CC BY
15
УДК 625.2.01 2.814
И. В. Смелянский, А. М. Бржезовский, С. В. Толмачев БАЛЛАСТИРОВКА ГРУЗОНЕСУЩЕЙ БАЛКИ ТРАНСПОРТЕРА
Дата поступления: 10.05.2017 Решение о публикации: 02.03.2018
Аннотация
Цель: Снятие ограничений допускаемой скорости движения 8-осного транспортера, предназначенного для перевозки тяжеловесного груза со сверхнормативным продольным смещением общего центра тяжести. Этот транспортер загружен несимметричным, относительно осей симметрии грузонесущей балки, грузом. Методы: Проведены транспортные расчеты, подтвердившие возможность допуска груженого транспортера на сеть без ограничения скоростей движения в кривых участках путем компенсации несимметричности погрузки специальными приспособлениями для балластировки. Расчетные предпосылки верифицированы комплексными динамическими и по воздействию на путь испытаниями груженого транспортера, что позволило снять ограничения допускаемых скоростей движения. Результаты: Установлены допускаемые скорости движения груженого транспортера. Практическая значимость: Разработан нормативный документ ОАО «РЖД», регламентирующий условия обращения транспортера.
Ключевые слова: Транспортер, тяжеловесный груз, испытания, допускаемые скорости.
Igor Vl. Smelyanskiy, Cand. Eng. Sci, senior researcher, riky83@mail.ru; *Aleksander M. Brzhezovskiy, Cand. Eng. Sci, senior researcher, s_brz@mail.ru; Sergey Vl. Tolmachev, senior researcher, karst@ yandex.ru (АО "Railway Research Institute") BALLASTING OF A CONVEYER LOAD-CARRYING GIRDER
Summary
Objective: Liberalization of admissible speed of an eight axle conveyer designed for heavy loads shipping with excessive axial displacement of the common gravity center. The conveyer in question is loaded with asymmetrical, relative to load-carrying girder axials of symmetry, load. Methods: The possibility of admitting a loaded conveyer to the network without speed limitation at curve sections by compensating asymmetrical loading with special ballasting facilities was justified. Computational prerequisites were verified by complex dynamic and the loaded conveyer influence on the track tests, which made it possible to liberalize the admissible speed. Results: Admissible speed of the loaded conveyer was established. Practical importance: A reference document of OAO "Russian Railways", regulating the provisions for handling the conveyer was developed.
Keywords: Conveyer, heavy load, tests, admissible speed.
К приемочным испытаниям был предъявлен 8-осный транспортер для перевозки тяжеловесного груза со сверхнормативным продольным смещением общего центра тяжести относительно осей симметрии грузонесущей балки транспортера (таблица).
Транспортер оборудован двумя специальными 4-осными грузовыми трехэлементными тележками с центральным подвешиванием, диагональными связями боковин и гидравлическими гасителями, смонтированными параллельно пружинам центрального подвешивания.
Транспортные параметры груженого 8-осного транспортера
Параметр Без балластировки грузонесущей балки С балластировкой грузонесущей балки
Масса грузонесущей балки, т 80,0
База транспортера, м 18,40
Масса груза, т 65,0
Масса балластного ящика, т - 11,7
Продольное смещение центра масс балластного ящика № 1, м - 7,32
Общая масса груженой грузонесущей балки, т 145,0 156,7
Нагрузки брутто, передаваемые от грузонесущей балки (рамы агрегата) на тележки, тс 78,9/65,4 66,3/65,3
Разновес по тележкам, тс 13,5 1,0
Допускаемый разновес по ГОСТ 22235-2010 [2], тс 20,00
Расчетная величина смещения общего центра масс брутто рамы агрегата, м 1,38 0,89
Допускаемая величина продольного смещения центра масс брутто рамы агрегата по нормам вагоностроения [3], м 1,288
Базовые размеры специальной тележки аналогичны серийной грузовой тележке модели 18-101. Жесткость рессорного подвешивания тележки модели 18-9965 на 33-35 % меньше, чем тележки модели 18-100. В период проведения испытаний геометрия поверхностей катания колес соответствовала требованиям действующей нормативной документации [1].
