CC BY
38
50 лет Октября бульвар, д. 7, г. Брянск, 241035, Российская Федерация.
Ассистент кафедры «Подвижной состав железных дорог», БГТУ.
Измеров Олег Васильевич
Администрация губернатора Брянской области и правительства Брянской области.
Ленина пр., д. 33, г. Брянск, 241002, Российская Федерация.
Главный консультант отдела информационных систем хозяйственного управления администрации губернатора Брянской области и правительства Брянской области.
Маслов Максим Александрович
Брянский государственный технический университет (БГТУ).
50 лет Октября бульвар, д. 7, г. Брянск, 241035, Российская Федерация.
Аспирант кафедры «Подвижной состав железных дорог», БГТУ.
The assistant of the department «Railway rolling stock» of the Bryansk State Technical University.
Izmerov Oleg Vasilevich
Governor of the Bryansk regional administration and the Government of the Bryansk region.
33, Lenin st., Bryansk, 241002, Russian Federation.
Chief consultant of the department of information systems of economic management of the Governor of the Bryansk regional administration and the Government of the Bryansk region.
Maslov Maksim Aleksandrovich
Bryansk State Technical University (BSTU).
7, 50 years of October boulevard, Bryansk, 241035, Russian Federation.
Graduate student of the Department «Railway rolling stock», BSTU.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Классификация динамических явлений в тяговом приводе локомотива [Текст] / Д. Я. Антипин, Д. А. Бондаренко и др. // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2016. - № 3 (27). -С. 17 - 23.
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Antipin D. Y., Bondarenko D. A., Izmerov O. V., Maslov M. A. Classification of dynamic phenomena in the traction drive locomotive. Journal of Transsib Railway Studies, 2016, vol. 27, no. 3, pp. 17 - 23. (In Russian).
УДК 629.4.02:621.01:51-7
В. Е. Гозбенко1, А. И. Карлина2
1Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС), 2Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИрНИТУ), г. Иркутск, Российская Федерация
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВАГОНА С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ, НАХОДЯЩЕГОСЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ВЫНУЖДАЮЩЕЙ СИЛЫ
Аннотация. Рассмотрены вынужденные колебания четырехосного транспортного средства, имеющего двойное рессорное подвешивание. Движение системы с шестью степенями свободы с достаточной точностью можно представить системой с двумя степенями свободы. Поэтому кузов транспортного средства обладает двумя степенями свободы: боковым относом и вилянием (подпрыгиванием и галопированием тележек будем пренебрегать). Общее число степеней свободы модели равно двум. Рассмотрен способ, который приводит к замкнутому решению для установившихся вынужденных колебаний. Определено, что при стремле-кТ к Т пп
нии -4- и -4— к (п = 1, 2,...) амплитуды колебаний будут неограниченными. Поэтому параметры к¡, к2 и
Т необходимо назначать исходя из требуемого значения амплитуд. В результате исследований составлены дифференциальные уравнения движения системы и получено аналитическое решение для случая приложения внешней кусочно-постоянной вынуждающей силы.
Ключевые слова: динамика, динамическая модель, колебания, кузов, модель неровности, колесо, возмущения, уравнения движения, жесткость, демпфирование, дифференциальные уравнения, обобщенное решение, аналитическое решение.
■■¡И ИЗВЕСТИЯ Транссиба 23
Valery E. Gozbenko1, Antonina I. Karlina2
Irkutsk State Transport University (ISTU), 2Irkutsk National Research Technical University (INRTU), Irkutsk, Russia
THE MATHEMATICAL ACTION OF THE PERIODIC DRIVING FORCE ON A SYSTEM WITH TWO DEGREES OF FREEDOM
Abstract. Considered forced oscillations offour-axle vehicle with dual spring suspension. It is obtained that the movement system with six degrees of freedom with sufficient accuracy can be represented by a system with two degrees of freedom. Therefore, the vehicle body has two degrees of freedom: lateral skidding and wobbling, Bouncing and galloping trucks will be neglected. The total number of degrees of freedom of the model equal to two. The method, which
kT k T nn
leads to a closed solution of the forced oscillation. Defined. That tends and -4— to (n = 1, 2,...), the amplitude of the oscillations will be unlimited. Therefore, the parameters k1, k2 and T must be selected on the basis of required values of amplitudes. As a result of research compiled by the differential equation of motion of the system and obtained analytical solution for the case of external piecewise constant driving force.
