Нурмамбетов С.М., Кайнарбеков А.К., Сериккулова А.Т.

 

г.Алматы, Республика Казахстан

 

РАЗРАБОТКА НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ФИТИНГОВОГО УПОРА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ В УСЛОВИЯХ СИЛЬНОГО ВЕТРА

 

Четырёхосная платформа для перевозки крупнотоннажных контейнеров массой брутто 20,30 т имеет грузоподъёмность 60 т, длину по концевым балкам рамы 18 400 мм и базу 14720 мм. Перевозка  крупнотоннажных контейнеров на такой платформе обеспечивает лучшее использование грузоподъёмности и надёжное их крепление по сравнению с универсальными платформами. Платформа имеет мощную сварную раму, состоящую из хребтовой балки, двух боковых, двух шкворневых, двух   концевых и пяти промежуточных поперечных  балок. Она выполнена без настила пола и бортов. Для крепления типовых большегрузных контейнеров предусмотрены десять поворотных и четыре угловых неподвижных упора, изготовленных из низколегированной стали марки 10ХСНД. Упоры позволяют располагать на платформе  контейнеры принятой в любом  сочетании. Платформа  такой конструкции пригодна для перевозки контейнеров с параметрами Международной организации по стандартизации на всей территории стран СНГ и Балтии и в зарубежных  странах. И имеет большой экономический эффект. В связи с этим филиалом АО «НК»КТЖ» предложено новая конструкция фитингового упора для крепления  железнодорожных крупнотоннажных контейнеров (далее – замок –фиксатор), которые имеют ряд преимуществ с использующимися  в эксплуатации  фитинговых платформ фитинговыми упорами  и предотвращает опрокидование крупнотоннажных контейнеров с фитинговой платформы от сильных порывов ветра, а также обеспечивает безопасность движения.

Разрабатываемой новой конструкции фитингового упора присвоено название «Замки (стопоры) фитинговые поворотные откидного и приварного типы железнодорожных платформ»  для перевозки крупнотоннажных контейнеров.

Республика Казахстан занимает выгодное положение между Китаем и Европой, Россией и Индией. Это определяет мощ­нейший транзитный потенциал нашей страны. Но за транзитные грузы необ­ходимо бороться. Прежде всего, сверхжесткая конкуренция на рынке между­народных железнодорожных перевозок требует предельной рационализации всего технического процесса обработки и доставки грузов, усиленное развитие новых, чрезвычайно перспективных видов железнодорожных услуг  кон­тейнерных перевозок. Как известно, именно контейнерные перевозки счита­ются одним из наиболее динамично развивающихся сегментов международ­ного транспортного рынка. Контейнерные перевозки  это универсальный вид транспортировки грузов с точки зрения их мультимодальности. Мультимодальные перевозки позволяют доставлять грузы в контейнерах по желез­ной дороге, затем в порту перегружать контейнеры на морское судно, а по прибытии  на железнодорожную платформу либо на автотранспорт. Слу­чайно доля контейнерных перевозок в общем объеме грузовых перевозок сейчас занимает порядка 55 %, а к 2013 году, по прогно­зам, этот показатель достигнет 75%. На сегодня общемировой ежегодный прирост объема контейнерных перевозок составляет порядка 10%. Оче­видно, что положительная динамика в обозримом будущем не только сохра­нится, но и будет нарастать.

В Транспортной стратегии Республики Казахстан до 2015 года постав­лена задача по доведению объемов транзита через территорию нашего госу­дарства до 30 млн. тонн грузов. Современная концепция развития сети меж­дународных транспортных коридоров, проходящих по территории Казах­стана, основывается на трех приоритетных направлениях: первое - Россия, страны Европы и Балтии; второе - Китай, Япония и страны Юго-Восточной Азии; третье - Республики Средней Азии и Закавказья, Иран и Турция.

Особую роль в увеличении контейнерных перевозок в транзитном и импортном сообщении сыграли контейнерные поезда. К преимуществам кон­тейнерных поездов, в первую очередь, следует отнести: сокращенные сроки перевозок грузов, высокую степень обеспечения сохранности грузов в кон­тейнерах, упрощенные процедуры пересечения границ, таможенного оформ­ления, а также сокращение транспортных расходов на перевозку до 30 про­центов в сравнении с обычными грузовыми поездами, возможность приме­нения единого сводного тарифа по всему маршруту.