По результатам исследований динамических качеств и воздействия на путь вагонов с продольным, относительно поперечной оси симметрии, смещением центра тяжести, проведенным ранее ВНИИЖТ [4-8], были установлены нормативные величины таких смещений в зависимости от высоты центра тяжести и массы груза [9].
В соответствии с требованиями ГОСТ Р 55050-2012 [10] предварительными транспортными расчетами была подтверждена возможность допуска груженого транспортера на сеть с ограничением скоростей движения в кривых участках пути.
С целью снятия ограничений допускаемых скоростей движения было предложено внесение в конструкцию грузонесущих балок дополнительного оборудования (балластного ящика) для размещения балластного груза, компенсировавшего несимметричность погрузки (рис. 1).
В результате балластировки разность нагрузок на 4-осные тележки не превышала 1000 кгс (при норме 20 000 кгс), продольное смещение общего центра тяжести брутто грузонесущей балки равно 89 мм (при норме 1288 мм).
Приемочные испытания груженого транспортера проводились на Скоростном испытательном полигоне ВНИИЖТа Белореченская-Майкоп Северо-Кавказской железной дороги (СИП). На измерительных участках пути (прямая 7 км, кривые радиусом 625 и 350 м) уложено верхнее строение пути с типовой конструкцией. Отступления рельсовой колеи по геометрии на измерительных участках пути были не ниже второй степени. Испытательные
Рис. 1. Схемы размещения груза и балластировки для компенсации несимметричности
погрузки (размеры даны в мм)
поездки транспортера производились в прямом участке пути со скоростями до 120 км/ч, в круговых кривых радиусом 350 м со скоростями от 40 до 80 км/ч с изменением непогашенного ускорения от -0,43 до 0,63 м/с2 и радиусом 625 м - от 60 до 120 км/ч с изменением непогашенного ускорения от -0,50 до 0,89 м/с2. Диапазон изменения скоростей движения на боковое направление стрелочного перевода проекта 2750 составлял 5-40 км/ч.
Сравнение наибольших величин показателей динамических качеств груженого транспортера с нормативными значениями [10, 11] показало следующее:
1) наибольшие величины отношений рамных сил к статической осевой нагрузке при
движении в прямых участках пути со скоростями до 120 км/ч составляли 0,14 (35 % от нормативного значения 0,40), при движении в круговой кривой радиусом 625 м с непогашенным ускорением 0,89 м/с 2- 0,26 (65 % от нормативного значения), при движении на боковое направление стрелочного перевода не превышали 0,18 (45 % от нормативного значения 0,4);
2) наибольшие величины коэффициентов вертикальной динамики подрессоренных частей, зарегистрированные по динамическим напряжениям в шкворневом сечении над-рессорных балок, при движении в прямых участках пути и в круговой кривой радиусом 625 м со скоростями до 120 км/ч составили
Напряжения на наружной и внутренней кромке, МПа Боковые силы, кН Рамные силы, кН
80
60 50 40 30 20 10 0
70 80 90 100 110 120
Скорость, км/ч
Рис. 2. Зависимости показателей взаимодействия транспортера и пути от скорости движения в прямом участке: 1 - напряжения на наружной кромке, МПа; 2 - напряжения на внутренней кромке, МПа; 3 - боковые силы, кН; 4 - рамные силы, кН
140 120
100 80
60 40 20 0
70 80 90 100 110 120
Скорость, км/ч
Рис. 3. Зависимости показателей воздействия на путь транспортера в круговой кривой 17 км, Я = 625 м: 1 - напряжения на наружной кромке, дер. шп., МПА; 2 -напряжения на внутренней кромке, дер. шп., МПА; 3 - напряжения на наружной кромке, ЖБ. шп., МПА; 4 - напряжения на внутренней кромке, ЖБ. шп., МПА; 5 - боковые силы, дер. шп., кН; 6 - боковые силы, ЖБ. шп., кН; 7 - рамные силы, кН
1
2
3
4
Напряжения на наружной и внутренней кромке, МПа Боковые силы, кН Рамные силы, кН
соответственно 0,28 и 0,19 (46,7 и 31,7 % от нормативного значения 0,60), при движении в круговой кривой радиусом 350 м со скоростями до 80 км/ч - 0,14 (35 % от нормативного значения).