Keywords: dynamics, dynamic model, oscillations, automobile, model roughness, wheel, perturbations, motion equations, stiffness, damping, differential equations, generalized solution, analytical solution.
Исследования вынужденных колебаний на прямолинейном участке пути связаны с тем, что транспортное средство движется по некоторой направляющей, у которой имеются неизбежные неровности [1 - 3]. Колебания транспортного средства, вызванные неровностями, могут оказаться нежелательными в зависимости от частоты проявления этих неровностей по длине пути и от скорости экипажа.
Рассмотрим вынужденные колебания четырехосного транспортного средства, имеющего двойное рессорное подвешивание. Ранее получено, что движение системы с шестью степенями свободы с достаточной точностью можно представить системой с двумя степенями свободы. Поэтому примем, что кузов транспортного средства обладает двумя степенями свободы: подпрыгиванием и галопированием. Боковым относом, подергиванием, боковой качкой и вилянием будем пренебрегать. Общее число степеней свободы модели равно двум (рисунок 1).
7777777777777777,'> 7777777777777777
Рисунок 1 - Расчетная схема колебаний транспортного средства с двумя степенями свободы
Для исследования колебаний подрессоренных частей транспортного средства приняты
С12 -
обозначения: тК, - масса кузова; IК - момент инерции кузова при галопировании; с1
вертикальная жесткость центрального подвешивания тележки; фК, - угловые перемещения кузова; Ь1 + Ь2 - база кузова.
Решим задачу определения установившихся вынужденных колебаний, вызываемых периодической кусочно-постоянной вынуждающей силой:
24ИЗВЕСТИЯ Транссиба №203(267)
е (г + Т) = ):
где Т - период изменения силы (рисунок 2).
(1)
Рисунок 2 - Форма прилагаемой вынуждающей силы:
е(0 = 00 при о<г<-2, 0(г) = -е0 при Т<г <Т
Рассчитав кинетическую и потенциальную энергию и используя уравнения Лагранжа II рода, получим систему дифференциальных уравнений [4 - 7]:
+ (11 + с12 )2к + (11 ц - с12ц2 )ф к = е(г);
1к фк + (11 ц12 + с12v )рк + (11 - с12ц2 ^к = 0.
(2)
(3)
Для упрощения системы (2) положим А11 = тК , С11 = с11 + с12, С12 = С21 = с11£1 — с12Ь2,
А22 = 1К , с22 = с11+ с12ц2 .
Тогда система (2) примет вид:
| а112к + с11 2к + с12 фк = е(г); 1а22 ф к + с21 2 к + с 22 ф к = 0.
Перейдя к главным координатам
12к = 01 + ^
1фк = и-101 + ц 2 ^
получим систему:
Г«101+с101 = б(г); 1«2 02 + с2 02 = е(г X
или
(4)
(5)
+ к2! ^
а,
02 + к2 02 =
е(г)
а
ИЗВЕСТИЯ Транссиба
25
Здесь
A(1)
С - A k2 A(1) С - A k
2 _ ^11 "л11л1 _и 2 = ^ 11 112 = и .
гч > ,(1) м-2 '
2
С,
12
15 A1(1)
С
2
12
= a11 + a22 и1 .
a2 = A11 + а22и2.
с1 = с11 + 2с12 и1 + с22и2 ;
с2 = С11 + 2с12и 2 + с22и 2 •
(8)
Собственные частоты к1 и к2 колебаний системы в главных координатах определяют по
формулам: k1 =
^ и k2 =
a.
a,,
Рассмотрим способ, который приводит к замкнутому решению для установившихся вынужденных колебаний [8 - 16]. Рассматривая действие периодической силы (1), будем находить решения = ql(t) , q2 = q2(í), имеющие тот же период Т , что и у силы, т. е. оно должно удовлетворять условиям периодичности:
qw (0) = ^(Т); (0) = й(Т); q 20(0) = q2(Т); <120(0) = <12(Т).
