоры и в сере-
дине полоза. Правильно опреде-
лив зоны строповки, можно до-
биться минимальных значений
изгибающего момента. Расчеты
показали, что такие зоны распо-
лагаются на расстоянии 0,2L от
торцовых стенок ящика (см.
рис. 2.1).
Расчет прочности картонной
тары. При расчете сжимающего
усилия, которое должна выдер-
живать картонная транспортная
тара при штабелировании, на
складе учитывается коэффици-
ент запаса прочности «зап, кото-
рый зависит от продолжительно-
сти хранения и колеблется в пре-
40
Таблица 2.1
Норма для картона марок (при влажности 6—1 2 %)
Д Т-0 Т-1 j Т-2 т-з Т-4 П-1 П-2 | 1 П-3
Сопротивление торцовому сжатию, Н/см — 54 40 36 30 20 100 80 60
Сопротивление продавливанию, МПа 0,2 1,3 1,2 1,1 0,9 0,7 2,07 1,7 1,4
делах 1,6 (срок хранения менее 30 сут) — 1,85 (срок хранения
более 100 сут). Тогда сжимающее усилие РСж, Н, действующее на
картонный ящик, составит
^сж =кзап g Q (Н — h)/h. (2.1)
С другой стороны, сопротивление сжатию картонной тары за-
висит от параметров ящика и прочности гофрированного картона
на торцовое сжатие. В соответствии с упрощенной формулой
Макки [13]
Лзж=2,55 Рт y"6Z", (2.2)
где Рт — торцовая жесткость, Н/см;
6 — толщина картона, см;
Z — периметр ящика, см.
Торцовая жесткость принимается в зависимости от марки кар-
тона (табл. 2.1), а толщина практически равна высоте гофр. Сопо-
ставляя формулы (2.1) и (2.2) и зная параметры ящика, можно
определить допустимую высоту штабелирования на складах и в ва-
гоне, а также на основе оптимальной высоты штабелирования —
необходимые параметры и марку картона.
Расчет прочности картонных навивных барабанов производится
на основе статического сжимающего усилия, определенного с уче-
том оптимальной высоты штабелирования:
/>сж='сзапЯР(Я-М/Лн. (2.3)
где fia — наружная высота барабана, м.
Преобразуем выражение (2.3) с тем, чтобы получить зависи-
мость расчетного усилия от параметров барабана и объемной
массы затаренного в него груза. Масса груза в барабане значи-
тельно больше массы самого барабана, поэтому последней величи-
ной пренебрегаем. Масса груза может быть определена на основе
объемной массы данного груза и внутреннего объема тары:
Q=0,25nde Лвр,
где dB, Лв — внутренние соответственно диаметр и высота барабана, см;
р — объемная масса груза, г/см3.
41
Выражение (Я—Ли)/Лн заменим выражением Hlht> что допусти-
мо, так как —hK)lha. Тогда
Pc>K=*3angO,2W|tfp.
Сопротивление сжимающему усилию картонного барабана Рсж
зависит от жесткости, числа слоев картона и диаметра бара-
бана [13]:
~ л4в псл Ж Ккл I
где «ел — число слоев картона;
Ж — жесткость картона по кольцу, Н/см;
«ил — коэффициент, увеличивающий жесткость за счет клеевого слоя.
В условиях равенства сжимающего усилия и сопротивления
этому усилию можно определить допустимую высоту штабелиро-
вания данного груза в барабанах определенных параметров
ц ясл Ж Кел
- 0,25gK3andBP
или на основании оптимальной высоты штабелирования и приня-
той технологии навивки барабанов (,¥C=cosnt, n<»i=const) —диа-
метр, который обеспечит необходимую прочность:
____ЯСЛ Ж Ккл
0,25g к3ап И р
Сопротивление сжатию барабана можно увеличить, изменяя
число слоев картона, образующих стенки барабана, -или используя
другую марку картона, обладающую повышенной жесткостью.
Расчет прочности полимерных пленок. Параметры пленок для
скрепления пакетов определяются в зависимости от величины про-
дольных инерционных сил как наибольших, возникающих в про-
Рис. 2.2. Принципиальная
схема действия сил на па-
кет, скрепленный термоуса-
дочной пленкой
цессе движения подвижного состава,
фрикционных свойств груза, массы
пакета, а также от свойств самой
пленки [25].
Рассмотрим принципиальную схе-
му сил, действующих на транспорт-
ный пакет, скрепленный термоусадоч-
ной пленкой (рис. 2.2). На пакет мас-
сой Q действует продольная инерци-
онная сила Pap=aapQ, которая стре-
мится сдвинуть пакет относительно
поддона. Считаем, что поддон не про-
скальзывает по полу вдоль вагона.
Пленка оказывает на пакет равно-
мерное давление Рпл- Равнодействую-
щая этому давлению сила Рпл-S при-
жимает пакет к поддону и зависит от
42
свойств пленки и площади верхней плоскости пакета S. На боко-
вые плоскости пакета действуют силы натяжения пленки, равные
по величине и обратные по направлениям, поэтому они в расчет
не принимаются.
В результате действия силы тяжести G—gQ и силы PnnS возни-
кает сила трения FTP:
Fтр=/ (О-Ь/’пл $),
где f — коэффициент трения между поддоном и пакетом.
Если Рпр>Ггр, пакет сдвигается относительно поддона и при
этом происходит деформация пленки, т. е. ее растяжение на верти-
кальных гранях. Усилие, возникающее в пленке R, не должно быть
больше допустимого:
/? [о] в Wn.i>
где Ы —допускаемое напряжение на растяжение пленки, Н/см2;
о — толщина пленки, см;
Нал — длина пленки в сечении разрыва, т. е. по вертикальной грани паке-
та, равная высоте пакета, см
Реакция пленки может быть найдена из уравнения сил, дей-
ствующих на пакет (см. рис. 2.2), Рп₽—f(G4-PtwiS)—27?=0. Тогда
толщина пленки определится из соотношений:
[о] 6 НПд —
Рпр-Г(О-'гРидЗ)
2
Рпр-f (0 + РплЗ)
2(0] Нпл
В процессе движения на пакет действуют вибрационные силы,
которые ослабляют натяжение пленки, поэтому ее толщину рассчи-
тывают при условии Рпл=0:
S = (PBp-fG)/(2[a] Япл)-
2.4. Упаковочные материалы
В зависимости от назначения упаковочные материалы разделя-
ют на изолирующие, поглощающие и амортизационные.
Изолирующие материалы служат для защиты грузов от воздей-
ствия внешних агрессивных факторов. К таким материалам отно-
сятся разнообразные виды бумаги, фольги, полимерных пленок,
а также различные их сочетания. Бумажные изолирующие мате-
риалы используются в основном для предотвращения проникнове-
ния жиров (пергамент, подпергамент, пергамин) и влаги (парафи-
нированная, водонепроницаемая, битумная и дегтевая). Битумная
и дегтевая бумага имеет ограниченное применение, так как вызы-
вает коррозию металлов. Применяются специальные сорта бумаги,
43
такие, как биостойкая и антикоррозионная. Антикоррозионная бу-
мага содержит в своем составе особые вещества (ингибиторы), ко-
торые связывают кислород и вызывают образование на поверхно-
сти металла предохранительного слоя.
Для изоляции продукции от проникновения посторонних запа-
хов, жиров и влаги применяется фольга из меди, свинца, алюминия,
олова, нержавеющей стали. Фольга используется часто в сочетании
с другими различными материалами. В качестве изолирующих ис-
пользуются также полимерные пленки. Герметичные чехлы из по-
лимерных пленок обеспечивают защиту металлических изделий от
коррозии в самых экстремальных климатических условиях при
температуре до +60°C и влажности до 100%. Герметичность обес-
печивается сваркой швов упаковки, однако для предотвращения
конденсации влаги внутрь упаковки необходимо вкладывать вместе
с изделием поглощающие материалы.
Поглощающие материалы используются для поглощения избы-
точных паров воздуха, проникающих внутрь упаковки, или для
предотвращения распространения внутри упаковки жидкостей, вы-
текающих из поврежденной потребительской тары. К таким мате-
риалам относятся активированный уголь и силикагель, обладаю-
щие высокой гигроскопичностью, и некоторые другие материалы,
впитывающие влагу. У силикагеля при упаковке должна быть
влажность не более 2%. Если же его влажность выше, необходимо
предварительно высушить материалы, а затем расфасовать сили-
кагель в тканевые мешочки массой 1 кг и в таком виде укладывать
в упаковку. Общая масса силикагеля, необходимая для осушения
избыточных паров, зависит от площади поверхности груза.
Амортизационные материалы обеспечивают сохранность изде-
лий при ударах, вибрации, трении выступающих частей изделия
о внутренние поверхности транспортной тары и других нагрузках.
Требования к амортизационным материалам следующие: неболь-
шая объемная масса, достаточная механическая прочность, мини-
мальная остаточная деформация, возникающая в результате дей-
ствия механических нагрузок, негигроскопичность и химическая
инертность, отсутствие абразивных свойств, низкая стоимость
и простота изготовления.
Характеристика амортизационных материалов. Каждый вид
амортизационных материалов имеет свои специфические свойства,
определяющие условия использования и ограничивающие сферу
применения.
Древесная стружка обладает высокой эластичностью, исполь-
зуется для амортизации тяжелых предметов, однако ее упругие
свойства нестабильны, они зависят от влажности. Оптимальная
влажность древесной стружки составляет 12—18%. При большей
влажности стружка теряет эластичность, а при меньшей ломается
и пылит. Кроме того, древесная стружка может содержать смо-
листые вещества, вызывающие коррозию.
44
Войлок и шерсть отличаются достаточной упругостью, хорошо
сопротивляются повторным деформациям, но гигроскопичны, под-
вержены гниению и поражению насекомыми.
Стекловолокно обладает наибольшей упругостью, негипроско-
гтично, не подвержено сгоранию, но характеризуется высокой абра-
зивностью, что значительно ограничивает сферу его применения.
Бумага и картон — наиболее распространенные виды амортизи-
рующих материалов. Они легко принимают нужную форму, стои-
мость их производства относительно невелика, хорошо амортизи-
руют легкие изделия, применяются для упаковывания пищевых,
парфюмерных, медицинских и других грузов, но боятся сырости,,
при повторном использовании теряют упругие свойства.
Пенистые полимеры являются наиболее перспективными амор-
тизаторами. Среди них необходимо выделить пенополистирол,
амортизирующий и теплоизолирующий материал с микроячеистой
структурой. Плотность пенополистирола 25 кг/м3. Он обладает
большой механической прочностью, стоек к влаге, низким темпера-
турам, не дает пыли, но при повторных нагрузках изменяет свои
амортизационные свойства. Применяются также пенополиуретан,
пенополиэтилен, велофлекс и др., отвечающие всем современным
требованиям, но обладающие пока высокой стоимостью. Свойства
пенистых амортизационных материалов достаточно хорошо изуче-
ны, разработаны методики расчета прокладок из указанных мате-
риалов.
Динамическая характеристика амортизационных материалов.
При перевозке различными видами транспорта, хранении на скла-
де в штабелях, выполнении погрузочно-разгрузочных работ систе-
ма «изделие — упаковка» подвергается воздействию различных
видов нагрузок, ударов и вибрации.
Практика показала, что наиболее опасными нагрузками, дей-
ствующими на систему «изделие—амортизация — тара» в процес-
се доставки от изготовителя до потребителя, являются удары.
Нормативные воздействия нагрузок на тару и груз при различных
условиях перевозки и перегрузки следующие:
Условия перевозок и перегрузок Величина нагруз-
ки, доли g
Перемещение по железной дороге
Воздействия при соударении же-
лезнодорожных вагонов .........
Перемещение автотранспортом:
по асфальтовому покрытию. . .
» грунтовой дороге. .....
Перемещение морским транспортом
» авиатранспортом . .
Воздействия при выполнении гру-
зовых операций ................
Удары при падении..............
2,0
3,0
1,0—1,5
3,5
1,0
2,0—5.0
2,0—5,0
25,0 и более
45
Выбор амортизационного материа-
ла для конкретных условий работы
осуществляется на основе его дина-
мической характеристики, определяе-
мой специальными испытаниями. В
процессе испытания имитируется па-
дение груза (молота) переменной мас-
сы на подкладку из амортизационно-
го материала. По результатам испы-
таний строится график зависимостей
ударной перегрузки от статической
нагрузки. Эта зависимость и является
динамической характеристикой амор-
тизационного материала. Кривая, вы-
Рис. 2.3. Динамические харак-
теристики амортизационных
материалов:
1 — картона; 2 — пенополистирола
ражающая зависимость «ударная перегрузка — статическая на-
грузка», представляет характерную вогнутую форму (рис. 2.3)
с ярко выраженным минимумом.
При малой массе молот (левая ветвь динамической кривой)
создает на амортизаторе нагрузку меньшей величины по сравне-
нию с необходимой для того, чтобы, преодолев упругие силы мате-
риала, деформировать его на значительную величину (происходит
отскок); возникают значительные ударные перегрузки. С увеличе-
нием массы молота деформация материала увеличивается и, нако-
нец, достигает такой величины, при которой материал обнаружи-
вает наилучшие амортизационные свойства. Эта нагрузка соответ-
ствует минимуму динамической кривой.
При дальнейшем увеличении массы молота возрастает остаточ-
ная деформация. Вследствие сильного сжатия материал начинает
терять свои амортизационные свойства, ударные перегрузки вновь
увеличиваются (правая ветвь кривой). Таким образом, зона мини-
мума кривой (динамической характеристики) соответствует опти-
мальным условиям работы испытываемого материала.
Расчет параметров амортизирующих прокладок. Пусть изделие
с массой Q и площадью опирания 3 требует защиты от ударов
в процессе выполнения погрузочно-разгрузочных работ. При этом
известно, что само изделие может выдерживать максимальную
перегрузку Ллоа, а максимальная высота его падения Н.
Для защиты указанного изделия используются специальные
прокладки из амортизационных материалов, динамические харак-
теристики которых описываются выражением [18]
л=^+“2~^_+аз(_у') (2-4)
где П — ударная перегрузка, доли g;
Р — статическое давление изделия на прокладку, Н/см2;
h — высота прокладки, см;
«1, а3 —размерные постоянные величины, характеризующие ударозащит-
ные свойства материала, Н/см2, см2/Н;
од — коэффициент амортизации.
46
Выбор амортизационного материала определяется условием
^ЛпЛп /7доп,
где Лт!п — минимальное значение ударной перегрузки, которое может обеспе-
чить амортизационный материал определенного вида в заданных
условиях.
Минимальное значение ударной перегрузки
^min ai I Н V Л
—р--------------------)
Значение статического давления, которое минимизирует функ-
цию (2.4),
P*—h!H уЧ/а, '.
Минимальное значение ударной перегрузки находим,, подстав-
ляя в выражение (2.4) вместо Р значение Р*. После подстановок
и преобразований получим
Praia — A P/ti,
где А — обобщенный коэффициент амортизации:
А =а,+2 "(/ а,а3 .
Таким образом, если Пт1п^Плоа, амортизационный материал
данного вида может быть использован для изготовления про-
кладок.
Толщина прокладки уточняется при условии:
Praia— Пцоп> Ь = АН1Плоа. (2-5)
Площадь прокладки определяется из условия обеспечения опти-
мального значения статического давления от массы изделия на
прокладку:
P*=h/H V aj/a, =Q/Snp,
где SBp — площадь амортизирующей прокладки.
Тогда S—QHI^hlaxIm), или с учетом выражения (2.5)
Snp = Q Рдоа/(А СЦ/ОС, )=Лхф/7доп,
где Аг — размерная постоянная величина, характеризующая свойства аморти-
зационного материала, см2/Н:
А. —— _ /• —.
А у «i/as
Полученная площадь прокладки Snp сравнивается с площадью
опирания груза S. Если S/2^Snp^S, то прокладку изготовляют
площадью Snp и располагают ее под центром тяжести груза; если
SnP>S, то следует выбрать другой материал и повторить расчет.
По проведенным расчетам конструируют прокладки, произво-
дят упаковку изделия и ударные испытания. Кроме того, оценива-
ют виброзащитные свойства упаковки с амортизирующими про-
кладками по методике, установленной соответствующими стан-
дартами.
Глава 3
ТРАНСПОРТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУЗОВ
И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗАЦИЮ ПЕРЕВОЗОК
3.1. Твердое топливо
Общая характеристика твердых видов топлива. Свыше 20%
общего объема перевозок грузов железнодорожным транспортом
приходится на долю различных видов твердого топлива.
По своему происхождению все виды твердого топлива делятся
на две группы. Первую группу составляет твердое топливо, обра-
зовавшееся в естественных условиях, — ископаемые угли, горючие
сланцы, торф, древесина и отходы сельскохозяйственного произ-
водства. Во вторую группу входит твердое топливо, полученное
искусственным путем, — кокс, полукокс, древесный уголь, топлив-
ные брикеты и пылевидное топливо. Это продукты переработки
естественных видов топлива.
Существует два способа переработки естественных видов твер-
дого топлива: физико-механический и физико-химический. К физи-
ко-механическим способам относятся сортировка, дробление, обога-
щение, сушка, брикетирование и пылеприготовление. При такой
переработке химический состав топлива практически не изменя-
ется.
Сухая перегонка и термическая обработка относятся к физико-
химическим способам переработки. При этом значительно изменя-
ются химический состав и свойства топлива.
Ценность топлива определяется содержанием в нем горючих
компонентов — углерода, водорода и серы. Основная часть тепла
получается от сгорания углерода, содержание которого в различ-
ных видах твердого топлива колеблется от 44 до 95% (табл. 3.1).
Содержание водорода в твердом топливе колеблется от 2 до 6%,
Таблица 3.1
Твердое топливо У глерод Водород Кислород и азот
Древесина 44 6,0 50,0
Торф 59 6,0 35,0
Бурый уголь 70 5,5 24,5
Каменный уголь 82 5,0 13,0
Антрацит 95 2,0 3,0
48
а серы — от десятых долей до 7% [2, 34]. Химический состав от-
дельных видов твердого топлива, %, приведен в табл. 3.1. Помимо
незначительного количества тепла, получаемого от сгорания водо-
рода и серы, при сгорании серы образуются ее окислы, оказываю-
щие сильное корродирующее воздействие на металлы.
Твердые виды топлива характеризуются значительным содержа-
нием негорючих составляющих — внешнего и внутреннего балла-
ста. К внутреннему балласту относятся кислород и азот (2—50%).
Внешний балласт составляют вода и различные минеральные при-
меси (50—60%). Внешний балласт не только снижает полезную
часть топлива и требует дополнительного расхода тепла на нагре-
вание и парообразование, но и увеличивает объем перевозок.
Влага в твердом топливе содержится в виде внешней и внутрен-
ней или гигроскопической воды. Внешняя влага находится на по-
верхности и может быть удалена высушиванием топлива на возду-
хе при температуре 20—30 °C в течение нескольких дней. Внутрен-
нюю влагу удаляют искусственным высушиванием при температуре
102—105 °C. Суммарное или рабочее содержание влаги в топливе
Гр = ГвН
1Гл(100_ Ц78Н)
+ 100
(3.1)
где 1FBB, — содержание соответственно внешней и внутренней влаги в топ-
ливе, %.
Основная часть (около 90%) минеральных примесей после
сжигания твердого топлива остается в виде золы.
Содержание влаги и минеральных примесей может изменяться
в значительных пределах в зависимости от способов добычи и пе-
реработки, транспортирования, условий хранения и применения
твердого топлива.
Ископаемые угли. Разведанные в СССР месторождения иско-
паемых углей составляют более 50% известных в мире запасов.
Ископаемые угли являются не только одним из важнейших
источников энергии в народном хозяйстве, но и ценнейшим сырьем
химической промышленности.
В зависимости от степени углефикации — увеличения содержа-
ния углерода с одновременным снижением содержания кислорода
в промежуточном продукте — ископаемые угли делятся на три груп-
пы: бурые, каменные и антрациты.
К оурым относятся ископаемые угли, имеющие высшую удель-
ную теплоту сгорания влажной беззольной массы — менее
23 865 кДж/кг. В состав бурых углей входит значительное количе-
ство минеральных примесей, влаги и серы. Содержание влаги в ра-
бочей массе бурых углей для различных месторождений неодина-
ково и колеблется от 12 до 57,5%. В зависимости от содержания
влаги существует три группы бурых углей: группа Б1 —выше 40%
49
влаги в рабочей массе; группа Б2 — 30—40%; группа БЗ — менее
30%.
Зольность сухой массы топлива для бурых углей различных
месторождений составляет 4—45,2%, а содержание серы в сухой
массе топлива достигает 0,2—7,8%.
Теплота сгорания, отнесенная на рабочую массу у бурых углей,
в сравнении с каменными и антрацитами невелика и составляет
4187—18841 кДж/кг. Бурые угли легко загораются и горят длин-
ным коптящим пламенем.
Объемная масса бурых углей колеблется от 0,65 до 0,85 т/м3.
Они имеют небольшую твердость и малую механическую прочность.
Бурые угли находят применение в качестве сырья для химиче-
ского производства, но наиболее широко используются как энер-
гетическое топливо.
К каменным относятся ископаемые угли с высшей удельной теп-
лотой сгорания влажной беззольной массы 23 865 кДж/кг. В зави-
симости от назначения каменные угли делятся на топочные и газо-
вые. Объемная масса каменных углей различных марок и место-
рождений неодинакова и составляет 0,68—0,96 т/м3. Эти угли имеют
черный цвет.
В зависимости от размеров выхода летучих горючих веществ
при нагревании и свойств коксового остатка каменные угли делятся
на марки (табл. 3.2) [34].
Основные показатели качества каменных углей — выход лету-
чих веществ, зольность, содержание влаги, серы и т. д. — для раз-
личных бассейнов и месторождений неодинаковы.
Антрациты имеют черную окраску часто с сероватым оттенком,
отливающую металлическим блеском. Куски антрацита отличают-
ся значительной твердостью и хрупкостью. Объемная масса антра-
цитов составляет 0,85—1,15 т/м3. Антрациты содержат сравнитель-
но мало летучих веществ, влаги и золы. Содержание серы в камен-
ных углях и антрацитах колеблется в зависимости от их марки
и месторождения от 0,2 до 7%. По своим качественным показате-
лям антрациты непригодны для химической переработки и коксова-
ния и используются как высококалорийное топливо.
Добыча ископаемых углей производится закрытым (в шахтах)
и открытым (в разрезах) способами. Разработка углей в шахтах
осуществляется механическими и гидравлическим методами. При
использовании последнего происходит обводнение добытого топ-
лива.
Добытые ископаемые угли засорены минеральными примеся-
ми— породой. Использование их в таком виде малоэффективно,
поэтому после добычи угли обогащают удалением из них минераль-
ных примесей и серы. Для этого используют углемоечные машины,
способы флотации, сепарации и др.
Чем крупнее отдельные куски ископаемых углей, тем меньше
содержание минеральных примесей и выше качество углей. По этой
50
Марка (условное обозначение) Выход лету- чих веществ на горючую массу топли- ва, % Содержание вла- ги в рабочей массе топлива. %
Длиннопламенный (Д) 33—51 11,5-23
Газовый (Г) 33—47 8—16
Газовый жирный (ГЖ) 27—37 8—18
Жирный (Ж) 23-43 7—13
Коксовый жирный (КЖ) 22—35 10—18
Коксовый (К) 17—33 6—18
Отощенный спекаю- щийся (ОС) 14—27 6—18
Тощий (Т) 8—20 6-15
Слабоспе кающийся (СС) 17—37 6—18
Полуантрацит (ПА) 4,7-10 9
Антрацит (А) 2,4-9 9-11
Таблица 3.2
Содержание в условной горючей массе топлива* %
Содержание золы в сухой массе топлива, % углерода водорода азота и кисло- рода
8—42 71,4—81,8 4,7—6,2 11,5-22,5
4—43 74—84,7 5-6,1 7,6-20,4
9—30 80,1—86 5,3-5,6 7,8—9,9
6,3-46,1 76,9—88 5-6 5,6-17,6
12,6—40,6 82,3—88,6 5-5,7 5,1—11,3
9,6—45,5 81,5—89,1 4,8—5,4 3,6—13Л
12,5-39 87—91,8 4,3-4,7 3,2-5,4
8—42 76,8—93,5 3,3—4,6 1,5—19,7
6-55 73,7—90,8 3,2—5,5 2,7—22,9
8-31,5 87,9—92,4 2,6-3,9 1,4—5,4
8—31,5 90,3—95,7 1,2—3 0,8—6,1
причине после добычи производят рассортировку ископаемых углей
по размерам отдельных кусков на сорта [34]:
Класс крупности Размеры кусков»
(обозначение) мм
Плитный (П) . . . . 100—200 (300)
Крупный (К) .... 50—100
Орех (О).............25—50
Мелкий (М)...........13—25
Семечко (С)........ 6—13
Штыб (Ш)........... 0-6
Рядовой (Р)........ 0—200 (300)
Верхний предел (300 мм) в классах плитный и рядовой распро-
страняется на предприятия с открытым способом добычи ископае-
мых-углей.
Увеличение в составе топлива содержания мелких фракций
ухудшает качество угля, приводит к интенсивному окислению,
росту механических потерь при выполнении погрузочно-разгрузоч-
ных операций, увеличивает размеры потерь через вытяжное отвер-
стие и колосниковую решетку, а также от выдувания и просыпания
через неплотности кузова вагона при перевозке по железным
дорогам.
Наибольшие изменения в гранулометрическом составе ископае-
мых углей происходят в процессе выполнения погрузочно-разгру-
зочных операций. Так, при выгрузке угля на эстакадах высотой
3,5 м образуется до 15,5% мелочи, на эстакадах высотой 2,3 м —
до 3%. При разовом использовании грейфера образуется до 2,2%
угля мелких фракций. Уменьшение числа погрузочно-разгрузочных
операций в процессе доставки топлива потребителям позволяет
сократить потери от измельчения ископаемых углей.
Перевозка ископаемых углей железнодорожным транспортом
осуществляется навалом в полувагонах. Для полного использова-
ния грузоподъемности вагонов их загрузку производят выше бор-
тов— с «шапкой». Высота трапецеидальной «шапки» ископаемых
углей после уплотнения катками-разравнивателями должна быть
200—300 мм.
Масса ископаемых углей может быть определена взвешиванием
на вагонных весах или обмером с помощью маркшейдерских
таблиц.
При выдаче ископаемых углей получателям учитываются нор-
мы естественной убыли, которые составляют 0,6% массы топлива
при расстоянии перевозки до 750 км; 0,7% —при расстоянии 751—
1500 км; 0,8%—свыше 1500 км. Кроме того, для ископаемых
углей установлены дополнительные нормы естественной убыли
массы груза на каждую перевалку или перегрузку [27].
В зимний период ископаемые угли подвержены смерзанию.
В особенности это относится к углям после гидродобычи и прошед-
шим мокрое обогащение. Глубина промерзания ископаемых углей
52
зависит от их влажности, длительности перевозки, температуры
наружного воздуха и коэффициента теплопроводности. Установле-
но, что угли с большей плотностью обладают и большим коэффи-
циентом теплопроводности. Для предотвращения смерзания грузо-
отправители обязаны снижать влажность углей до безопасных
пределов: каменных углей — до 7%, бурых — до 30%. Если это
невозможно, грузоотправитель должен применить профилактиче-
ские мероприятия, направленные на предотвращение или уменьше-
ние степени смерзания.
Сыпучесть ископаемых углей характеризуется углом естествен-
ного откоса, равным 40—45°. При расформировании штабелей
сильно уплотненных влажных углей угол естественного откоса мо-
жет достигать 90°, что создает опасность обвалов.
Ископаемые угли обладают способностью поглощать кислород
воздуха. Повышенной окислительной способностью характеризу-
ются свежедобытые угли, размельченные при погрузочно-разгрузоч-
ных работах, и угли, имеющие более молодой геологический воз-
раст. Способностью поглощать кислород воздуха объясняется
склонность ископаемых углей к самонагреванию и самовозгоранию.
По мере окисления происходит выделение и накопление тепла.
Повышение температуры в штабеле угля ускоряет процесс окисле-
ния, т. е. усиливает процесс выделения тепла. В конечном счете
может произойти самовозгорание углей. Особенно интенсивно про-
цессы самонагревания и самовозгорания протекают в ископаемых
углях со значительным содержанием серного колчедана, металли-
ческих и органических (древесные отходы, пакля, тряпье, масла
и т. д.) примесей и чрезмерной влажностью.
В зависимости от склонности к самонагреванию и самовозгора-
нию ископаемые угли делятся на пять групп [3] :
I. Высокой устойчи-
вости :
наиболее устойчи-
вые ............... антрациты всех месторождений, кро-
ме марки АШ
устойчивые .... антрациты АШ; каменные угли: до-
нецкие и кузнецкие Т; черемховские
Д; сучанские Т, Г, Ж
И. Средней устойчи-
вости ...... каменные угли: донецкие ГЖ, К,
ОС, Г; кузнецкие ОС, СС, К, ГЖ,
КЖ, Ж, Г; карагандинские К, КЖ;
печорские Ж, К, Г; кизеловские Ж,
Г: хакасский Д; букачачинские и
среднеазиатские Г; сахалинские Т,
Ж, Д
III. Неустойчивые . . каменные угли: донецкие, кузнец-
кие, печорские Д; тквибульские Г;
ткварчельские Ж; бурые угли под-
московного, уральских, сибирских и
дальневосточных месторождений
53
IV. Наиболее подвер- украинские бурые угли
жеиные самовоз-
горанию ..........
V. Подверженные
особо сильному са-
мовозгоранию . . среднеазиатские бурые угли
Наиболее устойчивыми к самонагреванию и самовозгоранию яв-
ляются антрациты, а наиболее неустойчивыми — бурые угли. Еще
большей, чем бурые угли, склонностью к самонагреванию и само-
возгоранию обладают смеси различных сортов и марок ископаемых
углей.
В местах нагрева ископаемых углей интенсифицируется процесс
выделения углеводорода, который с воздухом образует смесь,
взрывающуюся от огня. Усиление процесса самонагревания проис-
ходит под воздействием таких внешних факторов, как солнечная
радиация и ветры.
Окислительные процессы и колебания внешних температур
воздуха приводят к выветриванию ископаемых углей. При этом
крупные куски разрушаются, образуются пылевидные компоненты,
возрастает зольность и гигроскопичность, снижается качество топ-
лива, снижается или совсем исчезает способность коксования
угля.
Склонность к поглощению кислорода воздуха, выветриванию,
пылению и другие особенности определяют предельные сроки и ус-
ловия хранения ископаемых углей. Для предотвращения самовоз-
горания ископаемые угли хранят в условиях, исключающих или
уменьшающих поверхность соприкосновения с воздухом — в ямах,
под водой, в закрытых складах. Однако наибольшее распростране-
ние получил открытый способ хранения.
При хранении на открытых площадках с асфальтовым или бе-
тонным покрытием для предотвращения самонагревания и само-
возгорания ископаемых углей ограничивают высоту штабелей.
Предельные сроки хранения углей на складах грузовых дворов
составляют 5 сут. Сроки хранения ископаемых углей на складах
отправителей и получателей обычно гораздо больше.
В табл. 3.3 приведены максимально допустимые значения вы-
соты штабелей различных групп ископаемых углей в зависимости
от установленных сроков хранения. На складах долгосрочного
хранения максимальная высота штабелей и допустимые сроки хра-
нения определяются физико-химическими особенностями храня-
щихся углей и местными нормативами.
Пожарная безопасность и сохранение качества ископаемых
углей при длительном хранении обеспечиваются: правильным
размещением и формированием штабелей; послойным уплотнени-
ем угля при укладке в штабель; постоянным контролем качества
хранимого топлива, температурного режима и внешнего состояния
штабелей; своевременным обновлением запаса угля.
54
Места очагов самонагревания могут быть определены по внеш*
ним признакам состояния поверхностей штабелей угля: влажные
пятна на поверхности штабеля или быстрое высыхание после дож-
дя отдельных мест с образованием сухих или белых пятен, исче-
зающих в дневное время или после дождя; появление над штабе-
лем легкого тумана из теплого воздуха в утренние и вечерние часы;
наличие невысыхаемых влажных пятен; появление проталин на
снежном покрове штабеля; появление запаха углеводорода, серни-
стых соединений и легкого белого или голубоватого дыма; искре-
ние в ночное время.
Однако контроля состояния штабелей угля только по внешним
признакам недостаточно. При хранении ископаемых углей свыше
10 сут необходимо систематически измерять температуру угля вну-
три штабеля. Для этого применяют ртутные термометры со шка-
лой до +150 °C. Такой термометр заключен в металлическую опра-
ву, а ртутный шарик погружен в машинное масло. Это позволяет
в течение некоторого времени сохранить показания термометра
после его извлечения из контрольной трубы. Для измерения тем-
пературы термометр опускают на шнуре в контрольную трубу на
требуемую глубину и выдерживают в течение 30 мин.
Порядок размещения контрольных труб и нормативы для из-
мерения температуры угля в штабелях для четырех групп углей
приведены в табл. 3.4.
Если температура угля в штабеле достигла 40°С, ее изме-
рение производится не реже двух раз в сутки независимо от груп-
пы углей. При достижении температуры угля в штабеле 45 °C не-
обходимо принять меры к ликвидации очагов самонагревания.
Для этого уголь перелопачивается механизированным способом.
Обнаружив в штабеле участки с температурой угля 60 °C и выше
Таблица 3.3
Таблица 3.4
Группа углей Расстояние между кон- трольными трубами,м Интервал между измерениями температуры, сут Глубина измерения от поверх- ности шта- беля, м
Высокой устой- чивости (I) 20—25 10 3-4
Средней устой- чивости (II) 12—15 5 2,5—3,5
Неустойчивые (III) Наиболее под- верженные само- возгоранию (IV) 6—8 3 0,5—2,0
4—8 1 0,5—2,0
55
Класс кокса Размер от- дельных кусков, мм Пример- ный выход от общей массы %
Мелкий 0—10 2—4
Орешек 10—25 2—5
Доменный >25 91—96
или очагов самовозгорания, их
отделяют, размещают на отдель-
ной площадке толщиной не бо-
лее 0,5 м и перелопачивают до
полного охлаждения.
Применение углекислотных
огнетушителей и воды для туше-
ния и охлаждения ископаемых
углей в штабелях не допускает-
ся. Для предотвращения осыпа-
ния штабелей и перемешивания углей разных марок их огражда-
ют деревянными или бетонными габаритными щитами.
Не допускается хранение ископаемых углей рядом с рудой и
химикатами. Даже незначительная примесь в ископаемых углях
марганцевой руды приводит к выходу из строя топок котлов.
Угольная пыль с серным колчеданом, аммиачной селитрой, берто-
летовой солью образует взрывчатые смеси. По этим причинам не
допускается загрузка ископаемых углей в вагоны, засоренные
остатками других грузов.
Кокс. В коксохимическом производстве ископаемые угли про-
ходят термическую обработку без доступа воздуха — перегонку.
На первом этапе перегонки углей происходит выделение газов и
смол, которые служат сырьем химической промышленности. Твер-
дый остаток, полученный после выделения из ископаемых углей
летучих веществ и смол, называется коксовым остатком. При вы-
сокотемпературном (900—1000 °C) разложении ископаемых углей
рабочий остаток называется кокс, а при низкотемпературном (до
550 °C) — полукокс. Полукокс используется как высококалорий-
ное бездымное топливо.
Основным же продуктом коксохимического производства яв-
ляется кокс — важнейшее сырье металлургической промышленно-
сти. Кокс выходит из печей в виде отдельных пористых и достаточ-
но прочных кусков, устойчивых к истиранию.
Органическая масса кокса содержит до 96—98% углерода, око-
ло 1% водорода и 0,5—2,5% серы. Рабочая масса кокса содержит
10—13% минеральных примесей и 3—5% воды. Теплота сгорания
горючей массы металлургического кокса достигает 33285 кДж/кг.
Температура воспламенения кокса 700 °C.
В зависимости от размера кусков кокс сортируется на три клас-
са: мелкий, орешек, доменный (табл. 3.5).
Кокс с размером кусков более 25 мм называют также метал-
лургическим. Качественная характеристика металлургического
кокса по размеру кусков определяется коэффициентом:
(40~80)
(> 80)-(-(25 — 40)’
56
где (40—80) — содержание кокса класса 40—80 мм, %;
( >80) —содержание кокса класса >80 мм, %;
(25—40) —содержание кокса класса 25—40 мм, %.
Чем выше коэффициент k, тем равномернее гранулометрический
состав и выше качество кокса.
При выполнении погрузочно-разгрузочных работ и в результате
динамических нагрузок во время движения происходит дробление
и истирание кокса с образованием до 3—4% мелочи на каждую
транспортировку, ухудшается качество кокса.
В соответствии с требованиями стандартов влажность металлур-
гического кокса не должна превышать 12%. Ограничений на влаж-
ность кокса классов мелкий и орешек стандартами не установлено,,
поэтому в зимний период времени эти два класса кокса подверже-
ны смерзанию.
Сыпучесть кокса характеризуется углом естественного откоса,
равным 32—38°. Объемная масса кокса зависит от его химического
состава и изменяется в пределах 0,35—0,5 т/м3. Для лучшего ис-
пользования грузоподъемности вагонов погрузка каменноугольного
кокса производится с «шапкой» треугольной формы и максималь-
ной высоты 1150 мм. Однако и в этом случае грузоподъемность,
вагонов используется лишь на 50—67%.
Определение массы кокса в вагоне производится взвешиванием
на вагонных весах или обмером. Для кокса каменноугольного уста-
новлены: норма естественной убыли 0,7% массы груза и дополни-
тельно на каждую перевалку 1%, на каждую перегрузку из вагона
в вагон 0,8%. Хранят кокс на открытых площадках.
Горючие сланцы. Горючие сланцы образовались в результате
разложения морских микроорганизмов и планктона без доступа
воздуха. Таким образом, по своему происхождению и составу они
близки к сапропелитовым ископаемым углям.
Органическая масса горючих сланцев содержит 68—74% угле-
рода, 10—11% водорода, до 7% серы и 8—20% кислорода. В ра-
бочей массе сланцев содержится 25—70% минеральных примесей
и 12—20% воды. Такое содержание балласта в массе горючих слан-
цев значительно снижает их ценность.
По внешнему виду горючие сланцы представляют собой зелено-
вато- или желтовато-серую слоистую твердую горную породу, про-
питанную органическими веществами. Добыча горючих сланцев
осуществляется как открытым, так и закрытым способом.
Горючая масса сланцев содержит до 90% летучих веществ. По-
этому загораются горючие сланцы легко и горят желтым коптящим
пламенем. Теплота сгорания, отнесенная к рабочей массе, состав-
ляет 8374—11 723 кДж/кг.
Наличие в массе горючих сланцев до 90% балласта делает -их
перевозку на большие расстояния нерентабельной. Горючие сланцы
используются как местное топливо для электростанций, промыш-
ленных установок и бытовых нужд. Однако основное назначение
57
сланцев — сырье для химического производства. Горючие сланцы
подвергаются перегонке при температуре около 550 °C. При этом
получают сланцевую смолу, газы и золу. Из сланцевой смолы про-
изводят бензин, дизельное топливо, ихтиол, пек, тиокреолин, кро-
вельный лак, шпалопропиточное масло, асфальт и т. д. Газы ис-
пользуют в качестве топлива, золу — при изготовлении цемента^
строительного кирпича и т. д.
Объемная масса горючих сланцев составляет 1,06—1,2 т/м8.
Поэтому грузоподъемность вагонов при их перевозке используется
полностью. Сыпучесть сланцев характеризуется углом естественно-
го откоса, равным 40°.
Наличие влаги в массе горючих сланцев приводит к их смерза-
нию в зимнее время. В связи с этим необходимо проведение про-
филактических мероприятий против смерзаемости в зимний период
[27].
При выдаче горючих сланцев учитывается норма естественной
убыли в размере 0,7% массы всего продукта на каждую транспор-
тировку. Хранят горючие сланцы на открытых площадках. В про-
цессе хранения сланцы подвержены самонагреванию и самовозго-
ранию в результате окислительных процессов, аналогичных про-
цессам в штабелях угля. В качестве профилактических мер против
самонагревания и самовозгорания на складах горючих сланцев
хорошо зарекомендовали себя послойное уплотнение и укатка бо-
ковых откосов штабелей.
Торф. Торф является продуктом разложения растительных остат-
ков осоки, тростника, камыша, мхов под водой, в болотах при недо-
статочном доступе воздуха.
В свежедобытом торфе содержится 80—95% воды. Такой торф
является обратимым коллоидом, т. е. легко теряет воду при высу-
шивании, а при попадании воды поглощает ее вновь. Однако при
высушивании торфа до 35—34% влажности он превращается в не-
обратимый коллоид — не поглощает воду, но намокает с поверх-
ности. Поэтому установлена норма внутренней влажности торфа
30—32%. Суммарная или рабочая влажность торфа определяется
по формуле (3.1). Для расчетов между поставщиками и потреби-
телями и учета выполнения плана перевозок масса торфа пересчи-
тывается на условную влажность. Установлены следующие значе-
ния условной влажности: для кускового торфа — 50%; для фрезер-
ного— 53%; для торфа, отгружаемого в качестве сельскохозяйст-
венного удобрения,— 65%.
В зависимости от вида и способов добычи различают кусковой
торф, к которому относятся резной, машинно-формовочный и гид-
роторф, и фрезерный в виде крошки.
Широко применяется торф в качестве топлива для бытовых и
производственно-энергетических нужд и в качестве удобрений для
сельского хозяйства.
58
Горючая масса торфа содержит 54—60% углерода, 32—35%
кислорода, 6% водорода, а также немного серы и азота. Кроме
воды и горючих веществ, рабочая масса торфа содержит до 15%
минеральных примесей. Теплота сгорания на рабочую массу торфа
составляет 8374—10 467 кДж/кг.
В зависимости от суммарной влажности торфа его объемная
масса колеблется в широких пределах: от 0,2 т/м3 (для воздушно-
сухого продукта) до 0,65 т/м3 (для влажного). Поэтому грузоподъ-
емность универсальных железнодорожных вагонов используется
не полностью.
Для улучшения использования грузоподъемности вагонов созда-
ются торфяные «вертушки» из полувагонов с бортами, наращенны-
ми на 800—900 мм.
Масса торфа на станциях отправления и назначения определяет-
ся взвешиванием на вагонных весах или обмером. При выдаче тор-
фа учитывается норма естественной убыли, равная 0,7% массы
груза. Сыпучесть торфа характеризуется углом естественного отко-
са, равным 39—42°.
При длительном хранении торф подвержен самонагреванию и
самовозгоранию вследствие химических) биохимических и физиче-
ских процессов, протекающих в массе груза при взаимодействии
с кислородом воздуха. Повышение температуры торфа выше
65—70°C сопровождается образованием торфяного полукокса, ко-
торый под действием кислорода воздуха воспламеняется и приводит
к пожару.
Самонагреванию торф подвержен при влажности 20—65%. Ин-
тенсивность выделения тепла возрастает с ростом влажности топ-
лива. Кроме того, рост влажности торфа приводит к изменению его
теплоемкости, теплопроводности, плотности, ухудшает условия про-
никновения воздуха внутрь каравана (штабеля) и в конечном счете
замедляет процесс самонагревания. Наиболее интенсивное нагре-
вание торфа происходит в верхних соприкасающихся с воздухом
слоях караванов.
Длительное хранение торфа на полях добычи осуществляется
на открытых площадках в караванах. Максимальные размеры ка-
раванов 125 X 30 X 7,5 м. Место укладки каравана необходимо тща-
тельно очищать от остатков старого торфа.
Не допускается закладка на хранение торфа с температурой
выше 40 °C, с примесью полукокса, а также кускового торфа с со-
держанием более 10% мелочи и фрезерного с содержанием более
5% примесей (древесины, сухой травы и т. д.).
Температуру торфа измеряют не реже чем через 15 дней на
глубине 1—1,5 м от поверхности каравана. При повышении темпе-
ратуры до 50 °C и выше ее измеряют не реже чем через 5 дней. При
повышении температуры до 60 °C осуществляют отбор торфа из
зоны разогрева с последующей укладкой на это место торфа с влаж-
ностью не ниже 65%. В случаях повышения температуры до 65°C
59
или обнаружения очагов самовозгорания тлеющий торф заливают
водой и вывозят для расходования.
По своим физико-химическим свойствам торф относится к лег-
когорючим грузам. Для предотвращения загорания в пути следо-
вания выполняют следующий порядок погрузки: до высоты на
200 мм ниже верхнего уровня бортов укладывают торф с нормаль-
ной влажностью, а затем торф с влажностью не ниже 65%. Погруз-
ку производят с «шапкой» треугольного сечения высотой 200—।
250 мм. При температуре наружного воздуха выше 20 °C дополни-
тельно увлажняют поверхность торфа.
Древесный уголь. При сухой перегонке древесины без доступа
воздуха при температуре 500—600 °C происходит разложение орга-
нических веществ с выделением газов, скипидара, уксусной кисло-
ты, смолистых веществ, метилового спирта и других химических
продуктов. Остаточным продуктом сухой перегонки древесины яв-
ляется древесный уголь.
Древесный уголь — твердое горючее вещество черного цвета.
Его объемная масса зависит от типа древесных пород, использован-
ных для перегонки, и составляет 0,13—0,25 т/м3.
Рабочая масса древесного угля содержит около 10% влаги, 2%
золы и органические горючие вещества. В состав органической мас-
сы входит 85—90% углерода, 2—4% водорода и кислород. Наи-
меньшая теплота сгорания рабочей массы составляет около
27214 кДж/кг. Горение древесного угля происходит без пламени
при температуре до 2500 °C.
Широкое применение древесный уголь находит в металлургиче-
ском, кузнечно-прессовом и литейном производствах, что объясняет-
ся отсутствием в его составе сернистых и летучих соединений.
Древесный уголь относится к гигроскопическим материалам. Он
активно поглощает различные газы и пары воды Это свойство ис-
пользуется в различных отраслях промышленности для очистки и
обесцвечивания жидкостей, в фильтрах различного назначения и
в медицине.
Перевозят древесный уголь в крытом подвижном составе. Дре-
весный уголь—пачкающий груз, после его выгрузки вагоны подле-
жат промывке. Грузоподъемность вагонов при перевозке древесно-
го угля в зависимости от его объемной массы и типа подвижного
состава используется на 20—48%. Как легкогорючий груз древес-
ный уголь требует соблюдения условий доставки, установленных
Правилами перевозок грузов [28].
Дрова и отходы сельскохозяйственного производства. Поставка
дров производится отрезками длиной 1 м. При согласии грузопо-
лучателя к перевозке может быть предъявлено дровяное долготье
длиной 4—6,5 м.
В зависимости от влажности дровяная древесина подразделяет-
ся на три группы: сырая — с влажностью более 35%; полусухая —
25—35%; сухая — менее 25%. Влажность свежесрубленной древе-
60
сины составляет 50—60%. При естественной сушке дров в течение
1,5—2 лет их влажность может быть снижена до 16—20%.
Наличие в дровах гнили или поражение болезнью, прелью сни-
жает их тепловую ценность. Установлены нормы поражения дров
указанными пороками.
В зависимости от твердости пород древесины дрова делят на
четыре группы: первая включает дуб, граб, ясень, бук, клен; вто-
рая—березу, лиственницу; третья — кедр, ольху, сосну, пихту; чет-
вертая.— иву, осину, тополь, липу.
Перевозка дров в основном осуществляется в полувагонах, гру-
зоподъемность которых используется на 60—65%.
К отходам сельскохозяйственного производства, которые исполь-
зуются в качестве топлива, относятся солома, костра, лузга подсол-
нуха, отдубина, рисовая шелуха и т. д. По составу и тепловой цен-
ности эти виды топлива близки к дровам, их обычно используют
в качестве бытового топлива.
Транспортировка и сжигание отходов сельскохозяйственного
производства вызывают значительные затруднения вследствие их
малой объемной массы. Поэтому эти виды топлива обычно брике-
тируются. Отходы сельскохозяйственного производства относятся
к легкогорючим грузам и требуют соблюдения мер предосторожно-
сти [28].
Топливные брикеты и пылевидное топливо. Брикеты изготовля-
ют спрессовыванием на специальных прессах мелких, пылевидных
или слабоструктурных горючих материалов в куски правильной
формы. Использование таких видов топлива без предварительного’
брикетирования неэффективно из-за значительных потерь через ко-
лосниковую решетку и вытяжные устройства. Топливные брикеты
изготовляют из мелких фракций ископаемых углей, фрезерного
торфа, опилок, отходов сельскохозяйственного производства и т. д.
При горючем брикетировании связующим материалом является
смола, которая выделяется при нагревании топлива без доступа
воздуха, при холодном — каменноугольный пек, нефтяной битум,
смола, патока и т. д. Для брикетирования используется топливо,
имеющее однородную структуру и влажность до 15%.
Топливные брикеты содержат до 10% золы, не гигроскопичны,
обладают значительной механической прочностью, устойчивы к из-
менениям внешней температуры и влажности окружающей среды
Объемная масса брикетов зависит от вида топлива и изменяется
от 0,6 до 1 т/м3. Калорийность топливных брикетов соответствует
калорийности исходного топлива.
Пылевидное топливо получают тщательным размолом каменных
углей и торфа до среднего размера отдельных частиц 20—25 мк.
Объемная масса пылевидного топлива составляет 0,8—0,9 т/м3.
Пылевидное топливо обладает повышенной склонностью к само-
нагреванию и самовозгоранию. С воздухом пылевидное топливо
61
образует смесь, которая взрывается от огня, поэтому помещения
и устройства, где может скапливаться пыль, должны хорошо вен-
тилироваться.
3.2. Нефть и нефтепродукты
Общие сведения о товарных нефтепродуктах. Нефть и продукты
ее переработки представляют обширную группу грузов, находящих-
ся в различных агрегатных состояниях и имеющих специфические
свойства. В соответствии с номенклатурой плана и учета погрузки
указанные грузы разделены на три подгруппы: сырая нефть, свет-
лые нефтепродукты и темные нефтепродукты.
Сырая нефть представляет собой горючую маслянистую жид-
кость, обладающую характерным запахом, цвет которой меняется
от светло-желтого до коричневого, почти черного. Физические и хи-
мические свойства нефти зависят от ее месторождения и даже го-
ризонта залегания. Нефть — это сложная смесь различных веществ,
поэтому для ее характеристики необходимо выяснить химический,
групповой и фракционный состав.
Химический состав нефти: углерод 83—87%, водород 11—14%,
кислород и азот 0,1—1,5%, сера 0,05—5,0%.
Групповой состав нефти характеризует количественное содер-
жание парафиновых (10—70%), нефтеновых (25—75%), аромати-
ческих (5—30%) углеводородов и различных гетероорганических
соединений. По групповому составу определяют способы переработ-
ки нефти и назначение полученных нефтепродуктов.
Фракционный состав определяет количество продукта в процен-
тах от общего объема, выкипающее в определенных температурных
режимах. В нефти различают легкие (светлые) фракции, выкипаю-
щие при температуре до 350 °C, и тяжелые (темные) с температу-
рой кипения выше 350 °C. Легкие являются основой для получения
светлого топлива (бензин различного назначения, керосин и т. д.),
тяжелые—для получения мазута и продуктов его переработки.
Содержание легких фракций в общем объеме.нефти составляет не
более 30—50%. Фракционный состав существенно влияет на такие
свойства нефти и нефтепродуктов, как плотность и испаряемость,
которые в свою очередь характеризуют эффективность использова-
ния нефтепродуктов и величину возможных потерь от испарения.
Наиболее важной физической характеристикой нефти являет-
ся ее высокая теплотворная способность, достигающая 46 МДж/кг,
поэтому в настоящее время нефть перерабатывают в основном
для получения различных сортов топлива [34].
Процесс переработки нефти состоит из трех этапов: подготов-
ки к переработке, переработки и очистки полученных нефтепродук-
тов. В зависимости от состава нефти и необходимости получения
продуктов определенного качества различают физические и хи-
62
(Мические способы переработки. В процессе физического способа
(прямой перегонки) нефть разделяют на фракции по температу-
рам кипения без разрушения молекулярной структуры. Техноло-
гический процесс прямой перегонки состоит из нагревания, испа-
рения, конденсации и охлаждения при атмосферном давлении.
В результате прямой перегонки получают бензин (3—15%), лиг-
роин (7—10%), керосин (8—20%), газойль (7—15%), масляные
дистилляты (20—25%) и мазут (65—90%). Разгонка мазута на
фракции производится на аппаратах, работающих в условиях ва-
куума, что позволяет снизить температуру кипения с 450—500 до
220 °C и избежать разложения углеводородов. В результате полу-
чают тяжелый газойль, соляр, масляные дистилляты и гудрон.
Сравнительно небольшой выход бензинов при прямой перегон-
ке нефти вызвал необходимость разработки и внедрения химиче-
ских способов переработки: крекинг (термический и 'каталитиче-
ский), пиролиз и др. Термический крекинг (процесс расщепления
длинных молекул тяжелых углеводородов на более короткие мо-
лекулы низкокипящих фракций) протекает в условиях высоких
температур (до 500—700°C) и высокого давления (4—6 МПа).
В результате термического крекинга получают светлое топливо из
мазута или нефтяных остатков (гудрона и полугудрона): крекинг-
бензин (30—35%), крекинг-газы (10—15%), крекинг-остатки
(50—55%). Полученные крекинг-бензины нестабильны, а поэтому
используются только как составные части моторного топлива.
Каталитический крекинг протекает при высоких температурах
и присутствии катализаторов (алюмосиликатов), что позволяет
снизить давление до 0,2—0,3 МПа. При таком способе переработ**
ки значительно повышается качество полученных нефтепродуктов,
а выход крекинг-бензинов достигает 35—40%, однако подготовка
исходного сырья достаточно сложная.
Пиролиз — процесс получения жидкой смолы и газов из керо-
сина при температуре 650 °C. Из жидкой смолы в последующих
стадиях переработки извлекают ценные ароматические углеводо-
роды (бензол, толуол и др.).
Последним этапом переработки нефти является очистка полу-
ченных полуфабрикатов (особенно светлых) с целью удаления
смолистых веществ, кислородных и сернистых соединений, явля-
ющихся вредными примесями и снижающих качество нефтепро-
дуктов. Товарные нефтепродукты получаются компоновкой одно-
родных 'полуфабрикатов, полученных различными способами пере-
работки нефти с введением в смесь специальных присадок и до-
бавок, обеспечивающих необходимые эксплуатационные качества.
Продукты переработки нефти (светлые и темные) в зависимо-
сти от назначения условно делятся на три группы: топливо, сма-
зочные материалы, прочие продукты.
К группе топлива относятся: топливные газы, моторное топли-
во, дизельное, топливо для реактивных двигателей, газотурбинных
63
установок, котельное (в основном малосернистые и сернистые ма-
зуты) и печное топливо.
Основной качественной характеристикой моторного топлива
(бензина, лигроина, керосина) является детонационная стойкость,
определяемая октановым числом. Чем выше октановое число, тем
выше качество моторного топлива, особенно бензина, и меньше
опасность детонации. Увеличение октанового числа на единицу
позволяет снизить расход бензина примерно на 1 %. Стойкость
топлива к детонации повышается добавлением антидетонаторов,
наиболее эффективным из которых является тетраэтилсвинец.
К важнейшим характеристикам моторного топлива относятся так-
же испаряемость, теплота сгорания, содержание смолистых ве-
ществ и сернистых соединений, химическая и физическая стабиль-
ность.
Основным показателем дизельного топлива является способ-
ность к самовоспламенению при впрыскивании его в камеру сго-
рания. Это свойство характеризуется цетановым числом, при вы-
соком значении которого (45—50) топливо сгорает полностью и
равномерно. Качество дизельного топлива оценивается также теп-
лотой сгорания, вязкостью, температурой застывания, а для топ-
лива, применяемого в быстроходных дизелях, — испаряемостью.
Определяющие эксплуатационные свойства котельного топли-
ва — теплотворная способность и вязкость. От вязкости зависит
эффективность распыления топлива в форсунке.
Группа смазочных материалов в зависимости от агрегатного
состояния подразделяется на жидкие масла и пластичные (кон-
систентные) смазки. Жидкие масла используются для смазки тру-
щихся деталей и узлов установок, работающих в самых различ-
ных режимах и условиях. Кроме того, жидкие масла могут ис-
пользоваться как диэлектрики, охлаждающие жидкости при
закалке, как жидкости в гидравлических системах и т. д. Основ-
ным свойством смазочных масел является способность образовы-
вать на поверхности трущихся тел достаточно прочную масляную
пленку, прочность которой тем больше, чем выше вязкость масла.,
Масла должны быть стабильными, стойкими против окисления,
обладать антикоррозионными свойствами. Пластичные смазки
имеют мазеобразную консистенцию. По назначению они подраз-
деляются на антифрикционные, защитные (антикоррозионные) и
уплотнительные. Пластичные смазки получают введением в жид-
кие нефтяные масла специальных загустителей.