На рис. 2 и 3 приведены зависимости наибольших наблюденных величин некоторых показателей воздействия на путь груженого транспортера при движении по прямой и круговой кривой радиусом R = 625 м.
Из приведенных данных видно, что показатели динамических качеств, устойчивости движения (величины отношений рамных сил к статической осевой нагрузке) и воздействия на путь 8-осного транспортера, загруженного несимметричным грузом с применением балластировки грузонесущей рамы, позволяют организовать его транспортировку с допускаемыми скоростями, аналогичными скоростям универсальных грузовых вагонов на тележках модели 18-100.
Библиографический список
1. Инструкция по техническому обслуживанию вагонов в эксплуатации (инструкция осмотрщику вагонов). - Утв. Советом по железнодорожному транспорту государств-участников Содружества. -Протокол от 22.05.2009 г. № 50. - С. 28-34.
2. ГОСТ 22235-2010. Вагоны грузовые магистральных железных дорог. Общие требования по обеспечению сохранности при производстве погрузочно-разгрузочных и маневровых работ. - М. : Стандартинформ, 2011. - 18 с.
3. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). - М. : ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. - 319 с. (см. с. 169-170).
4. Львов А. А. Оценка влияния продольного смещения центра тяжести кузова экипажа с двойным подвешиванием на его динамические показатели / А. А. Львов, О. Г. Бржезовская, А. М. Бржезов-ский // Динамические качества и воздействие на путь локомотивов : труды ВНИИЖТ, вып. 542. -М. : Транспорт, 1975. - С. 155-164.
5. Brzhezovskiy A. Availability of an asymmetrical coach loading at full use of load - earring capasiti /
A. Brzhezovskiy // STS-Conference "Wheel/Rail Interface". - 1999. - Р. 559-560.
6. Бржезовский А. М. О нормировании величин удельных инерционных сил, применяемых для расчетов устойчивости и крепления грузов / А. М. Бржезовский, И. В. Смелянский, А. С. Фи-ницкий, Л. М. Мошек // Вестн. ВНИИЖТ. - 2013. -С. 57-65.
7. Бржезовский А. М. Нормы допустимого воздействия на путь и методы испытаний подвижного состава / А. М. Бржезовский, А. В. Заверталюк, Ю. С. Ромен // Железнодорожный транспорт. -2015. - № 5. - С. 40-45.
8. Бржезовский А. М. Актуализация норм допускаемых скоростей движения железнодорожного подвижного состава на инфраструктуре ОАО «РЖД» / А. М. Бржезовский, Б. Э. Глюзберг, И. В. Смелянский // Железнодорожный транспорт. -2017. - № 5. - С. 26-33.
9. Инструкция по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов на железных дорогах государств-участников СНГ, Латвийской Республики, Литовской Республики, Эстонской Республики -ДЧ-1835. - М. : Совет по железнодорожному транспорту государств-участников СНГ ; Планета, 2007. -186 с. (см. с. 53-57).
10. ГОСТ Р 55050-2012. Железнодорожный подвижной состав. Нормы допустимого воздействия на путь и методы испытаний. - М. : Стандартинформ, 2013. - 16 с.
11. ГОСТ 33211-2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам. -М. : Стандартинформ, 2016. - 54 с. (см. с. 34-36).