Движение в интервале [0, Т] описывается выражениями:
(9)
q1 = q10 cosk1t + í°sink1t +—— JQ(^)sink1(t -
h n h J
1
a1 k1 0
q2
■ 1 t = q20 cos k2t + -^sin k1t +--JQ(^)sin k2 (t -
k 2 a2 k 2 0
(10)
Для дальнейшего решения необходимо вывести выражения скорости qx и q2:
q1 = -q10k1 sink1t + q10 cosk1t + — JQ(^)cosk1(t-tyd^;
a
10
q2 =-q20k2 sink2t + q20 cosk2t + — JQ(^)cosk2(t-
a
20
Для момента времени t = T выражения (10) и (11) дают следующее:
■ 1 T
q1(T) = q10 cosk1T + ^sink1T + -—JQ(^)sink1(T-
(11)
a1 k1 0
q2 (T) = qM cosk2T + ^sin kT + Jsin k2 (T -
k2 a2 k2 0
1 T
¿¡1(T) = -q10ksink1T + q10 cosk1T +--JQ(^)cosk1(T-
a
10 1T
■2(T) = -q20k sin k2t + q20 cosk2t + — Jcosk2(T - m.
/7 *
(12)
(13)
с
2
26ИЗВЕСТИЯ Транссиба №203(267)
Введем сокращенные обозначения для величин:
10(^)008 кт = С 01, | —£)яп к^ = ^;
10(^)008 к 2 ^ = С02, | —й)яп к 2 ^ = ^.
(14)
(15)
Учитывая условия (9) перепишем выражения (12), (13) в виде:
010 = 010 008 к1т + к"81п к1т + 81п к-с01 — 00)5 к'т ^ 01;
к1 к1 к^
0
020 = 020 008к2Т +—20 81п к1Т +
к
01 = —010к81пк1Т + 010 008к1Т +
81п к 2Т 008 к2Т
~ ' по
а2к2
а2к2
V •
008к— С + 81пк1Т ;
V 01;
а
-С01 +■
а
01 м
02 = —020к 81п к2Т + 020 008к2Т +- с02 + ^02 .
а
Из систем (16) и (17) найдем:
1
010 =
020
2а1к1 1
с01^ +^ 01
2а2 к 2
С0201В + V
02
010 =
, 020
1
2а1 1
а
к1Т
Я — с0
2а2
к-Т 2
я02 2--с02
С помощью выражения (10) можно окончательно получить:
1
01 (г) =
2а1к1
+Ял 1008 к1г +
(
+
/ Т
V 0101Б -2- — С01 181п к1г + 21 —® 81п к1 (г — ^
02 (г) =
2а2 к 2
с02 0^ -2Г + я02 1 008 к2г +
+ Г V 02 — С02 1 81п к 2г + 2 }б(§) 81п к 2 (г — ^
После вычисления по формулам (14) и (15) получим:
С,
200
(
01
к1
81п к1Т
1 — 008 — 1, V 01 =— ^
2 У 01 к1
008 к1Т
(
1 — 008—1
к1Т
V
2
С02 = ——^ 81п к 2Т к2
1 — 008 1, V 02 =— -008 к 2Т
V 2 ^ 02 к2 2
1 — 008—2— 2
V
(16)
(17)
(18) (19)
(20)
(21) (22)
-
1
^'ИЗВЕСТИЯ Трансси ба 27
Выражение (20) примет вид: T
если 0 < I <--
2
Qo
-1 v
1 - соб - tg -4-81П к ^ I;
q2(t) = О0- | 1 - соб к21 - tg
к ^
б1п к 4
T
если — < t < T -2
q1(t) = - ^
cl
q2(t) = - ^
1 - соб к1 It - ^1- щ- к1 It - ^
T
к 2T
T
1 - соб к21 t--I -—б1п к21 t--
2
4
2
(24)
к^ к 2T пп
При стремлении —— и —— к — (п = 1, 2,...) амплитуды колебаний будут неограниченными. Поэтому параметры к1, к2 и Т необходимо назначать исходя из требуемого ограниченного значения амплитуд.
В результате исследований составлены дифференциальные уравнения движения системы и получено аналитическое решение для случая приложения внешней кусочно-постоянной вынуждающей силы.
Список литературы
1. Ахмадеева, А. А. Рациональное задание числа степеней свободы динамической модели грузового вагона [Текст] / А. А. Ахмадеева, В. Е. Гозбенко // Системы. Методы. Технологии / Братский гос. ун-т. - Братск. - 2011. - № 12. - С. 25 - 28.
2. Вериго, М. Ф. Динамика вагонов [Текст] / М. Ф. Вериго. - М.: Транспорт, 1988. -174 с.
3. Вершинский, С. В. Динамика вагона [Текст] / С. В. Вершинский, В. Н. Данилов, В. Д. Хусидов. - М.: Транспорт, 1991. - 360 с.