К группе прочих нефтепродуктов относится большой ассорти-
мент продуктов, имеющих самое различное применение — это рас-
творители и осветительные керосины; парафины и церезины, би-
тумы нефтяные и пек; электродный кокс и сажа; специальные
продукты узкого применения (нефтяные кислоты, пенообразовате-
ли для литейных форм, мягчители для резины и др.). К группе;
прочих относятся также нефтепродукты, служащие сырьем для
•64
нефтехимической и химической промышленности: низкомолекуляр-
ные предельные углеводороды (метан, этан, пропан, бутан), низ-
комолекулярные омфины (этилен, пропилен, бутилен), ароматиче-
ские углеводороды (бензол, толуол, ксилол, нафталин), а также
сернистые и кислотные соединения.
Свойства нефтепродуктов. Основными свойствами нефтепро-
дуктов, влияющими на условия транспортирования, хранения и
выполнения операций по наливу и сливу, являются: плотность,
вязкость, температура плавления и вспышки, испаряемость, дав-
ление насыщенных паров и некоторые другие.
Плотность нефти р зависит от содержания легких фракций, из-
меняется от 650 до 1060 кг/м3 и является качественной и количе-?
ственной характеристикой. В зависимости от плотности различают
легкую (р=6504-870 кг/м3), среднюю (р=8714-910 кг/м3) и тя-
желую (р=910-т-1060 кг/м3) нефть. Плотность влияет на скорость
истечения нефтепродуктов при выполнении операций по сливу и
наливу, определяет возможность разогрева открытым паром и
быстроту обезвоживания. Например, мазут с плотностью более
1000 кг/м3 не рекомендуется подогревать открытым ларом, так как
он плохо отстаивается от воды. Плотность используют для опре-
деления массы нефтепродуктов в цистернах и резервуарах при
объемно-весовом способе учета количества груза, который явля-
ется наиболее распространенным и универсальным. В настоящее
время разработаны и внедряются новые способы определения мас-
сы (акустический, оптический, тепловой и др.), позволяющие более
точно и с минимальными трудозатратами определить количество
груза в цистернах.
Плотность измеряется специальным прибором — ареометром.
Точность измерения плотности нефтепродуктов ареометром состав-
ляет 0,05%, а в лабораторных условиях с помощью гидростатиче-
ских весов или пикнометра — до 0,005%.
Плотность высоковязких нефтепродуктов (v>200 мм2/с при
50°C), в которые ареометр невозможно погрузить, определяется
расчетами. При этом пробу исследуемого продукта смешивают с
таким же количеством маловязкого растворителя, плотность кото-
рого известна, и определяют плотность смеси из условий:
Рсм = 0»5 (рв + Рр)» Рв— 2рсн—рр,
где рем, рр, р» — плотность соответственно смеси, растворителя и высоковязкого
нефтепродукта, кг/м3.
Вязкость определяет подвижность (текучесть) нефтепродуктов
и оказывает существенное влияние на условия транспортирования,
перекачки и выполнения операций по сливу и наливу. Различают
динамическую ц, Н-с/м2, кинематическую v, м2/с, и условную вяз-
кость ВУ. Динамическая вязкость определяется с помощью шари-
кового вискозиметра замером времени качения шарика, катяще-
з Зак. 1782 65
гося внутри наклонной трубки, заполненной исследуемым нефте-
продуктом [7]:
(₽ш—Рнп),
где т—время качения шарика, с;
Рш, рнв — плотность соответственно шарика и исследуемого нефтепродук-
та, кг/м3;
с — константа шарика, определенная по эталонной жидкости,
Н-м/кг.
Кинематическая вязкость (отношение динамической вязкости
к плотности жидкости) широко используется для расчетов дви-
гателей, движения нефтепродуктов по трубопроводу, а также
для характеристики видов топлива и особенно смазочных мате-
риалов [8]. Единица измерения кинематической вязкости 1 м2/с.
Кинематическая вязкость определяется химическим составом неф-
тепродуктов и в значительной степени зависит от температуры
(рис. 3.1). Кинематическая и условная вязкость связана между
собой аналитическим выражением
vt =0,0731 ВУ#
0,0631
ВУ/
где V/, ВУ< — соответственно кинематическая и условная вязкость при темпе-
ратуре Л
Высокопарафинистые нефти обладают так называемой анома-
лией вязкости, которая заключается в том, что после термообра-
ботки или механического воздействия повторно определенная
вязкость нефтепродукта при той же температуре оказывается ни-
же, чем до обработки. Однако через некоторое время первоначаль-
ная вязкость восстанавливается. Это явление связано с тем, что
углеводороды парафинного ряда при относительно низких темпе-
ратурах образуют сплошную пространственную сетку из крупных
Рис. 3.1. Зависимость кинематиче-
ской вязкости от температуры:
ДЛ — летнее дизельное топливо; ДЗ ~
зимнее дизельное топливо
и мелких кристаллов парафина.
Такая сетка под действием терми-
ческой или механической обработ-
ки нарушается, и вязкость снижа-
ется. Аномалия вязкости особо
часто наблюдается при производ-
стве грузовых операций с мазута-
ми, особенно высоковязкими.
Вязкость мазутов, как и других
нефтепродуктов, зависит также от
давления. С ростом давления вяз-
кость повышается. Установлено,
что чем сложнее молекулярное
строение компонентов мазута, тем
большее влияние давление ока-
зывает на вязкость [33].
66
Таблица 36
Нефтепродукт Плот- ность» кг/м3 Температура самовоспламе- нения. °C Температура вспышки» °C Пределы взрываемости. °C
нижний верхний
Керосин 819 260 +28 +26 +65
Бензин А-74 730 300 -36 -36 —7
Топливо Т-1 813 345 -!-28 4-25 -L-57
Мазут флотский 935 385 -128 + 124 -М45
«ZU» Масло автотрак- торное АК-15 930 340 1-217 + 187 +225
Температура плавления (застывания) для нефтепродуктов из-
меняется от —80 °C для некоторых бензинов до +150 °C для биту-
мов. Температура плавления характеризует температурные преде-
лы применения топлива без предварительного подогрева. Темпе-
ратура застывания топлива должна быть на 5—10°C ниже темпе-
ратуры, при которой предполагается его использование.
Температура вспышки зависит от химического состава нефте-
продуктов и характеризует его пожарную опасность. По темпера-
туре вспышки все нефтепродукты делятся на две группы: легковос-
пламеняющиеся (до 45°С) и горючие (более 45°С). Температура
вспышки определяет предельно допустимую температуру разогрева
нефтепродуктов перед производством операций по сливу, которая
должна быть ниже температуры вспышки не менее чем на 10°C
Температура вспышки является также показателем чистоты отбора
фракций нефтепродукта и отсутствия смешения разных продуктов.
Температурные характеристики некоторых нефтепродуктов приве-
дены в табл 3.6.
Пределы взрываемости определяют минимальное (нижний пре-
дел) и максимальное (верхний предел) содержание паров нефте-
продукта в воздухе, способных взорваться при воздействии откры-
того огня Зона взрываемости лежит в пределах 1—10%:
Нефтепродукт Верхний предел Нижний предел
Бензин . . . 1,0 6,0
Бензол ... 1,5 9,5
Керосин . . 1.4 7.5
Пределы взрываемости могут определяться также температу-
рой, при которой произойдет взрыв, при этом нижний предел взры-
ваемости соответствует температуре вспышки (см. табл. 3.6).
Испаряемость — способность жидкости переходить в парообраз-
ное состояние в результате того, что плотность паров нефтепродук-
тов больше плотности воздуха Испаряемость главным образом
3* 67
зависит от фракционного состава, упругости паров и вязкости.
Наибольшей испаряемостью характеризуются бензины, у которых
данный показатель в 50—100 раз [9] больше, чем у других свет-
лых нефтепродуктов. Темные нефтепродукты испаряются слабо,
смазочные масла практически не испаряются.
Различают статическое и динамическое испарение. Статическое
испарение приводит к потере количества и главное качества нефте-
продукта, вставшего в резервуаре. Объясняется это тем, что
с поверхности жидкости улетучиваются в первую очередь легкие
фракции нефтепродуктов, а жидкая фаза при этом становится бо-
лее тяжелой.
Динамическое испарение, при котором нефтепродукт и воздух
движутся относительно друг друга, является важнейшим каче-
ственным показателем моторных и ряда других видов топлива.
От хорошего испарения зависит устойчивая работа двигателя, срок
его службы, расход топлива. Вместе с тем динамическое испарение
в процессе слива и налива приводит к количественным и качествен-
ным потерям и является отрицательным явлением.
Статическое испарение происходит с неподвижной поверхности
в неподвижный воздух, например, при хранении в резервуарах.
Если над поверхностью нефтепродукта неограниченное простран-
ство, испарение идет непрерывно. При этом скорость испарения
зависит от температуры и давления воздуха. Испарение нефтепро-
дуктов в закрытом резервуаре не прекращается и тогда, когда
объем газового пространства оказывается насыщенным парами.
При этом конденсируется такое же количество паров, какое за
данный отрезок времени испаряется из жидкой фазы.
Степень испарения нефти и нефтепродуктов определяется раз-
ностью между числом молекул, вылетающих из жидкости, и числом
молекул, ею поглощаемых. Чем больше эта разность, тем сильнее
испарение. Скорость свободного испарения пропорциональна дав-
лению насыщенных паров и обратно пропорциональна внешнему
давлению. По мере уменьшения внешнего давления испарение
сильно увеличивается и достигает максимального значения в ва-
кууме. Поэтому для сохранения легкоиспаряющихся нефтепродук-
тов наиболее благоприятным является хранение под давлением,
несколько превышающим упругость их паров.
Изменение давления паровоздушной смеси в газовом простран-
стве резервуаров, которое происходит в результате суточных коле-
баний температуры воздуха, его давления и солнечной радиации
приводит к необходимости устройства в резервуарах специальных
дыхательных клапанов. Через клапаны происходит вытеснение па-
ровоздушной смеси при повышении давления и впуск атмосферного
воздуха при его понижении. Это явление носит название «малое
дыхание» в отличие от «большого дыхания», которое происходит
при сливе и наливе резервуаров. Как «большие», так и «малые
дыхания» приводят к значительным потерям нефтепродукта.
68
Как показали опытные проверки, величина потерь от «малых
дыханий» зависит главным образом от объема газового простран-
ства и температурного перепада. Так, например, из резервуара
вместимостью 5 тыс. м3, заполненного автомобильным бензином на
0,9 объема с упругостью паров 53,3 кПа, теряется в сутки 40 кг
бензина, а заполненного на 0,1 теряется 300 кг бензина, т. е. почти
в 8 раз больше.
Величина потерь нефтепродуктов от «больших дыханий», свя-
занных с циклом слива и налива резервуаров,.в основном зависит
от оборачиваемости резервуаров. В среднем за одно наполнение
резервуара вместимостью 5 тыс. м3 бензином вытесняется паро-
воздушная смесь, содержащая около 4 т бензина [9].
Давление насыщенных паров (упругость паров) для нефтепро-
дуктов является сложной функцией фракционного состава, темпе-
ратуры и соотношения объемов паровой и жидкой фаз. Паспортное
давление насыщенных паров определяется опытным путем при
температуре 38°C и отношении объема жидкой фазы к объему
паровоздушной фазы, равном 1 :4. Для автобензинов, например,
давление насыщенных паров в указанных условиях составляет
9,33-104 Па, а для дизельного топлива— (0,084-0,13) 104 Па.
Давление насыщенных паров влияет не только на испаряемость,
но имеет практическое значение при сливе и наливе сырой нефти
и светлых нефтепродуктов, содержащих большое количество лег-
ких фракций. При перекачке жидкости насосами во всасывающих
трубопроводах и при самотечном сливе на сифонных участках
жидкость находится под вакуумом. При достаточно высокой упру-
гости паров происходит выкипание жидкости, образующиеся при
этом газовые пробки нарушают непрерывность потока, и в резуль-
тате разрыва струи наступают перебои в работе насосов или
сифонов.
Статическое электричество накапливается нефтью и продукта-
ми ее переработки, так как последние являются диэлектриками.
Наиболее благоприятные условия для образования статического
электричества возникают при движении нефтепродуктов по трубо-
проводам, резиновым шлангам, а также при трении капель или
струй продукта о воздух. Заряды статического электричества,
образовавшиеся в трубопроводах, выносятся вместе с нефтепродук-
том в цистерну и там накапливаются.
На процесс образования статического электричества оказывают
влияние химический состав жидкости, диэлектрическая проницае-
мость, вязкость, плотность, температура и другие факторы. Наибо-
лее сильную склонность .к электризации проявляют светлые нефте-
продукты — бензин, керосин, дизельное топливо. Нефть, как пра-
вило, электризуется слабо.
Статическое электричество оценивается силой тока или напря-
женностью поля, создаваемого зарядами. Силой тока оценивают
электризацию нефтепродуктов при их течении в трубопроводах,
69
напряженностью поля — электризацию газового пространства в ре-
зервуаре. При этом разность потенциалов может достигать
350 тыс. В.
На величину образующихся зарядов при движении по трубо-
проводам и наливе в железнодорожные цистерны оказывают суще-
ственное влияние скорость потока, материал и диаметр трубопро-
вода, шероховатость его стенок и т. д.
Различают три стадии налива нефтепродуктов, когда возможно
искрообразование:
начальная стадия, при этом высота налива меняется от нуля до
уровня нижнего отверстия стояка; искрообразование происходит
с поверхности струи на корпус цистерны;
вторая стадия — загрузка; искровой разряд возникает с откры-
той поверхности нефтепродукта;
Завершающая стадия — извлечение наливных рукавов; разряд
образуется между стояком и паровоздушным пространством, имею-
щим в момент окончания налива максимальный потенциал.
После прекращения наполнения резервуара величина потенциа-
ла убывает в зависимости от времени по экспоненциальному зако-
ну тем медленнее, чем больше электрическое сопротивление нефте-
продукта. Проведенные исследования позволили установить макси-
мальные скорости налива продукции: начальная скорость 1 м/с,
скорость налива 12 м/с, продолжительность выдержки перед
изъятием стояка не менее 2 мин.
Накопление статического электричества и возможность образо-
вания искрового разряда обусловливают необходимость заземле-
ния цистерн для предупреждения возможных взрывов и пожаров.
Статическое электричество, кроме пожароопасности, отрицательно
влияет на организм человека, ухудшает санитарно-гигиенические
условия труда.
Коррозионность — способность оказывать разрушающее влияние
на металлы — обусловливается наличием в составе нефти и нефте-
продуктов сернистых соединений, водорастворимых минеральных
кислот и щелочей, органических кислот и воды. Одним из показа-
телей коррозионной агрессивности нефтепродуктов является кис-
лотное число, которое показывает, сколько миллиграммов едкого
кали (КОН) необходимо затратить для нейтрализации свободных
органических кислот, содержащихся в 100 мл нефти.
Наличие указанных агрессивных веществ в нефтепродуктах
строго регламентируется стандартами. Особо важное ограничение
в топливе и маслах сернистых соединений. Так, например, увели-
чение содержания серы в моторных топливах с 0,2 до 0,5% увели-
чивает износ двигателя на 25—30%.
На железнодорожном транспорте коррозионные свойства налив-
ных грузов проявляются в том, что в процессе перевозки, особенно
светлых нефтепродуктов, котлы цистерн покрываются ржавчиной,
которая в свою очередь проникает в нефтепродукты, загрязняя их.
70
При использовании топлива со
ржавчиной (механической приме-
сью) созникают перебои и отказы
в работе двигателей в результате
их засорения. По этой причине, а
также для обеспечения более дли-
тельного срока службы подвиж-
ного состава необходимы специ-
альные защитные покрытия внут-
ренней поверхности котлов цис-
Рис. 3.2. Зависимость скорости
розии железа от концентрации
ной кислоты
терн.
Скорость коррозии металличе-
ских стенок цистерны можно сни-
зить до минимума, если перево-
зить жидкость в концентрации,
вызывающей особое пассивное состояние металла. Например,
кор-
сер-
для
серной кислоты (рис. 3.2) такая концентрация [32] находится
в пределах 65—100%.
Химическая и физическая стабильность означает постоянство
химического и физического состава в течение определенного перио-
да времени. Нефть и нефтепродукты в процессе хранения вступают
в контакт с кислородом, металлом, светом, повышенной темпера-
турой и другими факторами, которые обусловливают процессы
окисления, полимеризации .и конденсации. Наибольшие изменения
свойств наблюдаются в результате окисления кислородом воздуха
химически наиболее неустойчивых соединений, входящих в состав
нефтепродуктов (например, непредельных углеводородов крекинг-
бензина). Образующиеся при этом смолы и нерастворимые осадки
резко ухудшают качество топлива.
Процесс окисления—самоускоряющийся процесс, так как обра-
зовавшиеся кислые соединения становятся в свою очередь катали-
заторами и увеличивают скорость реакции. Катализаторами окис-
лительного процесса являются также вода, механические примеси
и сернистые соединения. Содержащийся в бензине тетраэтилсвинец
способствует окислению, а, кроме того, под действием температу-
ры, солнечного света и других агрессивных факторов разлагается,
образуя белый осадок — двуокись свинца. Скорость окисления за-
висит от объема резервуара хранения или тары и с уменьшением
объема увеличивается. Наиболее быстро теряют химическую и фи-
зическую стабильность бензины. Дизельное топливо более устой-
чиво сохраняет свои свойства.
Химическая стабильность характеризуется иодным числом (на-
личием в топливе непредельных углеводородов) и индукционным
периодом (временем, в течение которого испытуемое топливо, на-
ходящееся в условиях, регламентированных стандартами, практи-
чески не подвергается окислению). Индукционный период бензи-
нов, например, должен составлять не менее 450—900 мин.
7!
Т а б л и ц а 3.7
Нефть и нефтепродукты Срок хранения, годы, для климатических поясов
Северный Средний Южный
Бензин авиационный: при хранении в наземных резервуа- 3,5 3,0 2,0
рах то же в заглубленных резервуарах 4,0 3,5 2,5
Бензин автомобильный 1,0 0,75 0,5
Керосин тракторный 1,0 0,9 0,9
Дизельное топливо 5,0 5,0 5,0
Для увеличения срока годности топлива в него добавляют спе-
циальные антиокислительные присадки. На основе химической ста-
бильности установлены предельные сроки хранения нефтепродук-
тов (0,5—6 лет) в зависимости от типа топлива, хранилища и кли-
матической зоны (табл. 3.7).
Период хранения может быть продлен, если к концу установ-
ленного срока нефтепродукты по всем показателям соответствуют
стандарту и имеют запас качества по показателям, наиболее
склонным к изменению при длительном хранении.
Физическая стабильность означает постоянство фракционного
состава и упругости паров, что достигается хранением и перемеще-
нием в герметических емкостях, исключающих потери легких
фракций.
Токсичность (ядовитость) нефтепродуктов выражается во вред-
ном воздействии на организм человека, в загрязнении окружающей
среды. В организм человека токсичные вещества попадают через
дыхательные пути, пищевой тракт, кожные покровы. Частое попа-
дание бензина на кожу сушит ее, приводит к шелушению и экземе,
всасываясь через кожу, может привести к общему отравлению.
Продолжительное вдыхание паров бензина при повышенной кон-
центрации вредно влияет на нежную систему, вызывает головную
боль и общее недомогание. Токсичность действия паров нефтепро-
дуктов на человеческий организм приводит к необходимости огра-
ничения их допустимого содержания в рабочей зоне:
Нефтепродукт Допустимая кон-
центрация, кмг/м3
Бензин.............. 200
Бензол............... 50
Керосин............. 300
Сероводород.......... 10
Толуол.............. 100
Фенол................. 5
Существуют также предельно допустимые концентрации паров
нефтепродуктов в атмосфере населенных пунктов, нормируется
72
предельная концентрация нефтепродуктов в водоемах для обеспе-
чения нормальной жизнедеятельности живых организмов.
Наиболее токсичными являются этилированные бензины, так
как этиловая жидкость, в состав которой входит тетраэтилсвинец,—
сильное ядовитое вещество. Проводятся работы по замене этило-
вой жидкости другим антидетонатором, обладающим меньшей
токсичностью.
3.3. Руды и рудные концентраты
Классификация рудных грузов, основные свойства, способы
обогащения. Рудные грузы предъявляются к перевозке в виде сы-
рой руды (сортированной, рядовой и мелочи), рудных концентра-
тов, агломерата (горячего <и охлажденного) и металлических ока-
тышей. В настоящее время основную долю перевозимых грузов
составляет сырая руда. Однако доля других видов рудного сырья
в перевозках имеет тенденцию к увеличению и будет в дальнейшем
постоянно расти по мере развития промышленной базы по пере-
работке горной породы и вовлечения в сферу использования все
более бедных руд. Деление на бедные и богатые руды производит-
ся по концентрации основного компонента. Для всех видов руды
при данном уровне развития техники устанавливаются нижние пре-
делы содержания полезных минералов, которые определяют техно-
логическую возможность и экономическую целесообразность добы-
чи и переработки рудного сырья. Например, содержание меди
должно быть не менее 0,5—1,5%, цинка—1,0%ь олова — 0,1%.
По составу полезных элементов руды подразделяют на металличе-
ские, полиметаллические, содержащие несколько металлов, и не-
металлические.
Основные физико-химические свойства рудных грузов, влияю-
щие на условия транспортирования и хранения: объемная масса,
влажность, гранулометрический состав, пористость, абразивность,
корродирующие и другие специфические особенности [19].
Объемная масса рудных грузов колеблется в широких пределах
и зависит от содержания основного минерала, вредных и полезных
примесей, пустой породы, влажности, пористости и других факто-
ров. В свою очередь объемная масса влияет на степень использо-
вания грузоподъемности подвижного состава и погрузочно-разгру-
зочного оборудования.
Влажность является одним из качественных показателей руд-
ного сырья, определяет технологию использования, степень смер-
заемости в зимних условиях и липкость в теплое время года. Пре-
делы безопасной влажности и способы профилактики против
смерзания устанавливаются для каждого вида руды отдельно.
Пористость — важнейший качественный показатель рудного
сырья — улучшает условия доменного процесса, обеспечивая сво-
73
бодный проход газов между и внутри кусков шихты. Однако порйс^
тая руда более гигроскопична, легче выветривается и измельчает-
ся, больше подвержена смерзаемости. В зависимости от пористо-
сти, составляющей 10—45%, руды делятся на плотные, малопорис-
тые и рыхлые. Различают пористость в естественном (пористость
массива рудного тела), в наиболее рыхлом (после добычи из шахты
или карьера) и в наиболее уплотненном состояниях. При этом
коэффициент разрыхления горной породы составляет для плотных
и малопористых пород 1,6—1,8; для рыхлых— 1,2—1,3.
В целях более полного использования вместимости (грузо-
подъемности) подвижного состава, уменьшения выдувания встреч-
ными потоками воздуха в процессе перевозки, а также в других
производственных целях разрыхленное при добыче рудное сырье
уплотняют. Возможное при этом уменьшение объема характеризу-
ется коэффициентом уплотнения (отношением массы груза в еди-
нице объема после и до динамического уплотнения). Коэффициент
уплотнения зависит от гранулометрического состава, коэффициен-
та внутреннего трения и приложенных усилий.
Г ранулометрический состав определяет выбор способов обога-
щения рудного сырья, подготовки его к использованию, а также
влияет на условия транспортирования и перегрузок. Размеры от-
дельных кусков руды могут меняться в широких пределах — от
пылевидных (менее 0,05 мм) до особо крупных (более 320 мм).
Однако в процессе добычи и обогащения есть возможность получе-
ния оптимального гранулометрического состава. Управляющими
факторами при этом являются технологические условия обогаще-
ния рудного сырья и восстановления металлов, а также оптималь-
ное использование вместимости (грузоподъемности) подвижного
состава, снижение ударных перегрузок при погрузке, а также ра-
циональное использование погрузочно-разгрузочных машин.
Гранулометрический состав, смерзаемость и липкость могут
явиться причиной возникновения сводов над выпускными отвер-
стиями бункеров, воронок и люков подвижного состава. Явление
сводообразования препятствует свободному истечению груза и тре-
бует принятия специальных мер для нормализации перегрузочных
процессов. Поэтому размеры выпускных отверстий бункеров дол-
жны соответствовать размерам типичных кусков горной породы,
а максимально допустимые размеры отдельных кусков — принято-
му оборудованию.
Допустимый максимальный размер кусков руды d, обусловлен-
ный емкостью ковша V экскаватора или погрузчика, составляет
</<0,75В зависимости от объема кузова Ук подвижного соста-
ва и в целях снижения ударных нагрузок максимальный размер
куска </<0,5 При перемещении руды конвейерами d ограни-
чивается шириной несущей ленты В, м: </^0,5 В — 0,1. Бункерная
74
погрузка допускает использование кусков руды с максимальными
размерами:
(0,75-4-0,8) b,
где b — наименьшая сторона выпускного отверстия бункера.
Абразивность — способность к истиранию стенок бункеров,
затворов, питателей и других поверхностей, контактирующих
с грузом, — одно из отрицательных свойств некоторых рудных гру-
зов. Пылевидные частицы рудных грузов, обладающих абразив-
ными свойствами, оказывают вредное влияние на организм чело-
века, находящегося в зоне пыления, и особенно на дыхательные
пути.
Добытая из недр земли руда в большинстве случаев имеет низ-
кое содержание полезных минералов и использовать ее непосред-
ственно для металлургической переработки экономически нецеле-
сообразно, а полиметаллические или комплексные руды вообще
невозможно без предварительной подготовки, разделения и обо-
гащения.
Процессы обогащения основаны на физических свойствах мине-
ралов, образующих руды, и на гидрофобных свойствах поверхности
минералов. Обогащение рудных грузов заключается в дроблении,
грохочении, промывке водой, флотации, магнитной сепарации, агло-
мерации и окомковании. Цель обогащения — повышение содержа-
ния основного компонента, удаление вредных примесей и пустой
породы, улучшение гранулометрического состава [14].
В процессах дробления, грохочения и сортировки сырая руда
измельчается до заданных размеров и разделяется на рядовую
(несортированную) и кусковую (сортированную) руду, а также
рудную мелочь. К сортированным относятся руды, у которых отно-
шение размеров (например, диаметров) наибольшего и наимень-
шего кусков не превышает 2,5. У несортированных руд аналогичное
отношение составляет более 2,5. Рудная мелочь (аглоруда) содер-
жит 92% фракций с размерами частиц менее 10 мм и только 8%
частиц с размерами 10—20 мм.
Промывка водой представляет собой простейший способ обога-
щения, который основан на вымывании пустой породы, глинистых
и других примесей потоком воды. В результате получается так на-
зываемая мытая руда, отличающаяся повышенной влажностью.
Наиболее распространенным способом обогащения бедных
и полиметаллических руд является флотация. Флотация основана
на способности минералов прилипать к воздушным пузырькам,
проходящим через специально подготовленную пульпу (смесь воды
с измельченной рудой), и переходить вместе с ними в пенный слой,
а других оставаться в воде. Таким образом разделяют минералы
и после заключительных операций по обезвоживанию и сушке по-
лучают конечные продукты — рудные концентраты (из пенного
слоя) и флотационные хвосты. Эффективность и качество флота-
75
ционного процесса и конечных продуктов зависят от гранулометри-
ческого состава исходного сырья (размеры частиц должны быть
0,5—0,02 мм) и режимов флотации (плотности и температуры
пульпы, состава воды, продолжительности процесса и др.). Исполь-
зуя различные реагенты, добавляемые в процессе флотации, можно
влиять на гидрофобные свойства минералов, что позволяет разде-
лять полиметаллические руды и получать медный, свинцовый
и цинковый концентраты.
Рудное сырье черных металлов. Основными видами сырья для
производства черных металлов являются железосодержащие руды,
продукты переработки серного колчедана, железорудные концен-
траты, агломерат и окатыши [12].
Железосодержащие руды в зависимости от образующего руду
минерала делятся на гематитовые, магнетитовые, гетитовые и сиде-
ритовые.
Гематитовые руды (красный железняк) имеют наибольшее про-
центное содержание железа (50—70%, а в отдельных случаях 75—
90%); отличаются сравнительной химической чистотой, малым со-
держанием вредных примесей. Магнетитовые руды (50—65% желе-
за) характеризуются трудной восстановимостью, магнитными свой-
ствами, широкими пределами влажности, плотности и вредных
примесей (у отдельных видов руд содержание серы до 5%). Бурые
железняки (гетины) содержат 25—55% железа и в большинстве
случаев представляют собой очень пористые аморфные соединения,
пористость которых 16—44%. Это дает возможность непосред-
ственного их использования в доменном процессе. Особо ценными
в металлургической промышленности являются бурые железняки
Керченского месторождения из-за наличия в них повышенного со-
держания марганца (2—3%), ванадия (0,07%). Иногда бурым
железнякам могут сопутствовать минералы серного колчедана,
цинковой обманки, свинцового блеска, что является причиной по-
явления в руде вредных примесей серы и фосфора. У сидеритов
(шпатовых железняков) наиболее низкое содержание железа (30—
40%), плотная структура, относительно небольшая влажность.
Шпатовым железнякам часто сопутствуют сернистые соединения
железа и цинка [5].
Все руды черных металлов — смерзающиеся грузы, перевозятся
навалом в открытом подвижном составе; хранятся на открытых
площадках, предварительно спланированных и забетонированных.
Высота штабеля может достигать 6—8 м. При хранении не реко-
мендуется смещение сортов и засорение пылеобразующими мате-
риалами и посторонними предметами.
Руды серного колчедана представляют собой сернистые соеди-
нения железа желтоватого или зеленовато-серого цвета с металли-
ческим блеском. Различают следующие основные сернистые соеди-
нения железа: серный колчедан (пирит), магнитный колчедан (пир-
ротин) и медный колчедан (халькопирит). В природе серный колче-
76
дан в чистом виде встречается редко, обычно он вырабатывается
промышленностью при обогащении медных и полиметаллических
руд. Полезной составной частью серного колчедана является двух-
сернистое железо, которое в чистом виде содержит 53,5% серы
и 46,5% железа. Большое содержание серы делает серный колче-
дан пригодным для непосредственной выплавки чугуна. Это сырье
применяется главным образом в химической промышленности для
производства серной кислоты, а остающиеся после обжига продук-
ты переработки — огарки в виде окиси железа—используются для
выплавки чугуна.
В зависимости от предварительной обработки и обогащения
к перевозкам по железным дорогам предъявляют рядовой, сорти-
рованный, гранулированный и флотационный серный колчедан.
Гранулированный серный колчедан получается измельчением рядо-
вого, он содержит 35—50% серы,обладает значительной твердостью
и абразивностью, оказывает сильное истирающее действие на ме-
таллы. Влажность гранулированного колчедана сохраняется почти
без изменений при длительном хранении и транспортировании
и составляет 2—4%. Влажность окружающей среды не оказывает
существенного влияния на влагоемкость серного колчедана. Под
воздействием атмосферных осадков увлажняется только поверх-
ностный слой, который затем превращается в защитный; образуется
белая пленка сульфидов. Флотационный серный колчедан выраба-
тывается при обогащении медных полиметаллических руд. По хи-
мическому составу флотационный колчедан аналогичен рядовому
и отличается только размерами фракций. У основной массы частиц
(15—80%) размеры менее 0,1 мм. Влажность флотационного сер-
ного колчедана не более 4,5%. При влажности менее 0,5% (сухой
колчедан) частицы груза имеют повышенную подвижность, что
приводит к пылению. Увеличение влажности до 2—3% уменьшает
подвижность частиц, приводит к слеживаемости при длительном
хранении.
Хранятся серные колчеданы на чистых бетонированных площад-
ках строго по классам и маркам. Штабеля с колчеданом разных
марок и классов должны быть разделены барьерами, не допускаю-
щими смешения. Гранулированный серный колчедан обладает спо-
собностью измельчаться и распыляться при производстве погру-
зочно-разгрузочных работ, поэтому число перегрузочных операций
должно быть минимальным. При хранении серные колчеданы
представляют собой пожарную опасность из-за большого содержа-
ния серы. Температура внутри штабеля не должна превышать 60 °C.
Перевозят серные колчеданы навалом в универсальных полу-
вагонах с заделкой щелей кузова или в специальных полувагонах,
обеспечивающих сохранность груза от протекания в щели. При пе-
ревозках в холодное время года необходимо проводить профилак-
тику против смерзаемости [27].
77
Железорудные концентраты являются продуктами глубокого
обогащения железосодержащих руд на горно-обогатительных ком-
бинатах. Особая ценность этого вида рудного сырья заключается
в большом содержании железа, которое в отдельных случаях до-
стигает 90%. По гранулометрическому составу концентраты пред-
ставляют собой тонкоизмельченную порошкообразную массу
с размерами отдельных частиц 0,6—0,025 мм, причем основную
массу концентратов (75%) составляют частицы 0,05 мм и менее.
Влажность концентратов составляет 1—15%. Гранулометрический
состав и влажность существенно влияют на объемную массу,
а также на условия перевозки и хранения. При небольшой влаж-
ности концентраты обладают свойствами сыпучих тел, легко про-
сачиваются в неплотности и щели кузова вагона, выдуваются
встречными потоками воздуха. При увеличении влажности концен-
траты в теплое время года прилипают к стенкам и днищу вагонов,
а в холодное сильно смерзаются. Силы адгезии начинают прояв-
ляться при влажности 7% и достигают максимума при 14%.
Допускаемая влажность концентратов должна составлять зимой
1—2%, летом — 6—10%. Перевозка осуществляется в специально
приспособленных вагонах.
Железорудные концентраты хранят на открытых площадках.
Атмосферная влага в период продолжительных дождей проникает
только на глубину 20—30 см и не изменяет заводской влажности
концентрата. Воздействие минусовых температур на штабель носит
также поверхностный характер [6]: промерзает слой в 40—50 см,
а на глубине 1 м от поверхности сохраняется плюсовая температу-
ра (1—2°С).
Агломерат и окатыши — продукты специальной термической
обработки мелкого рудного сырья и концентратов. Непосредствен-
ная загрузка доменной печи рудной мелочью и рудными концен-
тратами не рекомендуется вследствие того, что восходящий поток
газов в доменной печи выносит частицы с размерами менее 3—4 мм,
а работа на пылевидных рудах значительно увеличивает расход
топлива. Для поддержания оптимальных режимов работы домен-
ной печи необходимо производить окускование или окомкование
рудной мелочи и рудных концентратов. Широко распространены
два способа получения рудного сырья нужного гранулометриче-
ского и химического составов: процесс агломерации (спекания руд-
ной мелочи и концентратов в куски) и процесс производства из
железорудного концентрата окатышей — шариков определенного
диаметра.
Процесс агломерации является непрерывным процессом. В на-
чале технологической линии на агломерационную ленту уклады-
вается специально подготовленная шихта, в состав которой, кроме
рудной мелочи и железорудного концентрата, входят также колош-
никовая пыль, марганцевая пылевидная руда, флюсы и коксовая
мелочь. Коксовая мелочь под действием высокой температуры го-
78
ря\цего газа выгорает, а остальные компоненты спекаются. Гото-
вый агломерат выдается с технологической линии большими бло-
ками с температурой около 800 °C. Затем производится дробление,
грохочение и охлаждение до температуры 100 °C. Агломерат должен
иметь высокую прочность, кусковатость, пористость и хорошую
восстановимость при заданном химическом составе. Пористость
агломерата изменяется от 20 до 50%, причем сквозные поры обес-
печивают оптимальные условия доменного процесса. Однако такая
пористость снижает прочность агломерата. В Процессе перегрузоч-
ных работ и транспортирования происходит его измельчение
и ухудшение качества. В связи с этим агломерационные фабрики,
как правило, строятся на территории металлургических заводов.
Внешние перевозки осуществляются по железной дороге на неболь-
шие расстояния (300—400 км) в специализированных металличе-
ских хопперах (агловозах) в горячем состоянии (до 700°C).
Наиболее ценным металлургическим сырьем являются окатыши.
Процесс получения окатышей имеет две основные фазы: получение
сырых шариков определенного диаметра (2—30 мм) и химического
состава на специальных устройствах — окомкователях и последую-
щий высокотемпературный обжиг. Окатыванию целесообразно под-
вергать тонкие концентраты с основной массой частиц (75—90%)
размерами менее 0,044 мм. Для повышения прочности сырых ока-
тышей в подготовленную к окомкованию шихту добавляют свя-
зующие присадки. Если в шихту добавить коксовую мелочь, при
последующем обжиге часть железа восстановится до металла и го-
товые окатыши могут содержать до 40% металла, что значительно
повышает ценность этого вида сырья.
Окатыши имеют значительно большую холодную прочность
(прочность в холодном состоянии) и пониженную в сравнении
с агломератом истираемость. Свойства окатышей как физические,
так и химические достаточно стабильны и незначительно меняются
в процессе длительного хранения, при перегрузочных и транспорт-
ных операциях.
Руды цветных металлов. Руды и концентраты руд цветных ме-
таллов широко применяются как в цветной, так и в черной метал-
лургии, а также в других различных областях народного хозяйства.
Особенности хранения, перегрузок и транспортирования зависят
от конкретных горных пород.
Марганцевые руды по содержанию железа и марганца делятся
на марганцевые (45—52% марганца), ферромарганцевые (20—30%
марганца и столько же железа) и марганцовистые (5—15% мар-
ганца). В зависимости от назначения марганцевые руды делятся
на металлургические и химические (пироксидные). Основным
потребителем марганцевой руды является черная металлургия, где
ее используют в качестве добавки к шихте доменных печей с целью
облегчения процесса восстановления железа и удаления вредных
примесей, а также для получения ферромарганца, который затем
79
перерабатывают в специальные марганцевые стали. Присадка
к стали марганца даже в незначительных количествах резко повы-
шает ее механические свойства: твердость, ковкость, вязкость.
Производство специальных сталей — жаропрочных, инструменталь-
ных, нержавеющих — невозможно без добавок марганцевой руды.
В химической промышленности марганцевые руды используют для
производства сухих батарей, обесцвечивания зеленого стекла, изго-
товления химических, медицинских препаратов, производства оли-
фы, масел, красок и т. д.
Марганцевые руды (металлургические) подразделяются на че-
тыре сорта в зависимости от предварительной подготовки и обога-
щения. Руда марганцевая 1-го сорта является высококачественным
концентратом обогатительных фабрик (по способу обогащения она
называется мытой). Основные размеры ее частиц так же, как и мы-
той руды 2-го сорта, составляют 4—12 мм. Рядовые марганцевые
руды представляют собой смесь мытой руды и различных разно-
видностей необогащенных руд с крупностью частиц 0—400 мм.
Марганцевые руды хранят на бетонированных чистых площад-
ках раздельно по сортам, не допуская смешения, и на достаточном
удалении от пылеобразующих грузов: угля, серы, серного колче-
дана и др. При хранении ферромарганца высота 'штабеля должна
быть не более 3,5 м.
Ферромарганец—негорючее вещество, но под действием влаги
может распадаться, нагреваться и выделять горючие газы и ядови-
тый фтористый водород. Марганцевые руды перевозят навалом на
открытом подвижном составе и относят к смерзающимся грузам.
Хромитовые руды отличаются разнообразным составом основ-
ных компонентов: 13—61% хрома, 4—25% алюминия, 7—24% же-
леза, 10—32% магния, 0—25% кремнезема и др. Наиболее распро-
страненным минералом, входящим в состав хромитовых руд, явля-
ется хромистый железняк черного цвета с металлическим блеском.
Минерал устойчив к выветриванию, плотнозернистого строения, вы-
сокой огнестойкости до температуры 2200°C при почти отсутствую-
щем тепловом расширении. Хромитовые руды используют в про-
мышленности для выплавки хромовых ферросплавов, в виде кото-
рых хром вводят в шихту при производстве качественных сталей,
изготовлении высокостойких огнеупоров; для производства хром-
пиков— исходных продуктов при получении хромовых солей.
К перевозке по железной дороге предъявляют сортированные
и рядовые (с размерами частиц 0—120 мм) хромитовые руды,
а также концентраты. При этом пустой породы должно быть не бо-
лее 1,5%, полностью должны отсутствовать углесодержащие веще-
ства. При хранении нельзя допускать смешения различных марок
руды и засорения случайными предметами. Во избежание измель-
чения кусковой руды необходимо обеспечивать минимум перевозок,
а руды отдельных марок (Дх-1 и Дх-5) не следует сбрасывать
с высоты более 1 м.
80
Хромитовые руды перевозят навалом на открытом подвижном
составе, относят к смерзающимся грузам. Сортированную (грохо-
ченую) хромитовую руду с размером частиц более 20 мм перевозят
без применения средств профилактики. Рядовая руда должна быть
подготовлена к перевозке согласно [27].
Медно-никелевые руды относятся к комплексным, полиметалли-
ческим рудам, имеют ряд специфических свойств, существенно
влйяющих на выбор условий перевозки, перегрузки и хранения.
Подготовленная к перевозке руда должна содержать не менее 3,5%
никеля и частицы с размерами не более 400 Мм. В руде не должно
быть посторонних примесей и предметов.
Под действием воздушной среды медно-никелевые руды интен-
сивно окисляются и самовозгораются, что может явиться причиной
пожаров при хранении на складах. Площадку для хранения суль-
фидных медно-никелевых руд следует располагать на расстоянии
более 25 м от производственных и жилых зданий. Основание пло-
щадки должно иметь дренаж. Руду следует укладывать плотно, не
допуская образования воздушных пустот, которые часто служат
причиной возникновения пожаров. Наиболее интенсивное окисление
и самовозгорание происходят на наветренной стороне штабеля, на
гребнях, в местах скопления крупных кусков руды, где образуются
воздушные потоки.
Признаками самовозгорания руды являются: появление белых,
голубоватых и зеленоватых налетов на поверхности штабеля, по-
явление пара под разогревшимся очагом в холодную погоду или
марева в теплое время года, покрытие отдельных кусков руды бу-
рой ржавчиной, спекание руды и появление запаха сернистого га-
за. Для тушения руды необходимо предусматривать запасные пло-
щадки. Размеры штабеля регламентируются: площадь должна быть
не более 100X25 м2, высота штабеля для рядовой руды 5 м, для
сортированной — 3 м. Не допускается укладка в штабель руды с
температурой выше 30°C; руду предварительно охлаждают.
Концентраты цветных руд являются продуктами обогащения
цветных и полиметаллических руд. По размерам частиц концентра-
ты относятся к порошкообразным и пылевидным грузам. Влаж-
ность составляет 8—22%, поэтому в зимний период концентраты
сильно смерзаются, а в сухую теплую погоду подвержены пылению
и просачиванию в неплотности и щели кузова вагона. В зависимо-
сти от специфических свойств и ценности концентраты цветных
руд можно перевозить навалом и в таре. Навалом в крытых ваго-
нах перевозят концентраты таких цветных металлов, как марганец,
медь, алюминий, свинец. Концентраты олова, никеля, цинка и дру-
гих редких металлов перевозят в таре.
Неметаллические руды. Апатитовая руда (апатиты) представ-
ляет собой гарную породу вулканического происхождения, харак-
теризуется высокой хрупкостью, возрастающей с увеличением со-
держания фосфора и влаги. Пыль аппатитов обладает абразивны-
Ж
ми свойствами. Апатиты и фосфориты — продукты вторичного об-
разования, применяются в основном для получения минеральных
удобрений, фосфора и фосфорной кислоты, а также в металлургии
и других отраслях народного хозяйства.
Апатитовую руду перевозят навалом на открытом подвижном
составе, хранят на открытых, специально подготовленных площад-
ках. При производстве грузовых операций вследствие хрупкости
руду нельзя сбрасывать с высоты более 1,5—2 м.
Большое промышленное значение имеет апатито-нефелиновая
руда Кольского полуострова, которую применяют в металлургиче-
ской промышленности для получения специальных видов чугуна.
Апатито-нефелиновая руда перед отправкой потребителям проходит
два вида обогащения: первичное и вторичное. Первичное—для ме-
ханического удаления пустой породы глины и песка, вторичное —
для разделения полезных ископаемых; основано на избирательном
дроблении, флотации и магнитной сепарации. Избирательное дроб-
ление возможно благодаря тому, что апатиты, нефелины и другие
минералы имеют разную твердость. Апатиты — хрупкие вещества,
быстрее размельчаются и проходят через мелкие сита, а нефелины,
обладающие большой твердостью, остаются на поверхности. Конеч-
ными продуктами обогащения являются апатитовый концентрат и
нефелиновые хвосты, поступающие в дальнейшую переработку для
получения нефелинового концентрата.
Апатитовый концентрат должен содержать не менее 39,5% ок-
сида фосфора и не более 1% влаги. Основная масса концентрата
(86%) должна состоять из частиц менее 0,15 мм. Концентрат пред-
ставляет собой сильно пылящий порошок сероватого цвета, без за-
паха, особо подверженный смерзанию при перевозках в холодное
время года. Зимой при погрузке^горячего концентрата (50—60 °C)
за счет конденсации на стенках вагона образуется смерзшийся
слой глубиной до 50 см и влажностью 10%.
Бокситные руды — это в основном осадочные горные породы, по
своей структуре могут быть плотными, пористыми и рыхлыми. Цвет
бокситов изменяется от розового до темно-красного и от зеленовато-
серого до почти черного в зависимости от химического состава и
содержания железа. Объемная масса бокситов 1,5 т/м3, угол есте-
ственного откоса 35—40°, твердость наиболее плотных разновидно-
стей 6 (по шкале Мооса), влажность 5%. Пыль бокситовых руд об-
ладает абразивными свойствами.
Качество бокситов определяется прежде всего содержанием
окиси алюминия (глинозема) и кремнезема, который является вред-
ной примесью. В зависимости от содержания глинозема и кремнезе-
ма бокситовые руды делятся на 10 сортов (марок).
Чаще бокситы используют как исходное сырье для получения
глинозема, а при последующей обработке—алюминия. Бокситы
используют также для производства красок, искусственных абрази-
вов, в качестве флюсов для черной металлургии. Спеканием и плав-
82
лением из бокситов получают глиноземистый цемент, а методом
плавления в электропечах — электрокорунд.
Бокситы перевозят началом, на открытом подвижном составе
(в думпкарах и полувагонах). Хранение на открытых площадках
не допускается, так как в период дождей боксит превращается в
подвижную кашеобразную массу. Бокситы — смерзающиеся гру-
зы, особое внимание необходимо уделять их перевозкам в зимнее
время.
Глинозем — продукт переработки бокситов»— порошок белого
цвета, имеет повышенную сыпучесть, очень пылящий, абразивный,
огне- и взрывоопасный. Склонен к слеживаемости, его влажность
должна составлять 0,3—0,4%. Увеличение влажности свыше 1% не-
допустимо по условиям технологии переработки. Перевозят глино-
зем в крытых вагонах, хранят в закрытых помещениях. Люди, на-
ходящиеся в зоне пыления глинозема, должны иметь спецодежду,
защитные очки и респираторы.
Серные руды характеризуются содержанием основного компо-
нента— серы — и делятся на богатые (10—25% серы и более) и
бедные (менее 10% серы). При содержании серы менее 6—8% руды
считаются непромышленными. В земной коре сера встречается в са-
мородном виде в качестве (вкраплений в породу и в химически свя-
занном виде. Наибольшее промышленное значение имеют пириты
и самородная сера.
Свойства серных руд весьма разнообразны, обусловлены содер-
жанием серы и структурой горной породы. Пористость руд 1—17%,
объемная масса 2,25—2,65 т/м3. К вредным примесям относятся
битумы, мышьяк, селен. Влажные серные руды имеют ярко выра-
женные коррозионные свойства.
Наиболее важными транспортными характеристиками серы и
серных руд являются пожаро-, взрывоопасность и токсичность. Сте-
пень пожароопасности зависит от гранулометрического состава,
наибольшую склонность к возгоранию имеет серная пыль. При
горении серы выделяется ядовитый сернистый газ. Взрывоопас-
ность определяется наличием серной пыли во взвешенном состоя-
нии. При этом нижний предел взрываемости 7,0 г/м3. Взрыв и вос-
пламенение могут произойти от разряда статического электричест-
ва, горящей спички. Токсичность серы приводит к появлению в
организме человека симптомов хронического отравления сероводо-
родом. Серная пыль, попадая на кожу, вызывает экзему, в гла-
за — конъюнктивит.
К перевозкам по железным дорогам предъявляют серу следую-
щих видов: тонкоиэмельченный порошок, крупнозернистый порошок
и комовую серу. Тонкоиэмельченный порошок транспортируют в
таре (ящиках, мешках, металлических барабанах). Крупнозерни-
стый порошок и комовую серу можно перевозить в таре, но допус-
кается перевозка навалом; после такой перевозки вагоны должны
быть промыты. При погрузочно-разгрузочных работах с серной ру-
83
дой необходимо надевать спецодежду и пользоваться респирато-
ром. Хранить комовую серу разрешается на открытых платформах
со специально подготовленным основанием и ограждающими шта-
беля барьерами.
3.4. Минерально-строительные материалы
Инертные сыпучие грузы. Инертные сыпучие материалы — песок,
гравий, щебень, формовочные материалы, глины, камень и т. д.—
относятся к устойчивым материалам, хорошо сохраняющимся при
открытом хранении в любых погодных условиях. Перевозка инерт-
ных минерально-строительных материалов по железным дорогам
производится на открытом подвижном составе. В зимний период
эти материалы подвержены смерзанию.
Учет минерально-строительных инертных грузов осуществляет-
ся в единицах массы, обычно определяемой обмером. В табл. 3.8
приведена характеристика основных видов инертных сыпучих ма-
териалов (19, 27]. Грузоподъемность вагонов при перевозке инерт-
ных сыпучих грузов используется полностью.
Большинство инертных сыпучих материалов обладает повы-
шенным абразивным воздействием на трущиеся части 'подвижного
состава и погрузочно-разгрузочных машин и устройств. При по-
грузке гравия, песка, шлаков для защиты букс вагонов устанавли-
ваются фартуки. •
Алебастр, бой кирпичный, гипс, земля, глина, мел, тальк отно-
сятся к сильно пачкающим грузам; после их выгрузки вагоны обя-
зательно промывают.
Не допускается засорение песка, гравия и щебня, предназначен-
ных для бетонных работ, солями, рудами, углем, глиной, химичес-
Таблица 3.8
Материал Линейные раз- меры отдель- ных частиц, мм Объемная масса, т/м’ / Угол естественного откоса а, град Предел безопасной влажно- сти, %
в покое в движении
Песок 0,05-2 1,4—1,8 34,5—40 35 1,25
Гравий 5—150 1,5—1,9 30,5—45 28—32 2
Щебень — 1,2—1,8 40—45 35-40 2
Камень строи- тельный (в том чи- сле известняк) — 1,2—2,8 37,5—51,5 35 2
Глина До 0,005 1,1—2,2 40—45 37—41,5 12—14
Шлак (гранули- рованный и ко- тельный) — 0,5—1 37—50,5 38 5
Земля (в том чи- сле формовочная) — 1,15—4,6 27-45 — —
84
кими грузами или маслами, так как эти .примеси способствуют уско-
ренному разрушению бетонов.
Песок состоит из зерен различной крупности, представляющих
собой продукт выветривания твердых горных пород. По грануло-
метрическому составу различают песок пылеватый с частицами раз-
мером до 0,05 мм; мелкий — 0,05—0,25 мм; средний — 0,25—0,5 мм;
крупный — 0,5—2 мм и более. В процессе перевозки песок значи-
тельно уплотняется.
Сыпучесть песка в значительной степени зависит от его влаж-
ности. Наибольших значений (около 40°) угол естественного отко-
са достигает при влажности песка 5—10%. Дальнейшее увеличение
влажности приводит к уменьшению угла естественного откоса до
20—25° и в комплексе с ударными или вибрационными воздействи-
ями может привести к разжижению песка. Влажность различных
по высоте слоев песка неодинакова и возрастает с понижением
уровня слоя. В зимний период времени песок отгружается из верх-
них, более сухих слоев карьеров.
Гравий имеет размеры отдельных частиц 5—150 мм и по грану-
лометрическому составу подразделяется на мелкий, средний и
крупный. Гравий с размерами частиц 20—40 мм называется галь-
кой.
Щебень — продукт дробления горных пород и отходов производ-
ства клинкера, кирпича и т. д. Частицы щебня бывают различной
величины и имеют остроугловатую форму.
Камни, перевозимые навалом, имеют различную форму и вели-
чину.
Глина является продуктом выветривания богатых полевыми
шпатами горных пород. Чистая, свободная от примесей глина раз-
мерами отдельных частиц менее 0,005 мм называется каолином.
Характерные особенности глины: пластичность, водонепроница-
емость, повышенная способность к слеживанию и слипанию. Огне-
упорные сорта глин способны выдерживать длительное воздейст-
вие высоких температур. После обжига огнеупорных глин и размо-
ла клинкера получают шамот, используемый при производстве ог-
неупорных изделий.
В зимнее время глину перевозят в подсушенном или проморо-
женном состоянии. Каолиновую глину обычно перевозят в сухом со-
стоянии в виде коржей, полученных из сушильных агрегатов.
Вяжущие материалы. К вяжущим строительным материалам от-
носятся алебастр (гипс), цемент, известь и мел. Смешиваясь с во-
дой, они образуют пластические массы, связывающие песок, гравий
и другие заполнители.
Вяжущие материалы обладают повышенной гигроскопичностью
и требуют защиты от атмосферных осадков. Их хранят в закры-
тых складах с водонепроницаемыми крышами и стенами, а пере-
возят в закрытом подвижном составе.
85
Т аблица 3.9
Материал Объемна» масса, t'm4 Угол естест венного отко- са в покое, град
Цемент 0,6—1.15 40
Известь 0,4—0,98 35
Алебастр 0.65—1,6 28—35—45
<ГИПС) Мел 0,9—1.35 39
Вяжущие материалы обла-
дают повышенной способно-
стью к распылению и абразив-
ным воздействиям на трущиеся
детали машин и устройств. При
погрузке алебастра, извести,
цемента устанавливают фарту-
ки для защиты букс вагонов.
При перевозке алебастра, из-
вести, мела и цемента подвиж-
ной состав загрязняется и тре-
бует промывки.
В табл. 3.9 приведена характеристика вяжущих материалов
122, 27]
Цемент представляет собой порошок обычно серо-белого цвета.
Исходным сырьем для производства цемента является известняк
с различными минеральными добавками. Сырье размельчают и об-
жигают при температуре около 1450 °C. Затем производят тонкий
помол клинкера. Добавки позволяют получить цемент с ценными
свойствами: ограниченной теплопроводностью, сульфато-, кислото-
стойкостью, водонепроницаемостью, нужным цветом и т. д.
В зависимости от добавок и характерных свойств производится
цемент следующих видов: портландцемент, пуццолановый цемент,
шлакопертландцемент, глиноземный цемент, романцемент и т. д.
Каждый вид по пределу прочности делится на марки: 200, 300, 400
и т. д. Так, марка 400 показывает, что полностью затвердевший бе-
тон выдерживает нагрузку 400 кгс/см2.
В виде легкой распыляемости и вредного воздействия на орга-
низм человека обслуживающий персонал при работе с цементом
должен пользоваться защитными марлевыми повязками или рес-
пираторами.
Перевозка цемента осуществляется <в основном навалом, ча-
стично в затаренном виде (до 9% общего объема перевозок). В ка-
честве тары для цемента применяются крафт-бумажные мешки вме-
стимостью 50—70 кг. Цемент принимается к перевозке только в ох-
лажденном виде. Погрузка горячего цемента при охлаждении при-
водит к его частичному схватыванию с соответствующей потерей
качества.
Не допускается склады цемента распола!ать рядом со складами
продовольственных и промышленных грузов При хранении не раз-
решается смешивать различные сорта цемента и складировать
вблизи него другие вяжущие материалы. При длительном хранении
цемент впитывает из воздуха влагу и углекислоту, что вызывает
соответствующую потерю качества. К отрицательным свойствам
цемента относятся способность к слеживанию и образованию
сводов.
Известь негашеная является продуктом обжига карбонатных
пород, представляет собой комки различной формы и размеров,
белого и серого цветов. При попадании воды известь вступает в ре-
акцию и превращается в мелкий порошок, увеличиваясь в объеме.
Разжиженная известь на воздухе затвердевает. Негашеная из-
весть является опасным грузом и по характеру опасности относит-
ся к категории едких и воспламеняющихся от действия воды ве-
ществ.
Гипс строительный (алебастр) — поршкообразный или в виде
комков материал белого цвета, получают его обжигом и последую-
щим размолом природного гипсового камня.
Мел состоит из отдельных частиц углекислого кальция, перево-
зится в виде порошка или комьев.
Штучные строительные грузы. Номенклатура штучных строи-
тельных грузов насчитывает свыше 100 различных Наименований:
кирпич, огнеупорные материалы, железобетонные изделия и т. д.
Перечисленные грузы являются продукцией соответствующих про-
мышленных предприятий.
Большинство штучных строительных грузов перевозят на откры-
том подвижном составе.
Кирпич в зависимости от исходного сырья и технологии изго-
товления подразделяется на несколько видов, а по степени сопро-
тивления сжатию и влагопоглощаем ости делится на три сорта.