Контейнеризация перевозок создает условия для комплексной механи­зации погрузочно-выгрузочных и складских работ, доставки грузов потреби­телям без тары или в облегченной таре по наиболее экономичным схемам с высокой сохранностью.

 Внедрение крупнотоннажных контейнеров положи­тельно повлияло на развитие перевозок грузов в международных сообще­ниях.

 Все выше сказанное, определяет огромное значение контейнерных пе­ревозок для Республики Казахстан. Техническая оснащенность данного вида перевозок достаточно хороша. Но в данном вопросе имеются некоторые спе­цифические проблемы.

 Рассмотрим одну из них. Для крепления контейнера на платформе применяются фитинговые упоры. Это металлический штырь, который входит в паз на днище контейнера и тем самым препятствует перемещению контей­нера в горизонтальной плоскости. Вертикальному перемещению контейнера препятствует его вес. Эта система хорошо работает в обычных условиях.

Основной транзитный поток контейнерных грузов из Китая проходит через станцию Достык. Это уникальное в географическом смысле место, здесь находятся так называемые  «Джунгарские ворота», проход в горах ши­риной 40 км. Отсюда создаются сверх благоприятные условия для возникно­вения ветра. Данное место отличается наличием постоянного и сильного вет­ра. Ветер дует круглый год, скорость его может достигать 50-70 м/сек (ура­ган). Вследствие этого возникла специфическая проблема данной станции. Контейнеры поднимаются ветром вверх, преодолевая силу тяжести. Обыч­ные фитинги ветру в этом не препятствуют. Контейнеры срывает ветром с платформ, что ведет к потере груза.

Необходим фитинговый упор, который фиксировал бы контейнер не только в горизонтальном направлении, но и так же в верхнем направлении.

В конструкторско-экспериментальном центре (КЭЦ) Алматы Филиал АО «Национальная компания «КТЖ» разработан фитинговый упор новой конструкции.

Известный упор фитинговый, принятый авторами за прототип, состоящий из плиты с призматическим упором, имеющим в плане форму прямоугольника, имеет недостатки, который является: слабое крепление контейнера в вертикальном направлении. При сильной тряске, порыве ветра, контейнер перемещается в вертикальном направлении и падает с платформы.

Замки должны соответствовать требованиям  Закона РК от 08.12.2001г. №266-П «О железнодорожном  транспорте», а также  требованиям технических условий и комплекту конструкторской документации: основные линейные и геометрические размеры, масса замков.

Замки должны быть: приварены к фитинговой платформе и удерживать контейнера на платформе от вертикальных и горизонтальных перемещений и обеспечивать безотказный запирающий механизм, гарантирующий стопорение клыка в фитингах контейнеров, замки  укомплектованы съемной рукояткой; рукоятки должны всегда работать в горизонтальной плоскости и их отгибы направлены вверх.

Замки должны: выдерживать усилие  растяжения не менее   150 кН без остаточной деформации, прочность клыка замка при сжатии  выдерживать усилие сжатия не менее 150 кН без остаточной деформации или других отклонений, которые привели бы упор в негодность.

Выступы замка должны выдерживать перерезывающее усилие в поперечном и продольном направлениях без остаточной деформации, или других отклонений которые привели бы упор в негодность.    

Конструкция замка должна обеспечивать удобство выполнения работ по очистке их от грязи и пыли.

Средняя наработка замков до отказа Тср должна быть не менее 10000 часов.

Средний срок службы замков должен быть не менее 3 лет.

Замки   должны обладать необходимой   механической   прочностью   и достаточной  устойчивостью против коррозии и эрозионного воздействия воды. Требования к сырью и материалам: замки должны изготавливаться из углеродистых и низкоуглеродистых сталей марок СТ 3 и СТ 4, кроме сталей повышенной коррозийной стойкости, марки стали применяемые для изготовления замков должны соответствовать указаниям в рабочих чертежах,  а также  ГОСТ  380,  ГОСТ 19281,  подтверждаться сертификатом. Допускается, по согласованию с разработчиком проекта, производить замену стали на равнопрочную или сталь более высокой прочности.