4. Гарг, В. К. Динамика подвижного состава [Текст] / В. К. Гарг, Р. В. Дуккипати. -М.: Транспорт, 1988. - 391 с.
5. Николаев, В. А. Разработка методов аналитического конструирования квазиинвариантных систем рессорного подвешивания железнодорожных экипажей: диссертация . докт. техн. наук. - Омск, 2003. - 371 с.
6. Воротилкин, А. В. Математическая модель динамического взаимодействия в системе «колесо-рельс» с учетом их лубрикации [Текст] / А. В. Воротилкин, С. К. Каргапольцев,
B. Е. Гозбенко; Иркутский гос. ун-т путей сообщения. - М., 2006. - 24 с. - Деп. в ВИНИТИ. 13.02.2006. №152. В2006.
7. Оленцевич, В. А. Анализ причин нарушения безопасности работы железнодорожной транспортной системы [Текст] / В. А. Оленцевич, В. Е. Гозбенко // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. - Иркутск. -2013. - № 1. - С. 180 - 183.
8. Ахмадеева, А. А. Динамические свойства вагона с двухступенчатым рессорным подвешиванием [Текст] / А. А. Ахмадеева, В. Е. Гозбенко / Современные технологии. Системный анализ. Моделирование // Иркутский гос. ун-т путей сообщения. - Иркутск, 2010. - № 3. -
C. 60 - 69.
4
2
28ИЗВЕСТИЯ Транссиба №203(267)
9. Ахмадеева, А. А. Определение главных координат вагона с двухступенчатым рессорным подвешиванием [Текст] / А. А. Ахмадеева, В. Е. Гозбенко // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. - Иркутск. -
2011. - № 4. - С. 71 - 76.
10. Ахмадеева, А. А. Вертикальные колебания экипажа с упруго-подвешенным грузом [Текст] / А. А. Ахмадеева, В. Е. Гозбенко, С. К. Каргапольцев // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. - Иркутск. -
2012. - № 1. - С. 42 - 46.
11. Цисовски, Т. Совершенствование систем управления колебаниями подвижного состава железных дорог: диссертация ... докт. техн. наук. М., 2001. - 334 с.
12. Ахмадеева, А. А. Колебания экипажа с упруго-подвешенным грузом при силовом возмущении [Текст] / А. А. Ахмадеева, В. Е. Гозбенко, Е. М. Лыткина // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. -Иркутск. - 2012. - № 4 (36). - С. 47 - 50.
13. Гозбенко, В. Е. Вертикальные колебания экипажа с учетом неровностей пути [Текст] / В. Е. Гозбенко, А. А. Ахмадеева // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. - Иркутск. - 2013. - № 3 (39). - С. 56 - 59.
14. Пановко, Я. Г. Введение в теорию механических колебаний [Текст] / Я. Г. Пановко. -М.: Наука, 1989. - 252 с.
15. Хоменко, А. П. Особенности моделирования динамических процессов в задачах управления колебаниями сложных технических объектов [Текст] / А. П. Хоменко, С. В. Елисеев, В. Е. Гозбенко, В. И. Соболев, А. В. Димов, М. А. Драч, А. А. Титов, М. Ю. Богатов, Г. С. Солодов, Н. В. Банина, Е. Ю. Донская, А. В. Лукьянов, А. А. Засядко, Н. К. Кузнецов. 2005. - 218 с. - Деп. в ВИНИТИ 22.02.2005, № 255-В2005.
16. Гозбенко, В. Е. Изменение динамического состояния упругосвязанных систем / В. Е. Гозбенко, А. П. Хоменко. 2002. - 37 с. - Деп. в ВИНИТИ 23.07.2002, № 1379-В02.
References
1. Akhmadeeva A. A., Gozbenko V. E. Rational assignment of degrees of freedom dynamic fashion-whether freight car [Ratsional'noe zadanie chisla stepenei svobody dina-micheskoi modeli gruzovogo vagona]. Sistemy. Metody. Tekhnologii - Systems. Methods. Technologies, 2011, no. 12, pp. 25 - 28.
2. Verigo M. F. Dinamika vagonov. Konspekt lektsii (Dynamics wagons). Moscow: Transport, 1988, 174 p.
3. Vershinskii S. V., Danilov V. N., Khusidov V. D. Dinamika vagona (Dynamics wagon). Moscow: Transport, 1991, 360 p.
4. Garg V. K., Dukkipati R. V. Dinamika podvizhnogo sostava. (Dynamics of rolling stock). Moscow: Transport, 1988, 391 p.