Обычный строительный кирпич имеет массу отдельных единиц
3—4 кг, обладает повышенной способностью к поглощению влаги
(до 20%). Значительно меньше масса отдельных единиц пористого-
и пустотелого кирпича. Пустотелый и пористый кирпич из-за нали-
чия пустот обладает меньшей по сравнению с обычным строитель-
ным тепло- и звукопроводностью, однако прочность его несколько
ниже.
В зависимости от вида кирпича его объемная масса изменяется
от 0,55 т/м3 для пустотелого кирпича до 2,36 для сырцового.
Огнеупорные изделия изготовляют из шамота в виде кирпича
или блоков различной формы, размеров и массы. Пакетирование
строительного кирпича и огнеупоров позволяет сократить потери
при перевозках в результате боя примерно на 15%.
К кровельным материалам относятся шифер, черепица, тольг
рубероид и др.
Шифер представляет собой плоские или волнистые асбоцемент-
ные плиты. Относится к хрупким материалам, не требует защиты
от атмосферных осадков. При перевозке шифер формируют в паке-
ты массой 1,02 и 1,12 т или укладывают в специализированные кон-
тейнеры [22].
Толь и рубероид получают пропиткой кровельного картона, бу-
маги или ролевой целлюлозы нефтяными битумами или каменно*
87
угольным дегтем и последующим нанесением на поверхность раз-
мельченных минеральных веществ — слюды, песка и др.
Толь и рубероид упаковывают и предъявляют к перевозке в ру-
лонах с ровными торцами, без надрыва кромок полотна. Каждый
рулон обертывают бумагой.
В зависимости от массы рулонов, пропиточного материала и ми-
неральных добавок, нанесенных на поверхность, толь и рубероид
делятся на марки.
Толь и рубероид — нетеплостойкие материалы, под действием
жары происходит склеивание рулонов. Хранят их в закрытых сухих
складах, а перевозят в крытом подвижном составе, предохраняя от
попадания прямых солнечных лучей и атмосферных осадков. До-
пускается краткосрочное хранение на открытых площадках, защи-
щенных от действия солнечных лучей.
Хранят и перевозят рулоны только в стоячем положении не бо-
лее чем в два ряда по высоте с прокладкой между ними. Укладка
плашмя приводит к склеиванию в рулоне толя или рубероида. На
рулоны наносят маркировку «Хранить стоя».
Стекло листовое строительное относится к хрупким материалам,
упаковывается в стандартные деревянные ящики,.выложенные из-
нутри упаковочными материалами. При хранении ящики со-стеклом
устанавливают на ребра в штабеля не выше чем в два яруса. Меж-
ду ярусами устанавливают прокладки.
При перевозке ящики устанавливают на ребра вдоль вагона та-
ким образом, чтобы исключить возможность их сдвижки и раскач-
ки. Укладка ящиков со стеклом плашмя приводит к бою продукции.
Прогрессивной является перевозка стекла в специализированных
контейнерах.
На ящики наносят специальную маркировку «Стекло», «Осто-
рожно», «Не класть плашмя», «Не кантовать», «Верх». При выпол-
нении погрузочно-разгрузочных работ следует избегать бросков и
ударов.
Хранят стекло в закрытых складах, избегая попадания влаги и
воздействия солнечных лучей. При переменном воздействии влаги и
солнечных лучей стекло желтеет и на его поверхности появляются
полосы.
Попадание влаги между отдельными листами стекла в лет-
ний период значительно затрудняет их разъединение, часто при-
водит к бою, а в зимний период при замерзании влаги — к растрес-
киванию стекла.
К железобетонным изделиям (ЖБИ) относятся плиты, блоки,
столбы, панели, балки и т. д. Масса ЖБИ определяется по стандар-
ту. ЖБИ достаточно хрупки, поэтому при выполнении погрузочно-
разгрузочных работ их необходимо оберегать от повреждения тор-
цовых и боковых кромок, появления трещин и других повреждений,
исключающих возможность использования ЖБИ в строительстве.
88
3.5. Лесоматериалы
Общая характеристика. По железным дорогам перевозят лесо-
материалы и изделия из древесины около 200 различных наимено-
ваний. По степени обработки, а также условиям первозки и хране-
ния все лесные грузы делятся на три группы: круглые лесоматери-
алы, пиломатериалы и шпалы, изделия из древесины. Подавляю-
щую долю в общем объеме перевозок лесных грузов составляют
первые две группы.
Наиболее важными характеристиками лесных грузов являются
твердость, удельная масса, влажность, цвет, запах и наличие поро-
ков древесины.
Плотность всех древесных пород примерно одинакова и состав-
ляет 1,5—1,56 т/м3. В зависимости от наличия и суммарного объема
внутридревесных пустот и пор, т е. пористости, различные породы
дерева отличаются друг от друга твердостью и удельной массой.
Удельная масса различных пород 0,36—1,2 т/м3 в зависимости от их
влажности и твердости (пористости). По твердости древесные по-
роды делят на самые твердые (черное дерево), очень твердые (дуб,
красное дерево), твердые (береза, лиственница, клен), слабой твер-
дости (ольха, липа, ель).
Основной единицей учета лесоматериалов является плотный ку-
бический метр — единица объема древесины без учета зазоров ме-
жду отдельными бревнами, брусьями, досками и т д
Лесоматериалы принимают к перевозке по железным дорогам
по числу и высоте штабелей, числу пакетов и количеству штук. При
предъявлении к перевозке по количеству штук объем древесины
Vlb м3, определяют
Ун ~ л Scp /ст,
где п — количество лесоматериалов, шт,
•Sep—средняя площадь торцов отдельных бревен, шпал, брусьев и т. д., м2;
/ст —стандартная длина лесоматериалов, м.
В остальных случаях объем древесины определяют
У И УшТ Лшт>
где Ушт — объем штабеля (пакета) лесоматериалов, м3:
У ШТ ” /ст г /шт*,
/шт — соответственно высота и длина штабеля (пакета) лесоматериалов, м.
Высоту штабеля определяют как среднее арифметическое высот шта-
беля, измеренных через каждый метр его длины. Допускается пони-
жение высоты штабеля в результате осадки и уплотнения, но не бо-
лее 3 см на каждый метр его высоты;
л шт — число штабелей (пакетов) лесоматериалов;
кд - коэффициент полнодревесности, учитывающий зазоры между отдель-
ными единицами лесоматериалов (табл. 3.10).
89
Таблица 3.10
Порода древесины Коэффициент полнодревесности
для круглых лесоматериалов для пиломате- риалов и шпал при укладке пачек с про- кладками
не окоренных грубо окорен- ных окоренных
Ель, пихта Сосна Береза, осина, липа Лиственница 0,7 0,68 0,67 0,64 0,75 0,77 0,74-0,93
Масса лесных грузов определяется грузоотправителем условно:
Q = Vn руд,
где руд — удельная масса древесины, т/м3.
Влажность древесины значительно влияет на ее механические и
биологические свойства и массу. Влага содержится в древесине в
свободном (капиллярном) и химически связанном (молекулярном)
состояниях. При высыхании лесоматериалов в первую очередь ис-
паряется капиллярная влага. При это изменяется только масса дре-
весины. Дальнейшее высушивание происходит за счет испарения
молекулярной влаги, что приводит к объемной усушке древесины
(максимально до 5—6%) и увеличению ее механической прочности.
Высушивание древесины до 17—20% относительной влажности
приводит к необратимым изменениям, которые затрудняют обрат-
ное впитывание влаги. Быстрое высушивание лесоматериалов при
неправильном хранении вызывает их растрескивание и коробление
с соответствующей потерей качества.
По мере высушивания масса древесины значительно уменьша-
ется (табл. 3.11) [16].
Таблица 3.11
Порода древесины Удельная масса древесины, т/м3, при относительной влажности, %
15 1 20 33 40 45 | 50
Ель 0,45 0,48 0,56 0,62 0,68 0,75
Сосна 0,50 0,525 0,625 0,70 0,76 0,84
Лиственница 0,67 0,70 0,82 0,91 1,00 1,10
Пихта 0,37 0,41 0,49 0,54 0,60 0,65
Береза 0,62 0,67 0,79 0,88 0,96 1,06
Осина 0,45 0,50 0,60 0,67 0,73 0,80
Ольха 0,52 0,54 0,65 0,72 0,79 0,87
Тополь 0,45 0,50 0,60 0,65 0,70 0,75
90
Появление на древесине серых пятен, цветных полос, синевы,
желтизны свидетельствует о наличии пороков и порче древесины.
Пороки лесных грузов образуются в результате жизнедеятельности
дереворазрушающих и деревоокрашивающих грибков.
Изменение окраски снижает товарный вид древесины, но не из-
меняет ее механических свойств. Основной болезнью древесины на
складах леса, приводящей к ее разрушению, является гниль. При
этом появляется характерный затхлый запах. Общие потери древе-
сины в результате поражения гнилью достигают 8%. Рост боль-
шинства дереворазрушающих и деревоокрашивающих грибков пре-
кращается при температуре ниже 4-5 °C или влажности древесины
ниже 25 или выше 55%. Поэтому для предохранения древесины от
поражения грибками ее, как правило, хранят на открытых площад-
ках в сухом или очень влажном состоянии.
Кроме перечисленных, к порокам древесины относится ее пора*
жение различными насекомыми. Насекомые селятся на древесине*
расположенной на освещенных местах. При хранении леса в боль*
ших, плотно уложенных штабелях, а также окоренной древесины,
степень поражения насекомыми резко уменьшается.
Круглые лесоматериалы. Круглые лесоматериалы используют: в
качестве сырья для получения пиломатериалов, шпал, фанеры, раз-
личных заготовок, дубильных экстрактов и древесного угля; в
строительстве; для изготовления свай, мачт и опор электролиний;
для крепления горных выработок; для установки снеговых щитов.
В зависимости от назначения их заготовляют в окоренном и неоко-
ренном виде. j
По толщине круглые лесоматериалы бывают: мелкие — диамеД
ром до 13 см с градацией 1 см; средние— 14—24 см с градацией
2 см; крупные—26 см и более с градацией 2 см. При этом за диа-
метр круглых лесоматериалов принимается полусумма значений ди-
аметров в верхнем и нижнем отрубах отрезка ствола. По качеству
древесины мелкие лесоматериалы относятся к бессортным, а сред-
ние и крупные делятся на четыре сорта. »
Длина круглых лесоматериалов установлена 0,5—18 м. В
висимости от условий перевозок железнодорожным транспортов
круглые лесоматериалы делятся на короткие длиной до 3 м, сред-
ние— 3—13 м и длинные — свыше 13 м. Погрузка средних и
длинных круглых лесоматериалов производится с использование^
верхней суженой части габарита погрузки.
Круглые лесоматериалы рассортировывают по назначениям,
сортам, породам и толщине. В одном штабеле загруженных в ва-
гон круглых лесоматериалов не должно быть более четырех
смежных размеров по толщине, а разница длин не должна пре-
вышать 0,5 м.
На торцы круглых лесоматериалов наносят маркировку, в ко-
торой указывают их назначение, сорт и диаметр. Не маркирую^
лесоматериалы длиной до 2 м включительно, а также круглый лес
всех длин толщиной до 13 см включительно.
Хранение круглых лесоматериалов может осуществляться
влажным, сухим или химическим способом. Влажный способ хра-
нения предусматривает рядовую или плотную (без прокладок)
укладку штабелей, защитные торцовые замазки или затенение
торцов лесоматериалов, замораживание, снегование, дождевание
или затопление. Этот способ используют для хранения неокорен-
ных лесоматериалов, предназначенных для лесопиления, лущения
или строгания.
При сухом способе лесоматериалы укладывают в разрежен-
ные или нормальные штабеля. В последнем случае торцы лесо-
материалов покрывают защитными замазками или затеняют. Су-
хим способом хранят окоренные лесоматериалы, которые исполь-
зуют в круглом виде, — строительный лес, столбы, сваи, крепеж-
ный лес и т. д.
Химический способ хранения предусматривает токсическую об-
работку неокоренных лесоматериалов препаратами ДДТ и ГХЦГ.
Не подлежат химической обработке лесоматериалы, заготовлен-
ные в августе и осенью. В качестве защитных замазок торцов круг-
лых лесоматеиралов в теплое время года используют битумы, пеко-
смоляные смеси, битумные эмуьсии и т. п.
Учет большинства круглых лесоматериалов производится в
плотном объеме древесины. Исключение составляют корье и дре-
весное сырье.
Корье для производства дубильных экстрактов учитывают по
массе при относительной влажности 16%. При другой влажности
делается поправка массы корья в размере 1,25% на каждый про-
цент разницы влажности в меньшую или большую сторону. Иво-
вая и еловая кора спрессовывается в тюки массой не более 80 кг.
Кора лиственницы поставляется в непрессованном виде.
На каждый тюк навешивают фанерную бирку с указанием на-
звания корья, массы, наименования поставщика и сортности. Пе-
ревозят корье в вагонах, обеспечивающих защиту от атмосферных
осадков.
Сырье древесное для производства дубильных экстрактов за-
готовляют из дуба и каштана в виде поленьев, пней, корней, отхо-
дов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки. Различают
сухое сырье (с относительной влажностью до 30%) и влажное
(выше 30%). Стружки и опилки можно поставлять в виде брике-
тов без применения связующих веществ.
Учет древесного сырья для производства дубильных экстрак-
тов производится по массе. Плотный объем древесины опреде-
ляют
Ип=1,27<2зо,
где Qsa — масса древесины при относительной влажности 30%, т;
1,27 — коэффициент пересчета.
02
Не допускается предохранительная замазка или побелка тор-
цов сырья. В процессе перевозки сырье предохраняют от загряз-
нения землей, глиной, песком или смолой.
Пиломатериалы. К пиломатериалам относятся доски, бруски,,
брусья, шпалы и различные заготовки — всего около 30 стандар-
тов. Ширина досок составляет более их двойной толщины, шири-
на брусков не превышает двойной толщины, а у брусьев и ширина
и толщина более 100 мм каждая.
Различают тонкие пиломатериалы толщиной до 32 мм включи-
тельно и толстые — 40 мм и более.
По характеру обработки пиломатериалы бывают обрезные
(пропилены все четыре стороны) и необрезные (пропилены толь-
ко пласта — продольные широкие стороны).
Длина пиломатериалов установлена 1—6,5 м с градацией
0,25 м. Нижняя граница длины тарных материалов 0,5 м с гра-
дацией 0,1 м. Пиломатериалы длиной более 6,5 м могут изготов-
лять только по специальному заказу. Длина заготовок зависит от
их назначения, ее устанавливают соответствующими стандартами.
Длина пиломатериалов измеряется по наименьшему расстоя-
нию между торцами, а ширина и толщина — в любом месте, но
не ближе 150 мм от торца.
Ширина пиломатериалов 80—250 мм. Материалы с большей
шириной изготовляют также по специальному заказу. Ширину
необрезных пиломатериалов определяют как полусумму ширины
двух пластей, измеренных посередине их длины, с округлением
результата до 10 мм.
Стандартами установлена следующая толщина пиломатериа-
лов: 13—45 мм — доска; 50—100 мм — бруски; 130—250 мм —
брусья.
Размеры пиломатериалов по толщине и ширине установлены
для древесины с абсолютной влажностью 15%.
Различают пять сортов пиломатериалов: отборный, 1, 2, 3 и
4-й сорта. Для отборного, 1, 2 и 3-го сортов абсолютная влаж-
ность древесины не должна превышать (22±3)%. Влажность пи-
ломатериалов 4-го сорта не нормируется.
Пиломатериалы рассортировывают по длинам и сортам: дли-
ной до 1,0 м — все сорта вместе; длиной 1,0—6,5 м — отборный,
1-й и 2-й сорта вместе, 3-й, 4-й.
При оценке сортности пиломатериалов учитывают наличие по-
роков древесины и дефектов ее обработки. К порокам древесины1
в данном случае относятся сучки, гнили, плесень, трещины, наклон
волокон и т. д.; к дефектам обработки поверхностей пиломатериа-
лов— обзол (часть поверхности бревна на пиломатериале), кри-
визна, покоробленность, непараллельность пластей и пр.
К заготовкам относятся полуфабрикаты для изготовления ко-
лес, лыж, весел, лож, полов и т. д.
93
Хранение основной части пиломатериалов и заготовок осуще-
ствляется на открытых площадках в штабелях. Штабеля накрыва-
ют плотной крышей из досок, выступающей за стенки штабеля не
менее чем на 250 мм.
Пиломатериалы, пораженные гнилью, отсортировывают и уда-
ляют на особо выделенный участок склада. Перевозят пиломате-
риалы и заготовки на открытом подвижном составе, упакованными
в пачки, рассортированными по породам, размерам, сортам и на-
значению.
Авиационные материалы и некоторые виды заготовок хранят
ь закрытых складах, а перевозят в крытом подвижном составе,
предохраняя от попадания влаги и загрязнения.
Учет пиломатериалов и заготовок производится в штуках или
плотном объеме древесины.
Шпалы для железных дорог широкой и узкой колеи изготов-
ляют 1-го и 2-го сортов. В зависимости от толщины и ширины
различают шпалы I, II и III типов.
Для железных дорог широкой колеи длина шпал установле-
на 2750 мм, для грузонапряженных участков — 2800 мм, для
укладки совмещенных путей — 3000 мм. Для железных дорог уз-
кой колеи в зависимости от ширины колеи длина шпал установ-
лена 1200, 1500 и 1700 мм.
Учет шпал производится в штуках. На каждую, шпалу нано-
сят маркировку, содержащую сорт и марку.
К специфическим материалам следует отнести стрелочные
брусья. В зависимости от толщины и ширины различают пять ти-
пов стрелочных брусьев: 0, I, II, III, IV.
Длина стрелочных брусьев для узкоколейных железных дорог
1300—3500 мм, а для железных дорог широкой колеи 2750—
5500 мм.
Учет стрелочных брусьев производится в штуках или в комп-
лектах.
3,6. Химические грузы .
Общая характеристика. К грузам химической промышленности
относятся химические и минеральные удобрения, химико-фарма-
цевтические и парфюмерные изделия, мыло, каучук и резинотехни-
ческие изделия, синтетические волокна, пластмассы, клей, коксо-
химическая и лесохимическая продукция, кислоты, щелочи, соли
и т. д. Номенклатура химических грузов насчитывает свыше
1140 различных наименований.
Отличительная особенность грузов химической промышленно-
сти — разнообразие их физико-химических свойств и объемно-мас-
совых характеристик. На железнодорожном транспорте в соответ-
94
ствии со своими основными свойствами химические грузы объеди-
нены в шесть тарифных групп.
Химические и минеральные удобрения. К удобрениям относят-
ся вещества, содержащие необходимые для роста растений эле-
менты питания.
Простые удобрения содержат один из элементов питания ра-
стений— это азотные, фосфорные, калийные и различные микро-
удобрения. Микроудобрения содержат в небольших дозах такие
питательные микроэлементы, как бор, молибден, медь, марганец,
магний, цинк и т. д. Комплексные или сложные удобрения содер-
жат два или три питательных элемента в различных пропорциях
и соответственно называются двойными или тройными. В зависи-
мости от способа изготовления комплексные удобрения подразде-
ляются на смешанные и сложные. Смешанные ком1плексные удоб-
рения получают механическим смешиванием нескольких компо-
нентов, сложные — в результате химических реакций.
Как правило, удобрения представляют собой твердые вещест-
ва с мелкокристаллической или порошкообразной структурой или
вещества, состоящие из отдельных гранул. Исключение составля-
ет жидкий аммиак — цветная прозрачная жидкость с характерным
запахом.
Порошкообразные удобрения обладают негативными свойства-
ми: повышенной способностью к слеживанию, гигроскопичностью,
пылением, абразивностью. Это вызывает необходимость защиты
трущихся частей машин и подвижного состава, использования
респираторов для защиты органов дыхания обслуживающего пер-
сонала и принятия мер для предотвращения качественных и коли-
чественных потерь удобрений. Гранулирование позволяет изме-
нить или значительно ослабить отрицательные физико-химические
свойства удобрений.
В табл. 3.12 приведены некоторые объемно-массовые и физи-
ческие характеристики наиболее распространенных минеральных
удобрений [19].
К фосфорным удобрениям относятся фосфоритная мука, кость
различных животных, суперфосфаты, преципитат и фосфоросодер-
жащие производственные отходы (фосфоритные металлургиче-
ские шлаки, термофосфаты, плавленые магнезиальные фосфаты
ит. д.).
Фосфоритную муку получают измельчением природных фосфа-
тов. Она представляет собой тонко измельченный, сильно пыля-
щий порошок темно-серого цвета с бурым оттенком. При хране-
нии и перевозке не слеживается, не растворима в воде и негигро-
скопична. Перевозят фосфоритную муку навалом в универсальных
и специализированных вагонах.
Суперфосфаты относятся к искусственным фосфорным удобре-
ниям. В зависимости от содержания основного компонента — фос-
95
Таблица 3.12
Удобрение Объемная масса, т/м3 Влажность, % Угол естественного откоса, град
Фосфоритная мука 1,6—1,8 1-5 43—47
Суперфосфат 0,88—1,35 7—14 40-49
Преципитат 0,86—0,87 1—9 40—48
Хлористый калий 0,87—1,17 0,1 —1,5 ^50
Сульфат калия 1,25-1,43 ^1 ^34
Карбамид 0,75—0,82 0,2—0,3 24—28
Аммиачная селитра 0,8—1,15 0,2-2 43—50
Сульфат аммония 0,71—0,95 0,5-1,5 43—52
Калийная селитра 1,05—1,14 0,1—2 30
Аммофос 0,87—0,93 1—3 39—41
Нитрофоска 0,83-1,29 2-9 — 40
форного ангидрита (Р2О5) различают простой, двойной и тройной
суперфосфаты.
Простой суперфосфат получают в гранулированном виде или
в виде серовато-желтого порошка. При длительном хранении ка-
чество простого суперфосфата снижается.
Двойной и тройной суперфосфаты изготовляют в гранулиро-
ванном виде — это сухие, химически устойчивые удобрения, не
поглощающие влагу. Размер гранул 1—10 мм, однако основную
массу (около 75%) составляют гранулы 2—4 мм. Суперфосфат
растворим в воде, но негигроскопичен. Порошковидный суперфос-
фат подвержен слеживанию (в отличие от гранулированного),
комкованию.
Основным сырьем для производства искусственных фосфорных
удобрений является апатитовая руда и ее концентрат. Апатитовый
концентрат получают измельчением и обогащением апатитовой
руды. Концентрат представляет собой порошок сероватого цвета
с объемной массой 3,2 т/м3 и влажностью до 10%. В зимний пе-
риод апатитовый концентрат подвержен смерзанию. Апатитовая
руда и ее концентрат относятся к пылящим .грузам, обладающим
сильными абразивными свойствами. Перевозка апатитовой рудый
ее концентрата осуществляется навалом в универсальных полу-
вагонах и хопперах.
К менее распространенным фосфорным удобрениям относится
преципитат — порошок светло-серого или желтоватого цвета с
влажностью до 10%, содержащий 27—31% основного компонен-
та— Р2О5.
К калийным удобрениям относятся хлористый калий и сульфат
калия. Сырьем для выработки калийных удобрений служат силь-
винит и карналлит.
Хлористый калцй— мелкокристаллический или гранулирован-
ный продукт серовато-белого цвета, хорошо растворим в воде,
96
гигроскопичен, обладает повышенной способностью к слежива-
нию. В гранулированном виде получают около 15% общего объ-
ема хлористого калия.
Сульфат калия, или сернокислый калий, представляет собой
мелкокристаллический порошок серого цвета, негигроскопичен н
почти не слеживается.
Калийные удобрения обладают повышенным коррозионным
воздействием на металлы. При перевозке калийных удобрений на-
валом за 4—5 лет эксплуатации выходят из строя металлические
кузова вагонов и устройства пневмовыгрузки у специализирован-
ного подвижного состава.
К азотным удобрениям относятся: карбамид, или искусствен-
ная мочевина; аммиачная, натриевая, кальциевая или известко-
вая, известково-аммиачная селитры; сулуфат аммония; цианамид
кальция и др.
Карбамид — гранулированный или мелкокристаллический про-
дукт белого цвета, хорошо растворим в воде, гигроскопичен. При
повышении влажности гранулы карбамида слипаются между собой,
образуя плотную корку, препятствующую проникновению влаги
в толщу продукта. Гранулы непрочны, каждая перегрузка приводит
к разрушению 5—10% гранул, что вызывает потери карбамида
и снижает его качество. К снижению прочности гранул приводит
повышение влажности, а также промораживание и последующее
оттаивание. Карбамид горит, при этом дым содержит отравляющие
вещества.
Удобрения, относящиеся к классу селитр, обладают сходными
физико-химическими свойствами. Аммиачная селитра является
одним из наиболее распространенных азотных удобрений. Изготов-
ляется в виде мелкокристаллического порошка или гранул белого
цвета. Аммиачная селитра хорошо растворима в воде, обладает
повышенной гигроскопичностью. При повышении влажности выше
3% происходит слипание и комкование гранул, продукт сильно
слеживается. Порошок аммиачной селитры слеживается при любой
влажности.
Все виды селитр отличаются агрессивностью — являются актив-
ными окислителями. С органическими и некоторыми другими ве-
ществами селитры образуют горючие и взрывчатые смеси. Так,
взрыво- и пожароопасность аммиачной селитры особенно возрас-
тают в присутствии соломы, щепок и других органических приме-
сей, минеральных кислот, порошкообразного алюминия, меди,
цинка и других металлов, ядохимикатов, нефтепродуктов и т. д.
Ткани и бумага, пропитанные раствором аммиачной селитры, само-
возгораются. Парафины, различные масла, мазуты образуют с ам-
миачной селитрой нитросоединения, способные взорваться от удара.
Даже при обычной температуре аммиачная селитра разлага
ется на аммиак и азотную кислоту. Окислительное воздействие
азотной кислоты на различные примеси приводит к повышению
4 Зак. 1782 97
температуры и в конечном счете к самовозгоранию продукта.
Взрыв массы аммиачной селитры возможен при повышении ее тем-
пературы выше 300 °C, а при наличии примесей порошкообразных
металлов — при температуре 100 °C и выше.
Температура аммиачной селитры повышается также при ее хра-
нении в штабелях высотой более 10 рядов. Поэтому при длительном
хранении не допускается формирование штабелей такой высоты.
При горении аммиачная селитра выделяет ядовий веселящий
газ — закись азота (N2O). При повышении влажности селитры ее
взрывоопасность снижается и уже при влажности 3% и выше взрыв
практически исключается.
Сульфат аммония — бесцветное кристаллическое вещество, лег-
ко растворимое в воде, обладает малой гигроскопичностью, слабо
слеживается. При хранении выделяет кислоту, разрушающую
тарно-упаковочные материалы. Сульфат аммония требует защиты
от атмосферных осадков.
Цианамид кальция в чистом виде представляет собой бесцвет-
ные кристаллы. Пыль этого удобрения при попадании на кожу
и в органы дыхания раздражающе действует на кожу и вызывает
отравление. Цианамид кальция обладает повышенной гигроскопич-
ностью и слеживаемостью. Поглощение влаги приводит к замет-
ному увеличению объема этого удобрения. Упаковывается в фанер-
ные барабаны и мешки.
Из сложных комплексных удобрений наибольшее распростра-
нение получили нитрат калия, или калийная селитра, аммофос
и нитрофоска.
Калийная селитра содержит два питательных элемента: азот
и калий. Представляет собой кристаллический порошок белого
цвета. Обладает физико-химическими свойствами, аналогичными
свойствам других видов селитр.
Аммофос содержит питательные элементы — азот и фосфор.
Изготовляется в виде гранул, основная масса которых с размерами
1—1,5 мм. Аммофос слабо гигроскопичен, не слеживается.
Нитрофоска выпускается в виде гранул размерами 0,25—3 мм
красного или зеленого цвета. Обладает слабой гигроскопичностью,
во влажной среде склонна к слеживанию.
К смешанным комплексным удобрениям относятся разнообраз-
ные в различных пропорциях смеси суперфосфата с сульфатом
аммония, костяной и фосфоритной мукой, калийной солью, жмыха-
ми, аммиачной селитрой и т. д.
Перевозка и хранение большинства минеральных удобрений
осуществляются в затаренном виде или навалом. Затаривают удо-
брения в полиэтиленовые и бумажные мешки массой до 50 кг. За-
таренные удобрения перевозят в универсальных крытых вагонах.
Для перевозки удобрений навалом применяют универсальные
крытые и специализированные вагоны (цистерны и хопперы),
98
а также специализированные жесткие, полужесткие и мягкие кон-
тейнеры.
Химико-фармацевтические грузы и парфюмерные изделия. К хи-
мико-фармацевтическим грузам относятся медикаменты, различные
химические препараты и лекарственное растительное сырье.
Медикаменты расфасовывают во флаконы, баночки, коробки,
пакеты, ампулы и укладывают во внутреннюю тару (коробки, па-
кеты и т. д.). В качестве транспортной (внешней) тары для меди-
каментов используют фанерные и деревянные ящики массой от-
дельных мест до 50 кг.
Медикаменты и медицинские химические препараты, содержа-
щие спирт, эфирные масла, ядовитые, наркотические, анестезирую-
щие и другие сильно действующие вещества, относятся к опасным
и легкогорючим грузам и требуют выполнения соответствующих
мер предосторожности при перевозке и хранении. Антибиотики,
сыворотки и некоторые другие медицинские препараты перевозят
и хранят в строго определенных температурно-влажностных ре-
жимах.
К растительному лекарственному сырью относятся травы, расте-
ния, цветы, семена. Сырье упаковывают в мешки, тюки, кипы
с массой каждого места 30—100 кг. При хранении и перевозке ле-
карственное сырье предохраняют от загрязнения, посторонних
запасов, влаги, прямых солнечных лучей, вредных насекомых. Для
хранения используют сухие, затемненные помещения с хорошей
вентиляцией.
Большинство химико-фармацевтических грузов обладает стой-
кими специфическими запахами.
К парфюмерным грузам относятся душистые дезинфицирующие
и освежающие вещества (духи, лосьоны, одеколоны и т. д.) и кос-
метические товары (кремы, пудры, зубные порошки и пасты, мази,
губные помады, лаки и т. д.).
Жидкие парфюмерные товары расфасовывают во флаконы
с плотно пригнанными пробками; мази и пасты — в банки и тюби-
ки; пудры и порошки — в коробки. В качестве транспортной тары
для парфюмерных грузов используют фанерные и деревянные ящи-
ки, устланные изнутри бумагой. Масса отдельных мест до 20 кг.
Духи, одеколоны и некоторые другие парфюмерные товары, содер-
жащие спирт, относятся к классу легкогорючих грузов.
Парфюмерные грузы обладают стойкими специфическими запа-
хами и в то же время способны к поглощению посторонних запахов,
поэтому недопустима совместная перевозка и хранение парфюме-
рии с продовольственными товарами и грузами, обладающими
собственными стойкими запахами.
При попадании жидких парфюмерных товаров на соседние гру-
зы образуются несмываемые пятна, снижающие их качественные
характеристики. Хранение парфюмерных грузов осуществляется
в сухих, хорошо проветриваемых помещениях.
4* 99
Каучук и резинотехнические изделия. Исходным сырьем для
получения каучука является латекс. По своему происхождению
различают синтетические и натуральные латексы. Натуральные
латексы представляют собой сок растений каучуконосов. Синтети-
ческие или искусственные латексы получают эмульсионной поли?
меризацией высокомолекулярных соединений. По внешнему виду
синтетические латексы напоминают свои натуральные аналоги.
Перевозка латексов осуществляется. наливом в цистернах или
бочках массой 200 кг. Цистерны и бочки перед погрузкой тщатель-
но очищают.
Латексы относятся к негорючим жидкостям с плотностью 0,64—
0,7 т/м3, однако при высыхании латекса образуется темная пленка,
которая при поднесении огня загорается высоким коптящим пла-
менем. В случае образования пленки на внешних частях цистерн
их тщательно очищают, а пленку удаляют с грузового фронта
и уничтожают.
При понижении температуры латекс сгущается и образует
массу, напоминающую желе. Температура желатинизации латексов
не выше +5 °C. Температура латексов при хранении и перевозке
не должна быть ниже 4-10ьС и выше 4-35 °C. При хранении и пе-
ревозке латексы предохраняют от попадания прямых солнечных
лучей.
Каучук является основным сырьем резиновой промышленности.
В зависимости от происхождения латексов различают натуральный
и искусственный каучук.
Чистый каучук желтого или темно-желтого цвета. Объемная
масса составляет 0,92—0,96 т/м3. Каучук относится к разряду лег-
когорючих грузов, горит сильным коптящим пламенем и требует
выполнения особых условий перевозки [28].
При температуре от 0 до 4-30 °C каучук эластичен, выше
4-30 °C становится клейким, а при температуре 4-120 °C и выше
плавится. При температуре 0°С и ниже каучук становится твердым
и даже хрупким.
Каучук водонепроницаем. При наличии влаги в каучуке начи-
наются процессы плесневения и гниения, сопровождающиеся зна-
чительным выделением тепла и влаги. Гниение и самонагревание
быстро распространяются и приводят в негодность всю партию
каучука.
Каучук плохо проводит тепло и электричество и почти непро-
ницаем для газов. Воздействие прямых солнечных лучей вызывает
окисление каучука, он становится липким и теряет эластичность.
В случае попадания жиров, масел, керосина и других нефтепродук-
тов, а также кислот каучук разбухает, становится липким и теряет
эластичность. Загрязнение каучука песком, цементом, щепой, зем-
лей и т. д. приводит к потере товарных качеств и невозможности
использования по назначению.
ЮО
Каучук предъявляют к перевозке: неупакованным, свернутым
в кипы, обсыпанные тальком, массой 100—115 кг; упакованным
в мешки из пропитанной нитролаком ткани массой 100 кг; в бара'
банах из белой жести вместимостью 20 л; в полиэтиленовых меш-
ках, помещенных в металлическую тару с плотно пригнанными
крышками. Упаковывая каучук в барабаны, внутреннюю поверх-
ность барабанов покрывают защитной пленкой эмульсии мыла,
затем барабаны упаковывают в деревянные ящики или обре-
шетки.
Хранят каучук в сухих складах при температуре не выше +25°C
с предохранением от воздействия прямых солнечных лучей, попа-
дания влаги и загрязнения.
При нагревании каучука до температуры 120—150 °C в смеси
с серой образуется клейкое, эластичное вещество, получившее
название вулканизационный каучук. Примесь к каучуку различ-
ного количества серы, гипса, глины, мела и других добавок позво-
ляет получить различные сорта резины и эбонит.
К резинотехническим изделиям относятся автопокрышки, при-
водные и вентиляторные ремни, уплотнительные детали, резино-
тканевые напорные рукава, изоляционные материалы и т. п. Рези-
нотехнические изделия перевозят в неупакованном виде, а также
в мешках, ящиках, связках, пачках, рулонах и т. п. Резинотехни-
ческие изделия следует предохранять от прямых солнечных лучей,
высоких и низких температур, попадания влаги и различных нефте-
продуктов.
Кислоты, щелочи, соли. В общем объеме перевозок рассматри-
ваемых химических грузов до 45% составляют различные кислоты.
Кислоты являются химически активными веществами, обладают
опасными свойствами: могут вызвать химические ожоги, пожары,
взрывы. Кислоты растворяют многие металлы.
Наибольший объем перевозок (до 40% всех кислот) приходится
На серную кислоту. В зависимости от назначения различают сле-
дующие виды серной кислоты: моногидрат, аккумуляторная, ба-
шенная или гловерная, купоросное масло, олеум.
Серная кислота^ бесцветная прозрачная маслянистая жидкость
с плотностью 1,84 т/м3. Попадание серной кислоты на органические
вещества приводит к их обугливанию, а взаимодействие с сахаром,
бертолетовой солью, скипидаром и некоторыми другими грузами
может привести к воспламенению или взрыву. Серная кислота
очень гипроскопична, при соединении с водой выделяет значитель-
ное количество тепла. Моногидрат и олеум (дымящая серная
кислота) относятся к вязким и застывающим грузам.
Серная кислота применяется в текстильной промышленности,
при производстве удобрений (моногидрат); в производстве соляной
и других минеральных кислот, азотной кислоты, для очистки ми-
неральных масел (башенная или гловерная); для очистки кероси-
101
на, смазочных масел, органических красок (купоросное масло); для
очистки нефтепродуктов (олеум).
Серную кислоту предъявляют к перевозке в затаренном виде
и наливом в специальных цистернах. Металлические бочки и котлы
сернокислотных цистерн изготовляют из кислотоупорной стали.
При перевозке серной кислоты в бутылях их затаривают в плете-
ные корзины или деревянные обрешетки, доходящие до горла бу-
тылки. В качестве амортизирующих материалов используют соло-
му или стружку. Поверх пробки накладывают замазку из гипса.
Масса брутто корзины или обрешетки не более 75 кг. Олеум
допускается к перевозке в олеумных утепленных цистернах-
термосах.
Соляная кислота в химически чистом состоянии — бесцветная
жидкость. Растворяет большинство металлов. В смеси с азотной
кислотой растворяет золото и платину. Температура замерзания
соляной кислоты ниже —40 °C.
Основным сырьем для получения соляной кислоты является
серная кислота и поваренная соль. Соляная кислота применяется
в производстве органических красителей, уксусной кислоты, клея
и т. д.
Упаковывают соляную кислоту в стеклянные бутыли с уста-
новкой их в корзины или обрешетки массой брутто не более 50 кг.
Для перевозки наливом используют специализированные цистерны
с внутренним гуммированием котлов.
Чистая азотная кислота — бесцветная жидкость с плотностью
1,52 т/м3. Является активным окислителем, дымит на воздухе.
Применяется в производстве фармацевтических препаратов, орга-
нических красок, аммиачной селитры и т. д. Перевозят азотную
кислоту в специализированных алюминиевых или других кислото-
упорных цистернах.
Карбид кальция имеет кристаллическое строение. Химически
чистый—бесцветен, а технический имеет цвет от бурого до черно-
го. Карбид кальция обладает характерным неприятным запахом,
-очень гигроскопичен. Соединяясь с водой, выделяет ацителен, серо-
водород, метан -и т. д.
Применяется в химической промышленности, при сварке метал-
лов, в производстве синтетического каучука.
Перевозка карбида кальция осуществляется в металлических
барабанах массой брутто 50, 100 и 130 кг. \
При работе с карбидом кальция не допускается пользование
открытым огнем, так как ацетилен в смеси с воздухом образует
взрывчатую смесь.
Известь хлорная представляет собой сухой порошок белого
цвета с сильным удушливым запахом хлора. Поглощая из воздуха
влагу и углекислый газ, хлорная известь разлагаемся с выделением
хлора и кислорода. Под действием света и тепла процесс разложе-
ния ускоряется.
102
Хлорная известь используется в качестве отбеливателя в тек-
стильной и бумажной промышленности, для очистки питьевой
воды, керосина, ацетилена, для борьбы с сельскохозяйственными
вредителями, в качестве дегазационного средства.
Хлорную известь упаковывают в деревянные бочки и железные
барабаны, изнутри обклеенные водонепроницаемой бумагой. Не до-
пускается ее совместная перевозка с пищевыми и хлебными груза-
ми, водородом, кислородом и изделиями из железа.
Сернистый натрий — твердое плотное вещество красно-бурого
цвета, обладающее сильными щелочными свойствами. При сопри-
косновении с воздухом легко поглощает влагу и углекислый газ,
превращаясь в вязкую полужидкую массу.
Сернистый натрий применяется в кожевенной, текстильной,
лакокрасочной и других отраслях промышленности
В твердом виде сода каустическая представляет собой твердое
белое непрозрачное волокнистое вещество с объемной массой
2,13 т/м3. Каустическая сода очень гигроскопична, а поглощение
влаги приводит к разжижению продукта. Соду каустическую
предъявляют к перевозке в твердом и жидком состояниях
Каустическая сода применяется в производстве вискозного
шелка, целлюлозы, глинозема, индиго и т д
3.7. Продукция металлургической и машиностроительной
промышленности
Продукция черной металлургии. Металлы и металлоизделия
по условиям перевозки, перегрузки и хранения делятся на следую-
щие основные группы: чугун и ферросплавы, сталь и стальной про-
кат, метизы. Особую группу составляют вторичные черные метал-
лы — металлолом. Несмотря на обширную номенклатуру, разнооб-
разие форм, размеров, масс изделий, специфические особенности
основных групп черных металлов, все они обладают рядом одина-
ковых свойств, которые необходимо учитывать при составлении
транспортной характеристики: коррозионная стойкость, электро-
проводность, способность намагничиваться, прочность и упругость
Чугун и ферросплавы являются конечными продуктами домен-
ного процесса, при этом выпуск чугуна составляет 98%. Чугун —
железный сплав с содержанием углерода более 2%—выпускают
двух видов: передельный и литейный. Передельный предназначен
для получения стали Литейный, содержащий по сравнению с пере-
дельным больше кремния и обладающий большей прочностью
и ковкостью, используется в литейном производстве для изготов-
ления чугунных отливок.
Чугун выпускают в виде чушек длиной 60 см массой 45 кг;
по согласованию с потребителем размеры и масса чушек могут
быть изменены. Перевозка чугуна в чушках осуществляется нава-
103
лом на открытом подвижном составе. Объемная масса при этом
2,8—3,2 т/м3, угол естественного откоса 48°. Чугун в чушках явля-
ется достаточно хрупким грузом, поэтому для уменьшения потерь
от боя при погрузке и обеспечения сохранности пола вагона необ-
ходимо сбрасывать чушки с высоты не более 0,5 м. При выгрузке
чугуна из полувагона через люки гравитационным способом отдель-
ные чушки раскалываются (общие потери до 1,5%), отлетающие
при этом осколки создают опасность для рабочих, находящихся
в зоне разгрузки. Чушки чугуна являются пакетопригодными гру-
зами, их можно пакетировать без применения поддонов. Стабиль-
ность пакета и возможность механизированного выполнения грузо-
вых операций обеспечиваются специальной формой чушки и обвяз-
кой проволокой или лентой. Чугун в чушках хранят на открытых
спланированных площадках или под навесом.
Ферросплавы характеризуются более низким содержанием угле-
рода, наличием таких компонентов, как силиций, хром, ванадий,
марганец. Применяются в производстве стали необходимого каче-
ства. Отечественная промышленность выпускает ферросплавы
более 20 видов. По фракционному составу ферросплавы представ-
ляют собой куски разных размеров или гранулы.
Транспортной тарой для ферросплавов служат плотные и проч-
ные деревянные ящики вместимостью 80—250 кг, не допускающие
потерь в процессах перевозки, перегрузки и хранения. Конструк-
цию ящиков укрепляют стальными полосами, а под днищем преду-
сматривают два поперечных бруса для обеспечения механизирован-
ной погрузки и выгрузки и изоляции от основания площадки хра-
нения. Ферросплавы можно перевозить также в металлических
бочках вместимостью 250—500 кг и в специальных контейнерах.
Склад для ферросплавов должен быть закрытым или представлять
площадку, оборудованную навесом для предотвращения прямого
попадания влаги.
Отдельные виды ферросплавов, например ферросилиций марок
45 и 75, относящийся к опасным грузам, перевозят в герметичной
таре с соответствующими ярлыками опасности. При транспортиро-
вании и хранении ферросилиций, особенно марки 45, выделяет
ядовитые газы — фосфористый и мышьяковистый водород, являю-
щиеся горючими и взрывоопасными. Предельно допустимая концен-
трация указанных газов в рабочей зоне составляет соответственно
0,5 и 0,3 мг/м3.
Сталь и стальной прокат предъявляют к перевозке в виде слит-
ков и изделий из них, полученных на прокатных станах металлур-
гических заводов. Различают следующие виды проката: сортовой,
листовой, специальный и трубы. Сортовой прокат делится на
простой и фасонный и включает около 20 основных подгрупп.
К простому прокату относятся круглая, квадратная, угловая, поло-
совая сталь и другие виды относительно простого профиля готовой
прокатной продукции. Круглую И квадратную сталь выпускают
104
в виде прутков с наибольшим размером (диаметром) до 200 мм
при длине прутка 3—10 м. Фасонный прокат—рельсы, двутавро-
вые и швеллерные балки, а также другие достаточно сложные по
профилю виды продукции прокатных станов. Обычно указанные
виды проката бывают длинномерными до 12—19 м, а рельсы —
до 25 м, что обусловливает особенности погрузки и крепления.
Листовой прокат включает две группы: толстолистовой с тол-
щиной листа 4—60 мм и тонколистовой — 0,2—4 мм. Ширина
и длина листа могут быть различных размеров в соответствии
с сортаментом. К тонколистовой стали относятся кровельное же-
лезо, листовая волнистая сталь, оцинкованные листы, белая и чер-
ная жесть.
К специальным видам проката принадлежат изделия сложного
профиля — дисковые вагонные колеса, бандажи, шестерни и т. п.
Метизы — обобщенное название большой группы металлических
изделий, к которой относятся болты, гайки, винты, шурупы, шплин-
ты, гвозди, штифты и др. Назначение метизов самое разнообразное,
но главным образом это крепление деталей и узлов. Метизы изго-
товляют из различных марок стали, в зависимости от необходимого
качества могут быть термически обработаны и иметь антикорро-
зионное покрытие. Метизы перевозят и хранят в упакованном виде,
отдельно по видам, сортам и размерам.
Металлолом, или вторичные черные металлы, по содержанию
углерода подразделяют на два класса: стальной лом и отходы,
чугунный лом и отходы. По наличию легирующих элементов метал-
лический лом дифференцируется на углеродистый и легированный.
К перевозкам металлический лом должен представляться рассор-
тированным по маркам, группам и видам, обезвреженным от огне-
и взрывоопасных н радиоактивных материалов, а также очищенным
от химических веществ. Засоренность неметаллическими предмета-
ми должна составлять не более 3%. Каждая партия перевозимого
металлолома должна сопровождаться документом, удостоверяю-
щим взрывобезопасность. Металлолом можно предъявлять к пере-
возкам крупными и мелкими кусками, россыпью и брикетами, при
этом масса брикета 2—50 кг. Лом и отходы высоколегированных
видов стали перевозят в упакованном виде.
Подготовка проката в перевозке зависит от размеров, вида
проката, качества, обработки и специфических требований, связан-
ных с географическим расположением потребителя. Прокат можно
перевозить без упаковки отдельными местами, в связках, пачках,
мотках, бухтах, пакетами и навалом. При подготовке проката
к перевозке или длительному хранению необходимо учитывать чув-
ствительность изделий к внешним воздействиям, которая повыша-
ется с переходом производственного процесса на более высокую
ступень. Так, полуфабрикаты стального производства отличаются
незначительной чувствительностью, их можно перевозить и хранить
без упаковки и других защитных мер, а отдельные гиды высоко-
105
качественных легированных сталей требуют достаточно сложной
упаковки. Например, шлифованную сталь (серебрянку) покрывают
сначала нейтральной смазкой, завертывают в промасленную бумагу
и затем укладывают в плотные дощатые ящики. Подробные усло-
вия упаковки конкретных видов проката приведены в соответствую-
щих стандартах.
Условия и технология складирования стального проката зави-
сят от размеров, способов заводской упаковки, партии и особых
свойств груза.
На открытых площадках хранят балки крупных размеров и про-
филей, сталь толстолистовую рядовых марок, рельсы, рельсовые
скрепления, трубы стальные большого диаметра, чугунные трубы,
фасонные части к ним. Высота штабеля зависит от способа выпол-
нения погрузочно-разгрузочных работ и может достигать 3—4 м.
Прокат укладывают на башмачные или стоечные стеллажи, а также
в штабеля на бетонные или деревянные основания во избежание
коррозии при соприкосновении с землей и для облегчения условий
выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Между рядами укла-
дывают прокладки толщиной не менее 40 мм.
Под навесом хранят сортовую конструкционную, горячекатаную
конструкционную, листовую сталь толщиной 4 мм и более, тонко-
листовую сталь рядовых марок толщиной 1,9—3,9 мм, трубы сталь-
ные, тросы, проволоку больших размеров. Для создания лучших
условий хранения и защиты от атмосферных осадков у таких наве-
сов могут быть две-три стенки из досок. Порядок укладки в шта-
беля на хранение аналогичен принятому для открытых площадок.
Закрытые неотапливаемые склады служат для хранения сорто-
вой, листовой нержавеющей стали, быстрорежущей инструменталь-
ной, качественной высоколегированной, тонколистовой до 1,8 мм,
а также кровельной, черной жести, листовой оцинкованной, труб
малых диаметров и тонкостенных труб, а также метизов, проволоки
и ферросплавов. Склады оборудуют специальными пирамидами
и стеллажами. Хранить металл на полу запрещается.
Закрытые отапливаемые склады используют для размещения
черных металлов, требующих постоянной положительной темпера-
туры воздуха, полной изоляции от влаги, пыли и т. д. Такими
изделиями являются проволока стальная диаметром менее 1 мм,
проволока нихромовая, инструментальная и другие виды легиро-
ванной стали, шлифованная сталь — серебрянка, белая жесть и т. п.
Температура в таких складах должна быть 5—40°С, относитель-
ная влажность около 80%. Помещения должны хорошо проветри-
ваться. При длительном хранении необходимо периодически
осматривать изделия для выявления коррозии.
Цветные металлы и сплавы. В цветные металлы и их сплавы
в качестве основного компонента могут входить любые элементы,
кроме железа. Цветные металлы предъявляют к перевозке в виде
порошка, гранул, слитков и проката. Но в основном цветные метал-
106
лы перевозят в слитках. В зависимости от формы слитки подразде-
ляются на чушки плоские или фасонные (длиной не более 0,9 м),
вайербарсы или карандаши (длиной более 1,0 м и небольшой пло-
щадью поперечного сечения) и блоки, форму, размеры и массу
которых устанавливают по согласованию с получателем.
Слитки цветных металлов перевозят навалом и в пакетирован-
ном виде. При этом в качестве скрепляющего средства используют
проволоку из одноименного металла или стальную ленту. Форму
чушек можно изменять для улучшения условий укладки в пакеты
и обеспечения механизированной грузопереработки. Пакеты из
цветных металлов можно перевозить в крытых вагонах, а отдель-
ные виды металлов — и на открытом подвижном составе.
Специфические особенности условий перевозки и хранения
цветных металлов определяются свойствами конкретного металла
и необходимостью защиты его от воздействий окружающей среды.
Медь выпускают в виде чушек, вайербарсов (для изготовления
проволоки и прутков), катодных листов. Катодная медь представ-
ляет собой пластины с шероховатой поверхностью, получающиеся
в результате электролитической рафинировки меди. В сухом возду-
хе при обычной температуре медь не окисляется. В присутствии
влаги и угольного ангидрида медь покрывается пленкой зеленого
цвета, представляющей собой углемедную основную соль и предо-
храняющей металл от дальнейших изменений и разрушений.
Медные чушки перевозят в крытых вагонах. Вайербарсы допус-
каются к перевозке на открытом подвижном составе в специальных
контейнерах — кассетах. Катодные листы марок Ml и М2 постав-
ляют без упаковки в контейнерах и крытых вагонах, а по соглаше-
нию сторон — в пакетированном виде. Катодные листы высокой
чистоты МО поставляют упакованными в плотные дощатые ящики
или в металлические контейнеры, которые должны быть внутри
выстелены оберточной бумагой.
Катодные листы хранят в чистом сухом помещении, а медь
в чушках и вайербарсах допускается хранить в исключительных
случаях и кратковременно под навесом
Олово в виде блоков, чушек и прутков можно перевозить в кры-
тых вагонах и контейнерах без дополнительной упаковки. Высоко-
качественное олово, например марки ОВЧ-ООО, требует тщательной
подготовки к транспортированию и хранению, заключающейся
в упаковке слитков олова в полиэтиленовые мешки, укладки в кар-
тонные коробки, а затем в плотные деревянные ящики.
Олово необходимо хранить в закрытых отапливаемых складах
при температуре не ниже 12 °C. При более низкой температуре
белое олово превращается во вторую модификацию — серое олово,
что сопровождается значительным увеличением объема в резуль-
тате внутренних напряжений. Белое олово рассыпается и получа-
ется серый порошок. Это явление называется «оловянной чумой»
107
Белое олово, зараженное «чумой», к перевозке не допускается, его
переплавляют, а склад, где оно хранилось, очищают.
Свинец — мягкий металл серого цвета, на влажном воздухе
покрывается тонким слоем закиси, защищающим его от дальней*
шего окисления. Выпускается в виде чушек, отгружается без упа-
ковки в крытых вагонах и на открытом подвижном составе. На
экспорт свинец поставляется в упаковке. Хранят свинец под
навесом.
Цинк при обыкновенной температуре хрупок, на влажном воз-
духе покрывается тонким слоем окиси, предохраняющим его от
дальнейших изменений. Классифицируется по маркам в зависимо-
сти от химического состава. Выпускается в виде чушек и блоков.
Перевозят цинк в крытых вагонах. При перевозке на открытом
подвижном составе появляется коррозия в виде белого налета.
Цинк хранят в закрытых складах или под навесом.
Алюминий в чушках и блоках всех марок отгружают без упа-
ковки, кроме алюминия высокой чистоты, который укладывают
в ящики. Перевозят алюминий в крытых вагонах, хранят в закры-
тых складах. При открытом хранении алюминий под действием
атмосферных осадков покрывается гидратом окиси алюминия, ко-
торый при дальнейшей переработке (плавке) разлагается на окись
алюминия и воду. Водяной пар образует в алюминиевом литье при
температуре 660 °C пустоты — раковины, а при повышении темпе-
ратуры до 1000 °C вода разлагается на кислород и водород, что
тоже вызывает образование раковины в литых изделиях и является
показателем брака.
Магний обладает относительно небольшой коррозионной стой-
костью, а поэтому чушки магния подвергают антикоррозионной
обработке. Чушки магния перевозят в деревянной таре или без
упаковки в крытых вагонах. При выполнении погрузочно-разгрузоч-
ных работ необходимо предохранять магний от атмосферных осад-
ков. Хранят магний в отапливаемых закрытых складах. Порошок
и стружка магния легко воспламеняются, дают высокую темпера-
туру горения, поэтому необходимо соблюдать противопожарные
правила.
Титан обладает наиболее высоким сопротивлением коррозии,
выше, чем нержавеющая сталь. Практически не корродирует в ат-
мосфере, в пресной и морской воде, в кислотах (уксусной, азотной,
серной), устойчив к химической (газовой) коррозии до температу-
ры 350—500 °C. В результате своей химической стойкости, туго-
плавкости, пластичности и легкости (плотность 4,5 г/см3) применя-
ется в самолето-, ракето-, кораблестроении и других жестких
условиях работы.
Перечисленные металлы составляют основную часть общего
объема перевозок цветных металлов. Кроме того, существует еще
целый ряд цветных металлов, обладающих специфическими свой-
ствами, которые необходимо учитывать при транспортировании,
108
перегрузке и хранении — это способность воспламеняться от воды
(калий, кальций, натрий и их сплавы), токсичность (ртуть), радио-
активность (уран, плутоний), способность к образованию взрывча-
тых смесей. Подробные инструкции для упаковки, перевозки и хра-
нения таких металлов указаны в соответствующих разделах стан-
дартов на технические условия.
Изделия машнно- и приборостроения. По условиям транспорти-
рования и перегрузок изделия машино- и приборостроения условно
можно разделять на следующие группы: колесная и гусеничная
техника, тяжеловесное упакованное и неупакованное оборудование,
крупногабаритные и длинномерные металлоконструкции. Каждая
группа отличается большим разнообразием форм, массы, размеров-
и свойств.
Особенностью подготовки и погрузки колесной и гусеничной
техники, к которой относятся все виды легковых, грузовых и спе-
циальных автомобилей, различные сельскохозяйственные, дорожно-
строительные машины и т. п., является большой объем работ по
креплению техники на подвижном составе. Все виды колесной
и гусеничной техники предназначены для работы на открытом
воздухе, хранят их на открытых площадках. При этом рекоменду-
ется частичная упаковка подверженных атмосферным воздействиям
узлов и деталей.
Большую часть продукции машино- и приборостроения перево-
зят в упакованном виде [26] — это оборудование для химической,
газовой, металлургической и других отраслей промышленности,
различные металло-, деревообрабатывающие станки, кузнечно-
прессовое оборудование, электросварочные агрегаты и т. д. Изде-
лия упаковывают и предохраняют от атмосферных воздействий
(консервируют) в соответствии со стандартами с учетом габари-
тов, массы и требований по обеспечению их сохранности. Тран-
спортной тарой для продукции машино- и приборостроения служат
плотные деревянные ящики, под днищем которых должны быть
достаточно прочные деревянные или металлические полозья для
удобства выполнения погрузочно-разгрузочных работ.
Изделия машиностроения по условиям обеспечения сохранно-
сти при длительном хранении делятся на четыре группы.
Машины, предназначенные для работы на открытом воздухе,
а также оборудование, законсервированное на длительный срок,
хранят на открытых площадках. Условия такого хранения называ-
ются очень жесткими, так как возможны перепады температур от
4-50 до —50 °C, а влажность достигает 100%.
