Визначення характеристик міцності кузову піввагона при вивантаженні сипучих вантажів

Abstract

UA: Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі – забезпеченню міцності суцільнометалевих піввагонів при вивантаженні з них сипучих та навалочних вантажів, а також підвищенню продуктивності розвантаження. Виходячи з поставленої мети, був проведений аналіз існуючих технологій і технічних засобів розвантаження сипучих вантажів з піввагонів з точки зору нанесення пошкоджень, що взагалі негативно впливає на міцність елементів конструк- ції кузовів і збільшує відрахування на відновлення пошкоджених деталей та вузлів. З метою підвищення рівня збереження піввагонів при виконанні розвантажувальних робіт, а також - їх ек- сплуатаційної надійності, у якості головних заходів запропоновано використання принципово нових вагоноперекидачів підвісного типу. Доцільність і ефективність застосування засобу вивантаження з піввагонів сипучих вантажів за допомогою цих технічних засобів замість грейферних захватів обґрунтовано результатами теоретичних і експкриментальних досліджень, а також підтверджені економічними розрахунками.

RU: Как известно, от исправного состояния грузовых вагонов во многом зависит эффективность железнодорожных перевозок, однако комплекс работ с подвижным составом на протяжении длительного времени предопределили различные по своему характеру и содержанию причины, снижающие прочность и надежность вагонов в эксплуатации. Одной из главных причин массовых повреждений грузовых вагонов является сверхнормативное силовое воздействие органов средств механизации погрузочно-разгрузочных работ на элементы конструкции их кузовов. Наибольшую долю грузового парка Украины составляют цельнометаллические полувагоны, предназначенные для перевозки широкой номенклатуры грузов, 80% из которых приходится на сыпучие и навалочные. Несмотря на постоянное совершенствование существующих технологий для выгрузки сыпучих грузов, а также дополнение ГОСТ 22235-76 предложениями по сохранности подвижного состава, уровень повреждаемости этого подвижного состава остается высоким. Такая ситуация создает необходимость разработки принципиально новых мероприятий, направленных на повышение уровня сохранности и производительности погрузочно-разгрузочных работ. В соответствии с этим, одним из путей решения данной поблемы предлагается использование вагоноопрокидывателей подвесного типа, позволяющих осуществлять выгрузку сыпучих грузов из кузовов полувагонов, как на промышленных предприятий, так и по “прямому варианту” - в трюмы грузовых судов. Однако, несмотря на улучшение экономических показателей перегрузочного процесса, важное внимание должно быть уделено исследованию прочности кузовов при взаимодействии с конструкцией вагоноопрокидывателя, что и было предметом исследования в диссертационной работе. Теоретически исследовано напряженно-деформированное состояние элементов кузова полувагона при взаимодействии с грейферным ковшом. Решена задача одномерного частично упругого удара с применением аппарата теории удара и физических свойств соударяемых тел. Разработана математическая модель определения законов сложного движения и кинематических характеристик механической системы полувагон-вагноопрокидыватель на основании теоремы Эйлера - Даламбера и основных принципов теоретической механики. Доработаны и дополнены методы исследования напряженного состояния кузовов грузовых вагонов. В качестве основной задачи рассмотрено определение внешних сил и внутренних усилий в элементах несущей конструкции полувагонов, а также исследовано напряженное состояние при их снятии с ходовых частей и размещении в разгрузочной системе подвесного вагоноопрокидывателя на основании фундаментальных положений строительной механики и теории упругости с применением метода конечных элементов. Предложены пути снижения эксплуатационных нагрузок путем разработки и постановки привалочной плиты на боковую стену кузова. Проведенные экспериментальные исследования на основе зависимостей теории подобия и моделирования, а также результаты определения интегрального экономического эффекта при внедрении вагоноопрокидывателей подвесного типа свидетельствуют о возможности сокращения простоев полувагонов под разгрузкой в 3,5 раза. Ожидаемый экономический эффект при этом составит за 10 лет расчетного периода на наличный парк полувагонов около 27,5 млн. грн. и около 1,5 млн. грн. - от мероприятий по сохранности подвижного состава. Выполненные в работе исследования позволяют повысить уровень сохранности и надежности цельнометаллических полувагонов, а также производительность погрузочно- разгрузочных работ.

EN: The thesis is devoted to the solution of an urgent scientific problem – the provision of all-metal open goods wagons safe-keeping when unloading dry and loose cargoes, and also to enhancing the productivity of unloading. Considering the problem set, the analysis of existing technologies and technical devices for unloading dry cargoes out of open goods wagons from the point of view of causing damage, which in general negatively affects the body structure elements durability and leads to the increase in the costs of the damaged parts and units repair, has been carried out. With the purpose of the open goods wagons safe-keeping efficiency improvement when unloading as well as their operational reliability, the use of fundamentally new suspended-type railway truck tippers has been proposed as the basic solution to the problem. The expediency and efficiency of the use of the dry cargoes unloading method with the help of the above–mentioned technical devices in place of grabs has been grounded by the results of the developed kinematics and open goods wagon body stress-deformed state calculation methods supported by experimental research results and economic computations.