5. Nikolaev V. A. Razrabotka metodov analiticheskogo konstruirovaniia kvaziinvariant-nykh sistem ressornogo podveshivaniia zheleznodorozhnykh ekipazhei (Development of methods for analytical design of quasi-invariant systems of spring suspension of railway vehicles). Doctor's thesis, Omsk, OSTU, 2003, 371 p.
6. Vorotilkin A. V., Kargapol'tsev S. K., Gozbenko V. E. Matematicheskaia model' dina-micheskogo vzaimodeistviia v sisteme «koleso-rel's» s uchetom ikh lubrikatsii (Mathematical model dinanomic cooperation in the «wheel-rail» system, based on their lubrication). Irkutsk: ISTU, 2006, 24 p.
7. Olentsevich V. A., Gozbenko V. E. Analysis of the causes of security breaches in rail transport system [Analiz prichin narusheniia bezopasnosti raboty zhe-leznodorozhnoi transportnoi sistemy]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie - Modern technologies. System analysis. Simulation, 2013, no. 1. pp. 180 - 183.
ИЗВЕСТИЯ Транссиба
29
8. Akhmadeeva A. A. Gozbenko V. E. The dynamic properties of the car with two-spring suspension [Dinamicheskie svoistva vagona s dvukhstupenchatym ressornym podveshivaniem]. Sov-remennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie - Modern technologies. System analysis. Simulation, 2010, no. 3, pp. 60 - 69.
9. Akhmadeeva A. A., Gozbenko V. E. Determination of the main coordinates of the car with two-stage springs nym suspending [Opredelenie glavnykh koordinat vagona s dvukhstu-penchatym ressornym podveshivaniem]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie - Modern technologies. System analysis. Simulation, 2011, no. 4, pp. 71 - 76.
10. Akhmadeeva A. A., Gozbenko V. E., Kargapol'tsev S. K. Vertical oscillations of the crew with an elastically-suspended load [Vertikal'nye kolebaniia eki-pazha s uprugo-podveshennym gru-zom]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie - Modern technologies. System analysis. Simulation, 2012, no. 1, pp. 42 - 46.
11. Tsisovski T. Sovershenstvovanie sistem upravleniia kolebaniiami podvizhnogo sostava zheleznykh dorog (Improved vibration control systems, railway rolling stock). Moscow: MSTU, 2001, 334 p.
12. Akhmadeeva A. A., Gozbenko V. E., Lytkina E. M. Crew oscillations with uprugopodvesh-ennym load when the power perturbations [Kolebaniia ekipazha s uprugo-podveshennym gruzom pri silovom vozmushchenii]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie - Modern technologies. System analysis. Simulation, 2012, no. 4 (36), pp. 47 - 50.
13. Gozbenko V. E., Akhmadeeva A. A. Vertical oscillations of the crew, taking into account the rough ways [Vertikal'nye kolebaniia ekipazha s uchetom nerovno-stei puti]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie - Modern technologies. System analysis. Simulation, 2013, no. 3 (39), pp. 56 - 59.
14. Panovko Ia. G. Vvedenie v teoriiu mekhanicheskikh kolebanii (Introduction to the theory of mechanical oscillations). Moscow: Nauka, 1989, 252 p.
15. Khomenko A. P., Eliseev S. V., Gozbenko V. E., Sobolev V. I., Dimov A. V., Drach M. A., Titov A. A., Bogatov M. Iu., Solodov G. S., Banina N. V., Donskaia E. Iu., Luk'ianov A. V., Zasi-adko A. A., Kuznetsov N. K. Features simulation of dynamic processes in the problem-chah vibration control of complex technical objects [Osobennosti modelirovaniia dinamicheskikh protsessov v zada-chakh upravleniia kolebaniiami slozhnykh tekhnicheskikh ob"ektov]. 2005, 218 p.
16. Gozbenko V. E., Khomenko A. P. Changing the dynamic state uprugosvyazannyh systems [Izmenenie dinamicheskogo sostoianiia uprugosviazannykh system]. 2002, 37 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Гозбенко Валерий Ерофеевич
Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС).
Чернышевского ул., д. 15, г. Иркутск, 664074, Российская Федерация.