Оборудование, не боящееся температурных колебаний, но тре-
бующее защиты от прямого попадания атмосферных осадков (ком-
прессоры, силовые трансформаторы, газовые охладители и т. д.),
можно хранить под навесами. Условия хранения при этом могут
быть жесткими, если атмосфера условно чистая (сельская мест-
109
ность), и очень жесткими, если окружающая атмосфера промыш-
ленная.
Для защиты оборудования, подверженного воздействию атмо-
сферных осадков и влаги, но не боящегося температурных перепа-
дов, используют закрытые неотапливаемые склады (каменные или
бетонные), где сохраняется достаточно низкая влажность. В таких
складах хранят металлорежущие, деревообрабатывающие станки,
электрсварочное и другое оборудование, рассчитанное на средние
по тяжести условия хранения.
Оборудование, которое необходимо оградить от действия темпе-
ратурных перепадов и влажности, хранят в отапливаемых складах
с колебаниями температуры от 5 до 40 °C при влажности 80%.
В подобных условиях хранят станки высокой точности, электронно-
вычислительную технику и т. д.
При кратковременном хранении упакованного тяжеловесного
оборудования допускается использование открытых площадок.
Хранение и транспортирование различных электро- и радиотехни-
ческих приборов, а также радиоэлектронной аппаратуры сопро-
вождаются повышенными требованиями к упаковке и консервации,
особенно при высокой влажности окружающей среды. В таких
случаях создают необходимый микроклимат вокруг изделия его
герметизацией, с помощью чехлов из полимерных пленок и приме-
нения осушителя воздуха — силикагеля. Отдельные виды изделий
перевозят в герметичных металлических контейнерах, заполненных
азотом или воздухом, высушенным специальным образом до точки
росы (не выше —45°C). Хранят такое оборудование в закрытых
отапливаемых складах.
Защита металлов от коррозии. Для предохранения металлов,
металлоизделий и металлоконструкций от атмосферной коррозии
при транспортировании и хранении [11] применяют различные
смазки, масла, обертывание во влагонепроницаемую бумагу и
создают специальный микроклимат в герметичной упаковке изде-
лия. Наиболее эффективным средством подавления коррозионных
процессов является введение в агрессивную среду и в состав сма-
зок, масел, бумаги ингибиторов — веществ, предупреждающих,
тормозящих или полностью подавляющих коррозию. В качестве
ингибиторов используют аммиак, различные алюминиевые основа-
ния, слабые органические и неорганические кислоты (бензойную,
олеиновую и др.).
Различают летучие ингибиторы, находящиеся в газовой фазе,
и контактные ингибиторы, входящие в состав смазок и масел. Лету-
чие ингибиторы употребляют в виде порошка, растворов и паров.
Порошок ингибитора в специальных тканевых мешочках помещают
внутрь транспортной тары. Постепенно испаряясь, ингибитор на-
сыщает весь объем, адсорбирует на металлических поверхностях
и образует при соединении с влагой защитную пленку. Аналогичный
защитный процесс происходит при использовании растворов (спир-
110
товых, водных н водно-спиртовых) и паров ингибиторов, которые
вводят внутрь герметичной упаковки.
Наиболее простым и экономичным средством подавления кор-
розионных процессов является обертывание металлических изделий
в бумагу, предварительно насыщенную ингибиторами. Использо-
вание двусторонней ингибированной бумаги требует дополнитель-
ного обертывания изделия влагонепроницаемой бумагой. Примене-
ние двухслойной ингибированной бумаги, вторым слоем которой
является полиэтиленовая пленка, исключает дополнительную
упаковку.
Выбор типа защиты от коррозионных разрушений зависит от
свойств изделий, а также условий хранения и транспортирования.
3.8. Зерно и продукты его переработки
Зерновые грузы. По своему назначению зерновые грузы подраз-
деляют на три основные группы: злаковые — пшеница, просо,
гречиха и т. д.; бобовые — фасоль, чечевица, соя и т. д.; маслич-
ные— подсолнечник, конопля, лен, клещевина и т. д. Зерно отно-
сится к ценным продовольственным грузам, при перевозке которых
необходимо обеспечивать сохранность в количественном и качест-
венном отношениях.
Значительное влияние на объемную массу зерновых грузов ока-
зывают скважистость и влажность. Скважистость предопределяет
оседание зерна в процессе перевозки и способствует его воздухо-
проницаемости. В табл. 3.13 приведены объемная масса и сква-
жистость некоторых зерновых грузов (19J.
В большой степени влажность зерна зависит от влажности ок-
ружающей среды, так как зерновые грузы обладают повышенной
гигроскопичностью. В зависимости от влажности основные зерно-
вые грузы делятся на четыре группы: сухие, средней сухости, влаж-
ные и сырые (табл. 3.14).
Таблица 3.13
Зерновой груз Объемная масса, т/м3 | Скважистость, '
Пшеница 0.7-0.86 0.35—0.45
Рожь 0,68—0,79 0.35—0,45
Ячмень 0,65-0,78 0,45—0,55
Овес 0.4-0.54 0,50-0,70
Кукуруза в зерне 0,7-0.8 0,35-0,55
Льняное семя 0.65—0.75 0,35—0,45
Подсолнечное семя 0.3-0,45 0,60-0,80
Гречиха 0,46-0,58 0,50—0,60
Просо 0.7-0,83 0,30-0,50
Рис 0,85-0.9 0.50-0.65
1!!
Таблица 3.14
Зерновой груз Влажность, %
Сухой Средней сухости Влажный Сырой
Пшеница, рожь, яч- мень, гречиха До 14 включи- тельно 14—15,5 15,5—17 Свыше 17
Овес, кукуруза в зер- не, горох То же 14-16 16—18 » 18
Кукуруза в початках До 16 вклю- чительно 16-18 18—20 » 20
Подсолнечное семя До 11 вклю- чительно 11—13 13—14,5 » 14,5
Влажность способствует интенсификации развития и протека*
ния биологических процессов в массе зерновых грузов. Так, уско-
ряются процессы дыхания зерновой массы и жизнедеятельности
микроорганизмов и амбарных вредителей, которые сопровожда-
ются поглощением кислорода воздуха с последующим выделением
углекислого газа, влаги и тепла.
Низкая теплопроводность зерна приводит к накоплению тепла
в массе груза П способствует прогрессирующему самонагреванию.
При нагревании до температуры 50—55 °C у зерна появляется гни-
лостный, солодовый запах, затхлость, а его масса резко уменьшает-
ся. Происходит порча продукта. Изменение химического состава
и последующая порча зерна происходят также под воздействием
света.
Качество зерна определяют по запаху, вкусу и цвету.
В табл. 3.15 приведены основные показатели зерна различного ка-
чества.
Важной особенностью зерновых грузов является их способ-
ность поглощать и стойко удерживать посторонние запахи. Поэто-
му вагоны при подготовке к перевозке зерна необходимо тщатель-
Таблица 3.15
Состояние зерна Запах Вкус Цвет
Свежее Лежалое Испорченное Нормальный, малоощущае- мый Слегка затх- лый Затхлый Пресный, слегка сладко- ватый Кисловатый Кислый или горький Ровный, без пятен, в изломе белый или желтый То же, но поверхность мато- вая Бурый, с темными пятнами, в изломе темный
112
но очищать от остатков ранее перевозившихся грузов, а в необхо-
димых случаях промывать. Пригодность вагонов под перевозку
зерна определяет грузоотправитель.
Одним из показателей качества зерна является засоренность з,
% — отношение массы различных примесей Qnp, т, к общей массе
зернового груза Qrp, т:
3=4°р_1Оо.
Огр
Различают следующие виды примесей зерновых грузов: мине-
ральные — земля, камни, пыль, и т. д.; органические — полова,
солома и т. д.; зерновые — битые и порченые зерна; семена сор-
ных растений; вредные семена — головня, спорынья, куколь и т. д.;
зерновые вредители — клещи, долгоносики и т. д.
В зависимости от вида и назначения зерна его предельная засо-
ренность механическими и растительными примесями составляет
1-8%.
Качественная характеристика каждой партии отгружаемых
хлебных грузов приводится в сертификате, выдаваемом Государ-
ственной хлебной инспекцией, или в качественном удостоверении,
выдаваемом Министерством хлебопродуктов или Министерством
обороны СССР.
Сыпучесть зерновых грузов зависит от формы, размеров и мас-
сы отдельных частиц, влажности, скважистости и т. д. Угол естест-
венного откоса, характеризующий сыпучесть зерна для различных
грузов, составляет для пшеницы 16—38°, для ржи — 17—38°, для
ячменя — 16—45°, для овса — 18—54°, для гороха — 20—35°, для
льняного семени — 14—34° [19].
Большинство зерновых грузов перевозят навалом в крытом или
специальном подвижном составе. В необходимых случаях кузова
крытых вагонов уплотняют, а в дверные проемы устанавливают
съемные или несъемные хлебные щиты.
Проверка массы зерна осуществляется взвешиванием. При вы-
даче зерновых грузов учитывают нормы точности взвешивания
или расхождения в показаниях весов и естественной убыли груза.
Продукты переработки зерна. К продуктам переработки зерна
относятся мука, крупа, жмых, комбикорм, макаронные изделия
и т. д. Все они обладают повышенной способностью абсорбиро-
вать из окружающей среды влагу и посторонние запахи, что необ-
ходимо учитывать при организации их перевозки и хранения. Ни-
же приведена нормальная влажность наиболее распространенных
продуктов переработки зерна, %:
Крупа ячменная............. 15
» овсяная................ 11
Просо...................... 14
113
Крупа дробленая............ 16
» гречневая.............. 14
» из кукурузы.......... 16
> манная...............14—15
Рис....................... 14
Мука всех сортов.......... 14
Макаронные изделия .... 13
При повышении влажности и температуры продукты перера-
ботки зерна самонагреваются и плесневеют. Повышение темпера-
туры муки и крупы стимулирует усиление процесса дыхания в их
массе, что вызывает усушку и значительную потерю массы про-
дукта. В зависимости от исходного сырья и качества его обработ-
ки муку и крупу подразделяют на виды и сорта. Мука представля-
ет собой продукт размола различных злаковых культур, крупа по-
лучается в результате дробления или обдирки различных злаков.
Муку и крупу затаривают в тканевые мешки массой 70 кг (до-
пускается 50 кг). Тара для муки и крупы должна быть чистой, су-
хой, прочной и без повреждений. Мешки с мукой, семенами ка-
либрованной кукурузы, крупой и другими зерновыми грузами
укладывают на поддоны в пакеты. При перевозке и хранении му-
ка и крупа подвержены слеживанию, особенно в мешках нижних
ярусов штабеля.
К макаронным изделиям относятся макароны, вермишель, лап-
ша и различные суповые засыпки из теста. Макаронные изделия
упаковывают в тканевые мешки, фанерные ящики и коробки из
гофрированного картона. Ящики и коробки изнутри выкладывают
упаковочной бумагой.
Не допускается перевозка и хранение продуктов переработки
зерна совместно с грузами, обладающими специфическими запаха-
ми или повышенной влажностью.
3.9. Прочие грузы
Волокнистые материалы. Волокнистые материалы являются ос-
новным сырьем для прядильного (текстильного и трикотажного)
производства. По своему происхождению волокнистые материалы
делятся на две группы: натуральные и химические. К натураль-
ным волокнам относятся: растительные — хлопок, лен, конопля,
пенька, джут и др.; животные — шерсть и натуральный шелк; ми-
неральные — асбест. Химические волокна получают химической
обработкой естественных материалов (искусственный шелк, стек-
ловолокно) или синтезом (капрон, лавсан, энант и др.).
В общем объеме перевозок волокнистых материалов по желез-
ным дорогам около 80% составляют натуральные волокна. Всем
натуральным волокнам, за исключением асбеста, присущи следую-
щие свойства: гигроскопичность, пылеемкость, способность к плес-
114
невению, гниению, самонагреванию и самовозгоранию. Наиболее
ярко перечисленные физико-химические свойства проявляются в
хлопке, составляющем около 64% объема перевозок натуральных
волокон.
Хлопок, как и другие натуральные волокна, упаковывают в ки-
пы массой одного места 80—250 кг. Кипы в свою очередь упако-
вывают в пеньково-джутовую или хлопчатобумажную ткань. Не
допускаются к перевозке кипы загрязненные, с масляными пятна-
ми, признаками подмочки, самонагревания и в поврежденной упа-
ковке.
При пересушивании хлопка его волокна становятся хрупкими и
жесткими. В зависимости от сорта кондиционная влажность хлоп-
ка установлена 8—13%. Хлопок легко поглощает влагу из окру-
жающей среды, при этом кипы увеличиваются в размерах, что мо-
жет привести к затруднениям при его выгрузке, особенно из кон-
тейнеров.
Длительное хранение хлопка, имеющего повышенную влаж-
ность, приводит к его плесневению и последующему гниению. Про-
цесс гниения сопровождается выделением тепла и влаги. Плохой
отвод тепла из массы штабеля способствует самонагреванию хлоп-
ка, что в конечном счете может привести к его самовозгоранию.
Особенно интенсивно процесс самонагревания протекает при по-
падании на хлопок растительных масел, жиров и минеральных ма-
сел, содержащих серу или парафин. В этом случае жир или масло
обволакивают всю поверхность волокна и площадь соприкоснове-
ния жировых веществ с кислородом воздуха резко увеличивается,
что приводит к местному интенсивному разогреву хлопка. При по-
падании жировых веществ в хлопок в зависимости от интенсив-
ности их окисления кислородом воздуха самовозгорание может
произойти через 2—3 ч и даже через несколько суток.
Волокнистые материалы чувствительны к воздействию солнеч-
ных лучей. Так, натуральные волокна при достаточно длительном
воздействии солнечного света могут потерять до 50% прочности.
Не допускается совместная перевозка или хранение волокнис-
тых материалов с грузами, содержащими жировые вещества, а
также легковоспламеняющимися, опасными или влагоемкими.
При перевозке натуральных волокнистых материалов расти-
тельного происхождения к основным перевозочным документам
должно быть приложено качественное удостоверение, а при пере-
возке шерсти или щетины — ветеринарное свидетельство.
При производстве погрузочно-разгрузочных и складских опера-
ций с волокнистыми материалами не разрешается пользоваться
стальными стропами и крючьями, бросать кипы, курить и пользо-
ваться открытым огнем в грузовых помещениях.
Волокнистые материалы в основном относятся к легкогорючим
материалам и требуют выполнения соответствующих правил при
перевозке [28].
115
Текстильные материалы. К текстильным материалам относятся
ткани различных наименований и швейные изделия. Текстильные
материалы обладают повышенной пылеемкостью и гигроскопич-
ностью, боятся сырости, тепла и света. Поглощение пыли из окру-
жающей среды приводит к образованию пятен и соответствующей
потере качества ткани.
Длительное воздействие солнечных лучей на ткани, повышение
температуры в местах хранения приводят к изменению окраски и
прочности ткани. Для сохранения качества текстильных материа-
лов в складских помещениях должна поддерживаться температу-
ра 10—18 °C при относительной влажности воздуха не выше 65%.
В зависимости от назначения, класса и ценности текстильных
материалов их можно упаковывать в кипы, рулоны, тюки, ящики
из досок, фанеры и гофрированного картона.
Целлюлоза. Целлюлоза является основным сырьем для произ-
водства бумаги. Кроме того, целлюлоза используется для изготов-
ления пленок, лаков, пластмасс, пороха, штапельного волокна
и т. д. Целлюлоза обладает повышенной гигроскопичностью. По-
глощение влаги из окружающей среды приводит к значительному
увеличению объема, что вызывает разрыв крепления и деформа-
цию кип целлюлозы.
Избыток влаги в целлюлозе приводит к образованию плесени
в клетчатке вещества и ее последующему гниению.
Целлюлоза относится к легкогорючим грузам и требует выпол-
нения особых мер предосторожности при перевозке [28]. Упаковы-
вают целлюлозу в кипы массой 81—250 кг.
Продукция бумажной промышленности. Основными видами
продукции бумажной промышленности являются бумага, картон и
изделия из них. В зависимости от назначения различают следую-
щие виды бумаги: писчая, типографская, чертежно-рисовальная,
папиросная, электроизоляционная, впитывающая, светочувстви-
тельная и т. д.
В процессе производства некоторым видам бумаги придают
особые свойства: повышенную прочность, цвет, гигроскопичность,
влагонепроницаемость и т^ д. Однако основная масса бумаги (пис-
чая, типографская, чертежно-рисовальная, папиросная) не обла-
дает такими свойствами и подвержена воздействию окружающей
среды. Так, при впитывании влаги бумага и изделия из нее (аль-
бомы, тетради, книги) изменяют цвет, приобретают волнистость,
теряют качество. Под воздействием солнечных лучей цветная бу-
мага выцветает, а белая желтеет, что также понижает ее качество.
Бумагу и изделия из нее следует предохранять от попадания пыли
и загрязнения.
Бумагу изготовляют в рулонах, бобинах и отдельными листа-
ми. Рулоны упаковывают в плотную упаковочную бумагу. Масса
рулонов в зависимости от ширины бумаги 166—300 кг. Листовую
116
бумагу упаковывают в кипы массой 60—200 кг и ящики массой
81—250 кг.
Отрицательное воздействие на бумагу оказывают внешние ме-
ханические воздействия: удары, трение, толчки, давление вышеле-
жащих грузов. Поэтому после погрузки в вагон для предотвраще-
ния раскачивания, ударов и падений отдельных грузовых мест бу-
магу следует тщательно закреплять. Погрузочно-разгрузочные и
складские работы с бумагой выполяют только с помощью специа-
лизированных грузозахватных приспособлений.'
Физико-химические свойства картона такие же, как и у бумаги.
По назначению различают картон тарный, строительный, полигра-
фический, изоляционный, технический. Изготовляют и перевозят
картон в рулонах массой 300—2000 кг и в кипах массой 81—250 кг.
Чай, кофе, какао. Различают следующие виды чая: черный бай-
ховый, зеленый байховый, черный кирпичный, зеленый кирпичный,
плиточный и витаминизированный. Каждый вид чая делится на
сорта.
Чай обладает повышенной гигроскопичностью, легко поглощает
посторонние запахи. Кондиционная влажность чая: 7—9% — для
байхового; 10—12% — для плиточного и кирпичного. При повы-
шении влажности в чае могут начаться процессы плесневения и ав-
толиза с последующей потерей качества продукта.
Транспортной тарой для чая служат фанерные ящики, высти-
лаемые изнутри оберточной бумагой, затем фольгой и пергамен-
том. Масса отдельных ящиков с чаем 51—80 кг.
Хранение чая осуществляется в чистых, проветриваемых поме-
щениях, а перевозка — в крытых вагонах. Не допускается сов-
местная перевозка и хранение чая с грузами, обладающими специ-
фическими запахами.
Какао перевозят в виде бобов и порошка. Какао-бобы упаковы-
вают в мешки массой 52—80 кг, а какао-порошок — в ящики. Ка-
као имеет сильный специфический запах, обладает повышенной
гигроскопичностью, легко впитывает посторонние запахи. Хранят
какао в сухих, хорошо проветриваемых затененных помещениях.
Кондиционная влажность какао-бобов, принимаемых к перевозке,
должна быть не выше 8%.
Кофе предъявляют к перевозке в виде порошка и в зернах. Ко-
фе в зернах упаковывают в мешки массой 52—80 кг. Порошкооб-
разный кофе расфасовывают в пакеты и банки и упаковывают в
картонные или дощатые ящики массой нетто 25 кг.
Кофе обладает повышенной гигроскопичностью, восприимчив к
посторонним запахам, расположен к развитию процессов плесне-
вения, гниения, самонагревания, подвержен порче микроорганиз-
мами и амбарными вредителями. Кондиционная влажность кофе в
зернах не должна превышать 10%.
Глава 4
ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОХРАННОСТИ ГРУЗОВ
ПРИ ПЕРЕВОЗКАХ
4Л. Народнохозяйственное значение сохранности
перевозимых грузов
Важнейшим условием договора перевозки, заключаемого меж-
ду железными дорогами и грузоотправителем, является обеспече-
ние сохранности перевозимых грузов. Борьба с потерями грузов
при перевозке имеет первостепенное экономическое, технологичес-
кое и социальное значение. По данным Института комплексных
транспортных проблем Госплана СССР суммарные потери народ-
ного хозяйства вследствие несохранных перевозок на всех видах
транспорта оцениваются суммой около 3,5 млрд. руб. Не менее по-
ловины ущерба, который несет народное хозяйство от потерь гру-
зов, приходится на долю железных дорог.
Основную долю потерь (около 60%) на железных дорогах сос-
тавляют потери сыпучих грузов. В результате применения прогрес-
сивных способов добычи каменного угля, в частности гидравличес-
кого способа его обогащения, удельный вес мелких фракций с раз-
мерами частиц до 0,13 мм в общем объеме перевозок угля достиг
20% (около 150 млн. т в год), а потери только этих фракций угля
вследствие течи через неплотности кузова полувагона и выдува-
ния потоками воздуха составили около 6 млн. т в год.
При перевозке минеральных удобрений 20% теряется при до-
ставке их от завода до поля, в том числе 1,4% в пути следования,
около 3% при погрузочно-разгрузочных работах и около 5% в про-
цессе хранения на станции назначения.
Около 90% перевозимых железными дорогами железорудных
концентратов с размерами частиц 0,07—0,25 мм интенсивно выду-
ваются, а при влажности обогащенных руд более 10% они приоб-
ретают пластические свойства и выдавливаются через отверстия
кузова вагона, которые в 10—100 раз больше размеров частиц
груза. Потери рудных концентратов черных и цветных металлов
достигают около 2 млн. т в год. Суммарные потери сыпучих гру-
зов при перевозке от выдувания оцениваются специалистами сум-
мой 0,5 млрд. руб. и от просыпания в щели — 0,7 млрд. руб.
В ближайшие годы объем их перевозок возрастет более чем в
1,5 раза, и при одновременном увеличении ходовых скоростей по-
тери грузов при существующих способах перевозки могут увели-
читься в 2 раза.
Наряду с прямым материальным и экономическим ущербом
утрата грузов в пути следования оказывает отрицательное воз-
действие также на исправность технических средств транспорта.
118
Потери каменного угля, концентратов руд черных и цветных-
металлов и других сыпучих грузов приводят к загрязнению бал-
ластной призмы железнодорожного пути. Наблюдения, проведен-
ные учеными Новосибирского института инженеров железнодорож-
ного транспорта на Западно-Сибирской дороге, показали, что пос-
ле прохождения около 100 маршрутов с углем на каждом квадрат-
ном метре полосы шириной 50 м, расположенной с обеих сторон *
железнодорожного пути, оседает примерно 20 г, а за год — не ме-
нее 3 кг угля. На направлении Кузбасс—Урал на откосах земляно-
го полотна ежегодно оседает более 500 тыс. т угля.
Загрязнение балласта концентратами руд цветных металлов,,
железорудными концентратами нарушает надежную работу элек-
трических рельсовый цепей и автоблокировки, вызывает задержки,
в движении поездов. Проникновение пылевидных частиц, отличаю-
щихся абразивностью во время перевозки, в движущиеся части
подвижного состава вызывает его преждевременный износ и вы-
ход из строя.
Установлено, что перерывы в движении, обусловленные необ-
ходимостью очистки балластной призмы и выполнения других пу-
тевых ремонтных работ, ремонта вагонов из-за горения букс, на-
рушение работы рельсовых цепей в отдельных случаях снижают
пропускную способность железных дорог на 10—15%.
Утрата грузов в процессе перевозки и прежде всего сыпучих,
наливных и опасных ведет к загрязнению окружающей среды. В ре-
зультате загрязнения пути создаются антисанитарные условия для
пассажиров пригородных и пассажирских поездов, нарушаются
требования охраны труда для работников, связанных с движением
поездов.
Интенсивное образование пыли происходит при загрузке и раз-
грузке транспортных средств. Так, уровень запыленности воздуш-
ной среды (миллиграмм на метр кубический) при выгрузке на ва-
гоноопрокидывателе коксовой мелочи достигает 42—46 ед., желез-
ной руды — 12—14 ед., известняка — 13—15 ед., а при разгрузке
сырья на бункерной эстакаде доменного цеха увеличивается до
1000 ед. Отличаясь агрессивностью, склонностью к активным хи-
мическим реакциям, минеральные удобрения, особенно азотные и
калийные, при утрате оказывают отрицательное влияние на окру-
жающую среду, способствуют коррозии металлов, разрушению
железобетонных конструкций. Известны многочисленные факты,
когда из-за нарушения технических условий строительства, неком-
петенции специалистов-проектировщиков в области знания хими-
ческих свойств минеральных удобрений, построенные железобе-
тонные крытые складские устройства для хранения азотистых и
калийных удобрений насыпью быстро выходили из строя.
Весьма значительны остатки в цистернах неслитых химичес-
ких грузов, особенно нефти и нефтепродуктов. Ежегодно они ис-
119
числяются десятками и сотнями тысяч тонн. Процедура промывки
и очистки цистерн от остатков груза является тяжелой и небезо-
пасной операцией. Емкости, не рассчитанные на массовое поступ-
ление цистерн с остатками груза, не способны их аккумулировать,
поэтому сливаемые нефтепродукты часто хранят под открытым не-
бом, в неприспособленных хранилищах. Нефтепродукты, интенсив-
но испаряясь, загрязняют ядовитыми парами воздушный бассейн,
прилегающий к пунктам налива и слива, окружающую местность,
водоемы.
Антисанитарные и часто небезопасные для здоровья людей ус-
ловия создаются при порче скоропортящихся грузов.
Весьма ощутим ущерб от повреждения на различных фазах
перевозочного процесса штучных грузов: кирпича, шифера, стекла,
асбоцементных труб и др. Например, ежегодные потери кирпича
оцениваются сотнями тысяч тонн, а ущерб от повреждений шифера
составляет 15—17 млн. руб. в год.
Оценивать масштабы народнохозяйственных потерь перевози-
мых грузов необходимо в тесной связи с выполнением планов пос-
тавок сырья, топлива, материалов, готовой продукции. Невыпол-
нение этих планов влечет за собой восполнение утраты грузов уве-
личениями объема их перевозок и связанных с этим дополнитель-
ных затрат трудовых, материальных, энергетических и денежных
ресурсов. Затрачиваются сотни миллионов киловатт-часов электро-
энергии, привлекаются десятки тысяч людей, увеличиваются экс-
плуатационные расходы железных дорог на десятки миллионов
рублей. В свою очередь невозмещение утраты грузов нарушает
планы поставок, сбалансированность материального производства.
Учитывая важность проблемы, на железнодорожном транспор-
те ведут постоянную борьбу с потерями грузов, используя в этих
целях научные разработки, новые технические средства, организа-
ционные мероприятия. Однако решение проблемы далеко от за-
вершения, что объясняется целым рядом причин и прежде всего
недооценкой грузовладельцами ущерба от потерь грузов. Напри-
мер, в ряде случаев потери при перевозках грузов заранее плани-
руются в виде так называемой естественной убыли грузов. Так,
норма естественной убыли при перевозках каменного угля установ-
лена в размере 1,1%, что составляет более 7 млн. т угля в год, а
норма естественной убыли при перевозке нефти и нефтепродук-
тов наливом в судах речного транспорта — 0,2—0,65% массы
перевозимого груза, что равноценно сотням тысяч тонн этого
груза.
Проблема обеспечения сохранности грузов актуальна и для за-
рубежных железных дорог, где потери от несохранных перевозок
весьма значительны. Их можно ориентировочно оценить размера-
ми выплат по претензиям. За 10 лет (с 1971 по 1980 г.) выплаты
по претензиям, главным образом связанные с утратами грузов, в
США выросли в 1,6 раза и составили около 330 млн. дол.
120
4.2. Причины и определение количественной утраты
сыпучих грузов при перевозке
Потери сыпучих грузов при перевозке объясняются:
несоответствием подвижного состава, предъявляемым к пере-
возке грузам особенно в процессе длительной эксплуатации ваго-
нов, когда увеличиваются зазоры в кузовах и возникают неисправ-
ности в полу и стенах вагона;
недостаточным использованием надежных и экономичных
средств, предотвращающих потери груза в условиях эксплуатации
железных дорог.
При перевозке сыпучих грузов на открытом подвижном составе
имеют место три вида потерь, отличающиеся природой возникно-
вения и абсолютными размерами:
течь груза в конструктивные зазоры и неплотности кузова ва
гона;
выдувание мелких фракций воздушным потоком, обтекающим
движущийся поезд;
осыпание крупных частиц груза с верхней части штабеля, за-
груженного выше уровня бортов полувагона (платформы).
Несмотря на многообразие факторов, влияющих на утрату сы-
пучего груза при транспортировке, главными из них являются:
скорость движения поезда; гранулометрический состав; влажность;
конструкция вагона и его техническое состояние; расстояние пере-
возки; способ погрузки — степень уплотнения, высота над уров-
нем бортов, конфигурация верхнего штабеля погрузки и др.
Применение методов математической статистики и теории ве-
роятности позволило получить эмпирические закономерности влия-
ния различных условий и факторов перевозки на размеры потерь
сыпучего груза при транспортировке по железной дороге.
Течь груза в зазоры кузова вагона. Основными причинами течи
сыпучих грузов являются: дефекты кузова вагона; гранулометри-
ческий состав и другие физико-механические свойства груза; ус-
корения, испытываемые кузовом при движении поезда; давление в
толще груза вблизи щелей. При строительстве вагонов существу-
ющие способы обработки деталей и отдельных узлов кузова не
обеспечивают их плотного прилегания, в результате чего конст-
руктивные зазоры даже у новых полувагонов составляют 7 мм.
Анализ технического состояния кузовов эксплуатируемых полува-
гонов показал, что зазоры кузова во многих случаях превышают
размеры частиц перевозимых грузов.
Дефекты кузова полувагона по характеру истечения через них
груза, размерам и специфике расчета потерь можно разделить на
четыре основных типа: прямые вертикальные щели в дне кузова
(щели возле хребтовой балки и в местах прилегания крышек люков
к поперечным балкам, проломы крышек люков); прямые боковые
щели, образовавшиеся за счет проломов деревянной обшивки ку-
121
зова на различной высоте; большие зазоры в створе торцовых
дверей и по их шарнирам; лабиринтные щели различного вида (не-
большие деформации крышек люков и перекрывающих их метал-
лических полос, малые зазоры по распору и шарнирам торцовых
дверей).
Течь сыпучего груза мелких фракций в зазоры кузова полува-
гона возникает при минимальной влажности груза, отсутствии уп-
лотнения щелей и достаточно высокой скорости движения поезда.
Установлено, что при перевозке сыпучих грузов с размером фрак-
ций меньше существующих зазоров кузова полувагона прерывис-
тый процесс течи объясняется сводообразованием. Дело в том, что
при движении поезда за счет уплотнения груза над щелью обра-
зуется свод и интенсивность истечения определяется его устойчи-
востью, которая зависит от влажности груза, ширины щели, а
также от вертикальных и горизонтальных колебаний кузова полу-
вагона.
При наличии вертикальных jB и горизонтальных jr колебаний
кузова предельная ширина сводообразующей щели
аПр= ~2 [С* + В (Т1 УГ+Z^+Varsh Z)I,
где С* = —в№±_ У y2 + Y? +?arsh
в== YTpCOsy z==1Z 4 (y2+y?) .
(Y2+Yi)3/2 г у2 (1—cos ф2)
~~ максимальный динамический объемный вес груза, кг/м3;
Y'=Yo/r/g —приходящаяся на единицу объема максимальная горизон-
тальная сила инерции, Н/м3;
Yo — объемная масса груза, кг/м3;
g — ускорение свободного падения, м/с2;
т0 — начальное сопротивление сдвигу, кг/м2;
<р — угол внутреннего трения, рад.
Максимальная ширина щели, начиная с которой наблюдается
непрерывное истечение груза,
1+(т)\_
/ Vj y
— Y I arsh--arsh--- >.
\ Y Yi /’
Проведенные расчеты показали, что предельная ширина сводо-
образующей щели быстро уменьшается с ростом горизонтальных
сил инерции.
Рядовые угли, угольные концентраты классов 0—25 и 0—50 мм,
аглоруда, неизмельченные железные руды и т. д. по своему сос-
таву неоднородны и, кроме мелких фракций, содержат крупные,
122
значительно превышающие зазоры кузова, В этом случае теория
сводообразования неприемлема и для математического описания
процесса течи более достоверной является гипотеза порционного
истечения.
Потери груза до момента перекрытия щелей крупными куска-
ми, размеры которых превышают ширину щели,
dcp у0 lm/4A4,
где ^ср — средний размер крупных кусков, перекрывающих щель, мм;
^ср = 2 Pi di,
I—длина щели, мм;
т — масса мелких частиц груза в пробе, кг;
М ~ масса крупных кусков в пробе, кг,
Л—отношение числа крупных кусков с размерами di к общему числ\
крупных кусков в пробе.
Pi определяют из предположения, что масса частиц пропорцио-
нальна кубу их диаметра. Это позволяет, зная гранулометричес-
кий состав сыпучего груза, вычислить число кусков с данным сред-
ним размером. __________
Определив среднее квадратичное отклонение — d?p
размеров крупных кусков от их среднего арифметического, можно
оценить максимально возможные потери груза через данную
щель, кг:
Стах —
гс (^ср+М / То т
4Л4
После перекрытия щели крупными кусками груза истечение ста-
новится возможным только при смещении крупных частиц. Потери
от истечения после перекрытия щели крупными кусками за время
одного колебания вагона с данной амплитудой и частотой:
(sin (d/j—sin<o/2) J-dw (/2—/Jcosoj/j—? 2
где b — амплитуда вертикальных колебаний кузова вагона, мм;
(д — круговая частота;
— момент начала движения вверх твердых частиц, перекрывающих щель*
1 g
— arc sin- •;
(0
4 — момент прекращения движения частиц когда напряжение становится
положительным:
1 / . gh \
i —I л—arc sin------------г- .
h — высота слоя сыпучего груза над щелью, мм;
# — скорость распространения возмущений в сыпучей среде, м/с.
Большое влияние на процесс истечения груза в щели вагона
оказывает его влажность и скорость подсыхания поверхностного
123
слоя. Убывание влажности в зависимости от времени подчиняется
экспоненциальному закону
w=woexp (— Kt),
где Wo — начальная влажность груза;
к — коэффициент, зависящий от свойств руды;
t — время после погрузки, ч.
При средних значениях влажности и температуры воздуха в
летний период для железорудных концентратов Соколовско-Сар-
байского и Коршуновского горно-обогатительных комбинатов
(ГОК) «=0,1031 и 0,1168; для медного и цинкового концентратов
Башкирского медно-серного комбината «=0,0383 и 0,0391; для пи-
рита к=0,0711.
Установлено, что быстрее всего высыхает поверхностный слой
железорудных концентратов, следовательно, они больше других
грузов подвержены истечению при перевозках в летний период в
полувагонах со значительными дефектами кузова.
При влажности железорудного концентрата до 2% истечение
его происходит практически непрерывно, интенсивность истече-
ния мало зависит от пройденного расстояния и потери составляют
2—5 т на вагон. При влажности 2—9% потери от дальности пере-
возки зависят нелийнейно. Наиболее интенсивное истечение наблю-
даеурд на первых 200—300 км пути от станции погрузки. Если
влажность концентрата превышает 10—13%, то он ведет себя как
вязкая жидкость и выдавливается через любые зазоры кузова. По-
тери от истечения возрастают при уменьшении толщины слоя гру-
за над щелью. Резкие скачки потерь наблюдаются во время тор-
можения и трогания поезда с места.
Потери каменного угля от истечения составляют 200—400 кг
на вагон, или 45% общих потерь. С увеличением пройденного рас-
стояния интенсивность потерь от истечения постепенно уменьшает-
ся за счет перекрытия щелей крупными кусками. Наименьшие по-
тери наблюдаются при влажности 5—8%.
Максимально допустимые зазоры кузова вагона в зависимости
от влажности и рода перевозимого груза приведены в табл. 4.1.
Выдувание груза. Опыт перевозки сыпучих грузов на открытом
подвижном составе показывает, что большие потери возникают в
результате выдувания груза с поверхности воздушным потоком.
Одна из главных причин выдувания—несовершенные способы за-
грузки вагонов. Так, существующие способы погрузки сыпучего
груза в полувагоны и на платформы сложились давно и с тех пор
практически остаются неизменными, хотя значительно изменился
гранулометрический состав грузов, увеличились скорости движе-
ния поездов, изменились многие другие условия перевозки.
Наиболее ощутимые потери при перевозках в полувагонах
выше уровня бортов возникают в результате следующих наруше-
ний и дефектов погрузки:
124
Таблица 4.1
Род груза Влажность, % Максимально допустимые зазоры кузова, мм
Уголь каменный класса 0—6 мм 0—4 5—7
4—9 11
» » % 0—13 » 0-4 5—7
4—9 14
» >у » 0—25 » 0—4 13
4—9 14
» » рядовой 0—9 15
Промышленный продукт 4 15
Железорудные концентраты чер- 0—2 Сплошной кузов
ных и цветных металлов 2—4 5—7
4-9 10—12
10 Сплошной кузов
волнообразной погрузки по длине вагона, приводящей к интен-
сивному выдуванию во время движения, особенно при высоких
скоростях;
неравномерной загрузки вагона сыпучим грузом по всей площа-
ди: у бортов груз не догружается по высоте на 200—500 мм, а у
торцовых дверей — на 500—700 мм, в то время как высота «шан-
ки» над уровнем бортов достигает иногда 700 мм. В результате под.
прямой удар встречного воздушного потока ставится большая
часть груза, а все пустоты у дверей и бортов служат местом обра-
зования локальных вихрей, из-за которых оторвавшиеся частицы
груза интенсивно уносятся ветровым потоком;
завышенной высоты погрузки относительно уровня бортов ва-
гона, вызывающей прямой удар ветрового потока.
Из-за неправильной погрузки рудных концентратов в полува-
гоне остается свободным около 2/з его объема.
При движении поезда над поверхностью груза создаются от-
рицательные давления, которые вместе с колебаниями кузова по-
лувагона способствуют отрыву частиц, а возникающие при этом
вихри выносят их из полувагона. Проведенные аэродинамические
исследования позволяют сделать вывод, что основными причина-
ми выдувания сыпучего груза при погрузке ниже уровня борто®
являются образование в полувагоне вихрей большой частоты и
интенсивности, существование на поверхности сыпучего груза пе-
репадов и отрицательных давлений воздуха.
Неровная поверхность погрузки увеличивает площадь, подвер-
женную выдуванию, создает дополнительные местные вихри, спо-
собствующие интенсивному выносу мелких фракций из полуваго-
на. Так как и сыпучих грузах содержится большое количество
пылевидных частиц, достаточно небольшого перепада давлений и
малого вихря, чтобы вовлечь эти частицы в движение.
125
Факторами, влияющими на величину потерь груза от выдува-
ния, являются суммарная скорость движения поезда и ветра,
дальность перевозки, влажность перевозимого груза, его грануло-
метрический состав. Существенное влияние на величину потерь
груза от выдувания оказывают встречные 'Поезда, состояние же-
лезнодорожного пути, наличие опор контактной сети, лесопосадки
и т. д. Относительный воздушный поток по своей природе явля-
ется турбулентным и сопровождается вихрями различных разме-
ров. Величина, интенсивность и частота образования вихрей
зависят от начальных и граничных условий. Скорость частиц воз-
духу и давление в таком потоке претерпевают изменения во вре-
мени н положения в пространстве.
Секундный расход груза с единицы площади обтекаемой по-
верхности q=Q/(St) зависит от скорости воздуха vB вблизи нее,
плотности воздуха р, объемной массы груза уо, диаметра d частиц,
ускорения /в вертикальных колебаний вагона, ускорения g свобод-
ного падения, влажности w груза:
<?=Ф(»В, р.То, d, iB,g,w).
Вынос твердых частиц груза зависит от отношения подъемной
силы воздушного потока к массе частицы. Масса ртастицы опреде-
ляется
т'=кув d®,
а сила, необходимая для отрыва частицы от поверхности груза,
/?=pvBKida,
где к и Ki — коэффициенты, зависящие от формы частиц.
Таким образом,
R _ K,pt^ ркв
Р ~ к yod yBd
Потери груза rfQ от выдувания за время dt с поверхности,
площадь которой S,
dQ=puBS0f_P2L-, aAd/,
\ Vo“ g 7
а общие потери при установившемся процессе выдувания в тече-
ние некоторого времени t
После обработки результатов экспериментальных исследова-
ний канд. техн, наук В. И. Щаповым (получены следующие регрес-
сионные зависимости для расчета потерь от выдувания:
железорудного концентрата
Q=pvaSi (о,2079 — 8 -4-0,1703 —-0,5727ш—0,7973^ 10~®;
\ То d g )
126
угля класса 0—13 мм
(2 j \
0,10837 4-0,1703—J-—0,3217w—0,3546) 10"2;
Vo d g !
агломерата
Q = pvaSt (0,0269 рЧ-.4-0,1604 А- —0,01757w—0, 1838) 10 ~2;
\ У0 d g !
каинита
Q=____________________pvaSt____________________
dwi-“ 10,45456 |.Pfo j—26,236 4-1447,911
L \ 70 d I 70 d J
В результате проведенных экспериментов и обработки данных
получены эмпирические формулы зависимости скорости воздуш-
ного потока va, м/с, обтекающего поверхность груза, от скорости
движения поезда v„, м/с:
при перевозке сыпучего груза в полувагонах ниже уровня |бор-
тов на 0,7 м (каинит)
vB=0,1307304v„—0,46-10-3 »п!
при перевозке сыпучего груза с «шапкой» высотой 200 мм
vB =0,202595 — 0,333-IO-4»™
при перевозке в полувагонах рудных концентратов
vB=0,1306688t»n —0,658- 10-3v£.
Следует отметить, что даже при одной и той же скорости дви-
жения поезда скорость воздушного потока, обтекающего поверх-
ность груза, и ускорения вертикальных колебаний весьма различ-
ны. При увеличении скорости движения грузового поезда до
100 км/ч скорость воздушного потока гад поверхностью груза бу-
дет составлять для рудных концентратов 7—8 м/с; для угля —
17—18 м/с; для грузов, погруженных ниже уровня бортов на
0,7 м, — 9—10 м/с. При этом ускорение вертикальных колебаний
поверхности угля будет достигать 0,2 g.
Анализ скоростей движения поезда на любом участке показы-
вает, что скорость воздушного потока является случайной и плот-
ность распределения ее можно определить по результатам наблю-
дений. Массовые опытнЫе перевозки сыпучих грузов позволили
определить размеры потерь от выдувания и сопоставить результа-
ты лабораторных и теоретических исследований с натурными на-
блюдениями. Средние размеры потерь от выдувания при перевоз-
ке на расстояние 2000 км приведены в табл. 4.2.
127
Таблица 4.2
Наименование груза Потери от выдувания, т
на 1 вагон на 1 млн т
Уголь каменный: класса 0—6 мм 0,950 15320
» 0—13 » 1,125 18064
» 0—25 > 0,489 7903
Рудные концентраты: Коршуновского ГОКа 0,670 10806
Соколовско-Сарбайского ГОКа 0,875 14193
Башкирского МСК 0,795 12742
Величина потерь от выдувания различных сыпучих грузов не-
одинакова и зависит от гранулометрической характеристики дан-
ного груза и его насыпной массы, так, при перевозке каменного
угля класса 0—13 мм наблюдается ярко выраженное выдувание.
Эти угли сами по себе достаточно мелкие и легковесные, поэтому
легко выносятся воздушным потоком из полувагона. У других уг-
лей классов 0—25 и 0—100 мм соотношение потерь от течи и вы-
дувания примерно равное. Соотношение потерь от выдувания и
течи при перевозке мелких углей распределяется: от выдувания —
55%, от течи — 45%. Выдувание рудных концентратов составляет
33—40% общих потерь.
Интенсивность выдувания груза в начале пути максимальная,
затем постепенно ослабевает. Объясняется это тем, что после по-
грузки поверхность перевозимого груза (особенно рудных кон-
центратов) отличается наличием неровностей (конусы, выступы и
впадины), которые увеличивают открытую поверхность груза,
образование локальных вихрей, создавая благоприятные условия
выноса частиц ветровым потоком. В пути следования открытая по-
верхность груза сглаживается, принимая обтекаемую форму, груз
уплотняется, увеличивается связь между отдельными частицами,
в результате чего интенсивность потерь снижается. Следует отме-
тить, что мелкие сыпучие грузы нельзя перевозить на открытом
подвижном составе с высокими скоростями движения поездов без
применения средств защиты от выдувания, так как с увеличением
скоростей с 60 до 90—100 км/ч потери от выдувания возрастают
в 3—4 раза.
Осыпание груза. На величину потерь груза при перевозке на
открытом подвижном составе существенное влияние оказывают
динамические нагрузки, вызывающие колебания кузова вагона.
Значительные вертикальные ускорения колебаний кузова вагона
с грузом обусловливают осыпание мелких и крупных частиц гру-
за с поверхности штабеля. Стремясь лучше использовать грузо-
подъемность вагона и повысить статическую нагрузку, некоторые
128
сыпучие грузы, например уголь, кокс, строительные материалы,
отправители грузят выше уровня бортов — с «шапкой». Высота
«шапки» зависит от угла естественного откоса и иногда достигает
700 мм и более. При движении поезда в результате колебаний ку-
зова вагона угол обрушения будет меньше угла естественного от-
коса покоя, в результате чего часть груза осыпается и утрачивает-
ся при перевозке. Для предупреждения осыпания груза при повы-
шенных скоростях движения поездов формирование откосов
«шапки» при погрузке нужно производить с таким расчетом, что-
бы угол их наклона не был .больше угла обрушения Од:
]/ iMmZ. (4 |>
* 1 +
где f — коэффициент внутреннего трения;
кд — коэффициент динамической добавки, зависящий от скорости движения
поезда и жесткости рессорного подвешивания вагона.
4.3. Теоретические основы расчета прочности
уплотнительных паст и защитных пленок
Наиболее ощутимые потери при перевозке сыпучих грузов про-
исходят в результате течи груза в щели кузова вагона и выдува-
ния его ветровым потоком в пути следования. Самым эффектив-
ным способом предотвращения этих потерь является применение
уплотнительных паст и защитных пленок на основе связующих
материалов. При разработке требований к связующим материа-
лам следует прежде всего исходить из их назначения и условий
использования, технологии нанесения и удаления после выгрузки,
влияния различных внешних факторов, воздействующих на груз
и кузов вагона в процессе погрузки и движения поезда.
Основные требования, предъявляемые к связующим и уплот-
нительным материалам:
пленки и пасты должны обладать способностью за короткое
время (10—15 мин) образовывать сплошное защитное покрытие,
способное противостоять ветровым и динамическим нагрузкам,
возникающим в процессе погрузки и перевозки сыпучих грузов;
составы связующих материалов не должны содержать веществ,
отрицательно влияющих на качество перевозимой продукции,
должны быть однородны и стабильны по составу, нетоксичны и
непожароопасны, иметь невысокие вязкость и рабочую темпера-
туру;
защитные материалы не должны загрязнять подвижной состав
и погрузочно-разгрузочные устройства, а при открывании люков
полувагона или при разгрузке вагонов на вагоноопрокидывателях
должны разрушаться под воздействием высыпающегося груза;
исходные продукты должны быть дешевыми и недефицитными;
5 Зак. 1782 1 29
технология получения и нанесения пленок и паст должна пред-
усматривать комплексную механизацию всего процесса и не
должна увеличивать простоя вагонов.
При выборе защитных составов следует также учйтывать, что
исходные продукты зачастую требуются в больших количествах, а
следовательно, они должны сохранять свои свойства при транс-
портировке на пункты использования и в процессе хранения.
Определение нагрузок на уплотнительные материалы. Основ-
ными факторами, оказывающими разрушающее воздействие на
уплотнительные материалы, являются силовые и вибрационные
нагрузки, возникающие в процессе погрузки и транспортировки
сыпучего груза.
При загрузке вагона сыпучим грузом пол вагона и уплотни-
тельные материалы испытывают неравномерно распределенные по
их площади давления. Величина этого давления зависит от очер-
тания груза, способа приложения к нему внешних сил и способа
его формирования:
где уо — объемная масса сыпучего груза, кг/м3;
У — высота слоя груза от поверхности, м.
Давление на дно вблизи стенок несколько меньше, так как
часть нагрузки воспринимают касательные напряжения в стенках
вагона. Величина касательных напряжений вблизи дна составляет
Т = ^пОд,
где f — коэффициент трения сыпучего тела о стенки вагона;
Од — коэффициент, учитывающий деформации груза и вагона;
кп — коэффициент подвижности:
к -J _2fl_
кп— 1—, , -,/
Полагая, что f—const, наибольшее значение кп=1+2/2—
.—2 /Kl+f2- Задачу определения напряжений в сыпучем теле,
подверженном колебаниям, можно определить по формулам ста-
тики, в которых статический объемный вес у заменяется услов-
ным динамическим у' [29]. При вертикальных колебаниях дина-
мический объемный вес составит
g
при горизонтальных
V'=Y
В общем случае
г'==?
130
Таблица 4.3
Измеряемая величина Вид погрузки
бункерная грейферная экскаваторная
Динамическое давление, кПа 109,8 133,4 140,4
Статическое » » 26,3 34,4 38,4
Ускорение, доли g 4,1 3,8 3,7
Прогиб рессор, мм 5,0 4,3 4,5
Вертикальные максимальные и минимальные напряжения в
сечении: О^ах^Утах! amin = ^Vmin.
Наибольшие динамические нагрузки испытывают уплотнитель-
ные материалы при грейферной погрузке сыпучего груза. В этом
случае необходимо определить ударную нагрузку Руд, когда груз
массой т падает с высоты h на дно вагона массой т0, опирающе-
гося на рессоры с общей жесткостью С:
Руя= mg 1
g
2Ch \
Mg Г
где XQ—tng/C —статический прогиб рессор от действия сыпучего груза, мм;
о)2=С/Л1 — собственная частота колебаний груза на платформе, Гц;
М «гпо+т — масса системы, кг.
Например, при погрузке экскаватором медного колчедана
(у=3 т/м3) грейферным ковшом (т=10 т) с высоты 3 м в полу-
вагон (то—22 т) расчетные динамические нагрузки на уплотни-
тельные материалы составляют 141 кПа, а статические — 30 кПа.
Результаты измерений динамических и статических давлений
на пасту, ускорений груза и пасты и прогиб рессор приведены в
табл. 4.3.
Сравнение нагрузок на уплотнительные материалы, получен-
ных при опытных перевозках и рассчитанных теоретически, пока-
зывает их хорошую сходимость. Предложенный метод теоретиче-
ского расчета действующих на уплотнительные материалы нагру-
зок позволяет определить их величину в зависимости от способа
загрузки и разрабатывать уплотнители с требуемыми прочностны-
ми характеристиками.
Определение нагрузок на защитные пленки. При движении
поезда защитная пленка, нанесенная на поверхность сыпучего
груза, испытывает различные динамические и аэродинамические
нагрузки. Для решения вопроса о требуемых прочностных харак-
теристиках защитной пленки и расходе связующего материала на
покрытие одного вагона необходимо определить толщину пленки,
которая способна выдержать эти нагрузки.
Наиболее благоприятные условия для разрушения «шапки»
возникают во время движения поезда, когда, кроме статических
сил, на нее действуют инерционные .вертикальные и поперечные
5* 131
нагрузки и турбулентный воздуш-
ный поток, обтекающий верхнюю ее
часть. При этом защитная пленка
вместе с прилипшими частицами сы-
пучего груза воспринимает на себя
возникающие дополнительные на-
грузки и создает устойчивое равно-
весие сыпучей среды, заключенной в
«шапке». Учитывая, что размеры ча-
стиц груза по сравнению с размера-
ми вагона и «шапки» будут беско-
нечно малыми, считаем груз идеаль-
но сыпучим телом.
Рассмотрим распространенный
вариант нагрузки на пленку, когда
Рис. 4.1. Схема сил, действую-
щих на пленку при погрузке с
«шапкой» трапецеидальной фррмы
«шапка» сыпучего груза в попереч-
ном сечении имеет вид трапеции (рис. 4.1). Проектируем все дейст-
вующие силы на оси координат. Ось Y проходит через центр тяже-
сти элемента (Д4ВС), а ось X — через прямую, наклоненную к ос-
нованию «шапки» АА{ под углом 0, который в процессе движения
изменяется в интервале от угла естественного откоса покоя 0П до
угла естественного откоса движения 0Д: 0=0П— <р=0д.
Сила Ф1, создаваемая за счет отрицательного давления воз-
душного потока, приложена перпендикулярно к середине элемен-
та АВ. Сила Фг приложена перпендикулярно к середине элемен-
та ВС. Элементы АВ и ВС определяются из зависимости:
sc=//[ctgp-ctg(p+v)], <41>
sin (Р + ф)
где Н — высота «шапки» трапецеидального сечения, м.
Тогда
~ р^2 Н
фл =р. ------ ------------;
1 1 2 81П(Р + ф)
— OU2
Ф2 ~~ Н Ictg p-ctg (Р+Ф)).
(4.2>
(4.3>
Отрицательные давления Рь Р2 определяются эксперименталь-
но в аэродинамической трубе.
Проектируя силы на оси координат, получим систему двух
уравнений:
Ф1 cos ф+<Х>2 cos p-f-Sn sin р—Pcos р—R sin p-f-W=O;
—Фх sin ф+Фг sin p—Sncos p—P sin P4-Rcos P+fW = O. f
132
Решая систему уравнений, после преобразований с учетом
формул (4.2), (4.3) получим силу, разрушающую пленку,
я, ' P.S/, [.,?( ?°7tslnD+
2 ( sm (Р+Ф) \ fsmp+cosp /
ctgp—ctg (Р+<р) 1 , Г. , f cos р—sinp ]
+ 2 fsinPH-cosP J+ [ r Is ( sin p—cos p J’ ‘ *
где p — плотность воздуха p=4/s кг/(с2-м4);
m — масса элемента, определяемая из ДЛВС:
y№sin(On—Од)
т = л......л; (4. о)
2g sin 0п sin Од
vn — скорость движения поезда, м/с.
Подставив в формулу (4.4) выражение (4.5), получим
р__1_ г н [ Pt f cos (0п—Og) + sin (0п—Од)
2 Un [sin 0п fsinOfl+cosOfl
+ P ctgeM-ctgen ] + ytfsln (On-Од) x
2 f sin Од+cos Од J 2g sin 0n sin 0Д
X [/г— (g—/в)
(cos Од —sin Од ~|
f sin Од+cos Од ]
Учитывая многообразие факторов, влияющих на разрушаю-
щую силу R, последняя была рассчитана на ЭВМ для различных
скоростей движения поездов и условий погрузки (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Зависимость разрушающей силы R от скорости движения поезда:
а — е «шапкой» сегментной формы; б — с «шапкой» трапецеидальной формы
133
При погрузке груза ниже уровня бортов разрушающей силой
-является лишь сила отрицательного давления воздушного потока
Ф, создаваемая в процессе движения поезда:
7?=Ф='рр
По разрушающей силе /? и допускаемому напряжению защит*
ной пленки на разрыв (пределу прочности) [а] можно с учетом
коэффициента запаса прочности кп определить необходимую тол-
щину пленки Ь, мм, которая выдержит нагрузки и обеспечит со-
хранность груза:
где р — коэффициент, зависящий от формы частиц;
I — ширина верхней части <шапки» груза, мм.
При погрузке груза ниже уровня бортов толщину пленки оп-
ределяют
ф—А
ь>-----------,
Тс (g— 'в)
где А —сила сцепления пленки с поверхностью груза, м;
Ус — объемная масса защитной пленки, кг/м’.
Зная толщину пленки, расход исходного продукта для покры-
тия поверхности груза одного полувагона составит
Qc = Fn ^Рпл •
где Fn — площадь покрываемой поверхности, мг;
рпл — плотность исходного продукта, кг/м’.
Важной характеристикой связующих материалов является их
адгезионная способность — сцепление с поверхностью пола и ку-
-зова вагона. Она должна быть достаточной, чтобы в процессе по-
грузки и перевозки груза не происходило смещение уплотнитель-
ного материала относительно щелей, а пленки — с бортов кузова.
4.4. Определение норм естественной убыли грузов
Понятие о нормах естественной убыли и порядке их разработ-
ки. Под естественной убылью продукции или товара понимают по-
тери (уменьшение массы продукции или товаров при сохранении
качества в пределах требований нормативных документов), явля-
ющиеся следствием физико-химических свойств, воздействия ме-
теорологических факторов и несовершенства существующих в
данное время средств защиты продукции и товаров от потерь при
транспортировании и хранении.
К естественной убыли не относятся потери, вызванные наруше-
нием требований стандартов, технических условий, правил перево-
134
зок грузов, определяющих способ транспортирования и выбор по-
движного состава, механические потери, образующиеся вследствие^
повреждения тары или кузова вагона.
Нормой естественной убыли груза .при железнодорожных пере-
возках является утвержденная в установленном порядке предель-
но допустимая разница массы груза в пункте выгрузки в (процен-
тах и первоначальной массы груза при условии применения про-
филактических мер защиты и соблюдения правил транспортиро-
вания, учитывающая фактическое расстояние (время) перевозки.