Для автоматической сварки в среде углекислого газа замка в фитинговой платформе должна применяться проволока по ГОСТ 2246 или порошковая по ГОСТ 26101, ГОСТ 26271.

Монтаж замков должен производиться в соответствии с требованиями нормативных документов на монтаж и правилами, установленными проектом организации и производства монтажных работ.

Для крепления крупнотоннажных контейнеров применяют на фитинговой платформе приварного типа с поворотным упором с фиксацией под углом 900 в разобранном виде (корпус фитинга с торцевой стороны)

Изобретение Упора фитингового поворотного относится филиалу АО «НК КТЖ» «КЭЦ» конструкторскому экспериментальному цеху и на упор поворотный (замок-стопорный) 30. 11. 2012 г. получен от Комитета интеллектуальной собственности Министерства Юстиции Республики Казахстан ИННОВАЦИОННЫЙ ПАТЕНТ за № 26448  НА  ИЗОБРЕТЕНИЕ, название «Упор фитинговый поворотный», а также имеется Сертификат качества РК.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и в ча­стности к креплению большегрузных контейнеров на железнодорожной платформе. Упор фитинговый поворотный, состоящий из плиты основания с призматическим упором, имеющим в плане форму прямоугольника, отличающийся тем, что сверху и снизу на плите основании имеются подвижные призматические упоры, имею­щий возможность поворота вокруг оси перпендикулярной поверхности плиты. Применение предложенного упора фитинового поворотного значи­тельно повысит надежность крепления контейнера к платформе во время движения железнодорожного состава, обеспечит крепление во время силь­ных порывов ветра.

 

IMG_3485

 

Рисунок 1 – Корпус фитинга с торцевой стороны

 

7

 
 

6
 

5
 

4
 

3

 
 

2
 

1
 

7
 

 

1 – Рычаг переключательный; 2 – Болт регулировочный; 3 – Пружина; 4 – Шарик; 5 – Клык; 6 – Поворотная шайба; 7 – Корпус фитинга.

Рисунок 2 - Упор  фитинговый поворотный

 

Данный фитинговый упор, изобретенный КЭЦ широко используется на платформах перевозимых контейнеров на участке между станциями Алматы-Алашанкоу –КНР и РК, также рассматривается открытие маршрута между Алматой и Ираном, где должны использоваться эксплуатация в контейнерных поездах.

Годовая экономия составляет при  23.1 часовой рабочей неделе (144.08 рабочих дней) с вычетом стоимости 4-х фитинговых упоров на сумму 106 561,4 тенге: (144,08 * 57 423,5) - 91 649 = 8 273 577, 8 тенге

Рассчитываем фитинг на вертикальную нагрузку (рисунок 3). На фитинг в вертикальном направлении действует сила F разрыва , которая стремится поднять контейнер вверх. Примем допустимое нормальное напряжения на разрыв σ = 100 МПа.  Диаметр стержня равен 25 мм (0,025м).

На разрыв фитинг может выдержать не менее 4906 кг нагрузки или 4,9 тонны.

Рассчитаем фитинг на изгиб. На фитинг в горизонтальном направле­нии действует сила Fизгиба, которая стремится сдвинуть контейнер вбок. Примем допустимое касательное напряжение изгиба τ= 75 МПа.

Площадь сечения стержня равна:

 

 

Рисунок 3 – Расчетная схема фитинга на вертикальную нагрузку

 

Сила F равна:

 

 н

 

а) Максимальный изгибающий момент равен:

 

М = Fизгиба•h

 

б) Касательное напряжение равно:

 

 

в) Момент сопротивления для круга равен;

 

 

г) Определение силы изгиба

 

 

  н.

Фитинг выдержит не менее 180 кг на изгиб.

 

Литература

 

1.     Управление грузовой и коммерческой работой на железнодорожном транспорте. Учеб для ВУЗов/А.А Смехов, В.В Повороженко, А.Т Дерибас и др. – М. Транспорт, 90 г – 283 с

2.     Гриневич Г.П Комплексная механизация погрузочно-разгрузочных работ на ж/д транспорте. Учебник для ВУЗов / М: Транспорт, 1981г /

3.    Контейнерная транспортная система. Под ред. Л.А Когана. М: Транспорт; 1991 – 254 c.

4.    Гундорова Е.П. Технические средства железных дорог. М.: Маршрут, 2003г. – 496с.