Доктор технических наук, профессор кафедры «Математика», ИрГУПС.
Тел.: +7 (3952) 63-83-57.
E-mail: vgozbenko@yandex.ru
Карлина Антонина Игоревна
Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИрНИТУ).
Лермонтова ул., д. 83, г. Иркутск, 664074, Российская Федерация.
Заместитель начальника управления научной деятельностью.
E-mail: karlinat@mail.ru.
INFORMATION ABOUT THE AUTHOR
Gozbenko Valery Erofeyvich
Irkutsk State Transport University (ISTU). 15, Chernishevsky str., Irkutsk, 664074, Russia. Dr. Sci. Tech, professor of department «Mathematics», ISTU.
Phone: +7 (3952) 63-83-57. E-mail: vgozbenko@yandex.ru
Karlina Antonina Igorevna
Irkutsk National Research Technical University (INRTU).
83, Lermontov st., Irkutsk, 664074, Russia/ Deputy Head of the research activities. E-mail: karlinat@mail.ru
30ИЗВЕСТИЯ Транссиба №203(267)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Гозбенко, В. Е. Математическая модель вагона с двумя степенями свободы, находящегося под действием периодической вынуждающей силы [Текст] / В. Е. Гозбенко, А. И. Карлина // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2016. -№ 3 (27). - С. 23 - 31.
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Gozbenko V. E., Karlina A. I. The mathematical action of the periodic driving force on a system with two degrees of freedom. Journal of Transsib Railway Studies, 2016, vol. 27, no. 3, pp. 23 - 31. (In Russian).
УДК 629.4.025
А. В. Жебанов
Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС), г. Самара, Российская Федерация
ПУТИ СНИЖЕНИЯ ТЕПЛОПОТЕРЬ ВЯЗКИХ НЕФТЕГРУЗОВ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ
Аннотация. Перевозка застывающих грузов железнодорожным транспортом, а именно вагонами-цистернами, сопровождается рядом трудностей. К их числу относятся понижение температуры перевозимого нефтепродукта, вызывающее повышение его вязкости, невозможность быстрой разгрузки, изменение эксплуатационных характеристик перевозимых нефтепродуктов, увеличение простоя вагонов-цистерн. Приведен анализ скорости охлаждения перевозимых грузов в зависимости от размеров и толщины теплоизолирующего слоя. Введенные формулы показывают, что наличие теплоизолирующей оболочки вызывает отклонение радиуса цилиндрической емкости от оптимального значения. При этом тепловая изоляция существенно снижает коэффициент теплопередачи в окружающее пространство и способствует ускорению процесса выгрузки.
Ключевые слова: перевозка застывающих грузов, вагон-цистерна, сохранение температуры, изменение эксплуатационных характеристик топлива, теплоизоляционные материалы.
Alexander V. Zhebanov
Samara State Transport University (SSTU), Samara, the Russian Federation
WAYS TO REDUCE A HEAT LOSS VISCOUS OIL CARGO DURING RAILWAY TRANSPORTATION
Abstract. Solidifying transportation of goods by rail, namely, tank wagons is accompanied a number of difficulties. These include: lowering the temperature of the transported oil, accompanied by the growth of its viscosity, the inability to quickly discharge, change in performance of transported oil products, an increase in idle tank cars. The analysis of the cooling rate of the goods transported, depending on the size and thickness of the insulating layer. Introduced formulas show that the presence of the heat-insulating sheath is cylindrical vessel radius deviation from the optimum value. When this thermal insulation reduces considerably the heat transfer coefficient in the surrounding area and to accelerate the discharge process.
Keywords: transportation of solidifying cargo, tank-wagon, temperature preservation, change of operational characteristics of the fuel, thermal insulation materials.
Вязкие, застывающие и затвердевающие нефтепродукты (мазуты, масла, парафинистые нефти, битум и др.) при транспортировке железнодорожным транспортом погружают, как правило, в вагоны-цистерны в разогретом состоянии с температурой 60 - 80 °С.
При транспортировке нефтепродукты охлаждаются, переходят в вязкое состояние, затрудняющее, а в некоторых случаях даже делающее невозможным их выгрузку без предварительного разогрева различными способами.
В данной статье рассмотрены вопросы по оценке влияния размеров и толщины теплоизолирующей оболочки транспортной емкости на скорость охлаждения нефтегруза, а также во-
ИЗВЕСТИЯ Транссиба 31