Нормы естественной убыли не устанавливаются на продукцию-
или товары в случае, если:
учет их количества осуществляется в единицах, отличных or
единиц массы;
их принимают и сдают по счету или по трафаретной массе
(фасованная продукция или товар);
продукцию и товары транспортируют в герметичной таре.
Разработка норм естественной убыли — научно-исследователь-
ская работа. Она проводится отраслевыми научно-исследователь-
скими или проектными институтами по методике, согласованной
с Госснабом СССР.
Организация, проводящая разработку норм, несет ответствен-
ность за правильную организацию и качество проводимых иссле-
дований; достоверность наблюдений, необходимую точность и пра-
вильность обработки экспериментальных данных; своевременное
представление в установленном порядке проекта норм естествен-
ной убыли и материалов по их обоснованию.
Исследования по нормированию естественной убыли массы
продукции проводят в три этапа. На первом этапе выполняют тео-
ретические проработки, включающие изучение физико-механиче-
ских характеристик груза и условий транспортировки, влияющих
на величину естественной убыли груза. На втором проводят лабо-
раторные эксперименты с целью установления качественных и ко-
личественных факторов, характеризующих природу возникнове-
ния потерь с имитацией перевозочного процесса. На последнем,
третьем этапе проводят экспериментальные исследования в про-
изводственных условиях, изучают фактические размеры естест-
венной убыли груза с учетом использования имеющихся средств,
направленных на сокращение потерь груза. Нормы должны быть
прогрессивными, иметь достаточное научное обоснование и раз-
рабатываться с учетом передового опыта транспортировки грузов.
Они должны подкрепляться конкретными организационно-техни-
ческими мероприятиями, обеспечивающими их выполнение.
При установлении норм естественной убыли под опытную по-
грузку необходимо подавать вагоны, исправные в техническом и
коммерческом отношениях. Отбор вагонов осуществляется комис-
сией, состоящей из представителей грузоотправителя, железной
дороги и организации, разрабатывающей нормы. В опытный мар-
135
шрут подбирают вагоны новой постройки или вышедшие из
деповского ремонта, в которых зазоры в узлах кузова не превы-
шают установленных размеров. Перед загрузкой их взвешивают
на вагонных весах с целью соответствия фактической массы тары
ее трафаретному значению. Загрузка вагонов грузами должна со-
ответствовать требованиям Правил [27] и Технических условий
(за
Подготовка продукции к перевозке должна включать меры,
препятствующие влиянию случайных факторов, которые могут
исказить результаты эксперимента. Контрольную партию продук-
ции надежно защищают от хищений или порчи (изменения каче-
ства), обеспечивая возможность соответствующей проверки. Из-
мерения массы груза в пунктах рогрузки и выгрузки осуществля-
ют на однотипных весах с расстановкой и расцепкой вагонов.
Обработка результатов наблюдений. Важное значение при раз-
работке норм естественной убыли имеют наблюдения за измене-
нием массы продукции в различных пространственно-временных
точках ее обращения. Наиболее объективными и достоверными
методами обработки результатов наблюдений являются методы
математической статистики, на основе требований которых опре-
деляют нормы естественной убыли. Обработка результатов наблю-
дений должна соответствовать требованиям ГОСТ 8.207—76
и Правилам оценки аномальности результатов наблюдения
(СТ СЭВ 545—77).
В соответствии с постановлением Госснаба СССР разработа-
ны и утверждены Основные методические положения по разра-
ботке норм естественной убыли при транспортировке и Инструк-
ция по разработке нормативов естественной убыли продукции при
перевозках. Согласно разработанной нормативной документации
расчет норм проводится на ЭВМ. При расчете в зависимости от
расстояния перевозки решаются две задачи:
определение средней величины потерь продукции при перевоз-
ках на заданное расстояние на основе полученных данных опыт-
ных перевозок;
определение оптимальной формы связи между средними поте-
рями и расстояниями перевозки и построение линии регрессии, на
основе которой определяется норма естественной убыли.
Разработанная программа позволяет реализовать заданный
алгоритм расчета норм естественной убыли и определить ее вели-
чину для конкретного расстояния, типа вагона, вида перевозимой
продукции.
В разработанных программах реализуются следующие основ-
ные математические преобразования.
Упорядочение элементов выборки происходит в порядке возра-
стания:
Анализ элементов выборки на однородность, выявление и от-
брасывание отдельных значений как грубо ошибочных осуществ-
ив
ляются в соответствии с критерием, рекомендуемым Правилами
оценки аномальности результатов наблюдения.
Согласно данному критерию отдельное значение выборки объ-
ема считается грубо ошибочным (на уровне значимости Р), если
где Xi — отдельный элемент выборки;
X — среднее выборки (оценка математического ожидания):
1 п
1=1
Si 2 — несмещенная оценка дисперсии выборки:
1 X? /
s'-—
1 = 1
П-p — квантиль распределения максимального относительного отклонения
(зависит только от объема выборки).
В программе принято Ti_P=5, что соответствует уровню зна-
чимости 0,95 для выборки объема 50 элементов и более.
После выявления грубых ошибок вычисляют окончательные
оценки среднего, дисперсии, среднего квадратичного отклонения,
асимметрии. Для вычисления асимметрии используют формулу
•4=-^-У U.-X)3,
Но* *
t = l
для эксцесса
i = 1
Полученные таким образом данные анализируют на наличие
корреляционной связи между Х} каждой выборки и соответствую-
щим расстоянием 'перевозки Sj (j=l, 2, ..k). На основании
анализа с учетом характера расположения точек на корреляцион-
ном поле выбирают и изучают различные формы корреляционной
связи Х, и Sj.
Нахождение теоретической линии регрессии заключается в вы-
борке и обосновании вида кривой и расчете параметров, входящих
в ее уравнение. Критерием выбора кривой регрессии служит ми-
нимальное значение средней квадратичной ошибки Dm.
На ЭВМ строят графические зависимости между Х3- и S,. По-
лученные расчетные величины являются расчетной нормой есте-
ственной убыли данного груза, перевозимого в данных условиях.
Одной из наиболее важных задач при расчете норм естествен-
137
ной убыли является правильное определение необходимого числа
наблюдений. При установлении нормы естественной убыли про-
водят экспериментальные исследования как в лабораторных, так
и в производственных условиях, которые требуют определенных
затрат времени и трудовых ресурсов, издержек эксплуатационных
расходов, связанных с организацией опытных перевозок грузов.
С целью обеспечения необходимой достоверности норм естест-
венной убыли необходимо правильно установить число наблюде-
ний (например, погруженных и перевезенных вагонов). Опыт по-
казывает, что случайные ошибки эксперимента превышают по-
грешность весоизмерительных устройств и с целью их уменьше-
ния проводят многочисленные наблюдения с последующей стати-
стической обработкой. Уменьшение случайной ошибки целесооб-
разно только до тех пор, пока общая погрешность измерений не
будет полностью определяться систематической ошибкой. Для
этого необходимо, чтобы доверительный интервал А, определен-
ный с заданной степенью надежности, был существенно меньше
систематической ошибки.
Доверительный интервал удовлетворяет требованию
А ^6/3 или А ^6/2,
где б — математическая ошибка весов.
Надежность а, с которой устанавливается доверительный ин-
тервал (ГОСТ 8.207—76), принимается 0,95.
Минимально необходимое число наблюдений
л = /2аа2/А2,
где t — нормированное отклонение в распределении Стьюдента.
Для определения необходимого числа наблюдений необходимо
задаваться величиной относительной ошибки
6-=А/а=<а/Д/ п .
Значение бх при надежности а=0,95 представлены следующи-
ми данными:
6~ ... 0,95 0,49 0,41 0,3 0,2 0,16 0,1
п ... 5 13 18 32 65 100 250
Если нормы естественной убыли аналогичной продукции опре-
делялись в близких условиях, то задаются величиной бх, используя
эти опытные данные. При отсутствии подходящих данных проводят
одиночный эксперимент при небольшом числе наблюдений.
Технико-экономическая оценка внедрения норм естественной
убыли. Экономическую эффективность внедрения новых норм есте-
ственной убыли рассчитывают, учитывая все основные затраты,
которые несут грузоотправитель, железная дорога и грузополуча-
138
тель. Экономический эффект от внедрения новых прогрессивных
норм
п t
3.^И^Л-ЕЛ,
'00
где — действующая норма естественной убыли для расстояния /, %;
N} —новая норма естественной убыли для расстояния /, %;
с — стоимость 1 т груза, руб,;
Qi — количество груза, перевезенного на расстояние Z, т;
Ен — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;
К — размер капитальных вложений при внедрении новых прогрессивных
норм естественной убыли, руб.
Представление и утверждение норм естественной убыли. Нормы
естественной убыли товаров народного потребления при железно-
дорожных перевозках разрабатываются Министерством путей сооб-
щения совместно с министерствами-производителями товаров
и утверждаются Госснабом СССР по согласованию с Министер-
ством финансов СССР.
Материалы по обоснованию проекта норм должны содержать
[30]:
проект норм естественной убыли с инструкцией по их примене-
нию;
пояснительную записку по обоснованию проекта норм естествен-
ной убыли продукции или товара, оформленную на основании
ГОСТ 7.32—81;
ход и результаты экспериментальных данных;
обоснование необходимости учета различных климатических
зон, времен года, изменения влажности продукции, типов складов
и видов тары при определении норм;
протоколы метеорологических измерений с указанием типов
и основных характеристик измерительных устройств, применяемых
для определения нормы, их номера;
ожидаемый экономический эффект от разработки или пере-
смотра норм;
перечень организационно-технических мероприятий на ближай-
шие 3—5 лет, учитывающих внедрение достижений научно-техни-
ческого прогресса, направленных на последующее снижение норм.
4.5. Обеспечение сохранности сыпучих грузов
Разравнивание поверхности груза. Потери сыпучих грузов от
выдувания можно сократить на 15—20%, если при погрузке раз-
равнивать их поверхность. Для этого необходимо под загрузочным
бункером установить металлический разравниватель из листовой
стали, имеющий в сечении контур трапеции или сегмента. При
продвижении полувагона под бункером разравниватель, как скре-
139
бок, планирует поверхность сыпучего груза и придает «1Йапке»
трапецеидальную или сегментную форму. /
Простейший разравниватель изготовляют из листоврй стали
толщиной 6—8 мм, шириной 3000 мм и высотой 400 мм. Форму вы-
реза принимают в зависимости от принятой конфигурации «шапки»
груза и ее высоты. Конструкция разравнивателя может быть изго-
товлена в мастерской шахты или обогатительной фабрики. Стои-
мость работ и материала не превышает 50—100 руб. Такие разрав-
ниватели получили широкое распространение на предприятиях
угольной промышленности. Специальные разбрасыватели исполь-
зуют на горно-обогатительных комбинатах при погрузке железо-
рудного сырья в железнодорожные вагоны. Различные способы
планировки поверхности грузов применяются при экскаваторной
и грейферной погрузках. Для разравнивания формовочного песка
и других сыпучих грузов, перевозимых на платформе, разработаны
откидные равнители, рабочий орган которых изготовлен также из
листовой стали толщиной 6—8 см.
Уплотнение поверхности груза. Для формирования оптимальной
высоты погрузки, разравнивания поверхности и уплотнения сыпу-
чего груза, погруженного выше уровня бортов, в НИИЖТе был
разработан способ статического уплотнения, основанный на при-
менении специальных катков-уплотнителей. Этот способ получил
широкое распространение на углепогрузочных предприятиях.
Рабочим органом установки (рис. 4.3) является каток-уплотни-
тель 4, который изготовляют из листовой прокатной стали СтЗ тол-
щиной 8 мм. Его форма обусловлена требованиями, предъявляемы-
ми к конфигурации верхней части штабеля груза при перевозке
по железной дороге с высокими скоростями движения поездов.
Рис. 4.3. Установка для разравнивания и уплотнения угля в полувагонах
140
Каток состоит из цилиндрической части, конусных концов с углами
откоса. 20—25° к образующей цилиндра, неподвижной оси, на ко-
торой крепится барабан катка. Оптимальную массу катка и диа-
метр определяют из условий прохождения его по поверхности груза,
при которых образуется ровная поверхность при уплотнении. Для
достижения необходимой массы катка его пустотелый барабан
заполняют йеском или бетонируют. Большие основания конусов
закрывают днищами. Каток крепят к раме установки, состоящей
из четырех опор 2, соединенных поверху балка'ми по типу порталов,
или непосредственно к бункерной эстакаде. Крепление осуществля-
ется с помощью подвески 5, изготовленной из швеллера № 16
или 16. В местах соединения подвески с осью катка устанавливают
на подшипниках качения буксовые узлы 3. Противоположные
концы подвески шарнирно закрепляют на кронштейнах рамы при
помощи стальных пальцев. Подъем катка в нерабочее положение
и опускание его на поверхность «шапки» осуществляются с помо-
щью 3—5-тонной самотормозящей лебедки 1 с дистанционным
управлением.
Для разравнивания и уплотнения легковесных сыпучих грузов
(р<850 кг/м3) используют установки вибростатического действия.
Они отличаются от установок статического действия тем, что на
раме подвески, состоящей из двух балок, кроме катка-уплотнителя,
крепят плиту предварительного уплотнения и вибровозбудители.
Раму подвески крепят через амортизаторы к поперечной балке
опоры. При малых частотах напряжения в сжимаемом и несжи-
маемом сыпучем грузе практически совпадают, а с увеличением
частоты вибрирования расхождения увеличиваются. Чем больше
частота вибрирования, тем сильнее меняются напряжения по глу-
бине и тем существеннее фактор сжимаемости груза.
К основным параметрам устройств для вибростатического
уплотнения сыпучего груза в полувагонах следует отнести диаметр
катка и его массу, амплитуду и частоту вынуждающих сил. Выбор
сочетания этих параметров для получения эффективного уплотне-
ния зависит от физико-механических свойств уплотняемой среды.
Наибольшее влияние на выбор параметров виброуплотнительных
машин оказывают следующие характеристики среды: динамиче-
ский £д и статический £Ст модули упругости, плотность груза р,
коэффициент внутреннего трения /, коэффициент Пуассона ц. Все
эти характеристики непрерывно изменяются по мере уплотнения
среды. На основании теоретических и экспериментальных исследо-
ваний установлены технические параметры и эксплуатационные ха-
рактеристики устройств для статического и вибростатического спо-
собов уплотнения (табл. 4.4), которые нашли широкое применение
на углепогрузочных предприятиях.
Рассмотрим технологический процесс разравнивания и уплот-
нения поверхности сыпучего груза, погруженного выше уровня
бортов. При размещении установки на выходе груженых вагонов
141
Т а б л и iya 4.4
Катки-уплотните^
Показатель статического действия вибро/т атического действия
Общая длина катка-уплотнителя, мм Длина цилиндрической части, мм Длина конусных концов, мм Угол конусных концов (к образующей ци- линдра), град Масса катка-уплотнителя, кг » пригруза, кг Угол наклона плиты предварительного уп- лотнения, град Частота вынуждающей силы вибрации, Гц Амплитуда вынуждающей силы, кН Мощность электродвигателя, кВт Скорость продвижения вагонов под уста- новкой, м/с Улучшение использования грузоподъемно- сти вагона, т Сокращение потерь от выдувания, % общих 2650 1590 530 20—25 2500—4000 0,8 1—4,5 25—30 / ' 2650 1590 530 20—25 1500—2000 500—2000 10—40 24—25 34,3 14—16 0,6 5—7 30—35
из-под погрузочных бункеров первый загруженный полувагон, на-
ходящийся в голове всей партии» подают с помощью маневровой
лебедки под каток-уплотнитель, который опускают на поверхность
груза и прокатывают, уплотняя груз до оптимальной высоты.
Скорость продвижения полувагонов под установкой регламентиру-
ется временем загрузки последующего полувагона.
При подходе катка-уплотнителя к заднему торцовому борту
каток приподнимают, после уплотнения груза по всей партии полу-
вагонов каток-уплотнитель возвращают в нерабочее положение.
Управление операциями подъема, опускания и регулирования вы-
соты катка-уплотнителя осуществляется оператором с пульта дис-
танционного управления.
После уплотнения «шапка» груза приобретает обтекаемую фор-
му, ровную по длине и ширине полувагона. Понижение высоты
«шапки» при уплотнении катком достигается не только уплотне-
нием груза, но и равномерным его распределением по всей поверх-
ности полувагона — заполнением пустот вдоль бортов и у торцовых
дверей.
Опыт эксплуатации установок уплотнения на углепогрузочных
пунктах показал высокую их технико-экономическую эффектив-
ность. Так, при единовременных капитальных затратах на строи-
тельство установки 1,5—2 тыс. руб. экономический эффект сокра-
щения потерь угля и улучшения использования грузоподъемности
вагонов составляет 50—200 тыс. руб. на 1 млн т перевезенного
угля.
142
Применение защитных пленок. На основании теоретических
и экспериментальных исследований разработан и внедряется прин-
ципиально новый способ защиты сыпучих грузов от выдувания
при перевозке с повышенными скоростями движения поездов.
Способ заключается в равномерном распылении через форсунку
жидких вяжущих смесей и образовании на поверхности груза
достаточно црочной защитной пленки толщиной 2—5 мм, способ-
ной выдерживать ветровые и динамические нагрузки в процессе
движения поезда. Данный способ в сочетании1 с предварительным
разравниванием и уплотнением сыпучего груза, погруженного
в вагон, полностью предотвращает потери его от выдувания при
существующих и перспективных скоростях движения поездов.
При разработке рецептур и выборе исходных продуктов для
получения защитных пленок необходимо, чтобы процесс нанесения
пленкообразующих смесей на поверхность груза был максимально
механизирован с использованием стандартного оборудования, се-
рийно выпускаемого отечественной промышленностью.
В качестве исходных материалов для получения защитных пле-
нок используют дешевые промышленные отходы и полупродукты
химического производства. Наиболее перспективными в экономиче-
ском и технологическом отношениях являются отходы целлюлозно-
бумажной и нефтеперерабатывающей промышленности, например
концентрат барды жидкой (КБЖ), сульфат-лигнит и омыленный
талловый пек — остаточные продукты переработки древесины на
предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности. Потреби-
телям их можно поставлять в железнодорожных цистернах в виде
48—55%-ного водного раствора. Перед применением указанные
продукты разбавляют водой до требуемой концентрации и наносят
на поверхность погруженного в вагон груза с помощью распыли-
тельных форсунок (рис. 4.4).
Надежность защитного покрытия и время нахождения вагона
под обработкой находятся в прямой зависимости от способа ме-
ханизированного нанесения вязких жидкостей и стабильности про-
цесса нанесения во времени. Наиболее эффективным и экономич-
ным является безвоздушный способ распыления, который обеспе-
чивает уменьшение удельного расхода вяжущих материалов на 15—
30%, образует покрытие высокого качества (равномерное по тол-
щине и пористости), снижает затраты на оборудование распыли-
тельных устройств.
Пропускная способность распылителей в зависимости от давле-
ния в системе и диаметра выходного отверстия при использовании
в качестве связующего раствора КБЖ приведены в табл. 4.5.
Зная пропускную способность распылителей и расход исход-
ного продукта на покрытие груза в одном вагоне, можно устано-
вить скорость продвижения вагонов под установкой и ее перера-
батывающую способность в вагонах.
143
Рис. 4.4. Процесс нанесения защитных пленок
Технологическая схема установки для нанесения защитных
пленок должна предусматривать:
прием железнодорожных цистерн с исходными продуктами;
подогрев исходных продуктов в железнодорожных цистернах
€ целью ускорения их слива, особенно в зимний период;
систему слива исходных продуктов;
наличие емкостей для хранения исходных продуктов, обеспечи-
вающих запас продукта для бесперебойной работы установки;
наличие расходных баков для разбавления продукта до тре-
буемой концентрации перед нанесением на поверхность сыпучего
груза;
систему подачи продукта в расходные баки и распылительные
форсунки;
продувку трубопроводов от склада до расходного бака и от
расходного бака до форсунок -острым паром;
систему разогрева исходных продуктов в емкостях для хранения
и в расходных баках;
систему контроля расхода раствора при нанесении на поверх-
ность груза и концентрации наносимого раствора;
возможность -передвижения вагонов в процессе нанесения
раствора на поверхность груза;
параллельность выполнения операций погрузки и нанесения
защитных пленок.
144
Таблица 4.5
\ Пропускная способность, кг/мин, при диаметре выходного
Давление отверстия, мм
в системе, лАПа .... ______.
1.7 2,0 2,5 3,0 4,0
0,2 \ 1,9 2,3 3,0 3,5 4,8
0,5 3,2 3,7 4,8 5,4 7,0
0,7 3,8 4,5 5,6 6,3 8,2
1,0 4,6 5,4 6,6 7,3 9,3
1,5 5,6 6,5 7,9 8,5 10,6
Технология приготовления и нанесения пленкообразующих сме-
сей на поверхность груза, погруженного в полувагон, предусматри-
вает поточность в выполнении работ (рис. 4.5). Исходные продук-
ты, прибывающие с завода-поставщика, из цистерны 1 сливают по
лотку 2 и трубопроводу в резервные емкости 3. По мере необхо-
димости вяжущие материалы закачивают в находящийся на порта-
ле расходный бак 4, разбавляют водой до требуемой концентрации
и насосом 5 под давлением 0,25—0,50 МПа подают к распылитель-
ным форсункам 6, расположенным на высоте 400—600 мм над по-
верхностью груза. При равномерном продвижении вагона 7 ма-
невровым устройством 8 или локомотивом под форсунками пленко-
Рис. 4.5. Принципиальная технологическая схема установки для нанесения
защитных пленок
145
Рис. 4.6. Защитная пленка в пункте выгрузки
образующая смесь равномерно распыляется по поверхности груза,
образуя защитный слой толщиной 2—3 мм (в зависимости от тре-
буемой прочности), который выдерживает ветровые, динамические
нагрузки и обеспечивает предотвращение потерь от выдувания
воздушным потоком (рис. 4.6).
Установка предусматривает на протяжении всего технологиче-
ского цикла систему контрольно-измерительных приборов и авто-
матики, обеспечивающую полную механизацию производственного
процесса и не увеличивающую простоя вагонов под грузовыми
операциями.
Предотвращение потерь от течи. Предотвратить потери сыпучего
груза от течи в зазоры кузова вагона можно за счет:
применения разового уплотнения зазоров кузова вагона специ-
альными пастами на основе связующих материалов и наполни-
телей;
модернизации кузова эксплуатируемых вагонов заменой дере-
вянной обшивки на металлическую и заваркой разгрузочных
люков;
строительства большегрузных полувагонов со сплошным цельно-
металлическим кузовом;
строительства специализированных вагонов типа хоппер;
146
использования специальных контейнеров для перевозки сыпу-
чей продукции.
Основную массу сыпучих грузов перевозят насыпью в универ-
сальных четырехосных полувагонах, интенсивность использования
которых в 3 раза превышает интенсивность использования других
типов вагонов, а время оборота в 1,5 раза меньше среднего. В свя-
зи с этим значительно быстрее изнашивается кузов вагона и возни-
кают большие потери сыпучих грузов мелких фракций из-за про-
сыпания в щели по периметру разгрузочных люков.
Наиболее целесообразным средством для предотвращения по-
терь сыпучих грузов от просыпания в щели вагона является при-
менение уплотнительных материалов на основе связующих мате-
риалов. В качестве продуктов для их получения используют латек-
сы, битуминозные материалы, отходы целлюлозно-бумажной про-
мышленности. Для одного и того же района, погрузочного пункта
целесообразно использовать одни и те же продукты как для полу-
чения защитных пленок, так и для уплотнительных материалов.
С целью снижения расходов по уплотнению кузова вагона
и сокращению инородных примесей для .перевозимого груза в каче-
стве наполнителя рекомендуется использовать непосредственно
перевозимый груз — руду, концентраты, уголь и т. д. Рецептура
состава уплотнителей зависит в основном от рода перевозимого
груза (фракционного состава, физико-механических свойств и др.)
и вида применяемого способа уплотнения щелей (по периметру
люка или по всей площади пола).
Способ уплотнения Зазоров по периметру люков полувагона
применяют при незначительных объемах погрузки. При этом сокра-
щается расход уплотнительных материалов, но увеличиваются
затраты труда и времени на подготовку вагона.
Технологический процесс уплотнения щелей пола полувагона по
всей площади поясняет схема >(рис. 4.7), включающая: приемный
бункер 1 для накопления груза, элеватор 2, резервную емкость 3
для связующего 'материала, насосы 4 для перекачки связующего
материала в дозатор 5, бункер-дозатор сыпучего груза 6 и распы-
литель связующего 7. Порожние вагоны, подлежащие обработке
перед погрузкой сыпучего груза, маневровым локомотивом или
лебедкой .подаются под бункер-дозатор 6. Сыпучий груз с помощью
питателя 8 подается равномерно по всей ширине пола вагона.
При выходе из дозатора груз пропитывается связующим материа-
лом, поступающим через форсунки 9. Установка обеспечивает
и нанесение защитной пленки на поверхность сыпучего груза после
его погрузки.
Для заделки щелей в крытых вагонах можно использовать
также шнековые питатели и дозаторы-вибробункеры [22]. '
В целях предотвращения потерь при перевозке минеральных
удобрений насыпью и в таре в крытых вагонйх необходимо: специ-
ально подбирать вагоны с зазорами в полу, не превышающими
147
2—3 мм; на станциях массовой погрузки минеральных удобрений
создавать специальные пункты подготовки вагонов под погрузку,
обеспечивая их техническими средствами ремонта и необходимым
количеством запасных частей; грузоотправителю перед погрузкой
уплотнять зазоры кузова связующими материалами на основе от-
ходов химического производства. Повышать сохранность минераль-
ных удобрений, перевозимых в крытом вагоне в затаренном виде,
можно за счет пакетирования груза с применением поддонов. При
затаривании удобрений необходимо соблюдать установленные тем-
пературные и технологические режимы.
Для транспортировки минеральных и других строительных ма-
териалов все чаще применяют специальные контейнеры. Это позво-
ляет значительно уменьшить потери груза, улучшить условия
труда, комплексно механизировать погрузочно-разгрузочные опера-
ции, снизить простои транспортных средств и улучшить их исполь-
зование по грузоподъемности и вместимости. Одним из перспектив-
ных направлений в контейнеризации перевозок сыпучих грузов
является применение мягких контейнеров, имеющих небольшую
массу (менее 3% массы транспортируемого материала) и незначи-
тельный объем в порожнем состоянии (7—10% объема в заполнен-
ном состоянии).
Центральной научно-исследовательской лабораторией химиче-
ской тары (ЦНИЛХТ) были разработаны с учетом отечественного
и зарубежного опыта мягкие (эластичные) контейнеры и рекомен-
дованы в качестве многооборотной тары. Контейнеры предназна-
чены для перевозки всеми видами транспорта и кратковременного
хранения сыпучих неслеживающихся химических продуктов, в том
Рис» 4.7. Схема установки для уплотнения зазоров по всей
площади пола полувагона
148
числе минеральных удобрений. Мягкие контейнеры представляют
собой закрытые емкости прямоугольного сечения с двумя люками
(загрузочным и разгрузочным) и несущими грузовыми проушина-
ми или кольцами. Изготовляют контейнеры из невулканизирован-
ных резино-кордных или резинотканевых материалов. Размеры
контейнера выбраны с учетом наибольшего использования грузо-
подъемности вагона. Вместимость мягких контейнеров 0,1—3,0 м3,
грузоподъемность до 4 т.
Наиболее рациональной является бестарная перевозка сыпучих
грузов в специализированном подвижном составе.
В ближайшей перспективе предполагается широкое применение
цистерн-цементовозов для перевозки пылевидных удобрений и спе-
циализированных вагонов-минераловозов хоппер — для гранулиро-
ванных. Использование таких транспортных средств дает возмож-
ность внедрить эффективную схему доставки пылевидных мине-
ральных удобрений и известковых материалов от завода до поля,
значительно сокращая потери и транспортные издержки.
Торф является легковесным сыпучим грузом, который в процес-
се перевозки подвергается интенсивному выдуванию. В основном
его перевозят в полувагонах, принадлежащих крупным тепловым
электростанциям или предприятиям торфяной промышленности,
а также являющихся собственностью МПС. С целью лучшего ис-
пользования грузоподъемности вагонов и сокращения потерь от
выдувания перевозить торф необходимо только в полувагонах с на-
рощенными бортами высотой 900—1100 мм. После погрузки поверх-
ность разравнивают и уплотняют. Для уплотнения торфа могут
быть использованы катки-вибраторы, катки с регулируемым дав-
лением или накладные плиты-вибраторы конструкции Ленэнерго.
На уплотненную поверхность груза наносят глинисто-битумную
пасту или защитную пленку на основе отходов химического произ-
водства. Тип защитной пленки выбирают в зависимости от близо-
сти сырьевых баз исходных продуктов для ее получения. Перед по-
грузкой торфа зазоры кузова полувагона уплотняют пастами на
основе связующих материалов по технологии, разработанной для
сохранной перевозки сыпучих грузов. Аналогичные условия должны
выполняться при подготовке вагонов под погрузку и перевозку
технологической щепы и других легковесных грузов, перевозимых
на открытом подвижном составе.
4.6. Обеспечение сохранности наливных грузов
Значительную часть грузов, предъявляемых к перевозке желез-
нодорожным транспортом, составляют наливные грузы. Ежегодный
объем перевозок нефти и нефтепродуктов составляет более
430 млн. т, кислот — 30 млн. т, прочей продукции химического про-
изводства — более 20 млн. т, газа — 15 млн. т.
149
Таблица 4.6
Операция Потери на од- ну цистерну, кг
сред- ние а ч « а ев 3 S 3? х
Налив 20 40
Перевозка на рас- 245 1030
стояние 2500 км
Слив 25 50
Очистка 369 1200
Потери наливных грузов при
перевозке по железной дороге
возникают в результате: интен-
сивного испарения при наливе,
сливе и в процессе транспорти-
ровки; утечки в неплотности кот-
ла цистерны, наливных и слив-
ных устройств; сброса в окру-
жающую среду неутилизирован-
ных остатков груза в пунктах очи-
стки недослитых цистерн. Сред-
ние потери нефти при перевозках
составляют более 0,6 т на вагон
(табл. 4.6), что почти в 20 раз больше установленных норм есте-
ственной убыли.
Наряду с количественными имеют место и качественные потери.
В результате интенсивного вентилирования газовоздушного про-
странства через неплотности колпака цистерны происходит испаре-
ние и вынос в атмосферу легких, наиболее ценных фракций груза.
Плотность нефти, определяемая в пунктах выгрузки, зачастую пре-
вышает плотность при погрузке на 20—44,8 кг/м3. Аналогичные
потери происходят при перевозке других видов наливных грузов.
Потери в пунктах налива связаны с несовершенством наливных
устройств и технологии налива. Налив железнодорожных цистерн
на пунктах налива осуществляется как с помощью насосов (прину-
дительно), так и самотеком за счет перепадов геодезических отме-
ток резервуаров с нефтепродуктом и наливных эстакад. Налив осу-
ществляется через колпак сверху или снизу через универсальный
сливной прибор цистерны. Для сокращения потерь светлых нефте-
продуктов от испарения при наливе сверху наливные патрубки
необходимо опускать До дна цистерны.
В начальный момент заполнения цистерн нефтепродукты необхо-
димо подавать со скоростью не более 1 м/с до момента затопления
конца загрузочного патрубка. При наливе не допускается бурное
перемешивание продукта, разбрызгивание, распыление и образова-
ние пены, которые приводят к интенсификации испарения.
Большие потери происходят на заключительном этапе налива,
особенно в случаях использования цистерн, у которых часть цилин-
дрической поверхности люка заходит в пространство котла. При
перекрытии наливаемым продуктом нижней части люка простран-
ство между верхней образующей котла и поверхностью нефтепро-
дукта превращается в воздушный мешок, в результате чего проис-
ходит быстрое заполнение колпака, прорыв воздушных мешков
через низ кромки люка и выброс содержимого из цистерны.
При наливе светлых нефтепродуктов потери от испарения, кг,
Qn=O,85Vopspn Тд /(Dpr),
150
где Vo — объем налитого нефтепродукта при температуре налива, м3;
рв — давление насыщенных паров нефтепродукта, Па:
/ /н \0,68
ps = 0,85 (дН Рз8;
tH — температура налива, °C;
Рзв — паспортное давление насыщенных паров при /н=38°С;
рп — плотность паров нефтепродуктов, кг/м3:
Рп — Мрг/ (RTг);
М — молекулярная масса нефтепродуктов;
R— универсальная газовая постоянная, равная 8314;
Тт — абсолютная температура газового пространства, К*9
Тн — время налива, ч;
D —диаметр котла цистерны, м;
рг — давление в газовом пространстве, которое для транспортных емкостей
приблизительно равно атмосферному, Па.
Следует иметь в виду, что налив светлых нефтепродуктов и хи-
мических грузов открытой струей не допускается.
Сокращение потерь при наливе возможно за счет ускорения
операции налива, достигнутого автоматизацией открытия и закры-
тия крышек колпаков цистерн, подачи и уборки наливных стояков,
регулирования и контроля скорости подачи нефтепродукта в цис-
терну.
Потери наливных грузов в пути следования происходят в основ-
ном за счет испарения, выплескивания и течи через неплотности
прилегания крышки колпака цистерны. Это обусловлено тем, что
у значительного числа цистерн запорные устройства люка колпака
не соответствуют техническим условиям, нарушается технология
заключительных операций при наливе (закрытие крышек колпака
цистерн без установки резиновых прокладок, неполное завинчива-
ние запоров), допускаются случаи налива продукта без учета его-
расширения при повышении температуры в пути следование
С целью исключения потерь наливных грузов при перевозке по-
даваемые под налив цистерны должны быть тщательно осмотрены
грузоотправителем в коммерческом отношении, особенно на ис-
правность котла и его арматуры, люков, прокладок и проушин для
пломбирования. Цистерны должны соответствовать роду перевози-
мого груза, иметь исправные уплотнительные кольца, откидные
болты колпака со стандартными гайками. Во время налива необ-
ходимо следить за исправностью котла цистерны, а при обнаруже-
нии течи прекратить налив и перекачать содержимое из неисправ-
ной цистерны в емкость. Заполнение цистерн осуществляется
согласно нормам загрузки и специальным условиям перевозки
отдельных грузов. Категорически запрещается заполнение котла
выше установленной нормы.
Под погрузку наливных грузов подают цистерны разного типа,
значительно отличающиеся по объему котла. Учитывая увеличение
151
объема содержимого пропорционально кубу линейной величины
в результате нагрева при перевозках и разнотипность подаваемых
цистерн, степень заполнения их при наливе целесообразно норми-
ровать в процентах от общего объема котла.
Изменение объема содержимого цистерны вследствие теплового
расширения выражается формулой
К— JZ0 — Ко р (/щах — ^н) ,
где V — объем продукта при максимально возможной температуре, м3;
р — коэффициент объемного расширения;
/н, fmax — температура продукта соответственно в момент налива и мак-
симальная в пути следования, °C.
Процентное увеличение т первоначального объема Vo при на-
греве на величину /тах—
у__
т = —^100= 1000 (/тах-*н).
^0
При наливе нужно знать процент недолива от общего объема
цистерны, а не процент увеличения объема налитого продукта.
Степень фактического заполнения цистерны при наливе т], %, от
полного объема котла т)= 100—m-|-m2/100.
С целью исключения перелива груза при транспортировании
и максимального использования емкости котла заполнение цистерн
наливными грузами должно осуществляться исходя из плотности
груза и изменения температуры при транспортировании. Предельно
допустимая высота налива вязких и застывающих грузов (® течение
всего года):
Калибровочный Высота Калибровочный Высота
тип цистерны налива, см тип цистерны налива, см
5,8 305 19 288
6,7 303 25 279
9 306 25А 282
10 296 26 280
11, 12 297 26А 282,5
13 298 31 302
14,20,21 289 53,53А,62 301
15, 22 290 61 302,5
16, 17 191 63 333
18 287
При этом следует учитывать, что налив светлых нефтепродук-
тов и сырой нефти в холодный период года назначением на Средне-
азиатскую, Алма-Атинскую, Азербайджанскую и Северо-Кавказ-
скую дороги должен осуществляться до уровней, установленных
для теплого периода года.
Высота налива светлых нефтепродуктов и сырой нефти с тем-
пературой налива выше 30°C:
152
а) в холодный период
года:
Калибровочный Высота
чпип цистерны налива, см
5,8 289
6,7 288
9 290
10, 11 281
12 282
13 282,5
14,21,22,26 274
15 275
16 275,5
17,25А 276
18, 19 272
20. 25 273
26А 276,5
31,53А,61,62 295
53 292
63 331
б) в теплый период
года
Калибровочный Высота
тип цистерны налива, см
5,8 257,5
6,12 256
7,13 256,5
9 258
10 254,5
11, 17 255
14, 20 . 253
15, 16, 21 254
18 252
19 252,5
22 253,5
25, 26 266
25А, 26А 269
31, 53А 287,5
53 284
61, 62 287
63 322
По окончании налива грузоотправитель обязан закрыть герме-
тично без перекосов крышку люка, протереть наружную поверх-
ность котла цистерны, раму и ходовые части так, чтобы не было
следов наливаемого груза.
Слив грузов из железнодорожных цистерн должен осущест-
вляться через нижний сливной прибор свободным истечением в про-
межуточную емкость. При необходимости герметизации должна
использоваться установка нижнего слива СПГ-200 или другое
устройство, обеспечивающее слив продукта из цистерны без потерь
и с максимальной производительностью универсального сливного
прибора. Слив грузов из цистерн, не имеющих нижнего сливного
прибора, осуществляется через верх. Диаметр откачивающего
трубопровода при этом не должен быть менее 200 мм.
Получатели должны иметь на пункте слива достаточно разви-
тые по мощности технические средства, обеспечивающие своевре-
менное и полное удаление груза из цистерны. Нефтепродукты счи-
таются полностью слитыми из цистерны с верхним сливом, если
остаток не превышает 1 см (по замеру над колпаком).
Во избежание потерь необходимо усилить контроль за коммер-
ческим состоянием цистерн, подаваемых под погрузку наливных
грузов, обеспечить надежность работы наливных и сливных
устройств и их правильную эксплуатацию. С целью повышения на-
дежности деталей узла герметизации люка колпака цистерны
необходимо:
установить должный контроль за качеством ремонта и состояни-
ем средств герметизации цистерн;
организовать выпуск уплотнительных прокладок кольцевого
типа исходя из габаритов специального паза люка (колпака) цис-
153
терн всех выпускавшихся ранее типов калибровки и находящихся
в эксплуатации;
при ремонте цистерн предусмотреть постановку уплотнительных
прокладок в специальный паз на клей, гарантированное напряже-
ние на растяжение которого не менее 0,75 МПа для диапазона
эксплуатационных температур от —60 до +120°C;
увеличить площадь поперечного сечения шплинтов откидных
болтов люка (колпака) в 2 раза и заменить метрическую резьбу
узла откидной болт—рукоятки на трапецеидальную или упругую.
С целью обеспечения сохранности и предотвращения аварийных
ситуаций к цистернам при перевозке опасных грузов должны
предъявляться следующие требования:
1. Цистерны, предназначенные для перевозки аммиака, сернис-
того ангидрида « хлорида, не должны иметь предохранительных
клапанов, либо перед ними должны находиться мембраны, разру-
шающиеся при пробном давлении. Отверстия для заполнения и опо-
рожнения таких цистерн должны быть снабжены расположенным
внутри быстро закрывающимся запирающим устройством, которое
должно автоматически закрываться при непроизвольном движении
вагона-цистерны или пожаре. Цистерны для перевозки этих грузов
не должны иметь отверстий, находящихся ниже уровня жидкости
и устройства нижнего слива.
2. Степень наполнения цистерн t|, %, предназначенных для пе-
ревозки акролеина, гептила, диметилдихлорсилана, метилтрихлор-
силана, нитрил акриловой кислоты, сероуглерода должна опреде-
ляться
_____95 95
1-Ьа(50—<я) НЛИ Ч~ 14-35ко ’
где Ко — коэффициент объемного расширения жидкости в пределах 15—50 *С;
— средняя температура жидкости при наливе, °C.
3. В цистернах для перевозки акролеина, гептила, диметилди-
хлорсилана, нитрил акриловой кислоты, сероуглерода не должно
быть отверстий, находящихся ниже уровня жидкости. Устройство
нижнего слива запрещено. Цистерны не должны иметь предохрани-
тельных клапанов, а если они есть, то перед ними должны нахо-
диться мембраны, разрушающиеся при пробном давлении.
Сливно-наливные устройства для таких цистерн должны быть
смонтированы на крышке люка и закрываться предохранительным
колпаком, прочность которого должна быть больше прочности
цистерны. У предохранительных колпаков должны быть приспособ-
ления для навешивания пломб и замков.
4. Цистерны, предназначенные для перевозки альдегида уксус-
ного и эфира этилового, оборудуют теневой защитой на */з поверх-
ности котла.
5. Все нефтебензиновые цистерны общего парка МПС дополни-
тельно к предохранительному .клапану необходимо оборудовать
154
мембраной, разрушающейся при пробном давлении, так как цистер-
ны общего парка МПС с одним предохранительным клапаном
в экстремальных условиях (при пожаре) не обеспечивают сохран-
ности котла. Проходное отверстие мембраны рассчитывают исходя
из минимально требуемого расхода воздуха QB, м3/ч, при стандарт-
ных условиях (15,6°C и 0,1 МПа)
QB = 5,62-10« ——1/ _±2_,
LG V /И
где А — полная площадь поверхности котла цистерны, м2;
£— скрытая теплота парообразования, кал/г;
Z — коэффициент сжижаемости пара;
Т — абсолютная температура при условиях сброса давления, К;
М — молекулярная масса газа, г;
С — постоянная удельной теплоемкости пара (С==315);
F — коэффициент теплоизоляции (F«=l для цистерн без изоляции;
F==BZ7(650—f)/(93,5-106) — для цистерн с изоляцией);
t — температура пара или газа в действующем устройстве, °C;
{/ — теплопроводность изоляции при 311 К, кал/(м2-ч*К).
6. Все особо опасные грузы класса 6 (ядовитые вещества) явля-
ются высокотоксичными жидкостями, поэтому требования к предо-
хранительным устройствам, степени заполнения цистерны и сливно-
наливным устройствам такие же, как при перевозке акролеина.
Цистерны, предназначенные для перевозки опасных грузов,
должны иметь отличительную окраску котла и отличительные цвет-
ные полосы, а также трафареты и знаки опасности согласно требо-
ваниям Правил перевозок [28].
Лица, обслуживающие участки слива, кроме отраслевых ин-
струкций, должны знать конструкцию цистерны, оборудование
и предназначение отдельных ее элементов, способы и приемы, обес-
печивающие технику безопасности и полную сохранность груза при
производстве работ по сливу грузов из цистерн. На местах слива
должны быть противопожарные средства и оборудование, обеспе-
чивающие охрану окружающей среды, освещение (при необходи-
мости во взрывоопасном исполнении) и вентиляцию.
4.7. Обеспечение сохранности штучных грузов
Штучные грузы перевозят по железной дороге в крытых ваго-
нах и на открытом подвижном составе без тары (навалом),
в транспортных пакетах, специализированных и универсальных
контейнерах с выполнением большого числа перегрузочных опера-
ций. Если груз перевозят навалом, в непакетированном виде, не
обеспечивается его сохранность. При этом размеры повреждений
штучных грузов весьма значительны, например кирпича строитель-
ного— 7%, огнеупоров—10%, стекла в ящичной упаковке—18%,
асбестоцементных изделий (шифера, труб)—5%. Происходит бой
155
и повреждение при перевозке машин и оборудования, приборов
и бытовой техники. Повреждение груза наблюдается: в процессе
выгрузки из автомобиля и при погрузке .в железнодорожные ваго-
ны; при переработке груза на прирельсовых складах; в процессе
перевозки, при маневрах и роспуске вагонов с сортировочных горок;
в пункте назначения при выгрузке из вагона, складировании и пе-
редаче на автомобили.
Особенно большой ущерб от несохранности наблюдается при
перевозках изделий машино- и приборостроения. Приборы отно-
сятся к числу наиболее точных и хрупких изделий, и малейшие
перегрузки при погрузочно-разгрузочных работах или транспорти-
ровании приводят к частичному или полному выходу из строя и не-
возможности использования по назначению.
Сохранность штучных грузов зависит от конструкции вагона,
особенно эффективности его амортизационной системы, упаковки,
способа укладки и свойств самого груза и многих других факторов.
Одним из важнейших факторов является соответствующее ка-
чество тары и упаковки, правильное обращение с ними при выпол-
нении погрузочно-разгрузочных работ, надежное закрепление в
вагоне. Увеличение скоростей движения, вождение тяжеловесных
поездов, интенсификация всего перевозочного процесса способст-
вуют резкому росту динамических нагрузок, приводящих к нару-
шению целостности тары, особенно имеющей производственные
дефекты, бывшей в употреблении и прошедшей некачественный ре-
монт с признаками деформации. Следствием воздействия динами-
ческих нагрузок является непрочность настила между ярусами
(при многоярусной погрузке), неплотная погрузка грузовых мест
в ярусе, ненадежное крепление от перекатывания погруженных ле-
жа грузов цилиндрической формы (бочки, барабаны, рулоны).
Основными причинами несохранных перевозок грузов в кры-
тых вагонах являются: механические повреждения (проколы, про-
ломы, потертости) в результате сдвига, развала и смещения гру-
за— 49%; прием груза в некачественной и нестандартной та-
ре — 23%; неправильная укладка груза в вагоны — 21%; нена-
дежность запорных устройств вагона и прочие причины — 6%.
С целью обеспечения сохранности штучных грузов укладку их
в крытые вагоны осуществляют сплошными рядами, исключаю-
щими взаимное перемещение грузовых мест, равномерно по всей
площади пола вагона в несколько ярусов по высоте до полного ис-
пользования грузоподъемности или вместимости вагона. При мно-
гоярусной погрузке в одном ярусе устанавливают пакеты или от-
дельные грузовые места одинаковой высоты.
При погрузке без поддонов между ярусами укладывают настил
из досок толщиной не менее 20 мм. В каждом ярусе грузовые мес-
та укладывают плотно друг к другу без оставления свободного
пространства. Как исключение допускается погрузка с неполным
заполнением верхнего ряда при обязательном креплении грузовых
156
Рис. 4.8. Зависимость числа дефектных листов от размеще-
ния по длине вагона
мест в целях предупреждения перемещения и опрокидывания их.
При совместной погрузке в один вагон грузовых мест разной мас-
сы, а также в различной упаковке грузовые места большей массы
и в более прочной упаковке укладывают в нижнем ярусе.
Большие повреждения — бой, трещиноватость, отлом углов
и др. — происходят в процессе производства, при погрузочно-раз-
грузочных операциях и во время транспортирования изделий ас-
боцементной промышленности (шифера, асбестоцементных труб,
железобетонных изделий). Еще в процессе производства и хранения
на заводских складах выявляется до 9% поврежденных листов
шифера, при этом значительную часть общего брака составляет
трещиноватость.
Отрицательное влияние на качество выпускаемой продукции
оказывает нарушение технологии производства, в частности сокра-
щение сроков выдержки после ее изготовления. Известно, что ас-
бестоцементные изделия набирают полную прочность по истече-
нии 28-суточного хранения на складах заводов и комбинатов, од-
нако потребителям разрешается отправлять их после 7-дневной
выдержки на воздухе. Таким Образом, предприятия отгружают
продукцию, достигшую практически всего 25% своей номиналь-
ной прочности.
Из-за низкого качества выпускаемой продукции около 50—60%
механических повреждений от общих происходит в момент ручной
погрузки шифера в вагон и выгрузки. Зависимость числа дефект-
ных листов Р в стопах от их размещения по длине вагона I пока-
зана на рис. 4.8. Кривая 1 построена для листов УВ-6; 2 — для
Листов СВ-40-175; 3 — для листов ВО. Анализ зависимостей пока-
зывает, что число дефектных листов растет у торцовых стен ваго-
на (1=1) и особенно велико в междверном пространстве (1=6).
Это объясняется тем, что листы в торцовых стопах получают пов-
157
реждения при погрузке за счет ударов о стенку вагона или во вре-
мя соударений в пути следования при укладке с зазорами между
стопами и стенкой вагона. Часть листов, особенно нижних, при ук-
ладке в междверном пространстве получает повреждения от вилок
погрузчиков. Наибольшее число дефектных листов при перевозке
наблюдается в стопах, расположенных волнами поперек вагона.
Около 50% дефектных листов расположено в нижних частях
стоп, испытывающих наибольшие динамические нагрузки. В сво-
бодных стопах наблюдается увеличение числа дефектных листов в
верхних частях стоп из-за меньшей их устойчивости в поперечном
направлении. Кроме того, за счет разной толщины листов, шага и
высоты волн зачастую стопы искривляются при колебаниях во
время движения поезда, ударяются друг о друга, повреждая при
этом крайние волны.
В последние годы асбоцементной промышленностью освоен вы-
пуск крупноразмерных плоских листов шифера, объем производ-
ства которых предусматривается довести до 660 млн. условных
плиток в 1990 г.
Существующий способ перевозки позволяет загружать в кры-
тый вагон по 400 асбестоцементных листов размерами 3,0Х 1,5 м.
Ширина дверного проема исключает возможность применения
средств механизации при погрузке-выгрузке крупноразмерных
плоских листов. Эти операции производят вручную, что приводит
к повреждению листов, простоям вагонов под погрузкой до 2—3 ч,
под выгрузкой — 6—7 ч.
Для сокращения потерь при перевозке шифера необходимо
улучшить его физико-механические свойства, добиться соответст-
вия основных размеров листа требованиям стандартов, тем са-
мым улучшить прилегание листов при стопировании, уменьшить
бой при транспортировке и увеличить число листов в стопе для луч-
шего использования грузоподъемности вагона. Комплексным ре-
шением проблемы сохранной перевозки изделий асбестоцементной
промышленности является доставка их от завода до строительной
площадки в специализированных пакетах и контейнерах. Это по-
зволит, кроме того, осуществлять их перевозку на открытом под-
вижном составе с минимальными затратами трудовых ресурсов
на погрузочно-разгрузочные операции. Разработаны и внедряются
различные типы контейнеров как для перевозки шифера, так и для
труб малого диаметра, а также пакетный способ перевозки труб
большого диаметра.
Для пакетирования крупноразмерных плоских листов разрабо-
тана металлическая кассета СТ-8, конструкция которой позволяет
надежно крепить пакеты листов шифера и снизить при перевозках
потери от повреждений до 0,2%.
Для перевозки на платформах асбестоцементных плоских лис-
тов "размерами 3,0х 1,5 м разработана конструкция стеллажей
СПЛ-1. Крепление груза на “платформе осуществляется комплек-
се
том из четырех стеллажей, которые устанавливают таким обра-
зом, чтобы их клинья вошли в стоечные гнезда платформы. При-
менение стеллажей СПЛ-1 обеспечивает сохранность перевозимой
продукции и позволяет наиболее эффективно использовать грузо-
подъемность платформ.
Сохранность при перевозке панелей длиной 3 и 6 м обеспечи-
вается применением ложемента ЛЖТ-1, состоящего из торцовых и
средних упоров, смонтированных на одном основании. Для предот-
вращения повреждений торцов панелей внутренние поверхности
упоров обшивают пиломатериалом, который затем покрывают ре-
зиной, брезентом или отработанным в асбоцементном производст-
ве сукном. Ложемент устанавливают на платформу с предвари-
тельно снятыми боковыми и торцовыми бортами. Крепление его- к
раме осуществляют с помощью приваренных к основанию станков,
закрепляемых в стоечных скобах платформы. Длина ложемента
13 400 мм, ширина 3200 мм, высота 2690 мм.
По железным дорогам перевозят асбестоцементные панели, из-
готовленные способом экструзии. Они представляют собой много-
пустотные изделия, предназначенные для сооружения стен и по-
крытий производственных зданий, перегородок и подвесных потол-
ков. Перевозка панелей осуществляется пакетами из восьми пане-
лей, сформированными с использованием многооборотных инвен-
тарных стяжек из двух швеллеров, соединенных металлическими
стержнями.
В процессе погрузки, перевозки и выгрузки панелей различные
повреждения составляют 21,6%, из них откол опорного выступа —
34,7%, верхней лицевой поверхности — 23,6%, нижней лицевой по-
верхности — 15,3%, трещины — 11,1%, откол углов — 8,3%,
прочие виды повреждений — 7%. При этом откол опорного высту-
па наблюдается только у верхних и нижних панелей пакета, что
объясняется конструктивными недостатками пакетирующей ос-
настки. Для устранения этого вида повреждений стержни инвен-
тарных стяжек по высоте не должны превышать размеров пакета.
Для полного устранения повреждений панелей, изготовленных
способом экструзии и им подобных, необходимо устанавливать де-
ревянные щиты к торцовым дверям полувагона и между штабеля-
ми; пакеты нижнего яруса размещать на деревянных подкладках,
а передачу продольного усилия на угловые стойки полувагона осу-
ществлять упорными брусками, устанавливаемыми между торцо-
выми щитами и крайними швеллерами.
В значительных количествах по железным дорогам перевозят
напорные и безнапорные цементные трубы наружным диаметром
78—1072 мм. Механические повреждения труб в. процессе погруз-
ки и выгрузки достигают 15% и более. Основным видом дефектов
являются повреждения торцов. В результате анализа данных опыт-
ных перевозок разработаны мероприятия по обеспечению сохран-
ности труб при перевозке.
159
во избежание повреждения поверхностей первый ярус труб
каждого штабеля следует укладывать на две деревянные подклад-
ки; толщина подкладок среднего штабеля должна быть на 50—
-60 мм больше толщины подкладок крайних штабелей, что обеспе-
чит свободное изъятие захватных крюков траверсы без применения
ломиков;
для предохранения боковых поверхностей труб крайних рядов
от повреждений выступающими металлическими частями бортов
полувагона целесообразно устанавливать рядом с лесными скоба-
ми деревянные стойки (бруски) сечением 50x50 мм и длиной
1800 мм (в полувагонах с деревянным кузовом бруски приби-
вают) ;
для предохранения торцов труб крайних штабелей у торцовых
дверей вагона необходимо ставить деревянный щит-обрешетку,
позволяющую производить застроповку труб;
в целях предотвращения повреждений торцов верхних труб,
лежащих в крайних штабелях у боковых стенок полувагона, об
угловую косынку необходимо укладывать на их место соедини-
тельные муфты; уплотнительные резиновые кольца целесообразно
помещать под средним штабелем на полу вагона между деревян-
ными подкладками, что обеспечит их полную сохранность;
для сокращения дефектов труб захватные крюки должны быть
покрыты амортизирующим слоем.
В связи с некратностью диаметров труб ширине вагона весьма
важное значение приобретает способ укладки, который устанав-
ливают для каждого конкретного диаметра.
При погрузке труб в полувагон пакетами необходимо выбрать
оптимальную форму и размеры пакетирующего устройства, кото-
рое должно обеспечивать: комплексную механизацию погрузочно-
разгрузочных работ на всем пути следования труб от завода до
строительной площадки; сохранность груза; наиболее полное ис-
пользование грузоподъемности (вместимости) вагонов и других
транспортных средств; минимальный объем тары при возврате ее
поставщику в порожнем состоянии; сокращение простоев вагонов
под грузовыми операциями.
В качестве пакетирующего устройства могут быть использова-
ны типы кассет: складная деревянная с жесткой торцовой стенкой;
четырехзвенная металлическая (складная); резино-кордная строп*
кассета. Кассеты представляют собой открытые коробки, надевае-
мые на торцы предварительно сформированного пакета труб. Та-
кая конструкция позволяет одновременно с пакетированием груза
исключить сдвиг труб в продольном направлении, смягчить удар-
ные нагрузки, воспринимаемые грузом при транспортировке, и пре-
дохранить концы труб от повреждения.
Транспортировка кирпича, огнеупорных изделий, газобетона,
керамических дренажных труб и т. д. должна осуществляться
только пакетами с использованием различных типов поддонов с
160
закреплением штабеля от развала, контейнеров-кассет и специали-
зированных контейнеров. Только для перевозки штучных грузов
разработано более 30 типов специализированных контейнеров,
причем большинство из них предназначено для перевозки так на-
зываемых «хрупких» грузов.
Опасные грузы. Значительный объем опасных грузов предъяв-
ляют к перевозке в крытых вагонах. Нарушение условий погрузки
и перевозки опасных грузов порой приводит к тяжелым последст-
виям. Довольно часты случаи пожаров и других аварий, приводя-
щие к потере груза, уничтожению транспортных средств, сооруже-
ний, загрязнению окружающей среды и, что самое главное, к поте-
ре человеческих жизней.
Наибольший ущерб приносят возгорания легко воспламеняю-
щихся жидкостей и легкогорючих твердых материалов, утечка
опасных грузов, находящихся в сжатом и сжиженном состояниях.