References
1. Instruktsiya po tekhnicheskomu obsluzhivaniyu vagonov v ekspluatatsii (instruktsiya osmotrshchiku vagonov) [Instruction on maintenance works of cars in service (instruction for an inspector)]. Utv. Sovet po zheleznodorozhnomu transport Gosudarstv-uchastnikov Sodruzhestva (appr. by The railway transport council of the Commonwealth Member states). Protocol dated 22.05.2009, N 50, pp. 28-34. (In Russian)
2. GOST 22235-2010. Vagony gruzoviye magis-tralnykh zheleznykh dorog. Obshchiye trebovaniyapo
obespecheniyu sokhrannosty pry proizvodstve pogru-zochno-razgruzochnykh i manevrovykh rabot [State Standard 22235-2010. Freight wagons of the main-line railway. General requirements on safety control during loading-unloading and shunting operations]. Moscow, Standartinform Publ., 2011, 18 p. (In Russian)
3. Normy dlya rascheta i proyektyrovaniya vagonov zheleznykh dorog MPS kolei 1520 mm (nesamokhod-nykh) [Design code of the MR cars for 1520 mm gauge railroads (unpowered)]. Moscow, GosNIIV-VNII-ZhT Publ., 1996, 319 p. (see pp. 169-170). (In Russian)
4. Lvov A.A., Brzhezovskaya O. G. & Brzhezov-skiy A. M. Otsenka vliyaniya prodolnogo smeshcheniya tsentra tyazhesty kuzova ekipazha s dvoinym podveshy-vaniyem nay ego dynamicheskiye pokazately [The assessment of axial displacement of a vehicle body gravity center with double-spring suspension impact on its dynamic indices]. Dynamicheskiye kachestva i vozdey-stviye naput lokomotivov. Trudy VNIIZhT [Dynamic properties and the influence of motive-power units on the track. Proceedings of VNIIZhT, vol. 542]. Moscow, Transport Publ., 1975, pp. 155-164. (In Russian)
5. Brzhezovskiy A. Availability of an asymmetrical coach loading at full use of load. Carrying capacity. STS-Conference "Wheel/RailInterface", 1999, pp. 559-560.
6. Brzhezovskiy A. M., Smelyanskiy I. V., Finits-kiy A. S. & Moshek L. M. O normirovanii velichyn udelnykh inertsionnykh syl, primenyaemykh dlay ras-chetov ustoychivosty i krepleniya gruzov [On magnitude normalization of specific inertial forces, applied for the purpose of buckling and strapping analysis]. Vestnik VNIIZhT [Proceedings of VNIIZhT]. Moscow, 2013, pp. 57-65. (In Russian)
7. Brzhezovskiy A. M., Zavertalyuk A. V. & Ro-men Y. S. Normy dopustimogo vozdeistviya na put i metody ispytaniy podvyzhnogo sostava [The norms of admissible impact on the track and the rolling stock test methods]. Zheleznodorozhniy transport [Railroad transport], 2015, no. 5, pp. 40-45. (In Russian)
8. Brzhezovskiy A. M., Glyuzberg B. E. & Smelyanskiy I. V. Aktualizatsiya norm dopuskayemykh sko-rostey dvyzheniya zheleznodorozhnogo podvyzhnogo sostava na infrastructure OAO "RZhD" [Updating the norms of the rolling stock permissible speed on OAO "Russian Railways" infrastructure]. Zheleznodorozhniy transport [Railroad transport], 2017, no. 5, pp. 26-33. (In Russian)
9. Instruktsiyapo perevozke negabaritnykh i tyazh-elovesnykh gruzov na zheleznykh dorogakh gosudarstv-uchastnikov SNG, Latviyskoy Respubliky, Estonskoy Re-spubliky - DCh-1835 [The instruction of out-of-gauge and heavy loads shipping on railroads of member states of the CIS, Latvian Republic, Lithuanian Republic, Estonian Republic - DCh-1835]. Moscow, Soviet of Railway of State-participants of the SNG, Planet Publ., 2007, pp. 53-57. (In Russian)
10. GOST R 55050-2012. Zheleznodorozhniypod-vyzhnoy sostav. Normy dopustymogo vozdeystviya na put i metody ispytaniy [GOST R 55050-2012. The rolling stock. The norms of admissible impact on the track and test methods]. Moscow, Standartinform Publ., 2013, 16 p. (In Russian)
11. GOST 33211-2014. Vagony gruzoviye. Trebo-vaniya k prochnosty i dynamicheskym kachestvam [State Standard 33211-2014. Freight wagons. Requirements to strength and dynamic properties]. Moscow, Standartinform Publ., 2016, 54 p. (see pp. 34-36). (In Russian)
СМЕЛЯНСКИЙ Игорь Владимирович - канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, йку83@ mail.ru; *БРЖЕЗОВСКИЙ Александр Менделович - канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, s_brz@mail.ru; ТОЛМАЧЕВ Сергей Владимирович - старший научный сотрудник, karst@yandex.ru (АО «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта»).