Причиной ряда возгораний является воздействие негорючих гру-
зов, обладающих окисляющими свойствами, на упаковочные мате-
риалы, не пропитанные огнезащитными веществами. Аварийные
ситуации происходят также из-за погрузки в один вагон несовмес-
тимых грузов (например, легко воспламеняющихся жидкостей и
окисляющих веществ), отрицательного воздействия едких и корро-
зионных веществ как на тару, так и на транспортные средства.
При перевозке опасных грузов предъявляются более жесткие
требования к транспортной таре. Исходя из условий перевозки и
воздействия внешней среды транспортная тара не должна дефор-
мироваться и должна обеспечивать полную сохранность пере-
возимого груза при:
температуре наружного воздуха от —40° до +55 °C;
влажности 35— 100 %;
статической нагрузке (высоте штабелирования) не менее 3 м;
динамической нагрузке 2 g;
вибрационной нагрузке 5 g.
В зависимости от физико-химических свойств опасных веществ
применяют герметичную, эффективную или надежную упаковку.
Герметичной называется упаковка, у которой плотность укупорки
такова, что не происходит обмена веществ между внутренним объ-
емом тары и внешней средой. Эффективной считается упаковка,
плотность укупорки которой непроницаема для жидкости и пыли,
а надежной — такая, плотность укупорки которой не позволяет
сухому веществу высыпаться из тары при обычных условиях по-
грузки (минимальное требование для любой упаковки).
Возвратная тара, используемая для перевозки опасного ве-
щества, должна отвечать тем же требованиям, что и новая. Перед
повторным использованием тару проверяют, у нее не должно быть
следов коррозии или каких-либо повреждений. Тара при соприкос-
новении с опасными грузами должна быть устойчивой к любым
химическим или другим воздействиям содержимого. Не допуска-
*6 Зак. 1732 161
ется использовать для тары пластические материалы, способные
размягчаться, становиться ломкими или проницаемыми при экс-
тремальных температурах во время транспортировки илй химичес-
кого воздействия содержимого. Прокладочные и поглощающие ма-
териалы также должны быть инертными по отношению к опасно-
му грузу.
Опасные грузы, которые выделяют легковоспламеняющиеся
ядовитые, едкие и коррозионные пары или газы, становятся взрыв-
чатыми при высыхании или могут опасно взаимодействовать с воз-
духом и влагой, упаковывают в герметичную тару.
Тара для жидкостей с низкой температурой кипения должна
выдерживать (с учетом запаса прочности) давление паров, кото-
рое может создаваться в условиях транспортирования. Не допус-
кается использовать тару для перевозки жидкости, если давление
паров жидкости при температуре 55 °C превышает величину, рав-
ную 2/з указанного на таре пробного давления плюс 100 кПа.
Для предотвращения деформации тары и утечки содержимого
в результате расширения жидкости, вызванного изменением тем-
пературы во время перевозки, при наливе должно быть оставлено
свободное пространство (недолив) из расчета, чтобы жидкость не
заполняла весь объем тары при температуре 55 °C. Объем жид-
кости при наливе
Кж — /сн ,
где V? — вместимость тары, м3;
Кн — коэффициент наполнения тары.
Для жидкостей с высоким парциальным давлением паров
_____________________________0,98_________
Н . . Р^а ^тах (^тах ^н) »
Лс'н
для жидкостей с низким парциальным давлением
0,98
Кя~ 1 + ₽(50-/и)’
где р — коэффициент объемного расширения жидкости;
Рл — барометрическое давление при наливе, Па;
^тах — максимальная расчетная жидкость в таре при перевозке (/шах =
=55 °C);
/н — температура жидкости при наливе, °C;
Рд — допустимое рабочее давление, на которое рассчитана тара, Па.
Потребительская тара должна быть надежно упакована и за-
щищена от поломки, разрыва или утечки содержимого внутри
транспортной тары при нормальных условиях транспортировки.
Хрупкую и легкопробиваемую тару, изготовленную из стекла, фар-
фора, полимерных материалов, эбонита, гуттаперчи, упаковывают
с применением прокладочных материалов. Если тара заполнена
жидкостью, амортизационный материал должен быть адсорбиру-
162
ющим и в таком количестве, чтобы предотвратить утечку содер-
жимого из транспортной тары.
В транспортную тару упаковывают опасные грузы только од-
ного наименования. Совместная упаковка в одном грузовом месте
опасных грузов разных наименований, а также опасных с неопас-
ными допускается только в случае разрешения совместной пере-
возки И соблюдения условий отдельной упаковки каждого ве-
щества.
Высокую потенциальную опасность при перевозке в крытых ва-
гонах представляют сжатые, сжиженные и растворенные под дав-
лением газы (класс 2). Их перевозят в баллонах или других сосу-
дах, отвечающих требованиям стандартов и Правил устройств и
безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
С целью обеспечения безопасных условий транспортирования пе-
ревозка баллонов с грузами класса 2 допускается только при
полной исправности баллонов и вентилей, соответствующей окрас-
ке баллонов; наличии на них четких, установленных для каждого
глаза цветных полос и подписей; предохранительного колпака, за-
пломбированного пломбой; двух защитных резиновых колец тол-
щиной не менее 25 мм; знаков опасности.
Большую группу газов, относящихся к ядовитым (аргон с при-
месью ядовитых газов, метил бромистый, гексафторпропилен, бор
фтористый и хлористый, аммиак сжиженный, хлор и др.), а также
легковоспламеняющиеся ядовитые газы (водород с примесью ядо-
витых газов, блаугаз, диметиламин безводный, дифторэтилен, ме-
тил хлористый, сероводород, этил хлористый, окись этилена и др.)
предъявляют к перевозке только повагонными отправками. По-
грузка этих газов должна исключать возможность соприкоснове-
ния баллонов друг с другом и с металлическими частями вагона.
Баллоны с газами грузят в горизонтальном положении с рас-
положением их поперек вагона и предохранительными колпаками
в одну сторону. Если баллоны не имеют защитных колец, между
каждым рядом должны быть прокладки из досок с вырезами
гнезд для баллонов. В вертикальном положении допускается по-
грузка баллонов с газами лишь при наличии на всех баллонах за-
щитных колец и при условии плотной погрузки, обеспечивающей
невозможность их перемещения или падения. Баллоны с кислоро-
дом сжатым, воздухом сжатым, аргонно-кислородной смесью, за-
кисью азота и хлора не допускается грузить в вагоны со следами
минеральных и растительных масел.
Если к перевозке предъявляются опасные грузы в стеклянных
сосудах или трубках, их упаковывают в плотные деревянные ящи-
ки с крышками. Предъявляемые к перевозке мелкими отправками
опасные грузы в мешках дополнительно упаковывают в фанерные
или металлические барабаны. При перевозке мелкими отправка-
ми партию груза не принимают, если хотя бы у одного места обна-
ружено несоответствие упаковки или маркировки, нарушение упа-
6* 163
ковки, несоответствие массы, указанной отправителем. В этом
случае составляют акт общей формы, и отправитель немедленно
вывозит непринятый груз со станции.
4.8. Обеспечение сохранности зерновых грузов
Предъявляя зерновые грузы к перевозке, отправители обязаны
обеспечить их качественную подготовку, соблюдение условий по-
грузки в железнодорожные вагоны согласно установленной схемы,
правильное оформление документов со всеми необходимыми при-
ложениями, связанными с особенностями этих перевозок. Желез-
ные дороги осуществляют: качественную подготовку вагонов и
дверных заграждений под перевозки с соблюдением технических,
коммерческих и санитарно-гигиенических требований; прием к пе-
ревозке грузов в случае соответствия их качественной характе-
ристики установленным государственным стандартам; своевремен-
ную доставку грузов в пункты назначения и выдачу их получате-
лям. Получатели обеспечивают своевременный прием и выгрузку
прибывших в их адрес зерновых грузов.
При перевозке железнодорожным транспортом имеют место
как качественные, так и количественные потери зерновых грузов.
Качественные потери происходят в результате биологических
процессов, которые в условиях повышенной влажности, засорен-
ности, отсутствия вентиляции могут вызвать перегревание и даже
самовозгорание зерна, заражение его вредителями. Для предотвра-
щения качественных потерь влажность зерна, предъявляемого к
перевозке, должна быть не выше 16%, а проса — 15%. Качествен-
ные потери могут произойти и при погрузке в недостаточно очи-
щенный, промытый, продезинфицированный вагон, не пригодный
для перевозки данного груза, а также из-за длительного нахожде-
ния груза в пути следования вследствие нарушения сроков дос-
тавки.
Количественные потери зерновых грузов могут происходить в
пунктах погрузки, при транспортировании и при выгрузке. Пере-
возка зерновых грузов осуществляется в крытых вагонах с объе-
мами кузовов 90 и 106 м3, в которых для ограждения дверных
проемов используют съемные хлебные щиты, в вагонах с увеличен-
ным объемом кузова (120 м3) и самоуплотняющимися дверями, в
специализированных саморазгружающихся вагонах бункерного
типа (модель 11-739).
Погрузочные устройства должны обеспечивать сохранность
груза при погрузке и загрузку вагона до полного использования
грузоподъемности (вместимости). Загрузочные устройства подраз-
деляются на три типа.
К первому типу следует отнести системы с использованием ру-
кавов, имеющих три степени свободы (подвижности). Отличитель-
164
Рис. 4.9. Схема крепления раз-
брасывателя на загрузочном уст-
ройстве первого типа
ной особенностью этих устройств яв-
ляется возможность перемещения
загрузочного рукава без применения
ручного труда. Технические возмож-
ности данного устройства позволяют
производить отгрузку зерновых гру-
зов через верхние загрузочные люки
в любой тип подвижного состава
(как в вагоны типа хоппер, так и в
крытые универсальные вагоны).
Ко второму типу относятся загру-
зочные устройства с металлическим
подъемным телескопическим рука-
вом. Эти устройства отличаются
снижением подвижности загрузочно-
го рукава по сравнению с универ-
сальными загрузочными устройства-
ми первого типа и более низкой степенью механизации. Как прави-
ло, механизирован только подъем загрузочного рукава и реже обес-
печивается его механизированное отклонение в сторону от верти-
кали.
К третьему типу относятся самые примитивные загрузочные
устройства, требующие большой затраты ручного труда при по-
грузке, оснащенные мягкими тканевыми рукавами.
Перечисленные способы загрузки не позволяют загружать меж-
люковые пространства и углы между крышей и стенками вагона,
а для повышения использования грузоподъемности вагонов необ-
ходимо выполнять различные трудоемкие ручные операции (мани-
пуляции с загрузочным рукавом, разравнивание груза подручным
инструментом и т. п.), которые малоэффективны и в то же время
увеличивают потери при погрузке.
Для уплотненной механизированной загрузки вагонов с исполь-
зованием перечисленных загрузочных устройств в НИИЖТе раз-
работаны разбрасывающие устройства, работа которых основана
на использовании кинетической энергии сыпучего груза, подавае-
мого в вагон через загрузочный рукав.
Для погрузочных пунктов, оснащенных полностью механизиро-
ванным загрузочным рукавом, целесообразно применять разбра-
сывающее устройство (рис. 4.9), в котором вместо штатного рассе-
кателя в виде прямого кругового конуса устанавливается осесим-
метричный затвор-рассекатель. В этом случае к центрирующей
шайбе 1 загрузочного рукава 2 подвешен рычаг 3, один конец ко-
торого связан с концевым выключателем 4, а к другому концу с
помощью пальца 5 крепится затвор-рассекатель 6. На верхней час-
ти затвора-рассекателя 6, помимо рычага, закреплен конец троса.
При правильной установке центрирующей шайбы 1 на загру-
зочном люке вагона затвор-рассекатель 6 входит в отверстие люка
165
и замыкает выключатель 4, который разблокирует шиберный зат-
вор, регулирующий подачу груза из бункера. Одновременно трос
сматывается с барабана, затвор-рассекатель 6 опускается в вагон
и устанавливается в рабочее положение. В процессе погрузки зер-
но попадает на затвор-рассекатель и отбрасывается к стенкам ва-
гона. После окончания погрузки трос наматывается на барабан и
поднимает затвор-рассекатель 6, что вызывает сначала перекры-
тие отверстия загрузочного рукава 2, а затем его извлечение из
люка. В это же время срабатывает концевой выключатель 4 и пе-
рекрывает затвор бункера накопителя.
Такая конструкция разбрасывающего устройства не требует
никаких изменений загрузочного рукава и не снижает производи-
тельности погрузочного пункта. Установку затвора-рассекателя на
металлическом подвижном рукаве (второй тип загрузочного уст-
ройства) также можно производить по схеме рис. 4.9. Не возника-
ет затруднений и при установке затворов-рассекателей на загру-
зочных устройствах, оснащенных мягкими тканевыми рукавами.
С целью исключения потерь зерновых грузов в пунктах погруз-
ки и лучшего использования грузоподъемности вагонов целесооб-
разней применять первый или второй тип загрузочных устройств с
использованием затворов-рассекателей. При расчете и проектиро-
вании затворов-рассекателей необходимо учитывать следующее:
если рассекатель представляет собой жесткую конструкцию,
опускаемую в вагон через загрузочный люк, диаметр его горизон-
тальной проекции должен быть меньше минимального диаметра
загрузочного люка эксплуатируемых вагонов;
так как рассекатель служит одновременно прерывателем пото-
ка сыпучего груза, диаметр его горизонтальной проекции должен
быть больше диаметра загрузочного рукава вблизи выпускного от-
верстия;
рассекатель тем лучше работает, чем больше скорость сходя-
щих с него частиц, т. е. чем меньше потери скорости при соударе-
нии падающих частиц с его поверхностью. Следовательно, в облас-
ти соударения частиц с поверхностью рассекателя касательная к
профилю должна образовывать с вертикалью минимальный угол;
для снижения потерь скорости частиц от трения, а также умень-
шения истирания сыпучего материала необходимо, чтобы радиус
кривизны профиля рассекателя менялся плавно и был максималь-
ным в верхней части профиля, где скорости частиц груза больше;
на выходе из рассекателя скорости частиц груза должны быть
направлены под нулевым или положительным углом к горизонту.
В последнем случае углы между стенками и крышей вагона за-
полняются лучше.
Применение на погрузочных пунктах загрузочных устройств
первого и второго типов в сочетании с затворами-рассекателями
позволяет исключить потери зерновых грузов в пунктах погрузки,
повысить использование грузоподъемности вагона на 1,5—2,0 т и
166
обеспечить правильное распределение груза в вагоне, что связано
с сокращением потерь, особенно при использовании вагонов со
съемными хлебными щитами.
На станциях Остров, Клин и Автово Октябрьской дороги внед-
ряется погрузка комбикормов, отрубей, импортного зерна в ваго-
ны-хопперы с использованием отечественных накладных вибрато-
ров общего назначения ИВ-92А, ИВ-98. Вибратор, оснащенный
специальной плитой, закрепляется на разгрузочном бункере хоп-
пера, включается, когда вагон загружен до половины, и работает
до окончания погрузки вагона. В процессе погрузки рекомендует-
ся частичное разравнивание грузов вручную, с применением лопат,
наклоном загрузочных рукавов и направлением струи груза в сто-
рону боковых и торцовых стенок вагона, а также с помощью спе-
циальных разбрасывателей барабанного типа с вертушкой. Это
позволяет повышать загрузку вагонов-хопперов на 2—4 т.
Потери зерновых грузов можно сократить установкой надеж-
ных заграждений в дверных проемах. Наиболее совершенна в этом
отношении самоуплотняющаяся металлическая дверь, представля-
ющая собой сварной каркас, обшитый изнутри фанерой толщиной
8 мм, а снаружи — гофрированным металлическим листом толщи-
ной 1,4 мм. Проверку состояния самоуплотняющейся двери и под-
готовку вагонов к перевозке зерна осуществляют работники вагон-
ного хозяйства.
При перевозке хлебных грузов насыпью в вагонах, не оборудо-
ванных самоуплотняющимися дверями, применяют специальные
дверные заграждения — съемные щиты, форма, размеры и конст-
рукция которых должны соответствовать типовому чертежу, ут-
вержденному МПС.
В целях лучшего использования вагонов и сохранности зерно-
вых грузов разработаны, испытаны и внедряются хлебные щиты
увеличенной высоты (до 1950 мм), применение которых позволя-
ет увеличить загрузку вагона на 4—5 т.
Одним из основных направлений повышения качества перево-
зок зерновых грузов и обеспечения полной их сохранности явля-
ется использование специализированных вагонов. Для перевозки
зерна, комбикормов, отрубей отечественной промышленностью
созданы специализированные вагоны-хопперы объемом 93 и 94 м3,
которые позволяют ускорить загрузку и разгрузку вагонов, повы-
сить статическую нагрузку вагонов и обеспечить сохранность пе-
ревозимых грузов. В перспективе в специализированных вагонах
будут перевозить до 50% зерновых грузов.
Одновременно с внедрением специализированных вагонов соз-
даются комплексы погрузочно-разгрузочных устройств и осуще-
ствляется строительство оснащенных машинами автоматизирован-
ных складов, обеспечивающих полную сохранность зерновых
грузов.
167
Наиболее прогрессивным способом организации перевозок зер-
новых грузов является организация кольцевых замкнутых марш-
рутов, сформированных из вагонов с самоуплотняющимися дверя-
ми или вагонов-зерновозов. При этом отпадает необходимость вы-
полнения дорогостоящих работ по отбору и подготовке вагонов,
ускоряется их оборот. Однако такие перевозки возможны между
крупными, технически оснащенными пунктами, обеспечивающими
своевременную погрузку-выгрузку вагонов.
4.9. Организационные меры борьбы
с потерями и утратой грузов
Железными дорогами и транспортными организациями про-
мышленных предприятий накоплен достаточный опыт по обеспе-
чению сохранности грузов при транспортировании. Так, на пред-
приятиях угольной промышленности получили широкое распрост-
ранение и эффективно используются различные способы разравни-
вания поверхности угля, погруженного в полувагоны: эксплуати-
руется 200 установок для уплотнения угля, 13 установок для нане-
сения защитных пленок. Повысилось качество подготовки ваго-
нов, подаваемых под погрузку.
МПС разработаны Технические условия размещения в подвиж-
ном составе грузов мелких фракций, перевозимых без тары, со-
гласно которым поверхность груза, содержащего мелкие фракции,
после погрузки на открытый подвижной состав должна быть раз-
ровнена, уплотнена и защищена от выдувания с помощью пленок,
получаемых на основе связующих материалов. Разработан ряд
нормативных документов (правил перевозок, технических условий,
государственных стандартов, инструкций, норм естественной убы-
ли и др.), ужесточающих требования к грузу, таре и упаковке^
транспортным средствам с целью устранения потерь и поврежде-
ний при транспортировании. Создаются новые и оснащаются со-
временными техническими средствами существующие пункты
комплексной подготовки вагонов. Большая работа проводится по
созданию специализированных вагонов и контейнеров для пере-
возки массовых грузов и разрабатываются условия их эксплуата-
ции. Реконструируются и оснащаются техническими средствами
.механизации и автоматизации погрузочно-выгрузочные комплек-
сы. Существенный вклад в разработку, создание и внедрение но-
вых способов сохранной перевозки грузов вносят научно-исследо-
вательские и проектно-конструкторские учреждения.
Значительную часть потерь грузов можно сократить за счет
широкого внедрения организационных мер.
1. Подготовка груза к перевозке. До предъявления груза к
перевозке отправитель обязан привести его в транспортабельное
состояние, обеспечивающее сохранность груза в пути следования
168
с учетом полного использования грузоподъемности (вместимости}
вагона. При подготовке груза необходимо учитывать: вид подвиж-
ного состава, в котором будут перевозить груз; способ его уклад-
ки в вагоне; способ погрузки и (выгрузки (с учетом применяемых
средств механизации); продолжительность перевозки и возмож-
ность изменения климатических условий (влажности, температур-
ных режимов, солнечной радиации и т. д.); возможность нахож-
дения в контакте с другими грузами. При перевозке грузов на-
сыпью особое внимание должно быть обращено на влажность
предъявляемой к перевозке продукции, а при перевозке в таре
или упаковке — на прочность и соответствие требованиям стан-
дартов или технических условий.
2. Подготовка вагонов. В целях сокращения потерь сыпучих
грузов от течи установить дифференцированный отбор порожних
вагонов в зависимости от рода перевозимого груза, его грануло-
метрического состава и влажности, повысить качество ремонта на
пунктах комплексной подготовки вагонов (ПКПВ), а также за-
делки конструктивных зазоров (отправителями) при перевозке
мелкофракционных сыпучих грузов за счет совершенствования
технологии выполнения работ и внедрения более эффективных
методов. Следует осуществлять должный контроль создания необ-
ходимого запаса вагонов в пунктах массовой погрузки грузов, по-
вышать ответственность руководителей вагонных служб, депо и
ПКПВ за качество подаваемых под погрузку вагонов. Наряду с
этим принимать более действенные меры по обеспечению сохран-
ности вагонного парка.
3. Совершенствование технологии погрузки и размещения гру-
зов в вагоне со строгим соблюдением требований правил и других
нормативных документов. Содержание в постоянной исправности
и рабочем состоянии погрузочно-разгрузочных комплексов, весово-
го хозяйства, катков-уплотнителей, установок по нанесению защит-
ных пленок и уплотнению щелей кузова вагона.
4. Внедрение маршрутизации перевозок. Для более эффектив-
ного использования специализированного подвижного состава
(зерновозов, рудовозов, минераловозов, цементовозов и т. д.),
ускорения его оборота и своевременного возврата в пункты мас-
совой погрузки необходимо поднять уровень маршрутизации пере-
возок в перечисленных вагонах и прежде всего за счет увеличения
отправления прямых маршрутов, исключив при этом их распыле-
ние на многие станции разных участков. Необходимо увеличить
процент охвата перевозок грузов маршрутизацией с мест ^погрузки.
5. Разработка и внедрение нормативно-технической документа-
ции, направленной на сокращение потерь грузов, и осуществление
контроля ее выполнения. Повышение ответственности работников
за сохранную перевозку народнохозяйственных грузов, обучение
и инструктаж лиц, связанных с перевозочным процессом.
169
Внедрение организационно-технических мероприятий по сокра-
щению потерь грузов должно осуществляться незамедлительно.,
так как их реализация не требует капитальных затрат, а связана
главным образом с повышением культуры производства, .совер-
шенствованием технологии выполнения погрузочно-разгрузочных
работ, содержанием в технически исправном состоянии имеющей-
ся техники и правильном ее использовании, повышением ответст-
венности за соблюдение установленных правил и норм.
Вопросам обеспечения сохранности грузов при железнодорож-
ных перевозках большое внимание уделяется за рубежом. Этот
опыт представляет определенный интерес с точки зрения техниче-
ских приемов и методов предотвращения потерь грузов. Для реше-
ния проблемы сохранной перевозки груза от отправителя до полу-
чателя. на железных дорогах США проведен анализ 60 тыс. пре-
тензий по несохранным перевозкам. Анализ показал, что 38% по-
терь происходит из-за сдвига или смещения груза, 16,7%—из-за
неисправностей подвижного состава, 13,7%—при погрузке и вы-
грузке, 5,4% — по вине грузоотправителя. В целях сокращения
потерь Ассоциация американских железных дорог рекомендовала
дорогам план мероприятий, разработанный Государственным ко-
митетом по предупреждению несохранных перевозок. Планом
предусматривается широкое обследование причин повреждения
груза, совершенствование перевозочных средств, устранение силь-
ных толчков при переработке вагонов в (пути следования.
Выявлено три основных направления предотвращения груза
от повреждений при продольных толчках и ударах:
разделение погруженного в вагон груза на отдельные партии
с помощью перегородок, щитов и распорок, а также закрепление
груза при помощи стяжек и хомутов;
совершенствование поглощающих аппаратов;
использование вагонов с дополнительным упругим амортиза-
ционным устройством, выполненным в виде скользящей балки.
Одним из простых способов закрепления груза в вагоне явля-
ется применение поперечных балок, конструкции и системы кото-
рых могут быть самыми разнообразными. В наиболее распростра-
ненных конструкциях поперечные балки перемещаются по направ-
ляющим, укрепленным вдоль кузова вагона, и могут занимать
различные положения по высоте. Крепление осуществляется с по-
мощью специальных замков и отверстий в направляющих. Более
эффективными по сравнению с поперечными балками являются
легкие подвижные перегородки, перемещающиеся по имеющимся
в полу или в потолке направляющим и закрепляемые в любом
месте по длине вагона. Перегородки изготовляют из металла, фа-
неры, многослойной бумаги и синтетических материалов и выпу-
скают фирмы Eguipea, Preco, Pullman и др.
На железных дорогах ФРГ получила распространение система
противоударной защиты Daberkow, которая представляет собой
170
две стальные направляющие балки, расположенные поверху вдоль
вагона, по которым перемещаются фанерные щиты-перегородки.
В вагоне оставляют свободное пространство для размещения
амортизирующей оболочки, наполненной воздухом. Давление воз-
духа регулируется в соответствии со свойствами груза и высотой
погрузки. Подача воздуха осуществляется от автономного ком-
прессора или резервуара, соединенного с воздушной магистралью
поезда. Для сохранной перевозки бумаги, керамических изделий,
кондитерских и бакалейных товаров, стекла, продуктов химиче-
ской промышленности, деталей машин, электронного оборудова-
ния все шире используют воздушные подушки размерами
1219X2438 мм.
Во Франции запатентовано предохранительное устройство,
представляющее собой упругую сетку, рама которой прикрепля-
ется к каркасу кузова. Упругого сопротивления сетки достаточно
для поглощения нагрузок, возникающих при толчках вагона.
В США запатентованы переносные сборные стеллажи с аморти-
зирующими поддонами, устанавливаемые в крытых вагонах при
перевозке грузов, особо боящихся толчков и ударов.
Одним из способов предотвращения груза от повреждений при
продольных толчках и ударах является оборудование подвижно-
го состава поглощающими аппаратами, в которых наряду с эле-
ментами фрикционного трения широко используются упругие ре-
зиновые элементы и гидравлические амортизаторы. Однако наи-
более эффективная защита груза от действия продольных си
достигается применением плавающих хребтовых балок.
Наряду с подвижными балками в ФРГ эксплуатируются ваго-
ны с амортизаторами Reinstahl sigener Eisenbahnbedarl ((SEAG),
у которых на раме платформы установлена плита, воспринимаю-
щая нагрузку. Плита опирается на четыре пары роликов. При
толчке ролики набегают на клинообразные кривые поверхности,
нагрузочная плита при этом, поднимаясь на высоту до 100 мм,
может сдвигаться в продольном направлении относительно рамы
вагона до 800 мм.
Защита грузов от толчков и вибраций, возникающих в верти-
кальной плоскости, может осуществляться с помощью специаль-
ных конструкций тележек. Так, спроектированные фирмой Ameri-
can Steel Foundries (США) вагонные тележки типа ASF Ride-
master и фирмой Standard Саг Truck типа Barber значительно
уменьшают воздействия, передаваемые от пути на вагоны, и по-
вреждения грузов.
Наряду с применением новых типов рессорного подвешивания
защита грузов от толчков осуществляется с помощью резиновых
подкладок, устанавливаемых под грузом. Для перевозки прибо-
ров и другой ценной аппаратуры применяются поддоны с пружин-
ными амортизаторами.
171
На железных дорогах ПНР разработана программа мероприя-
тий, охватывающих все аспекты проблемы сохранности грузов,
включая упаковку, размещение и крепление грузов в вагонах, про-
филактику правонарушений, надзор и контроль, строгое примене-
ние мер дисциплинарного воздействия к нарушителям. Ужесточе-
на ответственность отправителей за недогрузы и неправильное
указание в накладной данных о грузе. Расширяется производство
средств защиты грузов от отрицательных воздействий при транс-
портировании и выполнении погрузочно-разгрузочных работ. Про-
водимые мероприятия позволили уменьшить число несохранных
перевозок на 29%.
На железных дорогах ГДР при отделениях эксплуатации функ-
ционируют штабы по предотвращению несохранных перевозок,
включающие представителей органов транспортной полиции. Шта-
бы ежеквартально рассматривают положения дел и оперативно
принимают соответствующие меры. Их заседания проходят на
станциях и предприятиях с участием представителей местных
транспортных комиссий. Важное место в работе штабов уделяет-
ся вопросам правильности упаковки, погрузки и крепления грузов,
оформления перевозочных документов. По решению министерст-
ва транспорта на отделениях созданы станционные и отделенче-
ские комиссии по расследованию случаев несохранных перевозок
грузов. Комиссии проводят расследования случаев повреждений и
хищений грузов, пожаров, полной или частичной утери, аварий с
опасными грузами.
4.10. Экономическая эффективность мероприятий
по предупреждению потерь грузов при перевозке
Главным критерием экономической оценки оптимального вари-
анта сохранной перевозки грузов железнодорожным транспортом
считается минимум народнохозяйственных затрат, при определе-
нии которых учитываются эксплуатационные расходы и капиталь-
ные вложения в основные и оборотные средства железнодорожно-
го транспорта, грузоотправителей и грузополучателей.
Для сравнения и анализа эксплуатационные расходы непосред-
ственно железнодорожного транспорта целесообразно подразде-
лять по операциям перевозочного процесса. При этом следует
учитывать расходы, связанные с потерями груза, на ремонт и очи-
стку пути в связи с загрязнением балластной призмы /при перевоз-
ке сыпучих грузов, по восполнению груза, утраченного в пути сле-
дования.
Эксплуатационные расходы грузоотправителей, связанные с
потерями грузов, включают затраты на дополнительную подготов-
ку груза и вагона к перевозке, погрузку, восполнение утраченного
172
в пути груза. Расходы грузополучателей включают затраты на
выгрузку и очистку вагонов.
Капитальные вложения включают затраты на подвижной со-
став (вагоны и локомотивы), средства механизации погрузочно-
разгрузочных работ, создание устройств для подготовки вагонов
к перевозке, строительство установок по защите груза /от потерь,
рйзвитие мощностей предприятий-грузоотправителей, необходимых
для восполнения потерь грузов.
Экономическая эффективность мероприятий по предупрежде-
нию потерь грузов при перевозках определяется в соответствии
с Методическими указаниями ;[20], Типовой методикой [35]. Со-
гласно [20] предлагаемые мероприятия по обеспечению сохранно-
сти грузов сравниваются с существующими способами перевозки
по приведенным затратам.
Приведенные затраты на перевозку 1 т груза
£=С4-£НК,
где С — эксплуатационные расходы, приходящиеся на 1 т груза, руб/т;
£в — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;
К — удельные капитальные вложения, руб/т.
Суммарный экономический эффект от внедрения мероприятий
по обеспечению сохранности груза
Э = (£j— £2) Qrp,
где £i, Ег — приведенные затраты на перевозку 1 т груза соответственно по
существующему и предлагаемому способам, руб.;
Qrp — годовой объем перевозки груза, т.
Эксплуатационные расходы железнодорожного транспорта оп-
ределяют методом расходных ставок по типовой схеме расчета в
части, зависящей от размеров движения. Расчет выполняется на
1000 т-км нетто перевозок грузов по .всем стадиям перевозочного
процесса.
Эксплуатационные расходы на перевозку 1 т груза с учетом
затрат, связанных с перевозкой восполняемого груза,
Сжд= — (14-кп)»
lUUv
где С^д—эксплуатационные расходы, приходящиеся на 1000 т-км, руб.;
I — расстояние перевозки, км;
«п — коэффициент, учитывающий расходы на перевозку утраченного в
пути груза при его досылке.
Вследствие сокращения потерь сыпучих грузов в процессе
транспортировки и, следовательно, снижения интенсивности засо-
рения балластной призмы значительно сокращаются затраты на
ее очистку. Экономия этих расходов Ср учитывает уменьшение за-
работной платы по текущему содержанию пути и затраты на сред-
ний и подъемочный ремонты пути.
173
Расходы на заработную плату по текущему содержанию пути
можно рассчитать по нормам дополнительных затрат труда на
1 км пути на особо засоренных участках
Зс=£о§д /y/Qrp,
где dQ— месячная заработная плата (с учетом всех начислений и доплат) од-
ного рабочего по текущему содержанию, руб.;
дД — дополнительная норм(а затрат труда на очистку особо засоренных
участков, чел.;
/у —длина участка, км;
Q'p — количество перевезенного на данном участке сыпучего груза, т.
Расходы, связанные со средним ремонтом пути,
Срр = пр1(рР ty/QPp,
где пр — число ремонтов в год:
Ир = 7’ у/Г м;
Цс/ — стоимость среднего ремонта 1 км пути, руб.;
Гу — грузонапряженность участка, млн. т-км брутто/км;
Тм — межремонтный тоннаж, зависящий от интенсивности засорения,
млн. т-км брутто/км:
т’м = (В—<0/^;
D — нормативная предельно допустимая засоренность, %;
d — норма засоренности балласта при укладке в путь, %;
6 — интенсивность засорения на 1 млн т брутто, %.
Расходы, связанные с подготовкой вагонов под погрузку Сп,
по существующей технологии состоят из заработной платы на со-
держание рабочей силы с соответствующими отчислениями на со-
циальное страхование 31 и затрат на материалы (брусья, гвозди,
инвентарь, пакля и т. д.).
Фонд заработной платы, приходящийся на 1 т груза,
З^Нгч (1 + Р)/Рст,
где Hi — трудоемкость на подготовку одного вагона под погрузку, чел-ч;
ч — часовая тарифная ставка рабочего, руб.;
0 — коэффициент, учитывающий различные доплаты;
Рст — статическая нагрузка одного вагона, т.
Расходы на материалы М для подготрвки вагона и приобрете-
ние инвентаря Си принимаются по отчетным данным предприятия
о фактических затратах на 1 т погруженного груза.
В расходы на погрузочно-разгрузочные операции включаются
заработная плата рабочих и расходы на инвентарь, расходы, свя-
занные с эксплуатацией погрузочно-разгрузочных машин, которые
определяются по отчетным данным предприятий-отправителей о
себестоимости погрузки С„ и предприятий-получателей о себе-
стоимости выгрузки Св 1 т груза с учетом восполнения:
сп=*~^ (1 + *п); (1+лп)>
ст * ст
где ви, е3 — себестоимость соответственно погрузки и выгрузки одного ваго-
на, руб.
174
Эксплуатационные расходы, связанные с нанесением защитной
пленки и уплотнением щелей кузова вагона связующими матери-
алами, включают затраты на содержание и обслуживание про-
мышленных установок. Они состоят из расходов на заработную
плату с отчислениями на социальное страхование Зу, на матери-
алы для получения исходного продукта Му, обтирочные и смазоч-
ные материалы 2ИСМ, топливо Ту, электроэнергию для технологи-
ческого производства Эу, амортизационные отчисления Лу, обще-
хозяйственные расходы Н в доле, приходящейся на содержание
установки, и определяются
Су — (Зу+Му+ Мсм-(-Ту + Эу +Ау +A/)/Qrp.
Расходы на заработную плату рассчитывают на списочный
контингент рабочих, занятых на обслуживании установки,
Зу = **год R»
где ^год — годовая заработная плата одного рабочего со всеми начислениями,
руб.;
R — списочный контингент рабочих, чел.
Списочный контингент рабочих по обслуживанию установок
определяют числом установок пу, нормами обслуживания на одну
установку Яд и числом смен работы Г с учетом подмены рабочих
по причине нахождения их в отпуске и выполнения обществен-
ных обязанностей Кд: /?=пуЯдГЛд.
Расходы на материалы для нанесения защитной пленки
(уплотнения щелей)
Л4у ~ Af в Н м Сп,
где Я в — число обрабатываемых вагонов в год;
Ям — норма расхода исходного продукта для обработки одного физического
вагона, кг;
С"—стоимость 1 кг исходного продукта для обработки одного вагона с
учетом его транспортировки, руб.
Расходы на смазочные и обтирочные материалы Л4См прини-
мают в размере 10% расходов на топливо и электроэнергию.
Расходы на топливо для отопления производственных поме-
щений
= дщт,
где V — объем отапливаемого здания, м3;
dT — удельный расход условного топлива на отопление 1 м3 здания в сут-
ки при разности между температурами внутри здания и наружного
воздуха в 1 °C, кг;
Дт — число дней отопительного сезона;
А/ — разность между расчетной температурой внутри здания ta и средней
температурой наружного воздуха в отапливаемом сезоне tH:
д/Рн>0
Д/ = /в + /н|
Цт — цена 1 т условного топлива, руб.
175
Расходы на топливо для технологических целей
Тт— Тг Цп»
где Г' — годовой расход тепла на технологические цели, Мкал;
Дп — стоимость 1 Мкал.
Тогда общие расходы на топливо составят Ту=Т0+Тт.
Расходы на электроэнергию для технологических нужд
Эу = INв т]2 Лз »
Л1
где ZNRb — суммарная мощность электродвигателей, кВт;
Hi — коэффициент полезного действия двигателей;
t — время работы двигателей при обработке одного вагона, ч;
т]2 — коэффициент использования двигателей по мощности;
т]3 — коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети;
^э —цена 1 кВт-ч электроэнергии, руб.
Амортизационные отчисления на капитальный ремонт и пол-
ное восстановление промышленных установок
Ду = Пу Цу «о/100,
где Пу — число установок;
Цу — сметная стоимость одной установки, руб.;
а0 — норма амортизационных отчислений на капитальный ремонт и полное
восстановление установки, %.
Расходы, связанные с утратой груза,
п
2 di Рст
сг =_£=*-------ыв цгр,
100
где dt — потери груза, приходящиеся на один вагон, %;
Дгр — цена 1 т груза, руб.
Капитальные вложения в вагоны Кв и локомотивы Кл, опреде-
ляемые по затрате вагоно-часов 2пН и локомотиво-часов SnAf,
рассчитанных по операциям перевозочного процесса, с учетом вос-
полнения на 1 т груза составят:
ХпН!
в~ 1000.24.365
«;рдв(1 + Кп);
Кя = 1000*24.365 цл (1 + Ка} ’
где к®, к£р — коэффициенты, учитывающие нахождение соответственно ваго-
нов и локомотивов в ремонте и резерве;
Цв, Цл — цена соответственно вагона и локомотива, руб.
Реализация внедряемых мероприятий позволяет создать неко-
торые резервы пропускной способности и получить экономию ка-
176
питаловложений в развитие постоянных устройств железных до-
рог Кпс, которые можно определить
Knc = 2Qrp / (1 + ^п) Япс’0>5/100,
где Кпс — удельные капиталовложения в развитие постоянных устройств желез-
ных дорог, равные в среднем 1,1 коп. на 1 т-км.
Нанесение защитных пленок и уплотнение щелей кузова ваго-
на связано со строительством промышленных установок. Удельные
капитальные вложения на строительство
K = Z/y Иу/Qrp»
Приведенные затраты составят:
для железной дороги
^жд = ^жд 'Н^о-Ь^н (^в~Ь^п+Кпс);
для отправителя и получателя груза
Еот4~£п — Сп + Сп +Cy-f-£и Ку4-Сг4-Св.
Общие народнохозяйственные затраты £,=Е1Кд+£от4-£п.
Глава 5
РАЗМЕЩЕНИЕ И КРЕПЛЕНИЕ ГРУЗОВ
В ВАГОНАХ
5.1. Силы, действующие на груз при перевозке
Общие сведения. Размещение и крепление грузов в вагонах на
железных дорогах СССР выполняются в соответствии с требова-
ниями Технических условий [31], Правил перевозок {27], а также
Инструкции [17].
Ежегодно промышленность осваивает производство новых ви-
дов продукции, способы перевозки которой в вагонах Технически-
ми условиями не предусмотрены. Грузоотправители для осуществ-
ления транспортировки таких грузов каждый год разрабатывают,
а железные дороги рассматривают и утверждают несколько тысяч
способов размещения и крепления грузов в вагонах, которые со-
держат необходимые схемы, чертежи и расчетное обоснование.
В соответствии с действующими правилами прием от отправи-
телей вагонов с грузами, погруженными в соответствии с требова-
ниями Технических условий, осуществляют старшие приемосдатчи-
ки, а по чертежам и схемам — начальники станций или их заме-
стители. Контроль правильности погрузки грузов в пути следова-
ния выполняют пункты коммерческого осмотра вагонов.
Разработка способов размещения и крепления грузов в ваго-
нах для использования на сети железных дорог до середины
50-х годов осуществлялась комиссионно с участием специалистов
железнодорожного транспорта и грузоотправителей. Решение воп-
роса о выборе способа крепления грузов в этих условиях в значи-
тельной степени зависело от опыта привлекаемых работников.
Крепление грузов назначалось без достаточно точных расчетов,
тип крепления не всегда соответствовал особенностям груза. Ос-
новное внимание уделялось обеспечению поперечной устойчивости
грузов, в полувагонах крепление некоторых тяжеловесных грузов
не предусматривалось.
Обеспечение устойчивости в вагонах любых видов грузов осно-
вывается на использовании для крепления элементов конструкции
вагона. Разработка достаточно надежных и экономичных способов
крепления осложняется тем, что вагоны эксплуатационного парка
не имеют достаточного числа устройств соответствующей прочно-
сти для предотвращения перемещений груза вдоль и поперек ва-
гона.
Разработке инвентарных устройств на вагонах должно способ-
ствовать введение в Нормы для расчета [21] специальных техни-
178
ческих требований к подвижному составу по оснащению его уст-
ройствами для ограждения и крепления грузов.
Наиболее распространенными типами крепления грузов явля-
ются: проволочные растяжки; обвязки; деревянные бруски, соеди-
няемые гвоздями с полом вагона; боковые стойки, устанавливае-
мые в стоечные скобы платформ и соединяемые проволокой; тор-
цовые стойки. Весьма редко, в основном для крепления тяжелых
и крупногабаритных грузов, применяют болтовые и сварные со-
единения. На эти малоэффективные способы крепления ежегодно
народное хозяйство затрачивает только материалов примерно на
200 млн. руб. Постановка указанных выше креплений практически
не может быть механизирована, поэтому работы по креплению
грузов, как правило, выполняют вручную.
В современных условиях, когда погрузка грузов в вагоны осу-
ществляется механизмами, а их крепление — вручную, часто на
работы, связанные с креплением груза, затрачивается времени и
труда значительно больше, чем на погрузку того же груза в ва-
гон. В дальнейшем с использованием для погрузки грузов меха-t
низмов большой производительности указанная выше разница во
времени будет еще больше увеличиваться и будет сдерживаться
рост производительности труда при погрузочно-разгрузочных ра-
ботах.
Нарушения крепления грузов -приводят к повреждениям грузов
и подвижного состава, перерывам в движении поездов, простоям
вагонов, нарушениям принятых методов обработки вагонов на
станциях. Исправления погрузки и крепления грузов на станциях
в пути следования становится зачастую сложной задачей из-за не-
хватки рабочих и отсутствия материалов для крепления и погру-
зочно-разгрузочных механизмов. Особенно неблагоприятно сказы-
ваются на работе железных дорог отказы креплений и сдвиги гру-
зов, перевозимых на открытом подвижном составе. Обеспечение
устойчивости грузов в вагонах неразрывно связано с улучшением
использования грузоподъемности (вместимости) вагонов, сокра-
щением их простоя, уменьшением затрат труда и материалов на
крепление грузов, обеспечением безопасности движения, сохранно-
сти грузов и подвижного состава.
Определяющее влияние на разработку способов обеспечения
устойчивости грузов в вагонах оказывают максимально допусти-
мые скорости и вес грузовых поездов, а также скорости вагонов
перед соударением с впереди стоящими вагонами при роспуске
вагонов с горок и маневрах (скорость соударения вагонов).
Продольные инерционные силы. Эти силы возникают при пере-
ходных режимах движения поезда, во время маневров и роспуска
с горок, а также при колебаниях подергивания движущегося ваго-
на в поезде. В этих случаях скорость движения вагона изменяет-
ся и на груз действует инерционная сила, вызываемая ускорением
(замедлением).
179
Инерционные силы, действующие на подвижной состав и грузы,
могут быть ударного воздействия, передаваемого через автосцепку
при соударении вагонов, подходе локомотива к составу, трогании
и осаживании поезда, неустановившемся режиме торможения по-
езда, маневрах, роспуске вагонов с горки, и безударного воздейст-
вия, возникающего во время установившегося режима торможения
поезда, торможения вагонов башмаками и горочными замедлите-
лями.
Продольное ускорение груза, возникающее при соударении ва-
гонов, зависит в основном от масс mi и соударяющихся ваго-
нов, жесткости поглощающих аппаратов автосцепок, жесткости
крепления грузов, скорости набегающего вагона перед соударени-
ем (скорости соударения вагонов) (рис. 5.1). Зависимость продоль-
ного; ускорения груза от скорости 'соударения вагонов и жесткости
крепления показана на рис. 5.2.
Продольная инерционная сила, действующая на груз, находя-
щийся в вагоне, при установившемся режиме торможения ‘поезда
равна и противоположна тормозной силе:
F? = а* = -i = -1000ft fK Qrp,
где ду —удельная продольная инерционная сила установившегося торможения
(абсолютное значение а? =1000 ❖/•<);
Qrp — вес груза, кН;
❖ — тормозной коэффициент поезда, т. е. отношение суммарной силы
нажатия тормозных колодок в поезде к весу поезда и локомотива;
fK — коэффициент трения тормозных колодок.
Максимальные значения коэффициента -б достигают в грузо-
вых поездах: груженых — 0,4%, порожних — 0,6%. Продольная
инерционная сила установившегося торможения при увеличении
скорости начала торможения поезда уменьшается. Максимальные
значения продольного ускорения, замеренные при установившемся
торможении, составляют 0,2—0,'3 g.
Торможение одиночных вагонов и отцепов тормозными башма-
ками выполняется при маневрах и роспуске составов с сортиро-
вочных горок. Допускаемая скорость набегания вагона на башмак
согласно Инструкции по проектированию станций и узлов на же-
Рис. 5.1. Схема положения вагонов при соударении
180
Рис. 5.2. График зависимости продольного ускорения груза
от скорости соударения вагонов при различных видах креп-
ления:
1 — растяжка из металлических стержней; 2 — деревянные бруски;
3 — проволочные растяжки
лезных дорогах СССР 4,5 м/с. Продольная инерционная сила,
действующая на груз при торможении вагона башмаками, равна и
противоположна тормозной силе и определяется
FT = ат Фгр = —Фгр I f + WO ) »
\ По /
б «
где а”—удельная продольная инерционная сила, действующая на груз при
торможении вагонов башмаками (абсолютное значение)
а*= lOOO-^-f+wol;
По J
п0 — число осей затормаживаемого вагона или отцепа;
Пт — число осей вагона или отцепа, под которые подкладывают башмаки;
w0 —удельное сопротивление вагона или отцепа;
f — коэффициент трения скольжения между поверхностями башмака и
рельса.
Наиболее неблагоприятные воздействия грузы испытывают при
соударении вагонов. Продольные воздействия в поездах, а также
при обработке иа станциях могут передаваться вагону то с одной,
то с другой стороны. Вагоны испытывают также воздействия по-
вторных ударов, которые следуют один за другим в одном на-
правлении, и груз стремится сдвинуться в одну сторону. Установ-
лено, что вагоны в поезде испытывают неодинаковые воздействия
как по их числу, так и по интенсивности. Наименьшее число их
испытывают вагоны в головной части состава (примерно до
10 вагонов). Вагоны в хвостовой части поезда получают в несколь-
ко раз больше продольных воздействий, чем в головной. Продоль-
ные ускорения грузов в вагонах в головной части поезда также
меньше, чем в хвостовой. В расчете на 1000 км пробега число из-
менений режимов движения, при которых грузы могли сдвинуться
181
относительно вагона, при испытаниях составило Для случаев рас-
положения вагонов в голове поезда 33, в середине — 132, в послед-
ней трети — 334. Интенсивность воздействия на груз и его крепле-
ние в хвостовой части поезда больше, чем в головной.
Изучение повторяемости продольных ударов показало, что на-
иболее часты серии из двух — пяти повторных соударений, реже —
серии из 6—10 повторных ударов. В поездах вагоны и 4-рузы в
них испытывают воздействия в результате троганий, торможений,
осаживаний, рывков при увеличении скорости движения поезда
и толчков при уменьшении его скорости. В поездах значительные
ударные воздействия на вагон не всегда оказывают неблагоприят-
ное влияние на устойчивость груза, чаще всего такие удары появ-
ляются в середине состава при прохождении ударной волны через
вагон. Анализом опытных данных установлено, что в поездах чаще
возникают соударения вагонов от троганий и рывков, вызывающих
смещение груза в вагоне в сторону хвостовой части поезда, чем от|
торможений и осаживаний. При оценке продольной устойчивости
грузов это следует учитывать. Испытания позволили дать количе-
ственную оценку этой разницы ударных воздействий.
На сортировочных станциях значительные продольные воздей-
ствия вагоны испытывают не только во время соударений при
роспуске с горок, но и при формировании поездов, особенно при
перестановке составов из лодгорочных парков в парки отправления.
Сопоставляя усилия в автосцепке и продольные ускорения, зафик-
сированные в поездах, а также при испытаниях на соударение ва-i
гонов (далее «ударных испытаниях») -можно сделать вывод, что в
поездах при обычных эксплуатационных условиях могут возни-'
кать такие же воздействия, как при соударениях вагонов со ско-
ростями до 4—5 км/ч.
Основным методом экспериментальной проверки разрабатыва-
емых способов обеспечения продольной устойчивости грузов в ва-
гонах являются ударные испытания. С одиночными вагонами и
сцепами с опорой груза на один вагон ударные испытания необ-
ходимо проводить на прямом участке пути, а со сцепами с опо-
рой груза на два вагона — на прямом участке пути и в кривой .ра-
диусом 300—400 м. Каждый вагон или сцеп подвергают соударе-
ниям с группой не менее чем из трех четырехосных полувагонов,
загруженных до полной грузоподъемности. На прямом участке
пути осуществляют 12 соударений. Первые 10 соударений со ско-
ростями 4—7 км/ч выполняют для (Проверки способа размещения
и крепления груза. Из 10 соударений шесть должны быть со ско-
ростями 4—4,5 км/ч, что в основном соответствует воздействиям
на груз в поезде. Для проверки условий обеспечения сохранности
вагонов и крепления грузов при повышенных скоростях (выполня-
ют еще два соударения со скоростями 7—8 и 8—9 км/ч. В кри-
вом участке пути выполняют только 10 соударений со скоростями
4—7 км/ч.
182
Сцепы с опорой груза на два вагона, за исключением случаев,
когда на обоих грузонесущих вагонах применяют турникеты оди-
наковой конструкции, подвергают соударениям с указанными
выше скоростями вначале одной, а затем другой торцовой сторо-
ной. Грузы в вагонах во время испытаний должны быть располо-
жены ло отношению к стоящим вагонам с учетом наиболее небла-
гоприятного воздействия на крепление, например колесные и гусе-
ничные машины — передними частями в сторону, противополож-
ную удару. Каждую машину следует затормозйть ручным тормо-
зом и включить первую передачу.
Продольная инерционная сила зависит от способа крепления,
поэтому нормирование удельной продольной силы должно выпол-
няться для конкретного способа крепления груза, например креп-
ления растяжками, сварными или болтовыми соединениями. Нор-
мативная величина определяется с учетом максимального значе-
ния скорости соударения, устанавливаемой Правилами техниче-
ской эксплуатации железных дорог Союза ССР. Для определения
нормативного значения продольной инерционной силы вначале
устанавливают зависимость значений ускорения груза от скоро-
сти соударения вагонов, а затем для выбранного диапазона ско-
ростей соударения устанавливают средние и максимальные зна-
чения ускорения. Удельная нормативная продольная инерционная
сила устанавливается на уровне значений ускорения, находящих-
ся в указанном интервале. Нормативный коэффициент трения пос-
ле определения для какой-либо пары трения, например дерево —
дерево, средних и минимальных значений устанавливается на
уровне, примерно равном средним замеренным величинам. Допу-
скаемые напряжения для материала крепления определяют
1<Тпр1 =Япр Аат,
где ппр — нормативный коэффициент, выражающий отношение воспринимаемого
креплением усилия, вычисленного согласно нормативам, к усилию, оп-
ределенному с учетом максимального значения ускорения и мини-
мального значения коэффициента трения;
k — коэффициент, учитывающий особенности эксплуатации крепления;
Пт — предел текучести материала.
Поперечные и вертикальные инерционные силы. Кузов вагона
с грузом во время движения совершает сложные колебательные
перемещения вследствие взаимодействия пути и подвижного со-
става. Главными видами колебаний вагона являются подпрыгива-
ние, галопирование или продольная качка, боковое параллельное
колебание или поперечный относ, боковая качка и виляние. ,Кузов
вагона совершает и другие виды колебаний, но они не оказывают
существенного влияния на устойчивость грузов.
Вертикальные .инерционные силы, действующие на груз, зави-
сят от скорости движения, состояния пути и других факторов. По-
перечная горизонтальная инерционная сила зависит в основном
от скорости движения, типа рессорного подвешивания вагонов, ме-
183
Рис. 5.3. Схема приложения сил
к грузу при проходе вагоном кри-
вого участка пути
сила определяется
стоположения груза на раме вагона,
состояния и плана железнодорож-
ного пути.
При движении вагона по кривым
наряду с пеперечной горизонталь-
ной инерционной силой на груз дей-
ствует также центробежная сила,
зависящая от скорости движения по-
езда и радиуса кривой. В то же вре-
мя из-за возвышения наружного
рельса в кривых появляется гори-
зонтальная составляющая силы тя-
жести, направленная внутрь кривой и в значительной степени по-
гашающая действие центробежной силы (рис. 5.3). Центробежная
р __ тгр v2____Qrp ftp _п I______v2____, _ ftp \
ц_ Я-3,62 а -Уг₽\ gfl.3,62 а /’
где v — скорость движения вагона (поезда), км/ч;
R — радиус кривой, м;
ftp — возвышение наружного рельса в кривой, мм;
а — расстояние между кругами катания колесной пары (а =1580 мм).
Возвышение наружного рельса hp зависит от радиуса кривой и
допустимой скорости движения поезда. Например, минимальные
радиусы кривых, по которым разрешается движение поезда со
скоростями 100 и 80 км/ч, составляют 700 м (при Лр=135 мм) и
350 м (при /гр=110 мм). Инерционная сила, приходящаяся на 1 кН
веса груза и вычисленная по вышеприведенной формуле, для этих
условий соответственно составляет 300 и 700 Н/кН.
На станциях могут встречаться кривые радиусом 180 рл, не
имеющие возвышения наружного рельса. Допускаемая скорость
движения по ним 40 км/ч, значение центробежной силы может
достигать 700 Н/кН. Приведенные значения центробежной силы
согласуются со значениями центробежной силы, равными 7,5%
веса вагона брутто и принимаемыми в расчетах на прочность (21].
Исследованиями по оценке поперечной устойчивости различных
грузов при скоростях 80—110 км/ч установлено, что сдвиги грузов
поперек вагона возможны как в кривых, так и в прямых участках
пути. Грузы, у которых отношение высоты центра массы (ЦМ) над
опорной поверхностью к кратчайшему расстоянию от проекции его
на эту поверхность и ребром опрокидывания больше единицы,
подвержены боковым колебаниям. Поперечные горизонтальные и
вертикальные инерционные силы могут действовать одновременно
на груз, расположенный в вагоне. Однако максимальных значений
эти силы, как правило, одновременно не достигают. Сопоставле-
ние максимальных значений поперечного горизонтального ускоре-
ния и соответствующих им вертикальных ускорений показывает,
184
что при максимальном поперечном ускорении груза величина вер-
тикального ускорения примерно равна средней между максималь-
ными и средними значениями.
Поперечное горизонтальное ускорение, действующее на груз
при движении поезда, определяется колебаниями виляния, попе-
речного относа и боковой качки вагона, а вертикальное — в основ-
ном колебаниями подпрыгивания и галопирования.
Для четырехосных вагонов на тележках ЦНИИ-ХЗ с базой
8650—9720 мм установлены зависимости максимальных и средних
значений поперечного ускорения от скорости движения. Для гру-
за, центр массы которого расположен над шкворневой балкой ва-
гона, верхние границы максимальных /" и средних jn значений
ускорения, доли g, аппроксимируются прямолинейными зависимо-
стями:
/“=0,008 v — 0,2 при 60^v^100 км/ч;
/п =0,0043 v — 0,127 также при 60^+^100 км/ч.
Вертикальное ускорение кузова на полу над пятником с доста-
точной точностью оценивается коэффициентом вертикальной дина-
мики вагона, который также использовали для оценки вертикаль-
ных сил, действующих на груз. Значение вертикального ускорения
груза существенно зависит от степени загрузки вагона. При умень-
шении массы груза в вагоне до 5—12 т вертикальное ускорение
увеличивается примерно в 1,5—2 раза. Зависимость близких к
максимальным значениям вертикального ускорения груза, центр
массы которого расположен над шкворневой балкой вагона, от
загрузки для четырехосного вагона на тележках ЦНИИ-ХЗ может
быть представлена/в=0,25+2,14Q?P при 10^ Q?p ^65 т.
Для расчета креплений грузов от поперечных перемещений ис-
пользуют методику нормирования инерционных и удерживающих
сил. Сложность задачи нормирования этих сил заключается в не-
обходимости учета большого числа факторов, оказывающих вли-
яние на устойчивость груза в вагоне. К ним в первую очередь'
относятся характеристики подвижного состава, верхнего строения
пути и груза. Рекомендуется устанавливать нормативные значения
поперечной горизонтальной силы, соответствующие максимальным
или близким к ним значениям поперечного ускорения груза, а
вертикальной—примерно равными средним значениям вертикаль-
ного ускорения груза. Полученные результаты сопоставляют с
данными аналогичных испытаний вагонов и способов крепления
грузов. Окончательное решение принимают на основании анализа
результатов расчетов и испытаний, проведённых на сети железных
дорог в разных условиях. Нормативный коэффициент трения
скольжения для соответствующих пар трения, например дерево —
дерево, устанавливают на уровне средних значений, определен-
185
ных в результате проведенных исследований. Связующим элемен-
том при этом является значение нормативного коэффициента, оп-
ределяемого
ап-МН(>-ав/
Пц = . ,
Лтах ..min/i _тах\
“п г1 \1 /
где а”, п™ах — соответственно нормативное и максимальное значение попереч-
ной инерционной силы;
а”, а™ах—соответственно нормативное и максимальное значение верти-
кальной инерционной силы;
рн, ртш — соответственно нормативное и минимальное значение коэффици-
ента трения.
Допускаемые напряжения для материала крепления устанавли-
вают [ап]=ппкат.
Для вагонов на тележках ЦНИИ-ХЗ-О с базой 8650—9720 мм
при расположении ЦМ грузов над шкворневыми балками рекомен-
дуемые нормативные значения поперечной силы составляют
500 Н/кН для скорости 90 км/ч и 550 Н/кН—для 100 км/ч
(табл. 5.1). Допускаемые напряжения следует принимать равными
70—80% предела текучести.
Таблица 5.1
Пара трения $гр’ н «в» Н/кН max «в > Н/кН и" цШах пп
с = 90 км/ч, а“ = 500 Н/кН, а„ах = 500^530 Н/кН
Дерево—дерево 0—100 410 500 0,75—0,82
110—300 300 380 0,45 0,37 0,68—0,74
310—700 260 350 0,65—0,71
0—100 410 500 0,76—0,81
Дерево—сталь 110—300 300 380 0,72—0,78
310—700 260 350 0,40 0,33 0,69—0,75
0—100 410 500 0,79—0,82
Сталь—сталь 110—300 300 380 [ 0,30 0,21 0,75—0,80
310—700 260 350 0,76—0,80
£Л= 100 км/ч, а“=550 Н/кН, а™ах = 550+ 600 Н/кН
Дерево—дерево 0—100 490 600 0,74—0,81
110—300 350 500 | 0,45 0,37 0,67—0,74
310—700 310 450 0,65—0,74
Дерево—сталь 0—100 490 600 0,76—0,84
110—300 350 500 | 0,40 0,33 0,70—0,77
310—700 310 450 0,70—0,77
Сталь—сталь 0—100 490 600 0,79—0,86
110—300 350 500 | 0,30 0,21 0,74—0,81
310—700 310 450 0,74—0,81
186
Рассмотренная методика позволяет обеспечить поперечную
устойчивость грузов в вагонах при -наиболее неблагоприятном
сочетании действующих на груз инерционных и удерживающих сил
с учетом содержания пути и подвижного состава.
Силы трения и ветровая нагрузка. Поступательному перемеще-
нию груза по поверхности вагона или других грузов препятствует
сила трения, которая зависит от многих факторов, в том числе от
состояния, размеров и температуры соприкасающихся поверхно-
стей, давления, скорости перемещения. Сопротивление, возникаю-
щее при перемещении груза по полу вагона, зависит не только от
материалов соприкасающихся поверхностей груза и вагона, но
и в значительной степени от их состояния: загрязненности, покры-
тия смазкой и др. Загрязнение соприкасающихся поверхностей
смазочными маслами, жирами, мазутом, а также их увлажнение
и обледенение резко понижают силу трения. Посыпка поверхностей
песком, шлаком, наоборот, увеличивает силу трения. В связи с этим
следует тщательно очищать поверхности груза и пол вагона от
грязи, смазки и посыпать их песком, металлическими опилками,
дробленым шлаком, а также использовать другие средства —
шлифовальные шкурки, металлические пластины с шипами, увели-
чивающие трение между грузом и полом вагона.
Силу трения определяют умножением коэффициента трения на
массу груза. Однако значения коэффициента трения скольжения,
приводимые в различных справочниках, не учитывают особенно-
стей перевозки грузов железнодорожным транспортом, когда в ус-
ловиях одной перевозки контактирующие поверхности вагона и гру-
за могут иметь различную влажность и подвергаться воздействию
положительных и отрицательных температур. Нормативные значе-
ния коэффициента трения для различных пар трения применительно
к условиям перевозок грузов устанавливают на основе лаборатор-
ных и натурных испытаний.
Ветровая нагрузка, испытываемая грузом, зависит от скорост-
ного напора воздуха, размеров поверхности груза и ее состояния.
В расчетах крепления груза действие ветра учитывается только
в направлении поперек пути. При этом ветровая нагрузка прини-
мается нормальной к поверхности груза и определяется из расчета
давления ветра 500 Н/м2.
Определение сил, действующих на груз. Продольные, попереч-
ные, вертикальные инерционные силы, силы давления ветра и силы
трения во время перевозки достигают максимальных значений не-
одновременно. По этой причине силы, действующие на груз при
перевозке, учитывают в расчетах крепления в двух сочетаниях:
первое соответствует ударному взаимодействию вагонов при манев-
рах, роспуске с горок, трогании, осаживании и торможении поездов
при малых скоростях движения, а второе — движению поезда
с наибольшей допускаемой на сети железных дорог скоростью.
В первом сочетании учитывается действие на груз продольных
187
инерционных сил и сил трения, а во втором — поперечных и верти-
кальных инерционных сил, ветровой нагрузки и сил трения.
Для определения сил, действующих на грузы различных массы
и размеров, установлены удельные значения сил: инерционных —
на 1 т груза, силы ветра — на 1 м2 поверхности, подверженной его
воздействию. Точкой приложения продольных, поперечных и верти-
кальных инерционных сил является ЦМ груза, точкой приложения
ветровой нагрузки — центр тяжести площадки, подверженной воз-
действию силы ветра.
Продольную инерционную силу, действующую на груз, опреде-
ляют
^пр = ЛПр Qrp,
где апр — удельная продольная инерционная сила. Ее нормативы утверждены
МПС для различных типов крепления и основных видов подвижного
состава.
Поперечную инерционную силу с учетом действия центробежной
силы вычисляют
Еп = Яц Qrp =
2/гр
/
(flux ас) Qrp,
где ап, ас> аш — удельная поперечная инерционная сила, если ЦМ груза распо-
ложен соответственно в вертикальных плоскостях, в плоско-
стях, проходящих через середину вагона и шкворневую бал-
ку. Нормативные величины ас и ат утверждаются МПС для
максимальных скоростей поездов с учетом типа тележек ва-
гонов;
I — база вагона, м;
/гр — расстояние между ЦМ груза и вертикальной плоскостью, в
которой находится поперечная ось вагона, м.
Вертикальную инерционную силу определяют
FQrp,
где ав — удельная вертикальная сила, определяемая для четырехосных вагонов
на тележках ЦНИИ-ХЗ.
При скорости 90 км/ч
19 500 .
ав (90) =200-|-£1 /Гр + ;
^гр
при скорости 100 км/ч
21 400
ав (100) =90+&2 /ГР+ ,
Qrp
где ki, kz — коэффициенты, зависящие от способа размещения груза, скорости
движения вагонов Н, &2=10 Н);
Q°p— общий вес груза в одном вагоне, кН. При загрузке в четырехос-
ный вагон менее 100 кН груза Q°p = 100 кН.
Ветровую нагрузку определяют
^п = К<7$п,
188
где К — аэродинамический коэффициент, учитывающий степень обтекаемости
груза воздухом (для плоских поверхностей Х= 1, для цилиндриче-
ских К=0,5);
q — расчетное давление ветра, принимается равным 500 Н/м2;
Sn — площадь проекции поверхности груза, подверженной воздействию вет-
ра, на вертикальную плоскость, проходящую через продольную ось
вагона, м2.
< Силу трения определяют:
при первом сочетании сил (в продольном направлении)
^?p=PQrp,
при втором сочетании сил (в поперечном направлении)
f?p=4Qrp (1000-ав),
где и — коэффициент трения.
5.2. Динамика грузов при маневровых соударениях
вагонов
Влияние числа набегающих и стоящих вагонов на ускорение
грузов. Наиболее неблагоприятные воздействия грузы испытывают
при соударениях вагонов во время маневров и при роспуске с горок.
Качественная и количественная оценки возникающих в этих усло-
виях 'инерционных сил и перемещений грузов имеют важное значе-
ние для решения вопросов, связанных с обеспечением устойчивости
и сохранности вагонов и грузов.
Вагон, состоящий из кузова с грузом, тележек и междувагон-
ных связей, представляет динамическую систему со многими степе-
нями свободы. В процессе соударения вагон совершает сложные
пространственные колебания, которые обусловлены в основном на-
личием поглощающих аппаратов и тележек, оборудованных рессор-
ным подвешиванием. Эта сложная система в исследованиях дина-
мики вагонов заменяется обычно более простой расчетной схемой
с ограниченным числом степеней свободы, но в соответствии с по-
ставленными целями отражающей основные ее свойства.
Взаимодействие грузов и вагонов при соударениях вагонов
(рис. 5.4) для исследования их ускорений и перемещений описыва-
ется системой нелинейных дифференциальных уравнений, число
которых в зависимости от поставленных задач и принятой идеали-
зации может достигать нескольких десятков. При разработке рас-
четных схем и составлений математических моделей исходим из
того, что принимаемая идеализация должна способствовать изуче-
нию основных вопросов, поставленных перед исследованием, т. е.
ускорений и перемещений грузов.
Большинство применяемых на практике способов размещения
и крепления различных грузов может быть представлено следую-
щими схемами: 1-я — одноярусная, когда каждый груз имеет с ва-
189
Рис. 5.4. Взаимодействие вагонов (а) и грузов (б) при соуда-
рениях вагонов
гоном связи упругие и посредством трения; 2-я—одноярусная,
когда грузы размещены по длине вагона вплотную друг к другу
с упором в торцовые части вагона и имеют с вагоном при продоль-
ном перемещении одну упругую связь и каждый груз — связь
посредством трения; 3-я — штабельная, когда грузы уложены друг
на друга; 4-я и 5-я — одноярусное размещение длинномерного гру-
за с опорой на два вагона с помощью подвижного и неподвижного
турникетов (схема 4) и турникетов с наклонными поверхностями
скольжения (схема 5).
Для разработки расчетных схем вводим следующие ограниче-
ния: представляем грузы, рамы и тележки вагонов в виде абсолют-
но твердых тел; железнодорожный путь горизонтальный; центры
масс грузов, рам и тележек вагонов перемещаются по параллель-
ным прямым, зазоры в междувагонных связях не учитываются.
Дифференциальные уравнения для случаев размещения в ваго-
нах различных грузов, в том числе длинномерных на сцепах ваго-
нов, составляем с использованием способа Даламбера и уравнений
Лагранжа второго рода, представляемых в следующем виде:
где Т и П — кинетическая и потенциальная энергия системы;
Ф — диссипативная функция рассеивания.
Рассмотрим общий случай взаимодействия вагонов с размещен-
ными на них грузами. Движение вагона и перемещение грузов
в них описываются системой нелинейных дифференциальных урав-
190
нений. Для любого Z-го вагона система уравнений может быть
представлена:
ml x| — F| sgn(x! — xi) — Ct! (xt! —Xi) = 0;
mi xi~~ Fis£n( 'x2i — xi)^ С?(х? —Xi) = 0;
m" —F1} sgn(x? — ii)— C?(x?—х/) = 0;
^li ili~‘F1iSgn(x1i — X0 — Cji (Xp — Xi) =0;
m2ix2i —F3i sgn(x2i — Xi)—C.2t (x2i —Xi) ^0;
miXiH-Fli sgn ( xz4-xt) + Ci (x^ — xi) +
4- F* sgn ( x2 — Xi ) 4- C2 (x2;—x^ -I-1~ F} sgn ( x} — xt) +
+ ci (4 ~~*0+fh sgn (xlf— Xi) + Сн (хп~хг) 4-
4- F2f sgn (x2f — xf) 4- C2i (x2f—Xi) 4- 1—Nt,
где tn} ,т},..., m", — массы соответственно грузов, тележек и рамы вагона;
/ин, mu, nii
х}, х^, х?, —продольные горизонтальные перемещения соответственно
хи, Хгь Xi центров масс грузов, тележек и рамы вагона;
CJ. Cf, ...» С?, —соответственно жесткости соединения грузов и тележек с
Ci, Ci рамой вагона;
FJ, Ff, ..., F”—силы трения между грузами и вагоном;
Fa, Fa — силы трения между рамой и тележками;
Ni^it Ni — усилия в междувагонных связях.
Для междувагонных связей с пружинно-фрикционными погло-
щающими аппаратами силовая характеристика имеет вид:
(cixll4-<psgn(xx)j при |х[< А;
<х)~И(х) при|х|>Д,
где f(«) — усилие в междувагонной связи при жестком соударении ва-
гонов:
/0 при |х|<А;
(х) ““ 1Л^ + С2 (х—А) при | х|> А;
х — перемещение вагона за счет деформации междувагонной связи;
Ф — коэффициент относительного трения;
Сь С2 — соответственно жесткости междувагонной связи и конструкции
рамы вагона;
А — ход поглощающего аппарата вагона.
Усилия в связях грузов с вагонами и между грузами, а также
в междувагонных связях зависят от относительного движения гру-
зов и вагонов. Поэтому систему уравнений (5.1) следует преобра-
зовать для определения относительных перемещений и скоростей
грузов и вагонов.
W1
Рассмотрим случай взаимодействия четырех вагонов (а, б, в, г),
например, при соударении одного вагона с группой из трех стоящих
сцепленных между собой вагонов. Расчетами, результаты которых
приведены ниже, установлено, что дальнейшее увеличение числа
стоящих вагонов не оказывает практически никакого влияния на
значения ускорений и перемещений грузов на набегающем вагоне.
Вводим следующие обозначения:
у0 —4 — ха; f/i-=xl—ха; Уг = х1 — ха; t/3 = xl —ха;
з *з • •
^4 = Ха —ха; 1/5 = Ха — ха; y9 = xia—xa\ у7=х1а—ха\
//8 = х2а —ха; у9 — х2а — ха; 0ю = ха —Хб! Уп=ха —хб;
(/42 = х12 — хг; У4з~х12—хг; f/44~x22—хг;
1 . 1 . 1 .
У» — хм—хг, — —о^,
та тг
Получаем систему уравнений первого порядка, описывающую
относительные движения грузов и вагонов:
Уз = УГ* У1 = —^11 (С* #о + ^а Sgn У1) — Ьг (са #2 + Fa Sgfl у3-\-
+ Са //4+ Fa Sgn //5 + Сщ Ув~\~Р 1а Уч~\~С2а f/e+ F2a sgn y9— Na\
У'ъ—Уз', у'з = — ^12 ^Са У2 + Fa Sgn y3) — bt (Ca y9 + Fa Sgn +
+ Ca yi-j-Fa sgn t/s+Clai/e+Fla sgn #7+C2ay9-\-F2a sgn y9—Na;
У^ — Уъ* y'b — —^13 ^Ca y^-\-F a Sgn £/ft) — br (Ca //o + ^a Sgn y±-\-
“h Ca 1/2+^a sgn 1/з + С1а y9-\-Fla i/7+C2a i/g+F2a sgn 1/9 Na);
Уз=Уг> Уч — —bu (Cla f/e+^ia sgn У?) —
— bi(Ca y9-\-Fa Sgn У1~\~Са У9~\~ Fa Sgn У9~\~Са У4^-
+ Fl sgn y9+C2a sgn y9—Ma)> yi~y^
У 9 = —(C2a y9+ F2a sgn y9) — bi (Cl y9+ F1 sgn y2 +
+ Ca //2+ Fa Sgn y9~\~Ca У4~\~ Fa Sgn f/ft + Cla l/e +
+ ^ja sgn£Z7—Afa): i/{o = */n; yii=b1(cly9+Flsgn yr +
+ Ca */2+ F2a Sgn Уз~\~Са У*-\~ Fl Sgn //& + С1а y9 +
+ Fi a Sgn Уч + C2a у a + F2a sgn y9) 4-(bY + b2) Na + b2 W6;
У42 — У4^ У4 3 — — ^44 (C12 У42 + F12 Sgn У43) —
— ^4 (С22 y44^F22 Sgn £/45)—b4 ^в;
У14==У4^ У45=— ^46 (С22 У44+ F22 Sgn у45) —
— ^4 (С12 {/42+ 12 Sgn У43) —&4 ^В*
(5.2)
192
Усилия, действующие на вагоны и грузы со стороны междува-
гонных связей, являются функцией времени t, у и у, и решение
системы уравнений (5.2) сводится к определению в каждый момент
времени относительных перемещений, которые затем используют
для вычисления сил и ускорений. Системы уравнений для исследо-
вания поведения грузов в вагонах при их соударении решаем чис-
ленным интегрированием. Начальные условия: /=0; скорость набе-
гающего вагона о; все остальные значения равны нулю.
Процесс соударения применительно к поведению груза можно
рассматривать состоящим из нескольких этапов. Вначале груз
удерживается от перемещений силами трения. В некоторый момент
времени t\ сила инерции становится больше удерживающей силы F,
и груз начинает перемещаться. Момент начала движения опреде-
ляется из условия хГр(Л)>|х£. При наличии крепления в этот
момент происходит нарастание силы упругого взаимодействия Р,
которое прекращается по достижении грузом в момент времени /2
максимального перемещения. Если в этот момент сила Р превыша-
ет значение силы трения F, начинается движение груза в противо-
положную сторону под действием силы Р. Если же F">P, движение
груза прекращается.
Для решения вопросов крепления грузов при соударениях ваго-
нов определяется максимальное значение ускорений грузов, кото-
рое соответствует моменту времени /=хГр=—[ц£+СГр//Пгр(Хгр—
—Ха)].
Отношение CTPlmTV является основным показателем жесткости
связи груза с вагоном, определяющим частоту колебаний груза от-
носительно вагона УСгр/тГр. Для большинства креплений грузов,
применяемых на сети железных дорог, это отношение находится
в пределах 170—1200 с-2.
Для изучения влияния числа набегающих и стоящих вагонов
на ускорение грузов принимаем, что на каждом вагоне размещен
один груз, который связан с ним упругой связью и трением. С це-
лью сокращения числа решаемых уравнений в дальнейших иссле-
дованиях считаем, что тележки с рамой вагона имеют абсолютно
жесткую связь. Тогда для любого числа участвующих в соударении
вагонов математическая модель может быть представлена:
ml Ха— Са (xi — Ха) — Fa Sgn ( Ха~ Ха)=0;
*а + Са (xi —Ха)+ Fa sgn ( xl — ха) — Na =0;
ml xl — Cf (xl — xz)—Flsgn(xl —xJ-=0;
m^xt+c} (xl—xr-)+ F* sgn(xi‘ —+ —
ffin xh— Cn (xh — Xn) — Fsgn (xh — xn) ~ 0;
mixA-f- Cn(xn—Xn)+ F« sgn (xh — Xn) + ^Vn-i = 0-
7 Зак. 1782
193
Таблица 5.2
Варианты соударений вагонок V, км/ч Ускорение / груза, единицы g, и усилие N в автосцепках, МН, для вагонов
первого второго третьего четвертого пятого
Л Nt /2 | 1 N, 7 а 1 N’3 /< N4 /5
7,2 2,2 1,30* 2,2
1->1 10,8 3,4 1,90 3,4
7,2 2,5 1,40 1,7 0,80 1,2
1->2 10,8 3,8 1,20 2,6 1,15 1,8
7,2 1,2 0,80 1,7 1,40 2,5
2—И 10,8 1,8 1,15 2,5 2,20 3,8
7,2 2,25 1,45 1,8 1,05 0,85 0,70 0,95
1->3 10,8 3,85 2,25 2,6 1,55 1,25 1,05 1,3
7,2 0,95 0,70 0,85 1,05 1,8 1,45 2,55
3—>1 10,8 1,3 1,05 1,25 1,55 2,6 2,25 3,85
Ь+4 7,2 2,55 1,45 1,8 1,05 0,85, 0,90 0,6 0,60 0,8
1->4 10,8 3,85 2,25 2,6 1,60 1,25 1,35 0,8 0,85 1,1
7,2 0,8 0,60 0,6 0,90 0,9 1,05 1,8 1,45 2,5
4-И 10,8 1,1 0,85 0,8 1,35 1,35 1,60 2,6 2,25 3,8
7,2 1,5 1,00 1,8 1,70 1,8 1,00 1,5
2-^2 10,8 2,05 1,50 2,6 2,65 2,65 1,50 2,1
7,2 1,5 1,10 1,8 1,70 1,8 1,35 1,0 0,90 1,2
2->3 10,8 2,05. 1,55 2,6 2,70 2,7 2,05 1,4 1,35 1,6
7,2 1,2 0,90 0,95 1,30 1,9 1,75 1,85 1,05 1,5
3->2 10,8 1,6 1,35 '1,4 2,00 2,8 2,80 2,75 1,50 2,1
* При соударении абсолютно жестких вагонов 1,95 МН.
Решаем задачу для двух, трех, четырех и пяти вагонов. Рас-
сматриваем возможные варианты соударений: одного вагона с од-
ним, одного с двумя, двух с одним и т. д. (табл. 5.2). Для каждого
вагона массы тары равна 21 т, масса груза — 60 т, отношение
Сгр/тгр=655 с-2, коэффициент трения между грузом и вагоном 0,4,
характеристика междувагонных связей Ci= 16,64-17,8 МН/м, <р=
= 0,234-0,28.
Максимальные ускорения действуют на груз на набегающем
вагоне при соударении его с группой из двух-трех вагонов и на-
стоящем вагоне—при набегании на него двух-трех вагонов. Даль-
нейшее увеличение в первом случае числа стоящих, а во втором
набегающих вагонов не оказывает практически никакого влияния
на значения ускорений грузов на набегающем вагоне, что подтвер-
ждается исследованиями по оценке усилий в междувагонных свя-
зях. При скоростях соударения от 3,6 до 10,8 км/ч по схеме 1->-3
ускорения грузов на стоящих вагонах по сравнению с набегающим
составляют на первом 65—70%, на втором — 32—42%, на тре-
тьем — 35—43 % (рис, 5.5).
194
При групповых соударениях
вагонов (двух с двумя, трех с дву-
мя и т. д.) наибольшие ускорения
возникают у грузов на вагонах,
которые первыми включаются в
соударение. Значения этих уско-
рений для одних и тех же скоро-
стей меньше, чем при соударени-
ях с одиночными вагонами, при-
мерно на 30%. Максимальные
продольные усилия в автосцепках
возникают у вагонов, которые
также первыми включаются в со-
ударение.
Следовательно, для решения
перемещений S грузов для набега-
ющего (/) и стоящих первого (2) и
третьего (3) вагонов
задач, связанных с изучением динамики грузов при соударениях
вагонов, следует рассматривать поведение груза на набегающем
вагоне при соударении его с двумя-тремя стоящими вагонами.
Влияние на ускорение и перемещение грузов жесткости креп-
ления и массы набегающих и стоящих вагонов. Одним из основных
показателей жесткости связи груза с вагоном (амортизации) явля-
ется отношение CrPlmrv. Для изучения влияния жесткости крепле-
ния грузов необходимо для одних и тех же условий соударений
принимать различные параметры жесткости крепления груза к ва-
гону. Для исследований использовали расчетную схему (см. рис. 5.4)
и соответствующую ей математическую модель, описывающую со-
ударение вагона, загруженного шестью грузами, с тремя вагонами:
m/ij—Сг (Xj — ха) — F1sgn(x1—ха)=0;
m2'x2—С3 (х2—ха) — Fs sgn ( xa—xa) =0;
'ИЛ—cs (*s—*a)~ ^sSg*1 (is—xa) = 0;
m4x4 — Ct (xt—xa)—Ft sgn ( x4—xa) = 0;
"W —Ct (xt—xa)—Ft sgn(x6—xa)=0;
m4x4—Ct (x4—xa) — Ft sgn (x4—xa)=0;
maxa + С,, (x, — xa) + Ft sgn (xj — xa) +
4"C2 (x2— Xa) +F2 sgn (X2— *a) + C2 (x8—xa) +
4-F3 sgn ( x8—xa) + C4 (x4—xa) +F4 sgn ( x4—xa) +
+ C5 (x6—xa) + F5 sgn ( xs—xa)-j-Ce (x«—xa) -|-
+ F,sgn (xe—xa)—Va=0;
/пбхб+Wa—=0’,
mBxB + N6—NB=0',
mrxr+NB=0.
7*
195
Масса каждого груза 11 т. Отношение Стр1ттр соответственно
180, 450, 720, 1510, 5350 и 10700 с-2. Масса брутто каждого стояще-
го вагона 86 т; характеристика каждой междувагонной связи: =
— 17 МН/м; <р=0,21. Результаты вычислений приведены в табл. 5.3
и на рис. 5.6.
Если амортизация грузов отсутствует и СГр=оо, их ускорения
будут такие же, как у вагона. Дифференциальное уравнение дви-
жения вагона
тлхв—х [ 1 + <р sgn (х х)] = о,
откуда
С х
*в=/гр — ——1—[l + <psgn(xx)J.
тв
Для случая Сгр/тгр=оо также выполнены расчеты, определены
ускорения и на рис. 5.6 приведены их значения.
Анализ данных табл. 5.4 и рис. 5.6 позволяет сделать следую-
щие выводы. Перемещения грузов при скоростях соударения до
10 км/ч не превышают 8 мм при Сгр/тгр>5000 с-2. Ускорения гру-
зов растут с увеличением СТр/тгр до 1500—1600 с-2, что соответ-
ствует отношению удвоенной жесткости междувагонной связи
к массе тары вагона Ct/zzie—1700/2,24~1510 с-2. При дальнейшем
увеличении жесткости крепления ускорения груза остаются на том
же уровне или уменьшаются незначительно. Следовательно, амор-
тизация грузов не всегда способствует уменьшению инерционного
воздействия, испытываемого грузами при соударении вагонов.
Амортизация грузов дает эффект по снижению их ускорений
по сравнению с абсолютно жестким креплением грузов к вагону,
если отношение Сгр/тгр<200 с-2. Однако при этом максимальные
перемещения груза по вагону будут существенны. Например, при
скорости 7,2 км/ч и коэффициенте трения меньше 0,4 перемещения
превышают 80 мм.
Анализом зависимости ускорений груза от скорости соударе-
ния (рис. 5.7) установлено, что при соударении вагонов, загружен-
ных до полной грузоподъемности, увеличение массы стоящих ва-
Таблица 5.3
Скорость ва- гона перед со- ударением, км/ч Перемещения, мм (числитель), и ускорения, доли g (знаменатель) грузов Усилия в автосцепках между вагонами, МН
1 (2)* И (5) Л! (8,5) IV (17) V (60) VI (120) 1-2 2-3 3-4
3,6 25/0,85 15/1,05 Ю/1,2 7/1,5 2,5/1,6 1/1,5 0,87 0,67 0,50
5,4 52/1,3 29/1,7 20/1,95 12/2,3 3,8/2,4 1,9/2,4 1,30 0,98 0,74
7,2 78/1,8 43/2,3 30/2,65 18/3,2 5,5/3,35 2,8/3,4 1,72 1,30 0,98
9,0 105/2,3 58/3,0 40/3,4 25/4,15 7/4,1 3,4/4,1 2,12 1,62 1,24
10,8 132/2,75 72/3,6 50/4,2 30/4,95 8,5/4,95 4/4,9 2,54 1,95 1,46
♦ В скобках для каждого груза указана жесткость крепления в МН/м.
196
Рис. 5.7. Зависимость ускорений набе-
гающих (массы 43, 65 и 87 т) и стоя-
щих шестиосных (Г26 т) и восьмиосных
(170 т) вагонов от скорости соударения
Рис. 5.6. Зависимость ускорений от
скорости соударения и отношения
жесткости к массе груза
гонов с 86 до 170 т приводит к росту ускорений груза примерено на
10—15%. К более существенному увеличению ускорений груза при-
водит уменьшение загрузки набегающего вагона. Например, при
скоростях 6—7 км/ч уменьшение массы набегающего вагона с 87
до 43 т способствует увеличению ускорений на 60—65%.
В эксплуатационных условиях характеристики поглощающих
аппаратов изменяются. Для определения влияния этого фактора
расчеты выполнены для соударений четырехосных вагонов массой
86 т и поглощающих аппаратов Ш-1-ТМ при ct = 17 и 11 МН/м,
Ф = 0,214-0,28. Изменение в указанных пределах жесткости между-
вагонной связи и коэффициента относительного трения при ско-
ростях соударения до 8 км/ч не исчерпывает полностью хода
поглощающих аппаратов. При уменьшении жесткости с 17 до
11 МН/м значения ускорений груза уменьшаются на 20—25%.
Поэтому можно считать, что для принятых в расчетах условий
ускорения грузов, возможные в эксплуатационных условиях при
соударениях вагонов со скоростями до 8—9 км/ч, будут в основном
находиться в пределах, ограниченных прямыми 43 и 87 (см,
рис. 5.7).
При исследовании зависимостей перемещений груза от скорости
соударения вагонов значения коэффициента трения между грузами
и вагоном или коэффициента сопротивления перемещению грузов
приняты 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2, а масса брутто каждого вагона —
86 т. В практике перевозок грузов наиболее часты значения ц от
0,2 до 0,6. Приведенные на рис. 5.8, а зависимости показывают, что
при данных коэффициентах трения перемещения грузов при соуда-
рениях вагонов весьма значительны и при скорости соударения
5 км/ч могут достигать 120—130 мм. Увеличение коэффициента
трения до 1,0—1,2 может способствовать значительному уменьше-
нию перемещений грузов. Следует отметить, что при значениях
коэффициента трения (0,2; 0,4; 0,6; ...; 1,2) ускорения груза практи-
чески не зависят от скорости соударения и составляют соответ-
ственно 0,19; 0,39; 0,59; 0,78; 0,98 и 1,07g.
197
Рис. 5.8. Зависимость перемещений (а) и усилий в автосцепке (б) от скорости
соударения вагона, коэффициента трения и отношения жесткости к массе груза
На рис. 5.8, б показаны зависимости от скорости соударения
усилий в автосцепке набегающего вагона при связи груза с ним
посредством трения, различных жесткостей крепления и для случая,
когда вагон абсолютно жесткий. Жесткость междувагонной связи
в этих расчетах составляла 17 МН/м, <р=0,21. При абсолютно
жесткой связи груза е вагоном по сравнению со связью трением
с коэффициентом 0,4 усилие в автосцепке вагона в интервале ско-
ростей от 3 до 10 км/ч увеличивается на 45—50%. При натурных
испытаниях вагонов, загруженных сыпучим грузом примерно с та-
кими же характеристиками междувагонных связей, какие приняты
в расчетах, и скорости соударения 7 км/ч усилие в автосцепке
-составляет 1,80—1,90 МН. Такое усилие получено при Crp/mrp=
= 3000-j-'5000 с-2 и коэффициенте трения 0,4.
Изменение ускорений груза по длине вагона. Если у каждого
размещенного в вагоне груза при одноярусной погрузке отношения
жесткости крепления к массе одинаковы, то одинаковы и их уско-
рения. Широкое распространение получили способы размещения,
когда грузы укладывают в вагоне вплотную друг к другу. Идеали-
зированная расчетная схема для исследования такой погрузки,
когда грузы имеют с вагоном одну упругую связь и связи посред-
ством трения, а между собой — упругие связи, приведена на
рис. 5.9, а. Математическая модель для такой схемы может быть
представлена следующей системой дифференциальных уравнений:
mixi — Ci (Xi—Xij—F! sgnCxi—хг)=0;
mtxt—Ct (Xi—xn) — Fi sgnCij—xn)=0;
mn'xn — Cn (xn~xa)—Fn sgnfxn —xa)=0;
«а^а + Л sgn sgn (x,-—Xn) —
.. (5.5)
— Fn sgn\Xn—x&)-\-Cn (xn — xa)—Afa = O;
тбХб+Л^а—A^6=0;
твхв + ЛГб —=
mrXr + AfB^=0. j
198
Рис. 5.9. Расчетная схема (а) и зависимости изменения ускоре-
ний (б) и продольных сил (в) между грузами при соударении
вагонов
199
Исследованиями при п=6, mi = m2=...=/M6= 11 т и одинако-
вых жесткостях связей между грузами (Ci=2, С2=8, С3=20МН/м)
установлено, что в случае различных жесткостей крепления макси-
мальные ускорения (примерно одного порядка) грузов возникают
в различное время (рис. 5.9, б), общая продолжительность которо-
го 0,2—0,3 с. Ускорения, определяющие максимальное усилие, пе-
редаваемое на торцовое ограждение вагонов (рис. 5.9, в), соответ-
ствуют моменту возникновения наибольшего ускорения у груза со
стороны удара. Значения ускорений от первого груза к последнему
уменьшаются.
Ускорения длинномерного груза на сцепе вагонов. Для тран-
спортировки длинномерных грузов на сцепах вагонов используют
турникеты. Расчетная схема для исследования ускорений и переме-
щений грузов, когда на одном вагоне сцепа размещают подвижной,
а на другом неподвижный турникет, показана на рис. 5.10, а. Мате-
матическая модель, соответствующая этой расчетной схеме, имеет
следующий вид:
maxa + Ci (х“—ха) + F” sgnfxj —xa)-Wa-=0;
m? xj—(х«—ха) — F? sgn ( хJ — ха) +
+ F I-1 sgn ( X?—ха) =0;
Fj-1 sgn ( i?-ia)+ Cr!p (xF-x?) +
+ F{p sgn ( x,p—x®) =0;
«грХгр + С^ <xrip—x?) — Frt₽ sgn ( Xjp—x?) —
-Cr2p (4P-xJ)- Frp (sgn ( xr2p-x®) =0;
mf x® + C2P (x2p—x|)+ F2P sgn ( x^p—x2) —
-c"-1' (x2—F1 sgn(x?-x”) = 0;
zn^x^+C',-I1(x|—x|)+Fp_I1 sgn(x|—x") —
— C" (x2—Xa) — Fi sgn ( x2—xa)=0;
(5.6)
лгб хе+C? (x2 — xa) + F? sgn ( x? — xa)+.Va — Л^б=0;
«в^в+Л'б—WB=0;
тгХг + ^в = 0,
где tn*, mJ, m2, tnf—массы соответственно нижней и верхней рам подвижного
и неподвижного турникетов;
х” s Л1 , »х iP»продольные горизонтальные перемещения соответственно
центров масс нижних и верхних рам турникетов и груза;
Cf, <CjP, С2, — соответственно жесткости соединения нижних рам турни-
'С£р> кетов с вагонами, груза с верхними рамами турникетов,
п нижней и верхней рам неподвижного турникета;
F«, F”, fJP, FJP, — силы треиия соответственно между нижними рамами тур-
Fa1*”11 пикетов и вагонами, грузом и верхними рамами турнике-
тов, верхними и нижними рамами турникетов.
200
Рис, 5.10. Расчетные схемы для исследования динамики длинномерных
грузов
Расчетная схема и математическая модель включают основные
параметры крепления длинномерного груза. Определяющее влия-
ние на ускорения груза оказывают жесткости соединений верхней
и нижней рам неподвижного турникета и турникетов с вагонами
и грузом.
Для определения зависимости ускорений длинномерного груза
от положения неподвижного турникета на вагонах сцепа рассмотре-
но соударение сцепа вагонов в двух случаях: при установке непо-
движного турникета на первом со стороны удара вагоне сцепа гг на
втором вагоне.
Массы вагонов сцепа приняты равными 21 т, стоящих вагонов —
86 т, масса груза 120 т. Характеристика междувагонных связей:
Ci=17 МН/м; <р=0,28. Жесткость соединения верхней и нижней
рам неподвижного турникета определена так, чтобы упругая де-
формация в сечении между верхней и нижней рамами неподвиж-
ного турникета не превышала 5 мм при скорости соударения
10 км/ч, что соответствует требованиям обеспечения устойчивости
длинномерного груза относительно вагонов сцепа.
Анализ данных об ускорениях, перемещениях груза и усилиях
в автосцепах вагонов (табл. 5.4) показывает, что ускорения длин-
номерного груза при расположении неподвижного турникета на
вагоне сцепа со стороны удара могут даже при скорости 7,2 км/ч
достигать 3,2g. Если неподвижный турникет относительно удара
201
Т а б л и ца 5.4
Положение неподвижного турникета V, км/ч д * г Ускорения груза относи- тельно ваго- на с непод- вижным тур- никетом, доли £ Максимальные пере- мещения верхних рам турникетов, мм Усилия в авто- сцепках, МН
неподвиж- ного подвиж- ного
На первом со 3,6 1,8 2,1 1,6 0,06 0,87
стороны удара 7,2 3,2 4,3 5,5 0,17 2,25
вагоне сцепа 10,8 4,6 . 6,4 13 0,35 3,40
На втором ва- 3,6 1,3 1,4 39 0,80 0,80
гоне 4 7,2 2,5 3,2 84 1,75 1,55
10,8 3,65 4,9 128 2,65 2,35
оказывается на втором вагоне сцепа, ускорения груза меньше на
20—28%. • :
Значительное уменьшение ускорений длинномерных грузов на
сцепах вагонов достигается использованием новых типов турнике-
тов, в том числе типа ЦНИИ МПС. Расчетная схема для исследо-
ваний этих турникетов показана на рис. 5.10, б. Математическая
модель в общем виде может быть представлена:
«а*а + С“ (*1 — *а) + 1 sgn ( *1 — *а) = 0-
W?’xJ— С" (х® —Ха)—F\ sgn ( xj — ха)+С* (x?—xa)+
+ /7i-Bsgn(ij— xa)=0;
ml xf—Cf (x®—Xa) — F"~B sgn ( x?—xa) +
+ c;₽ (xJP-x?)+ F? sgn ( =0;
/ПгрХГр— C1P (xjP — X®) —Frp sgnf X1P—x®) —
— C^p(x®p—X?)-/V sgn ( xr2P— x®)=0; (5.7)
mf xB + C®₽ (xap—x®) 4- HP sgn (x2p—xf) —
— C* (x® — xa) — F®2~® sgn ( x®—xa) = 0;
m?xS+Cf(x?—xa)-|-FVBsgn(x®—xa) —
— Cl (xl—xa) — F? sgn ( x"—xa) = 0;
m6 x+ Cl (x®—xa)-f- Fl sgn ( x"—xa) -|-Wa—Л'б =0;
. mBxB — Ng—Nb=0;
mvXr+NB=0,. J
где Л“~в, F“~® —силы трения между наклонными поверхностями соответ-
ственно верхних и нижних рам турникетов; .
cf, С% — фиктивная жесткость. •
Ускорения длинномерного груза относительно первого со сто-
роны удара вагона сцепа для условий, идентичных рассмотренным
202
выше, при угле наклона рам турникетов 15° и коэффициенте трения
на их поверхностях 0,2 для скоростей 3,6; 7,2; 10,8 км/ч соответ-
ственно составляют 0,3; 0,5 и 0,7g. Значительно уменьшаются
и усилия в автосцепках вагонов. При скорости 10,8 км/ч усилия
в автосцепках Л^а и соответственно равны 1,5 и 2,0 МН,
Влияние зазоров в креплениях на ускорения грузов. Расчетная
схема для исследования влияния зазоров между грузом и крепле-
нием на его ускорения и перемещения представлена на рис. 5.11, а.
Математическая модель:
— /пгрхгр—Frp sgn (хгр—xa)—СГр [(Хгр—*а) — А] — 0;
—WaXa-f-Frp sgn (хгр—ХаЛ~^тр [(*гр *а) А]—Mi=0; (5 8)
—тбх’б+^а—ЛГб=0’>
—mBxB-|-W6=0,
где А —> зазор между грузом и креплением груза.
Значения ускорения и пермещения груза для рассматриваемого
случая будут определяться не только величиной зазора, но и жест-
сти соударения, жесткости и зазора в креплении (б)
208
Таблица 5.5
V, км/ч СГР' МН/м Crp/Wrp' С-2 Ускорения, доли £, при зазоре, мм
0 25 50 75 100 125 150 175 200
10 164 1,3 1,3 1,25 1,15 1,0 0,8 0,55 0,4 0,4
5,4 40 655 2,0 2,15 2,2 2,1 1,85 1,45 0,8 0,4 ' 0,4
100 1640 2,2 3,0 3,2 3,1 2,8 2,1 1,1 0,4 > 0,4
10 164 1,7 1,8 1,75 1,7 1,6 1,5 1,35 1,15 1,0
7,2 40 655 2,75 3,6 3,2 3,15 3,1 3,0 2,7 2,35 1,9
100 1640 2,9 4,1 4,45 4,6 4,7 4,55 4,2 3,85 3,0
10 164 2,2 2,3 2,3 2,25 2,2 2,1 2,0 1,85 1,7
9,0 40 655 3,5 3,8 3,9 4,0 4,1 4,0 3,9 3,8 3,5
100 1640 3,6 5,2 5,5 5,8 6,0 6,15 6,1 5,85 5,6
костью крепления и скоростью соударения вагонов. При решении
задач величины зазора приняты: 0,25, 50, 75, 100, 125, 150, 175
и 200 мм; жесткость крепления 10, 40 и 100 МН/м; Crp//nrp= 164,
655, 1640 с-2; скорость набегающего вагона 1,5; 2,0; 2,5 м/с.
Масса набегающего вагона принята 21 т, стоящих — 81 т, масса
груза — 60 т. Характеристика междувагонных связей: Ci= 17 МН/м;
<р=0,28. Результаты решения приведены в табл. 5.5.
Анализ данных табл. 5.5 и рис. 5.11, б показывает, что при
скоростях соударения 5,4 и 7,2 км/ч и жесткости крепления 10
и 100 МН/м зазоры величиной до 100—125 мм практически не ока-
зывают влияния на продольное ускорение груза. При указанных
выше скоростях и зазорах более 125 мм ускорения груза уменьша-
ются и тем больше, чем меньше скорость соударения и жесткость
крепления.
При скорости набегающего вагона 9 км/ч и жесткости крепле-
ния 10 и 40 МН/м зазоры также не способствуют увеличению
ускорений груза. При жесткости крепления 100 МН/м ускорения
груза увеличиваются во всем диапазоне рассмотренных скоростей
соударения от 5,4 до 9 км/ч примерно на 35—50%.
Проведенное исследование позволяет сделать вывод, что при
наличии зазоров между грузом и креплением продольное ускорение
груза существенно зависит от жесткости крепления и скорости
соударения вагонов.
5.3. Методика определения способов
размещения и крепления грузов
Обоснование параметров крепления. Для размещения и крепле-
ния груза в вагонах используют растяжки (обвязки), стойки, под-
кладки, прокладки, распорные и упорные бруски, торцовые и боко-
204
вые стойки, которые должны полностью компенсировать усилия,
способствующие перемещениям груза. Вместо креплений разового
использования применяют крепления многоразового использования.
Рекомендации по креплению основных видов массовых грузов при-
ведены в табл. 5.6.
Растяжки (обвязки) изготовляют из проволоки, стали полосо-
вой( круглой, квадратной, шестигранной, цепей, стальных тросов
и других материалов. Каждую растяжку закрепляют одним концом
за детали груза, другим — за детали вагона. Разрешается крепить
растяжки за торцовые и боковые стоечные скобы платформ, увя-
зочн&е косынки, верхние и средние увязочные устройства полува-
гонов. К другим деталям вагонов, в том числе к лесным скобам
полувагонов, увязочным кольцам, расположенным на верхнем об-
вязочном брусе полувагонов в боковых балках платформ, крепить
растяжки запрещается.
На платформах с наружными стоечными скобами растяжки
(обвязки) пропускают -под деревянными бортами. Если у платфор-
мы металлические борта, растяжки пропускают под ними или над
ними. Крепить груз растяжками над бортами можно в случаях,
когда место закрепления растяжки к грузу находится выше бортов
платформ. При необходимости борта могут быть опущены и за-
креплены установленным порядком.
Проволочная растяжка (обвязка) должна состоять не менее чем
из двух нитей. Число нитей в растяжке (обвязке) и площадь ее
поперечного сечения определяют в наиболее слабом сечении между
местами закрепления, а не в местах прилегания к скобам и другим
деталям груза или вагона, за которые крепятся растяжки.
Т а б л и ц а 5,&
Груз Перемещение Крепление
Штучный и тяжеловес- ный с плоскими опорами Цилиндрической фор- мы или на колесах Однородный, уложен- ный штабелями Длинномерный Поступательное переме- щение вдоль и поперек ва- гона Опрокидывание вдоль и по- перек вагона Поступательное переме- щение вдоль и поперек ва- гона Перекатывание вдоль и по- перек вагона Продольное перемещение вдоль вагона и поперечный развал штабеля Продольное и поперечное перемещения, опрокидыва- ние поперек вагона Торцовые и боковые стойки, бруски, растяж- ки (обвязки) Растяжки (обвязки), под- косы Бруски, растяжки (об- вязки) Бруски, растяжки (об- вязки) Боковые стойки, об- вязки. щиты, прижимы Растяжки (обвязки), прижимы, подкосы, упо- ры
205
Для надежного закрепления проволочной растяжки (обвязки)
концы проволоки обводят 2—3 раза вокруг скоб и других деталей
вагона или груза, а затем не менее трех раз вокруг растяжки (об-
вязки). Обвязки изготовляют также из полосовой стали с приме-
нением натяжных устройств. Такие обвязки не должны касаться
бортов платформы.
Металлические стержни и полосовые стальные обвязки крепят
к грузу .при помощи сварки или болтовых соединений.
Стойки применяют для ограждения и закрепления грузов. На
платформах их устанавливают в боковые и торцовые стоечные
скобы, в полувагонах для постановки стоек используют лесные
скобы. Высота боковых стоек над полом платформ с внутренними
стоечными скобами должна быть не более 3100 мм, а платформ
с наружными стоечными скобами — не более 2800 мм. В четырех-
осных полувагонах при высоте бортов 1880 мм возвышение стоек
над уровнем бортов допускается не более 900 мм, при высоте бортов
2060 мм — 700 мм; в шестиосных полувагонах при высоте бортов
2365 мм—'Не более 400 мм. Стойки следует изготовлять из здоро-
вого дерева круглого сечения. Диаметр стоек 120—140 мм в нижнем
отрубе и не менее 90 мм в верхнем. Допускается изготовление
стоек из пиломатериалов сечением 90Х120 мм с прямыми волок-
нами.
В полувагонах боковые стойки устанавливают комлем вверх
в лесные скобы. На платформах стойки затесывают по размеру
гнезда. Всеми четырьмя гранями они должны плотно прилегать
к стенкам стоечных скоб. Слабина стойки допускается лишь в ниж-
ней части скобы только с одной стороны. При наличии слабины
более 15 мм стойки закрепляют клином. Клин вставляют у литых
и сварных скоб снизу, а у состоящих из нижней и верхней скоб —
в нижнюю снизу или сверху и прибивают к стойке гвоздями длиной
50—60 мм. Выход стойки из скоб должен быть 80—100 мм.
Противоположные боковые стойки должны иметь верхнее или
верхнее и среднее поперечные крепления из проволочных стандарт-
ных стяжек, дерева или других материалов. Расстояние от верх-
него крепления до груза должно составлять 25—100 мм, а до вер-
шин стоек — не менее 50 мм. Среднее крепление выполняют так,
чтобы груз его не касался.
Торцовые и боковые стойки для обеспечения плотного прилега-
ния к бортам платформ с наружными стоечными скобами затесы-
вают по всей высоте борта. Применяют короткие стойки, устанав-
ливаемые в торцовые и боковые наружные стоечные скобы плат-
форм, их длина должна быть не менее высоты борта.
Подкладки и прокладки применяют для обеспечения механиза-
ции грузовых операций, рассредоточения нагрузок, предохранения
груза от повреждений. Высота подкладок и прокладок должна
быть не менее 25 мм. Можно использовать составные по высоте
и ширине подкладки и прокладки ив двух соединенных между собой
206
частей. Подкладки, составные по ширине при перевозке грузов
в полувагонах и составные по высоте при транспортировке длинно-
мерных грузов на сцепах с опорой на два вагона, применять не раз-
решается. Соединять составные подкладки и прокладки можно
гвоздями, болтами, скобами так, чтобы исключалась возможность
перемещения составных частей относительно друг друга.
Длина поперечных прокладок должна быть равна йшрине под-
вижного состава, а прокладок — ширине груза. Выход конца про-
кладок за погруженный груз разрешается до 200 мм, если При этом
обеспечивается габарит погрузки. Поперечные прокладки, как пра-
вило; укладывают одна над другой на расстоянии не менее 500 мм
от концов груза и не менее 300 мм от стоек.
Упорные и распорные бруски при креплении грузов располага-
ют, как правило, вдоль или поперек вагона. Высота брусков должна
быть не менее 50 мм. В случае крепления груза от перемещений
вдоль вагона поперек него укладывают деревянные бруски, равные
по ширине доскам пола, так, чтобы каждый брусок располагался
на одной доске.
Подкладки, прокладки, упорные и распорные бруски изготов-
ляют из пиломатериалов, металла различных профилей, железо-
бетона и других материалов. Крепление подкладок, прокладок,
упорных и распорных брусков осуществляют, как правило, гвозде-
выми, болтовыми и сварными соединениями.
Допускаемые усилия на детали и узлы вагонов от креплений
грузов, кН:
Четырехосные платформы
Стоечная скоба платформы;
прикрепленная ..................................... 25
литая приварная.....................................50
Опорный кронштейн с торцовой стороны платформы:
литой при передач® нагрузки от растяжки
под углом 90°..................................... 65
то же 45°...........................................91
сварной при передаче нагрузки от растяжки
под углом 90°.................................... 100
то же 45°..........................................142
Увязочное устройство внутри платформ....................75
Четырехосные полувагоны
Две угловые стойки кузова при передаче нагрузки
вдоль вагона на высоте от пола, мм:
100............................................... 460
650............................................... 378
Боковая стойка кузова при передаче нагрузки по-
перек вагона на высоте 100 мм................; ... . 70
Торцовый порожек.......................................437
Верхнее увязочиое устройство...........................21
Среднее увязочное устройство...........................25
Нижнее увязочное устройство...........................50
207
При проверке распорных брусков на продольный изгиб допус-
каемая нагрузка на брусок прямоугольного сечения определяется'
P=f[oc]Fp,
где f — коэффициент ослабления допускаемого напряжения;
[<тс] —предел прочности на сжатие;
Fp — расчетная площадь сечения деталей.
Коэффициент ослабления допускаемого напряжения f находят в
зависимости от гибкости бруса X. Если Х^75, то [=1—0,8(Х/100)2,
если Л>75, то f—3100/Х2.
Гибкость бруса определяется
*ш!п
где /о —приведенная длина бруса (/о=ЦдО;
—коэффициент длины (цд = 1,0, если оба конца бруса закреплены
шарнирно; 2,0 — один конец защемлен, а другой, свободный, на-
гружен; 0,8 — один конец защемлен, другой закреплен шарнирно;
0,65 — оба конца защемлены);
train—минимальный радиус инерции:
train = V ЛпДп/^р >
/min — минимальный экваториальный момент инерции: для бруска прямо-
угольного сечения
/_.... — Лт Ьш .
для бруска круглого сечения
nd4
7т1п=“бГ";
/гт —толщина бруска;
Ьы — ширина бруска;
d—диаметр бруска.
Отдельные грузовые места допускается устанавливать на пол
вагона без подкладок, например в случае расположения центра
масс груза над продольной осью платформы и передаче веса груза
непосредственно на хребтовую балку и обе боковые балки; в случае
передачи силы тяжести груза одновременно на хребтовую и одну
из боковых балок платформы.
Размещая груз на поперечных деревянных подкладках, реко-
мендуется их длину принимать равной ширине платформы между
боковыми бортами. Сечение подкладки на двухосной платформе
при нагрузке до 100 кН равно 200X100 мм; 101—200 кН — 200Х
Х135 мм, на четырехосной платформе — соответственно 200x75
и 200x100 мм (первое число — ширина подкладки, второе — высо-
та). При нагрузке на одну подкладку более 200 кН допускается
применение двух составных по ширине подкладок одинаковой
высоты.
208
Расчет .подкладок на допускаемое напряжение изгиба и смятия
выполняется с учетом вертикальной динамической нагрузки и по-
ложения подкладки по длине вагона. Повышенная вследствие этого
общая расчетная нагрузка на подкладку
где /V" —нагрузка на подкладку от массы груза и вертикальной составляю-
щей усилия в креплении;
FJJ — вертикальная инерционная нагрузка, передаваемая на вагон через
данную опору, которая зависит от расстояния между рассматрива-
емой опорой груза и серединой длины вагона.
Напряжение сжатия или смятия
ас — Qp/So*
где So — проекция на горизонтальную плоскость площади опирания груза на
одну подкладку.
Напряжение изгиба
аи=Л1/№,
где М — изгибающий момент;
W — момент сопротивления изгибу бруска прямоугольного сечения.
Доски пола вагона рассчитывают на изгиб с учетом вертикаль-
ной динамической нагрузки. Для настяла пола платформы приме-
няют сосновые или еловые доски первого сорта толщиной 48—
55 мм, шириной на четырехосных платформах 150 мм, на двух-
осных— 140 мм.
Запас устойчивости груза с учетом прочности крепления в расче-
тах на поступательное перемещение при действии продольных сил
принимается равным единице, при действии поперечных усилий
для габаритных грузов на платформах и полувагонах—1,25, для
негабаритных грузов и грузов на транспортерах— 1,5. В настоящей
главе рассматриваются вопросы крепления габаритных грузов
с коэффициентом запаса поперечной устойчивости 1,25.
Крепление груза от поступательных перемещений осуществля-
ется растяжками (обвязками), упорными и распорными брусками
и другими приспособлениями. Продольное AFnp и поперечное АГП
усилия, которые должны воспринимать крепления, определяют:
AFn = l,25 (Fn+^n)--^?p. Эти усилия могут воспри-
нимать как крепления одного вида, так и сочетания нескольких
видов креплений:
д£р==дррр+д^р+д^+---;
AFn = ДР₽ + Д^+ AF°6,
где AFP ДГб &F°6 —доля продольного или поперечного усилия, воспри-
пр’ лрб л роб нимаемая соответственно растяжками, брусками, об'
Агп, Агп, Arj; вязками и др.
209
Усилие в растяжках при расчете крепления грузов на одиноч-
ных вагонах и оцепах с учетом увеличения сил трения от вертикаль-
ных составляющих усилия в креплении (рис. 5.12) определяется:
для первого сочетания сил
_____________
ПрР (p-sina-f-cosacos 0Пр)
для второго сочетания сил
«; =
др;
п" (р sin a + cos a cos pn)
где /?”р, 7?p — усилия в растяжке;
Лрр, п" — число растяжек, работающих одновременно в одном направ-
лении;
a — угол наклона растяжки к полу вагона;
₽пр, рп—углы между проекцией растяжки на горизонтальную плоскость
и соответственно продольной и поперечной осями вагона.
Число нитей проволоки в растяжке определяется по большему
усилию /?рР или Rp. Если растяжка предназначена для работы
только в одном направлении (продольном или поперечном), ее рас-
считывают от действия сил только первого или только второго
сочетания. При расчете крепления длинномерных и негабаритных
грузов не рекомендуется рассчитывать растяжку на действие уси-
лий как первого, так и второго сочетания. Целесообразно комби-
нированное крепление таких грузов, например, от продольных
сдвигов растяжками, а от поперечных — брусками.
Рис. 5.12. Схема для расчета растяжек
210
Рис. 5.13. Схема для расчета крепления груза от опрокидывания вдоль
вагона
Бруски к вагону крепят гвоздями, болтами и др. Число гвоздей
для крепления бруска определяется в зависимости от расположе-
ния бруска:
вдоль вагона
п"р==
ГВ
поперек вагона
"гв
AF6
Лб Ягв
ЛбР> п б — число упорных или распорных брусков, одновременно работаю-
щих в одном направлении;
/?гв — допускаемая нагрузка на один гвоздь.
Усилие в обвязке для крепления груза, размещаемого на оди-
ночных вагонах или сцепах, от продольного или поперечного сме-
щения
Ro^ А^п)-
2пОб И sin а
где Поб — число обвязок.
Возможность опрокидывания груза оценивается коэффициентом
запаса устойчивости:
вдоль вагона (рис. 5.13)
Ппр =
/°
----22--->1,25;
^цм—ЛуР
211
Рис. 5.14. Схема для расчета крепления груза от опрокидывания попе-
рек вагона
поперек вагона (рис. 5.14)
^(Лцм-Л^+^п^п-Лу)
,0 .0 о
где /пр, /п —кратчайшее расстояние от проекции центра тяжести на горизон-
тальную плоскость до ребра опрокидывания соответственно вдоль
и поперек вагона, мм;
ЛцМ—высота центра массы груза над полом вагона или плоскостью
подкладок, мм;
\й — высота соответственно продольного и поперечного упора от пола
вагона или плоскости подкладок, мм;
AjJn —высота центра проекции баковой поверхности груза от пола ва-
гона или плоскости подкладок, мм.
Если коэффициент запаса устойчивости габаритного груза мень-
ше 1,25, а негабаритного или перевозимого на транспорте 1,5, груз
должен быть закреплен от опрокидывания растяжками, подкоса-
ми или теми и другими одновременно. При креплении груза рас-
тяжками и подкосами, расположенными под углом к продольной
и поперечной осям вагона, усилие в растяжке определяется:
в продольном направлении (ом. рис. 5.13)
ЯО I.ZSFnp^-ft^-Qrp/gp
ПР Прр /пер cos у
в поперечном направлении (см. рис. 5.14)
о 1 >25 lfn (^цм — ^у)+ Ц7нп (^п~~Лу)--(?гРдп]
П L к
Лр Ьпер COS
где у —угол между проекцией растяжки на продольную вертикаль-
ную плоскость и растяжкой;
212
i|) —угол между проекцией растяжки на поперечную вертикаль-
ную плоскость и растяжкой;
/пер/ Ьпер —проекции кратчайшего расстояния от ребра опрокидывания
до растяжки соответственно на продольную и поперечную
вертикальную плоскость;
Лрр, Лр —число растяжек.
Перекатыванию подвержены грузы цилиндрической формы и на
колесном ходу. От перекатывания их закрепляют упорными брус-
ками и обвязками или растяжками. Вначале определяют число
гвоздей для крепления одного упорного бруска, препятствующего
перекатыванию груза соответственно вдоль и поперек вагона
(рис. 5.15):
пп Qrp(ctgan—Ю n Qrp(ctgau—р)
пр —. ------------, п — —£-------------
гв „пр П ’ "гв „П П
пб 'М'В п6 ^Гв
Затем определяют усилие в обвязке (рис. 5.16) или растяжке
1 ’25 I Fa (т~Л")+ W (ЛиПп-Л^ d
~ лЛ L \ * / J
Площадь сечения растяжек (обвязок)
Sp = ₽/[aJ,
где R — усилие в растяжке (обвязке);
[а] — допускаемое напряжение.
Подкладки от перемещения по полу вагона закрепляют в случае,
когда сила трения Fjp между грузом и подкладками больше силы
трения Г?рл между подкладками и полом вагона. При креплении
подкладок брусками (рис. 5.17) число гвоздей для соединения
одного бруска с досками пола вагона определяется:
Рис. 5.15. Схема для расчета крепления упорного бруска
213
вдоль вагона
ппр==
'*тр
/?Гр__ гПОЛ
тр тр
пбр *гв
поперек вагона
1,25(г;р-г^л)
Особенности расчета крепления автомобилей. Продольная устой-
чивость автомобилей при соударении вагонов определяется: высо-
той брусков; числом колес, под которые они уложены; местом уста-
новки брусков (под передние или задние колеса); положением
машины относительно направления движения вагона перед соуда-
рением, а также зависит от их заторможенности ручным тормозом
и включения первой или задней передачи.
Проволочное крепление в сочетании с упорными брусками по-
вышает устойчивость автомобилей. Повысить продольную устойчи-
вость двухосных машин можно креплением задних колес четырьмя
продольными и двумя боковыми брусками, а трехосных машин —
креплением каждого колеса задних осей двумя продольными и од-
ним боковым брусками. У трехосной машины может быть выполне-
но крепление каждого переднего колеса двумя продольными и од-
ним боковым брусками, а каждого колеса задней тележки с наруж-
ных сторон — одним боковым и одним продольным брусками.
Наиболее целесообразны следующие схемы крепления колесных
машин устройствами разового использования:
в незаторможенном состоянии — упорными брусками и прово-
лочными растяжками;
Рис. 5.16. Схема для расчета усилия в обвязке
214
Рис. 5.17. Схема крепления автомобиля
в заторможенном состоянии — упорными брусками, размещен-
ными под затормаживаемыми колесами, и проволочными растяж-
ками. Высота брусков должна составлять 10—15% диаметра
колёс.
Условия устойчивости колесного груза:
при расположении вдоль вагона
n = Fnp-Fc-J?ncp=0;
при расположении поперек вагона
где Fnp, Fn— соответственно продольное и поперечное инерционные усилия:
Fnp = Дпр QrpJ Fn = Яп Qrpi
Fc—сила сопротивления перемещению груза:
FC~K Qrp?
к — коэффициент сопротивления перемещению груза;
^пр* — усилия в растяжках.
Сопротивление перемещению колесных грузов, создаваемое тре-
нием в подшипниках колес, в большинстве случаев является весьма
незначительным. Поэтому коэффициент сопротивления можно
определить:
для незаторможенного и неподклиненного груза
/V- |
Qrp
для незаторможенного и частично или полностью подклинен-
ного груза
Огр
для частичного или полностью заторможенного, но неподкли-
ненного груза
__ Рк S 0£ + Иск 2
к —- ' —" -.I — — — ;
Qrp
215
для частично или полностью заторможенного и подклиненного
груза
Цк 2 QS + Иск 2 Q3 2 + к2 2 Q^6
К — I» ..... . । >—п II । у
Qrp
где рк — коэффициент трения качения колеса по полу вагона;
2Q” — нагрузка, передаваемая на опорную поверхность вагона от неза-
торможенных и неподклиненных колес груза;
Иск — коэффициент трения скольжения колеса по опорной поверхности
вагона;
SQ3 — нагрузка, передаваемая на опорную поверхность вагона от за<
торможенных колес груза;
Ki — коэффициент сопротивления перемещению груза, создаваемый
брусками, установленными у незаторможенных колес;
SQ”6 — нагрузка, передаваемая на опорную поверхность вагона от не’
заторможенных, но подклиненных колес груза;
К2 — коэффициент сопротивления перемещению груза, создаваемый
брусками, установленными у заторможенных колес;
2Q*6 — нагрузка, передаваемая на опорную поверхность вагона от за-
торможенных и подклиненных колес груза.
Определяя коэффициент сопротивления для подклиниваемого
груза, необходимо иметь в виду, что его значения зависят от высо-
ты брусков; числа брусков, укладываемых под колеса, и направле-
ния перемещения груза — вперед или назад. Проведены испыта-
ния по установлению указанного коэффициента с двухосным авто-
мобилем массой 6—4 т, нагрузка от передних колес которого 3,0 т,
задних — 3,4 т. Были использованы бруски высотой 12% диаметра
колес. Значения коэффициента оказались 0,344 для неподклинен-
ного автомобиля с заторможенными задними колесами и 0,7 — для
автомобиля с заторможенными задними колесами, под передние
колеса которого были установлены бруски. Коэффициент сопротив-
ления для машин с заторможенными колесами, у которых брусками
высотой 10—45% диаметра колес закреплены передние и .задние
колеса, принимается 0,85—0,95.
Размещение груза в вагоне. При подготовке груза к транспор-
тировке отправитель обязан проверить надежность его крепления
внутри упаковки, прочность тех узлов и деталей, которые будут
воспринимать усилия от крепления. В случае необходимости груз
оборудуют приспособлениями для крепления: кольцами, скобами,
петлями и др.
Подвижной состав для доставки груза выбирают с учетом обес-
печения сохранности и лучшего использования вместимости (гру-
зоподъемности) вагонов. Груз в вагоне размещают в пределах га-
барита погрузки при условии нахождения вагона на прямом гори-
зонтальном участке пути и совпадения в одной вертикальной
плоскости продольных осей пути и подвижного состава. Груз или
его выступающие части можно размещать в пределах габарита
погрузки и на расстоянии, большем, чем длина вагона (табл. 5.7).
216
Таблица 5.7
Тип вагона или вид сцепа База вагона или сцепа, мм Наибольшее рас- стояние от середины вагона или сцепа до конца груза, м Максимальная длина груза, м
Платформа 9 720 9,10 18,2
9 294 8,95 17,9
< 5500 7,25 14,5
Сцеп из Двух плат- 14 620 12,74 25,48
форм 14194 12,00 24,0
Базой у двухосных вагонов является расстояние между осями
колесных пар, у четырехосных и шестиосных — между вертикаль-
ными осями шкворней тележек, у сцепов при размещении длинно-
мерного груза с опорой на два вагона — расстояние между середи-
нами подкладок или вертикальными осями турникетных опор.
При размещении грузов в вагоне их общий ЦМ должен распо-
лагаться над серединой вагона в вертикальной плоскости на пере-
сечении продольной и поперечной осей вагона. Тележки и колесные
пары вагонов при этом загружаются равномерно. Поперечное сме-
щение общего ЦМ грузов от вертикальной плоскости, в которой
находится продольная ось, допускается не более 100 мм. Если
нельзя обеспечить равномерное размещение грузов, допускается
продольное смещение ЦМ грузов от вертикальной плоскости, в ко-
торой находится поперечная ось вагона, не более чем на ’/в длины
базы вагона. При этом разница в нагрузках на колесные пары
двухосных вагонов должна быть не более 40 кН, а на тележки ва-
гонов: четырехосных — до 100 кН, шестиосных — до 150 кН и вось-
миосных— до 200 кН. Одновременно необходимо, чтобы нагрузка
на каждую колесную пару двухосного или тележку многоосного
вагона не превышала половины грузоподъемности, установленной
для вагона данного типа с учетом допускаемого перегруза.
В целях устранения негабаритности или улучшения использова-
ния грузоподъемности (вместимости) вагонов в виде исключения
для грузов (кроме обрессоренных и длинномерных), в том числе
и при несимметричном размещении в вагоне грузов различной
массы, допускается смещение общего ЦМ:
вдоль вагона от вертикальной плоскости, проходящей через по-
перечную ось вагона, — до 3000 мм; поперечное смещение общего
ЦМ грузов от продольной оси симметрии вагона не должно превы-
шать 100 мм;
поперек вагона от вертикальной плоскости, проходящей через
продольную ось вагона, — до 620 мм; продольное смещение общего
ЦМ грузов от поперечной оси симметрии вагона не допускается.
217
Допускается перевозка грузов с кососимметричным размещени-
ем их на вагоне при высоте ЦМ груженого вагона над уровнем
верха головок рельсов до 2,3 м. В случае кососимметричного раз-
мещения на вагоне двух грузов одинаковой массы расстояния
между их ЦМ не должны превышать значений, приведенных
в табл. 5.8, а общий центр масс грузов должен находиться в верти-
кальной плоскости, проходящей через центр масс.
Поперечное смещение общего центра масс груза от вертикаль-
ной плоскости, в которой находится продольная ось вагона
(рис. 5.18), определяется
^см — ^/2—&п>
где В — внутренняя ширина вагона, мм;
Ьп — расстояние от продольного борта вагона до вертикальной
плоскости, в которой находится общий ЦМ грузов, мм:
__ Qi 4~ * • • Ч~ Qn
Qi+QsH-----------FQn
Qi, Q2, ..., Qn ~ масса единицы груза, кг;
bi, bi, ..., bn — расстояние от продольного борта вагона до вертикальной
плоскости, в которой находится ЦМ единицы груза, м.
Продольное смещение общего ЦМ грузов от вертикальной
плоскости, в которой находится поперечная ось вагона, вычисля-
ется
^СМ ==^в/2— ^пр>
где Лв — внутренняя длина вагона, мм;
znp — расстояние от торцового борта вагона до вертикальной плоско-
сти, в которой находится общий ЦМ грузов, мм:
/ __ ,Qi Z2+*—HQnZn
П₽ Qi + Qa + • • • + Qn
h» l&, — расстояние от торцового борта вагона до вертикальной плоско-
..., /п сти, в которой находится ЦМ единицы груза, м.
Таблица 5.8
Общая масса Наибольшее допускаемое расстояние, мм, между ЦМ двух грузов на четырехосных платформах и в полувагонах с тележками
МТ-50 | I ЦНИИ-ХЗ-0 МТ-50 цнии-хз-о
двух грузов, т
вдоль вагона поперек вагона
До 20 7500 8000 1150 1250
20,1—30 6000 7000 800 900
30,1—40 5000 6000 650 750
40,1—50 5000 6000 500 600
50,1—55 5000 6000 400 500
55,1—64 4000 5000 300 400
218
Рис. 5.18. Схема для определения смещения общего центра масс груза
Большую из нагрузок на колесную пару или тележку вагона
определяют
Qmax==Qrp (9,5+/см//в),
где Qrp — масса единицы груза;
/см — продольное смещение ЦМ груза от вертикальной плоскости, в кото-
рой находится поперечная ось вагона;
/в — база вагона, м.
При размещении в вагоне нескольких единиц груза (рис. 5.19)
нагрузки на колесные пары или тележки подвижного состава
определяют
S Л4а== ± Qi /izbQs /2 ± * * • ± Qn In —
откуда
± Qi li ± Q2 /2 ± • • • ± Qn In
-----hQn~’
где Ra, Re — нагрузки на колесные пары или тележки вагонов;
li, /2, — расстояние от точки А до проекции ЦМ груза на продольную
..., 1п ось вагона.
Знак «—» в уравнении ставят, когда ЦМ груза расположен
слева от точки Л, знак «+» — справа.
Рис. 5.19. Схема для определения
нагрузок на тележки вагона
Рис. 5 20. Размещение в вагоне гру-
за на подкладках
219
16
Рис. 5.22. Схема расположения по-
перечных балок четырехосного полу-
вагона:
1 — шкворневая; 2 — промежуточная; 3 —
средняя
Рис. 5.21. Размещение в вагонах
груза без подкладки
Вес груза может передаваться вагону через две подкладки, уда-
ленные одна от другой (рис. 5.20), или равномерно распределяться
по занятой площади пола вагона без подкладок (рис. 5.21).
В случае размещения в полувагоне нескольких единиц груза
и одновременного нагружения более двух балок (рис. 5.22), напри-
Рис. 5.23. Схема передачи на-
грузки на раму вагона:
а — посередине; б — в произволь-
но выбранном мосте; в —- в двух
симметричных местах, находящих-
ся на равном расстоянии от по-
перечной оси; г -— равномерно по
всей длине базы; д — равномерно
посередине базы
мер двух промежуточных и одной сред-
ней или двух промежуточных и двух
средних, общую массу груза, которая
может быть погружена в полувагон,
определяют расчетом с использование
ем данных о допускаемых изгибающих
моментах в рамках полувагонов и
платформ. При размещении груза в по-
лувагонах равномерно распределенная
нагрузка на крышку люка не должна
превышать 60 кН. Сосредоточенная на-
грузка на крышку люка полувагона на
площадке размером 25X25 см допуска-
ется не более 23 кН. При передаче на-
грузки через две подкладки длиной не
менее 1250 мм, уложенные поперек
гофров, загрузка люка не должна пре-
вышать 60 кН. Расстояние между под-
кладками разрешается не менее 700 мм,
а между одной подкладкой и боковой
стенкой, второй подкладкой и хребто-
вой балкой — не более 400 мм. Допу-
скается размещение груза массой до
120 кН с опорой и передачей нагрузки
на две крышки люков через подкладки.
Нагрузка на каждую подкладку,
уложенную между гофрами крышек
люков и опирающуюся концами на
полки продольных угольников нижней
220
обвязки полувагона, а серединой — на хребтовую балку, не должна
превышать 83 кН. Ширину распределения нагрузки В, передавае-
мой на раму вагона, вычисляют
В = Ьрр 1,35ЛО,
где Ьгр —ширина груза в месте опоры, мм;
Ло — высота поперечной подкладки, мм.
Максимальные изгибающие моменты в рамах вагонов могут
быть определены:
Р/в
Мтах=—7— (рис. 5.23, а);
4
Р ab
Мтах= J (рис. 5.23, б);
*в
Мгаах = ^я (Рис* 5.23, в);
Л1тах = <7-42- (рис. 5.23, г);
О
Мтах = <7 я** (4<* + /гр) (рис. 5.23, д).
о
Поперечная устойчивость вагона. Поперечную устойчивость ва-
гона проверяют в случаях, когда ЦМ груженого вагона находится
от уровня верха головок рельсов на расстоянии болео 2300 мм или
наветренная поверхность двух- или четырехосного вагона с грузом
превышает соответственно 20 или 50 м2.
Высоту общего ЦМ вагона с грузом (рис. 5.24) определяют
и Qrp ^нм + Qrp ^ЦМ Н ь Q”p ^цм + Qt
"цМ — : ~ ,
Qrp + Qrp Н---Ь Qrp+Qt
где Qrp, Qrp, *.., Qrp — вес единицы груза, кН;
АцМ, АцМ, ...» —высота ЦМ единицы груза над уровнем верха голо-
вок рельсов, мм;
QT — вес тары вагона, кН;
Яв — высота ЦМ порожнего вагона, мм, принимаемая по
табл. 5.9.
Рис. 5.24. Схема для определения ЦМ вагона с грузом
221
Таблица 5.9
Тип вагона Поверхность вагона, под- верженная воздействию ветра, м* Высота центра поверхности ва- гона, подвержен- ной действию вет- ра, от уровня го- ловок рельсов, м Высота плоскос- ти пола от уров- ня головок рель- сов, м Высота ЦМ по- рожнего вагона от уровня головок рельсов, м
Четырехосные 37 2,1 1,390 1,13
полувагоны свар- ной конструкции с деревянной обшив- кой Четырехосные платформы: с металличес- 13 1.1 1,300 0,8
кими бортами из прокатных 13 1,1 1,270 0,8
профилей цельносварная 13 1,1 1,272 0,8
Поперечная устойчивость груженого вагона обеспечивается,
если удовлетворяется неравенство
где Рц+Рв — дополнительная вертикальная нагрузка на колесо от действия
центробежных сил и сил ветра, кН;
Рс — статическая нагрузка колеса на рельс, кН.
Статическая нагрузка Рс, когда ЦМ груза находится в верти-
кальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона,
~ ( Qt +Qrp) •
При поперечном смещении ЦМ груза b от вертикальной плос-
кости, в которой находится продольная ось вагона, статическая
нагрузка определяется
1 Г 7 Ь VI
” I Qt+Qfp 11 )]»
«к L \ о /J
где «к — число колес вагона;
b — поперечное смещение ЦМ груза от вертикальной плоскости, в кото-
рой лежит продольная ось вагона, м (5^0,1 м);
S — половина расстояния между кругами катания колесной пары, м
(5=0,75 м).
Если же ЦМ груза смещен в продольном направлении от вер-
тикальной плоскости, в которой находится поперечная ось вагона,
222
^начале, определяют меньшую нагрузку на колесную пару или те-
лежку вагона, а затем статическую нагрузку
„т 2 ’
К
или при поперечном смещении ЦМ груза b
Pc=-J— Г-^-+ (W1 —U],
с т 2 \ S /I
пк .
где Q™in —меньшая нагрузка от груза на колесную пару или тележку ваго-
на, кН:
Q?in=Qrp (0,5—1СМ;
л* — число колес тележки или колесной пары (двухосный вагон).
Затем определяют дополнительную вертикальную нагрузку на
колесо
Рц+Р*=-1 [0,075 (<2т + <2гр)ЯцМ+1ГгрЛ+П
длк
где №гр — равнодействующая -ветровой нагрузки на части груза, выступающие
за пределы кузова вагона, кН (для платформы защищенность груза
бортами можно не учитывать);
h — высота приложения равнодействующей ветровой нагрузки над уров-
нем головки рельса, м;
Р — момент, учитывающий воздействие ветра на кузов и тележки гру-
женых вагонов и поперечное смещение ЦМ груза за счет деформа-
ции рессор. Значения момента принимают для четырехосного полу-
вагона 56,1 кН*м, для шестиосного — 83,6 кН-м, для двухосной
платформы — 22,2 кН-м, для четырехосной — 33,4 кН-м.
Особенности крепления гусеничных машин шпорами. Шпора —
это металлическое инвентарное многооборотное устройство для
крепления машин на гусеничном ходу, лучше других известных
креплений разового использования обеспечивающее продольную
и поперечную устойчивость машин с исправными тормозами и хо-
довой частью.
Про^бтипом шпоры являлась опорная плита (рис. 5.25), состо*
ящая из металлической пластины 1 с шипами 2. В плане пластина
может быть в форме треугольника, прямоугольника, трапеции или
другой формы. Шипы, вдавливаясь в доски пола платформы, пре-
пятствуют продольным перемещениям. На пластине имеется упор
5, два выступа 4 с фиксаторами 5 и ребра жесткости 6. Выступы 2Ч
входящие в цевки или другие отверстия на гусеницах, предназна-
чены для закрепления опорной плиты на траке гусеницы. Выходу
головок из траков гусениц препятствуют фиксаторы, которые мо-
гут быть выполнены в виде болтов, штифтов, металлических плас-
тин с пружинами или иметь другую конструкцию. Упор 3 препят-
ствует перемещениям гусеничных машин поперек вагона, а ребра
223
жесткости 6 — разворачиванию плиты относительно тракта гусе-
ницы.
Позже вместо шипов были предложены вертикальные гребни,
устройство стало называться шпорой.
Всесторонними испытаниями доказано преимущество верти-
кальных гребней по сравнению с шипами для обеспечения про-
дольной устойчивости машин на платформах.
Шпора (рис. 5.26) представляет собой металлическую плиту 1
с вертикальными полками в виде гребней 2, которые входят в дос-
ки пола платформы. Для соединения с траком гусеничной ленты
на плите есть две вертикальные стойки 3 с фиксаторами — по-
воротными прижимными флажками 4 или стержнями 5 со
шплинтом.
У шпор, предназначенных для крепления машин, ширина кото-
рых по гусеницам больше ширины платформы, должны быть огра-
ничители, препятствующие перемещению машины поперек плат-
формы. Для легких машин ограничитель—упор 6 рекомендуется
выполнять на специальной плите 7 с несколькими отверстиями, с
помощью которых ее устанавливают на вертикальных стойках
шпоры на нужную ширину платформы.
Для других машин ограничитель выполняют в виде паль-
ца — металлического стержня 8, вставляемого в зависимости от
ширины платформы в отверстия в горизонтальной части плиты.
Ограничитель 9 может быть выполнен также в торцовой части
плиты.
Плита шпоры, как правило, должна быть в плане прямоуголь-
ной или трапецеидальной формы, ее можно изготовлять из листо-
вого металла или швеллера. Длина плиты не должна превышать
ширину траков. Ширину плиты выбирают так, чтобы при уста-
новке на траке гусеницы она прижималась к доскам пола плат-
формы продольными выступами двух смежных траков. Выход шпо-
Рис. 5.25. Опорная плита
224
Рис. 5.26. Шпоры для крепления гу-
сеничных машин
ры за пределы платформы не дол-
жен быть больше выхода гусе-
ницы.
На внешней стороне плиты,
прилегающей к траку гусеницы,
могут быть предусмотрены упоры
для предотвращения ее развора-
чивания под траком гусеницы.
Необходимо рассчитать нагрузки,
действующие на плиту как в про-
дольном, так и в поперечном на-
правлении.
Гребни 2 предназначены для
соединения шпоры с досками по-
ла и обеспечения продольной и
поперечной устойчивости гусенич-
ной машины относительно плат-
формы. Если шпора выполнена из
швеллера, гребнями являются его
вертикальные полки. Гребни мо-
гут также соединяться с плитой
шпоры сварными швами.
Высота гребней 23—30 мм, длина примерно 230 мм. При этом
учитывается, что армирование досок пола с каждой боковой сто-
роны платформы может составлять 100 мм. Ширину основания
гребня и форму его поперечного сечения выбирают так, чтобы под
действием вертикальной нагрузки, передаваемой на шпору от опор-
ного катка гусеничной машины, гребни входили в доски пола плат-
формы, а при действии на них продольных нагрузок во время соу-
дарения вагонов не изгибались. Продольная нагрузка на верти-
кальные гребни одной боковой стороны шпоры составляет
(0,15-4-0,20 )AFnp, где AFnp — продольное усилие, воспринимаемое
креплением.
Вертикальные стойки 3 с фиксаторами предназначены для за-
крепления шпоры на траке гусеницы. На каждой плите должно
быть по два выступа. В зависимости от конструкции траков при
соединении шпоры с гусеницей вертикальные стойки должны вхо-
дить в цевки трака, отверстия между шарнирами траков или дру-
гие отверстия траков.
Стойки в сечении могут быть прямоугольной, овальной или
другой формы, которая позволяла бы вставлять стойку в указан-
ные отверстия с минимальными зазорами. Высота стойки и конст-
рукции фиксирующих устройств (флажков и стержней) должна
обеспечивать беспрепятственную постановку и закрепление шпо-
ры на траке гусеницы. Соединение стоек с плитой может быть вы-
полнено сваркой или болтами. При расчете соединения стоек с
плитой шпоры нагрузка на одну стойку принимается (0,15-4-
8 Зак. 1782 2:25
4-0,20)AFnp. При этом запас прочности соединения должен быть
не меньше двух.
Фиксаторы (флажок 4 и стержень 5) на вертикальных стойках
позволяют удерживать шпоры на траке гусеницы при воздействии
на машину продольных и. поперечных нагрузок, а также при поста-
новке шпоры, когда она находится на наклонной части гусеничной
ленты. Фиксаторы могут быть выполнены в виде прижимных и по-
воротных флажков, стержней с шплинтами, защелок и др.
Ограничители, предназначенные для крепления гусеничной ма-
шины от перемещений поперек платформы, могут быть выполнены
в виде специальной плиты 7 с упором 6 или пальца — металличес-
кого стержня 8. На каждой плите следует размещать по два упо-
ра. Вертикальные кромки каждого упора, примыкающие к арми-
рующему уголку платформы, должны быть обработаны по радиу-
су или углом. Высота упора без учета толщины основной плиты
шпоры составляет 50 мм, а в противоположной части — 40 мм.
Длина упора не должна превышать 40 мм, а ширина — 10 мм. Для
закрепления машины на железнодорожных платформах в плите
должно быть несколько пар отверстий. Надевая плиту на верти-
кальные стойки с помощью одной или другой пары отверстий,
можно обеспечить крепление гусеничной машины на платформах
различной ширины. Для пальцев-ограничителей в плите шпоры
также делают несколько отверстий. Указанные отверстия должны
быть так расположены, чтобы при симметричной установке ма-
шины на платформах различной ширины расстояние между плат-
формой и упором или пальцем составляло 10—30 мм.
Соединение упора с плитой, отверстия плиты, пальцы должны
быть рассчитаны на усилие 0,5 AFn, где AFn — поперечное усилие,
воспринимаемое креплением.
При расчете шпоры и обосновании способа размещения и креп-
ления машины на гусеничном ходу учитывают все требования Ин-
струкции [17] и Технических условий [31].
Выбирая материалы для шпор, следует учитывать, что эксплуа-
тировать их будут в различных районах страны при температуре
воздуха от +40 до —50 °C. Расчетами обосновывают и опреде-
ляют:
силы, действующие на машину и воспринимаемые креплением —
шпорами;
напряжения в основных элементах шпоры: сварных швах, пли-
те, гребнях, ограничителях, упорах, отверстиях, а также досках
пола платформы;
габаритность погрузки;
поперечную устойчивость машины относительно платформы и
платформы относительно головок рельсов;
нагрузку на тележки платформы и смещение ЦМ машины от
вертикальной плоскости, в которой находится продольная ось
платформы.
226
Шпоры рекомендуется использовать для крепления на плат-
формах гусеничных машин с исправными тормозными устройства-
ми и ходовой частью, исключающими перекатывание опорных кат-
ков по гусеничным лентам при перевозке железнодорожным транс-
портом. Для крепления одной гусеничной машины используют че-
тыре шпоры — по две на каждой гусеничной ленте. Шпоры уста-
навливают на траках гусеничных лент под вторыми и предпослед-
ними опорными катками.
Машину закрепляют шпорами после ее правильной установки
на платформе. Для постановки шпор помечают траки под вторыми
и предпоследними опорными катками (рис. 5.27, а). Машину пере-
мещают по платформе, чтобы два помеченных трака располага-
лись на наклонной части гусеничных лент между направляющими
и первыми опорными катками (рис. 5.27, б). На каждый помечен-
ный трак надевают шпору так, чтобы стойки вошли в цевки тра-
ка или между шарнирами, и стойки зашплинтовывают или закреп-
ляют прижимными флажками. После этого машину перемещают
по платформе в обратном направлении, чтобы два других поме-
Рис. 5.27. Положение машин на платформе при постанов-
ке шпор
8*
227
ценных трака были на наклонной части гусеничных лент между
ведущими колесами и последними опорными катками (рис. 5.27в).
На помеченные траки устанавливают также две шпоры и прокаты-
вают машину вперед-назад до тех пор, пока гребни шпор не вой-
дут в доски пола платформы. Затем устанавливают машину в пер-
воначальное положение, чтобы шпоры находились под вторыми и
предпоследними опорными катками (рис. 5.27, г).
Если на платформу грузят две машины, шпорами закрепляют
вначале одну, а затем другую машину. Во время постановки шпор
одну из машин или одновременно обе продвигают вдоль плат-
формы.
При соударении вагонов гусеничная машина, закрепленная
шпорами, выводится из равновесия и совершает колебания («кле-
вок»), машина поворачивается относительно поперечной оси, про-
ходящей через ее ЦМ, подвеска со стороны удара сжимается, гу-
сеницы растягиваются. Затем происходит колебание, машины в
противоположную сторону. Во время соударения вагонов шпоры
удерживают машину как от продольных перемещений относитель-
но платформы, так и от поперечных перемещений — разворота
машины вследствие неодинакового сопротивления перемещению,
создаваемого двумя шпорами, расположенными на гусеничных
лентах со стороны удара. При движении вагона с высокими ско-
ростями и действии на машину поперечных горизонтальных и вер-
тикальных сил шпоры препятствуют перемещению машины попе-
рек платформы.
Многооборотные устройства крепления гусеничных машин
должны отвечать следующим основным требованиям:
продолжительность погрузки и крепления одной машины на
платформе должна быть не более 10—15 мин;
размеры и масса устройства не должны препятствовать его
введению в комплект машины;
применение устройства должно гарантировать обеспечение со-
хранности машины и железнодорожной платформы;
габариты машины на платформе при использовании устройст-
ва для ее крепления не должны увеличиваться;
устройство должно обеспечивать устойчивое положение маши-
ны на платформе во время перевозки без использования строи-
тельных скоб, деревянных деталей, проволочных растяжек и дру-
гих креплений.
5.4. Особенности размещения и крепления
длинномерных грузов на сцепах вагонов
Общие требования. Длинномерные грузы, т. е. грузы, выходя-
щие за пределы лобового (торцового) бруса вагонов более чем на
400 мм, перевозят на сцепах с опорой на один (рис. 5.28, а) или
228
Рис. 5.28. Расчетные схемы для определения высоты опор
два вагона (рис. 5.28, б, в). Сцепы для перевозки длинномерных
грузов формируют из вагонов одного типа; четырехосные вагоны
на тележках ЦНИИ-ХЗ должны быть с роликовыми подшипника-
ми. Разница по высоте между продольными осями автосцепок
смежных вагонов сцепа до погрузки не должна превышать 80—
100 мм.
В случае погрузки длинномерного груза с опорой на одну че-
тырехосную платформу и расположения ЦМ в вертикальной плос-
кости, в которой находится поперечная ось вагона, допускаемую
массу груза устанавливают в зависимости от его длины и типа
рессорного подвешивания платформ. Если используют платформу
с Тележками ЦНИИ-ХЗ, при массе груза 20 т его длина не должна
превышать 30 м, а при массе 40 и 60 т — соответственно 21 и 18 м.
В целях лучшего использования грузоподъемности (вместимос-
ти) вагонов грузы длиной до 17,2 м с одинаковым по всей длине
поперечным сечением и равномерно распределенной нагрузкой
разрешается перевозить на четырехосных платформах и полуваго-
нах с выходом груза с одной торцовой стороны вагона (допускает-
ся продольное смещение ЦМ от вертикальной плоскости, в которой
находится поперечная ось вагона). Техническими условиями [31]
установлены наибольшие допускаемые значения этого смещения
для четырехосных платформ и полувагонов.
При перевозке груза на сцепе с опорой на два вагона крепле-
ние груза (растяжки, стойки, борта и др.) не должно препятство-
вать перемещению вагонов сцепа относительно груза при проходе
229
кривых участков пути. Устройства, предохраняющие груз от по-
перечных смещений и опрокидывания, следует размещать на обо-
их грузонесущих вагонах в плоскости расположения опор. Секции
продольных бортов платформ прикрытия сцепа должны быть от-
крыты, если они препятствуют перемещению груза во время дви-
жения вагонов в кривых участках пути.
Расстояние между концами грузов, закрепленных на смежных
платформах сцепа, должно быть не менее 270 мм. В случаях ког-
да длинномерный груз опирается на два вагона и имеет свесы,
промежуток между этими свесами и грузами на платформах при-
крытия должен быть со стороны вагона, на котором длинномер-
ный груз закреплен от продольного перемещения, не менее 270 мм,
с противоположной стороны — 490 мм, а при наличии промежу-
точной платформы прикрытия — 710 мм.
Для предупреждения разъединения вагонов сцепа на боковых
бортах вагонов с обеих сторон делают надпись «Сцеп не разъеди-
нять». Отправители или организации, осуществляющие погрузку
грузов на сцепы, должны прочно прикреплять рукоятки расцепных
рычагов к кронштейнам мягкой проволокой. Правильность подго-
товки вагонов сцепа в техническом отношении проверяют перед
погрузкой работники вагонной службы.
Подкладки, применяемые при перевозке длинномерных грузов,
должны иметь длину, равную ширине вагона. Высоту подкладок
или турникетных опор, мм, определяют (см. рис. 5.28):
h0~antg у+Лп + /г+Л3 + Аб (см. рис. 5.28, а, в);
/10 = 228 + 27^ /сЦ~14,6--^+/г (см. рис. 5.28, б),
где ап («1, — расстояние от возможной точки касания груза с полом вагона
02, оз) до середины опоры (погрузка груза с опорой на два вагона)
или до оси крайней колесной пары грузонесущего вагона (по-
грузка груза с опорой на один вагон), мм;
у — угол между продольными осями груза и вагона сцепа, тангенс
которого принимают по табл. 5.10;
Лп — разность в уровнях полов смежных вагонов сцепа (допускается
не более 100 мм) ;
h3 — предохранительный зазор (А3 = 25 мм);
fr — упругий прогиб груза, мм;
Аб —высота торцового порога полувагона (Аб=90 мм);
/сц — база сцепа, м.
При перевозке длинномерных грузов ширина опор должна быть,
проверена на устойчивость от опрокидывания:
2 (1,25ЛГО рЯр—Ру Лу)
где Л^о—нагрузка на опору от силы тяжести груза и вертикальной составляю-
щей усилия в креплении;
ру — удерживающее усилие от упоров;
— высота приложения усилия Ру.
230
Таблица 5.10
Способ погрузки на сцеп с опорой Значения tg у для части груза
средней концевой
На два четырехосных смежных вагона (в том чис- 0,036 0,017
ле с прикрытием концов груза) На один четырехосный вагон — 0,025
Турникетные устройства. Турникетные опоры (турникеты) яв-
ляются наиболее совершенным видом устройств для перевозки
длинномерных грузов на сцепах с опорой груза на два вагона.
Турникеты должны обеспечивать свободное движение сцепов по
прямым и кривым участкам пути с переломным профилем, в том
числе через горбы сортировочных горок. Каждый турникет состо-
ит из нижней части, прикрепляемой к вагону, и верхней, к которой
крепят груз. Обе части соединены между собой шкворнем, пятни-
ком или другими устройствами.
На грузонесущем вагоне сцепа устанавливают один турникет.
Для транспортировки на сцепе длинномерного груза с опорой его
на два вагона можно применять два одинаковых или неодинако-
вых турникета. Турникет типа ЦНИИ МПС (рис. 5.29) обеспечи-
вает поворот и продольное перемещение верхних его частей с гру-
зом относительно нижних на каждом вагоне. Неподвижный тур-
никет обеспечивает только поворот верхней части турникета с
грузом на одном вагоне, а подвижной — поворот и продольное
перемещение верхней части турникета с грузом относительно ниж-
ней на втором вагоне. Ниже приведены параметры турникетов
ЦНИИ МПС и ЦНИИС Минтрансстроя:
Турникет Турникет
ЦНИИ МПС Минтрансстроя
Грузоподъемность, т:
одного турникета................ 42,5 55
комплекта из двух турникетов 85 НО
Масса, кг:
одного турникета.................... 2820 4200
комплекта из двух турникетов 5640 8400
Высота над уровнем пола плат-
формы, мм........................... 455 490
Погрузочная ширина верхней ра-
мы, мм ........................ 2760 2760
Погрузочная длина верхней рамы,
мм................................. 1960 2066
Предельный угол поворота турни-
кета, град.......................... 5 15
Длина нижней рамы турникета,
мм................................. 2780 3200
231
Крепление нижней части турникетной опоры к вагону рассчи-
тывают порядком, предусмотренным для крепления грузов с уче-
том массы турникета, определяя при этом продольную инерцион-
ную силу:
для неподвижного турникета F£p(H) = (Qrp + </T)^p;
r>T 1 (Qrp + GT) И
ДЛЯ ПОДВИЖНОГО турникета ^Пр(п) 2’
где — вес турникетных опор;
ttnp — удельная продольная инерционная сцла в случае оборудования ваго-
нов несъемными турникетами при массе сцепа брутто 170 т
2100 Н/кН, при массе 44 т — 3000 Н/кН веса груза. Промежуточ-
ные значения определяются линейной интерполяцией.
Поперечное инерционное усилие для каждого турникета
гт _ Qrp + бт т
п 2 п’
где а* — удельная поперечная инерционная сила для скорости 90 км/ч 400 Н/кН
и для 100 км/ч — 450 Н/кН веса груза.
Силы трения для расчета крепления каждой турникетной опо-
ры от смещения:
в продольном направлении для неподвижного турникета
с*пр , Qrp .
гтр(и) 2 2 ’
в продольном направлении для подвижного турникета
Fnp _ Огр+дт
гтр(п) 2
в поперечном направлении
Fn
тр
^±^1*0000-.,).
Длинномерный груз на турникетах размещают так, чтобы его
общий ЦМ располагался в вертикальной плоскости, проходящей
через продольные оси платформ сцепа. Груз крепят к верхним ра-
мам турникетов. При обосновании крепления груза удельная про-
дольная инерционная сила турникетов грузоподъемностью одного
комплекта 85 и 110 т принимается равной соответственно 530 и
480 Н/кН веса груза, а удельные поперечные и вертикальные
инерционные силы — согласно требованиям, изложенным в сле-
дующем пункте. При проверке габаритности и определении степе-
ни негабаритности погрузки расчетная длина груза принимается
больше фактической с каждой торцовой стороны на 400 мм, а рас-
четная высота — на 100 мм.
Длинномерные грузы, уложенные с опорой на два вагона, во
время перевозки совершают колебания, частота которых может
совпадать с частотой колебаний вагонов. Отсюда возможно рез-
232
кое увеличение амплитуд колебаний (резонанс), разрушение креп-
ления и сдвиг груза. Чтобы избежать этого, определяют частоту
колебаний груза (если жесткость на изгиб длинномерного груза,
уложенного на две опоры, менее 90 МН • м2):
f Чгр
где Е— модуль упругости материала, из которого изготовлен груз, МПа;
/п — момент инерции поперечного сечения пакета груза, м4:
== /о л;
/о — момент инерции поперечного сечения единицы груза относительно го-
ризонтальной оси;
п — количество единиц груза;
кр — коэффициент, зависящий от длины груза и расстояния между опорами.
Частоты собственных колебаний груза, Гц, должны находиться
в одном из четырех диапазонов:
Платформа (с тележка-
ми ЦНИИ-ХЗ)......... 0—1,6 3,4—9,7 18,7—26,6 55,2— оо
Полувагон (с тележками
ЦНИИ-ХЗ)............ 0—1,6 3,4—4,7 17,2—21,7 54,3—оо
Допустимая ширина груза. Допускаемую ширину длинномер-
ных грузов, погруженных на одиночный вагон, по условию вписы-
вания в габарит погрузки на кривых участках пути следует опре-
делять:
для частей груза, расположенных между пятниковыми (на-
правляющими) сечениями вагона и смещающихся внутрь кривой,
Вв = Вг-2/в; (5.1)
для частей груза, расположенных снаружи пятниковых
(направляющих) сечений вагона (за пределами базы вагона или
сцепа) и смещающихся наружу кривой
Вй=Вг-2Гн, (5.2)
где Вг — ширина габарита погрузки на данной высоте от головки рельса, мм;
/в, /н — соответственно ограничение ширины груза с учетом его смещения
внутрь и наружу кривой, мм.
Значения fB и fH определяют по таблицам, приведенным в [17],
в зависимости от базы вагона /в и расстояний соответственно пв
(от рассматриваемой части груза, расположенной в пределах ба-
зы вагона, до ближайшего пятникового сечения вагона) и пн (от
рассматриваемой части груза, расположенной за пределами базы
вагона, до ближайшего пятникового сечения) (рис. 5.30, а). Рас-
стояния для грузов, имеющих одинаковые поперечные размеры по
всей длине, рассчитывают:
лв==0,5/в; (5.3)
пн = 0,5 (L —/в), (5.4)
где L — длина груза, м.
233
Рис. 5.29. Расчетные схемы для определения допустимой ширины груза
Для параметров, не указанных в этих таблицах, fB и fH опреде-
ляют:
500
/в'- п ' (^в“’“лгв) лв
К
500
Z Ub— лн) —105+/(,
*х
где 500 — коэффициент;
105 —часть уширения габарита приближения строений и междупутий в
расчетной кривой;
R— радиус расчетной кривой, м (R=350 м);
К — дополнительное смещение концевых, сечений груза вследствие пере-
коса вагона в рельсовой колее с учетом норм содержания путц и
подвижного состава, мм;
для вагонов на тележках МТ-50
К=55(—Г,41);
\ *в /
для вагонов на тележках ЦНИИ-ХЗ
*=70 1,111
В таблице [см. 17] учтено значение К для вагонов на тележках
ЦНИИ-ХЗ. В связи с этим при перевозке’грузов" изт вагонах с те-
лежками МТ-50 значения fH, приведенные в этой таблице, при не-
обходимости могут быть уменьшены на 15 (Г/1»—1,41).
При опоре груза на два вагона в формулах (5.1) и (5.2) вместо
/в и fH следует принимать ограничения ft и fH-
Для частей груза, расположенных между - пятниковыми (на-
правляющими) сечениями турникетов (рис. 5.30, б)-,
Эту формулу применяют, если fB>0. При fB<0 следует приме-
нять формулу (5.5).
Для частей груза, расположенных снаружи пятниковых (на-
правляющих) сечений турникетов (за пределами базы сцепа)
234
где f — смещение грузонесущего вагона, принимаемое в зависимости от его
базы /в.'
^в(/од).м... 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Л мм... 23 29 36 43 52 61 67 81 92 103 116 130
Продолжение
М<сц)-м... 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Л мм... 144 158 174 190 203 225 241 261 282 301 324
Значения /в и fH определяют соответственно по таблицам [17] в
зависимости от базы сцепа /Сц и расстояний пв и пн. Если fB и fH
отрицательны, их не учитывают, и груз имеет ширину габарита по-
грузки.
Для грузов с одинаковыми поперечными размерами по всей
длине пв и пн определяют по формулам (5.3) и (5.4), в которых
вместо 1В принимается /Сц. Для параметров, не указанных в таб-
лицах, ограничения следует определять:
Л иW 14U о
= (/сц-Пв)«в-Ю5—Z- /в; (5.5)
1\ JK
= п (^сц+пн) пн— 105 /в + К- (5.6)
А А
Фактическая ширина погруженного на открытый подвижной
состав габаритного груза должна быть не меньше или равна рас-
четной. При несимметричном расположении груза относительно
продольной оси подвижного состава, на который он погружен, по-
перечные размеры груза, отсчитываемые от вертикальной плос-
кости, проходящей через эту ось вагона, с каждой стороны долж-
ны быть не больше 0,5 Вв и 0,5 Вн.
В случае перевозки длинномерного груза на сцепах с опорой
на два полувагона допустимая ширина груза определяется:
с учетом смещения конца груза наружу кривой
Вн = Впв— 2 (бдв+К);
с учетом смещения середины груза внутрь кривой
^вн—Ядп 2 ддП,
где ВПв — расстояние между внутренними стенками полувагона в поперечной
вертикальной плоскости, проходящей через конец груза, мм;
ВДп — ширина дверного проема, мм;
див — смещение конца груза, мм:
L2'—/сц .
87? 1
^НВ “
ддп
— смещение средней части груза в плоскости дверного проема, мм:
_ /сц— /мв .
8R ’
5дп
/мв — расстояние между наружными плоскостями внутренних торцовых
дверей сцепленных полувагонов (для четырехосных полувагоцов
1750 мм).
235
Поперечная устойчивость сцепа при перевозке длинномерного
груза с опорой на два вагона проверяется, если общий ЦМ грузо-
несущих вагонов и груза находится на расстоянии более 2300 мм
от уровня верха головок рельсов или наветренная поверхность
груза и вагона превышает 80 м2. Поперечная устойчивость груже-
ного вагонд сцепа обеспечивается удовлетворением неравенства
(Рц4-Рв)Рс^0,5.
Если грузонесущие вагоны сцепа одного типа, осности и грузо-
подъемности, их тележки или колесные пары нагружены равно-
мерно, Рс вычисляют
Р с — (2QT + Qrp),
где Лк — число колес грузонесущих вагонов;
QT — вес тары вагона, кН.
При поперечном смещении ЦМ груза от вертикальной плоскос-
ти, в которой лежит продольная ось вагона,
1 Г / 6—Ьо \1
с 2Qi + Qrp(l— Qin к/ ) *
Як \ S+0,5/ok /_г
где b —поперечное смещение ЦМ груза от вертикальной плоскости, в
которой лежит продольная ось вагона (не более 0,1 м);
bQ —дополнительное поперечное смещение ЦМ груза на сцепе при
прохождении кривых, м:
h _(ZC±2ZO)2-Z? .
° 8/?р
знак «+» принимается при смещении опор наружу сцепа от се-
редины грузонесущих вагонов, знак «—»— при смещении опор
внутрь сцепа;
/о —расстояние от опоры до середины грузонесущего вагона, м;
/с — расстояние между серединами грузонесущих вагонов сцепа, м;
Яр—расчетный радиус кривой (Яр=630 м при максимальной скоро-
сти движения поездов 80 км/ч; Яр = 840 м при 90 км/ч, ЯР=‘
= 1000 м при 100 км/ч);
S — половина расстояния между кругами катания колесной пары
(5 = 0,79 м);
/ок — увеличение ширины опорного контура вагонов сцепа при про-
хождении кривых расчетного радиуса:
/нш, /вш — расстояние соответственно между осями шкворней наружных и
внутренних тележек сцепа, м.
Если грузонесущие вагоны сцепа разного типа и грузоподъем-
ности, а их тележки или колесные пары нагружены неравномерно,
Рс вычисляют для каждого грузонесущего вагона:
рс=—(-v-+QTm,n).
Як \ 2 /
236
Qmin
где Q™ln— меньшая нагрузка на колесную пару или тележку вагона, кН:
— вес груза, передаваемый на каждый вагон сцепа, кН.
При поперечном смещении ЦМ груза от вертикальной плоскос-
ти, в которой лежит продольная ось вагона,
„ "-ь° YI
S — 0,5* ок/J ’
c— nT L 2 T \
nK u
где n*—число колес тележки (колесной пары).
В этом случае отношение (Р +РЪ)/РС определяется также для
каждого грузонесущего вагона сцепа:
^ц+^в =-----/оо"! f—Г" (Лв 0т + 0гр)//цм+ Wrp Л + «в р—q],
Пк i /ок)
где q — коэффициент, учитывающий увеличение ширины опорного контура ва-
гонов сцепа и смещение ЦМ длинномерного груза при прохождении
кривых участков пути, кН-м.
Значения коэффициента q равны для полувагона: четырехосно-
го — 1,1 кН-м, шестиосного — 1,5 кН-м; платформ: двухосной —
0,6 кН-м, четырехосной — 1,0 кН-м.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Материалы XXVII съезда КПСС. М.: Политиздат, 1986. 352 с.
2. А гр о с кин А. А. Химия и технология угля. М.: Недра, 1969. 310 с.
3. Андропов Л. П. Грузоведение и стивидорные операции. М.: Транспорт,
1975. 375 с.
4. Антонов В. В., Рудии Г. М., Свеженцева Е. И. К вопросу
испытания транспортной тары при строповке // Научные проблемы создания
прогрессивных видов тары: Сб. иауч. тр. / НИИМС. 1980. Вып. XVII.
С. 121—132.
5. Ахилло В. X. Грузоведение. Л.-М.: Водн. траисп., 1954. 396 с.
6. Б е л и н с к а я Л. Н., Сенько Г. А. Грузоведение и складское дело на
морском транспорте. М.: Транспорт, 1982. 240 с.
7. Белосельский Б. С., Соляков В. К. Энергетическое топливо. М.:
Энергия, 1980. 168 с.
8. Б е л я н и и Б. В., Эрик В. Я. Технический анализ нефтепродуктов и
газа. М.-Л.: Химия, 1970. 170 с.
9. Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировке и хра-
нении / Ф. Ф. Абузова, Н. С. Бронштейн, В. Ф. Новоселов и др. М.: Недра,
1981. 248 с.
10. Бритова И. В., Солнцева Л. В. Унификация размеров транспорт-
ной тары // Научные проблемы создания прогрессивных видов тары: Сб.
науч. тр. / НИИМС. 1980. Вып. XVII. С. 80—87.
11. Бун кин а Н. А. Химические источники электроэнергии: Коррозия: Учеб,
пособие. М.: Изд-во МАИ, 1982. 81 с.
237
12. Волкова Т. И. Товароведение металлов, металлических изделий и руд.
М.: Металлургия, 1973. 27 с.
13. Данилевский В. А. Картонная и бумажная тара. М.: Лесн. пром-сть,
1979. 215 с.
14. Егоров В. Л. Основы обогащения руд. М.: Недра, 1980. 215 с.
15. Единые нормы выработки и времени на вагонные, автотранспортные и склад-
ские погрузочно-разгрузочные работы. Мл Экономика, 1987. 151 с.
16. Житков А. В. Оборудование складов лесоматериалов. М.: Лесн.
пром-сть, 1965. 558 с.
1*7 . Инструкция по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов на железных
дорогах СООР колеи 1520 мм / МПС СССР. М.: Транспорт, 1985. 126 с.
18. Корначев А. И. Использование аппроксимации экспериментальных ди-
намических характеристик амортизационных материалов для расчета про-
кладок // Экономические и научно-технические проблемы производства и
использования тары: Сб. науч. тр. / НИИМС. 1981. Вып. XVIII. С. 97—105.
19. Коробцов В. И. Морская перевозка насыпных грузов. Мл Транспорт,
1977. 184 с.
20. Методические указания по определению экономической эффективности но-
вой техники, изобретений и рационализаторских предложений на железно-
дорожном транспорте / МПС СССР. М.: Транспорт, 1980. 132 с.
21, Нормы для расчетов на прочность и проектирование механической части но-
вых и модернизированных вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм
(несамоходных) / МПС СССР. М.: Транспорт, 1972. 180 с.
22. Обеспечение сохранности грузов при железнодорожных перевозках: Спра-
вочник / Под ред. В. К. Бешкето, Ю. А. Носкова. Мл Транспорт, 1982. 238 я
23. П л а д и с Ф. А., Шестаков Ю. К. Определение веса материалов без
применения на складах весоизмерительных приборов. М., 1968. 61 с.
24. П о л е в о й А. П. Объем и вес грузов, перевозимых морем. Мл Мор.
трансп., 1958. 214 с.
25. П о л я р и н Ю. Н. Методика расчета толщины термоусадочной пленки,
применяемой для скрепления пакетов грузов // Экономические и тарно-тех-
нические проблемы производства и использования тары: Сб. науч. тр. /
НИИМС. 1981. Вып. XVIII. С. 41—46.
26. П о р т я н к о А. А. Консервация и упаковка изделий машиностроения. Мл
Машиностроение, 1972. 166 с.
27. Правила перевозок грузов. Ч. 1 / МПС СССР. Мл Транспорт, 1985. 384 с.
28. Правила перевозок грузов. Ч. 2 / МПС СССР. М.: Транспорт, 1976. 190 с.
29. Рей де мейстер Г. В., Савчук О. М., Мороз И. К. Допускаемые
распорные нагрузки на элементы боковых стен четырехосного полувагона //
Тр. ДИИТа. 1974. Вып. 153. С. 28—33.
30. Сборник норм естественной убыли продукции производственного назначе-
ния и товаров народного потребления при перевозках и хранении / Гос-
снаб СССР. М., 1984. 182 с.
31. Технические условия погрузки и крепления грузов / МПС СССР. М.:
Транспорт, 1988. 408 с.
32. Ч е р в о т к и н Г. П., Молчанов В. Ф. Химическое сопротивление и
защита металлов от коррозии. М., 1981. В надзаг.: Моск, ин-т повышения
квалификации руководящих работников и специалистов автомоб. пром-сти.
80 с.
33. Щ е р б а к о в А. 3. Транспорт и хранение высоковязких нефтепродуктов
с подогревом. М.: Недра, 1981. 220 с.
34. Энергетическое топливо СССР: Справочник / И. И. Матвеева, Н. В. Но-
вицкий, В. С. Вдовченко и др. М.: Энергия, 1979. 126 с.
35. Эффективность капитальных вложений: Сборник утвержденных методик. Мл
Экономика, 1983. 128 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ... ..........................................3
Глава 1. Обобщенная транспортная характеристика, классификация и
свойства грузов.......................................................5
_UL Понятие транспортной характеристики грузов Классификация грузов 5
1.2. Факторы, определяющие~~свойства й~~качество грузов...............11
l.2^JI>H3HKO^LHMWiecK^ 14
1.4. Объемно-массовые характеристики.................................26
ГлГаГв^^^Тара и упаковочныё материалы................................29
2.1. Назначение и классификация тары.................................29
2.2. Основные направления улучшения использования транспортной тары
и тарных материалов...................................................32
2.3. Основные принципы расчета прочности транспортной тары . . . 38
2.4. Упаковочные материалы...........................................43
Глава 3. Транспортные характеристики грузов и их влияние на орга-
низацию перевозок....................................................48
3.1. Твердое топливо.................................................48
3.2. Нефть и нефтепродукты...........................................62
3.3. Руды и рудные концентраты.......................................73
3.4. Минерально-строительные материалы...............................84
3.5. Лесоматериалы...................................................89
3.6. Химические грузы................................................94
3.7. Продукция металлургической и машиностроительной промышленности ЮЗ
3.8. Зерно и продукты его переработки.................................Ш
3.9. Прочие грузы...................................................114
Глава 4. Обеспечение сохранности грузов при перевозках . .118
4.1. Народнохозяйственное значение сохранности перевозимых грузов . .118
4.2. Причины и определение количественной утраты сыпучих грузов при
перевозке...........................................................121
4.3. Теоретические основы расчета прочности уплотнительных паст и за-
щитных пленок..................................................... 129
4.4. Определение норм естественной убыли грузов....................134
4.5. Обеспечение сохранности сыпучих грузов........................139
4.6. Обеспечение сохранности наливных грузов........................149
4.7. Обеспечение сохранности штучных грузов........................155
4.8. Обеспечение сохранности зерновых грузов........................164
4.9. Организационные меры борьбы с потерями и утратой грузов . .168
4.10. Экономическая эффективность мероприятий по предупреждению по-
терь грузов при перевозке...........................................172
Глава 5. Размещение и крепление грузов в вагонах....................178
5.1. Силы, действующие на груз при перевозке........................178
5.2. Динамика грузов при маневровых соударениях вагонов . . . .189
5.3. Методика определения способов размещения и крепления грузов . . 204
5.4. Особенности размещения и крепления длинномерных грузов иа сце-
пах вагонов.........................................................228
Список литературы.................................................. 237
239
Производственное издание
Смехов Анатолий Алексеевич, Рудых Сергей Семенович, Демянкова Татьяна Викторовна,
Малов Арнольд Дмитриевич, Островский Анатолий Михайлович
ГРУЗОВЕДЕНИЕ, СОХРАННОСТЬ И КРЕПЛЕНИЕ ГРУЗОВ
Переплет художника А. Е. Смирнова
Технический редактор М. И. Ройтман
Корректор-вычитчик И. М. Лукина
Корректор Л. А. Шарапова
ИБ № 5202
Сдано в набор 16.12.88. Подписано в печать 07.07.89. Т-01472
Формат 60х88’/|б Бум. офс. № 2. Гарнитура литературная. Офсетная печать.
Усл. печ. л. 14,7 Усл. кр.-отт. 14.7 Уч.-изд. л. 16,50 Тираж 15 000 экз.
Зак. 1782 Цена 1 р. 30 к. Изд. № 1-3-1/4-2 № 3955
Ордена «Знак Почета» издательство «ТРАНСПОРТ»,
103064, Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография № 4 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
129041, Москва, Б. Переяславская. 46