Основы грузоведения

 

Введение

Транспорт должен обеспечивать своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства в перевозках.

При этом необходимо устранять нерациональные перевозки, сокращать сроки доставки грузов и обеспечивать их сохранность, безопасность движения, снижать отрицательное воздействие транспорта на окружающую среду.

Решение этих важных для железнодорожного транспорта проблем в немалой степени зависит от изучения вопросов, связанных с транспортными характеристиками грузов: объемно-массовыми параметрами, физико-химическими, биологическими и другими свойствами, определяющими условия перевозок грузов, разработку мер по обеспечению сохранности, снижению потерь при перевозках, выбор 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 её интерпретации.

1. Транспортная характеристика нефтеналивных грузов и ее влияние на организацию перевозок

Нефть и нефтепродукты относятся к опасным грузам. Перевозка опасных грузов осуществляется всеми видами транспорта: автомобильным, железнодорожным, воздушным, морским, речным. На каждый вид транспорта существует свой, так называемый "пакет документов" устанавливающих требования по перевозке опасных грузов.

В соответствии с рекомендациями ООН для перевозимых опасных грузов была осуществлена классификация, которая предусматривает деление опасных грузов на классы (классы опасности):

класс - взрывчатые материалы (ВМ);

класс - газы сжатые, сжиженные и растворенные под давлением;

класс - легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ);

легковоспламеняющиеся твердые вещества (ЛВТ);

класс - самовозгорающиеся вещества (СВ); вещества, выделяющие воспламеняющиеся газы при взаимодействии с водой;

класс - окисляющие вещества (ОК) и органические пероксиды (ОП);

класс - ядовитые вещества (ЯВ) и инфекционные вещества (ИВ);

класс - радиоактивные материалы (РМ);

класс - едкие и (или) коррозионные вещества (ЕК);

класс - прочие опасные вещества.

Прежде чем перевозить нефть и нефтепродукты, необходимо определить: какую опасность для людей и окружающей среды они представляют.

Нефтепродукты обладают целым рядом особенностей, которые существенным образом влияют на организацию нефтескладского хозяйства. Главнейшими из них являются: огнеопасность, взрывоопасность способность электризоваться при движении, высокая испаряемость и вязкость некоторых нефтепродуктов, а также вредность нефтепродуктов для здоровья.

.Огнеопасность. Нефтепродукты являются легковоспламеняющимися и горючими жидкостями. Критерием, разделяющим нефтепродукты по степени огнеопасности, является температура вспышки паров нефтепродуктов. Нефтепродукты могут воспламениться и без наличия пламени - при нагревании их до определенной температуры. Температура, при которой воспламеняются пары горючих жидкостей без поднесения к ним открытого огня, называется температурой самовоспламенения.

.Взрывоопасность. Взрыв паров нефтепродуктов, даже при поднесении к газовому пространству открытого огня, возможен лишь при определенном процентном содержании этих паров в воздухе.

Наименьшее содержание паров горючего в воздухе при обыкновенной температуре и атмосферном давлении, при котором возможен взрыв, называется низшим пределом взрываемости горючего.

Наибольшее же процентное содержание паров горючего в воздухе при обыкновенной температуре и атмосферном давлении, при котором также еще возможен взрыв, называется верхним пределом взрываемости.

Промежуток между верхним и низшим пределами взрываемости называется областью или зоной взрываемости". В табл. 2 приведены пределы взрываемости наиболее взрывоопасных жидкостей.

Таблица 2

Наименование нефтепродуктовНизший пределВысший пределобъем. %Бензины1,16,0Лигроины1,54,5Керосины2,03,0Бензол1,47,4

. Электризация. При движении нефтепродуктов по трубам и при прохождении их через слой воздуха в виде капель (например, при наливе в железнодорожные цистерны, танкеры и т. д.) возникает статическое электричество. Оно образуется вследствие трения нефтепродуктов в первом случае о стенки труб, а во втором - о воздух (эффект Ленарда). Нефтепродукт получает заряды электричества одного знака, трубопроводы и воздух - другого. Являясь хорошими диэлектриками, нефтепродукты сохраняют электрические заряды в течение длительного времени. Разряды статического электричества между изолированными трубопроводами, автоцистернами на шинах и т. д. и заземленными предметами могут повлечь за собой загорание или взрыв паров нефтепродуктов.

Для предупреждения скопления статического электричества необходимо, чтобы трубопроводные сети, соединяющие различные объекты нефтебаз, представляли электрически непрерывную заземленную цепь.

. Испаряемость. Светлые легкие нефтепродукты (газовые, пусковые, авиационные и автомобильные бензины) содержат значительное количество легко испаряющихся углеводородов. При испарении легких фракций нефтепродукт теряется количественно и ухудшается также его качество. В результате потери легких фракций нефтепродукт из-за значительного изменения физико-технических констант часто не может быть непосредственно использован и подлежит "исправлению".

Насыщение воздуха парами бензина в паровом пространстве резервуаров происходит чрезвычайно быстро, причем вследствие наличия конвективных токов расслоения паров не наблюдается и концентрация паров во всех точках газового пространства остается примерно одинаковой. Поэтому в целях предотвращения потерь наиболее ценных, легко испаряющихся фракций такие нефтепродукты необходимо хранить и транспортировать в герметизированных резервуарах.

. Вязкость. Многие темные нефтепродукты и масла при низких температурах обладают значительной вязкостью. Потери на трение при перекачке таких нефтепродуктов по трубопроводам и при истечении из железнодорожных цистерн бывают настолько большими, что процессы перекачки и выгрузки часто становятся невозможными без проведения специальных мероприятий. Часть нефтепродуктов (главным образом парафинистые нефтепродукты) застывает при сравнительно высоких температурах. Перекачка таких нефтепродуктов и выполнение других нефтескладских операций также часто оказываются затруднительными и даже неосуществимыми. Поэтому для приведения вязких и застывающих нефтепродуктов в транспортабельное, подвижное состояние необходимо понизить их вязкость и путем подогрева обратить в жидкое состояние. Подогрев нефтепродуктов резко снижает их вязкость, особенно в области низких температур, и позволяет транспортировать такие нефтепродукты без особых затруднений.

. Вредность паров нефтепродуктов. Пары нефтепродуктов и нефтей вредны для здоровья человека, а пары сернистых нефтепродуктов обладают сильными отравляющими свойствами. Особенно вредны тяжелые бензины, содержащие бензол, и этилированные бензины.

Отравление людей нефтяными парами может произойти при ремонте и очистке резервуаров и цистерн, недостаточно очищенных от бензина и в недостаточно вентилируемых помещениях. Опасный для здоровья предел содержания паров в воздухе считается равным для бензина, лигроина, уайтспирита и керосина-0,3 мг/л и для сероводородного газа-0,01 мг/л.

Учитывая это, нефтескладские помещения необходимо проектировать с усиленной вентиляцией, а работы в опасной для здоровья атмосфере производить в специальных противогазах с соблюдением соответствующих мероприятий по технике безопасности и охране труда.

2. Решение задач

Задача 1.

Необходимо рассчитать массу угля в вагоне с учетом откорректированной плотности

Исходные данные

Показатели Номер варианта9Процентное содержание влаги W1, %5Процентное содержание влаги W2, %7Процентное содержание золы А1, %-Процентное содержание золы А2, %-Процентное содержание мелких фракций Т1, %-Процентное содержание мелких фракций Т2, %-Объем груза в вагоне V, м320Стандартная плотность груза ?1, т/м3 0,82

Значения коэффициентов для определения плотности наиболее важных грузов

Род грузаЗначение коэффициентовКаменный уголь0,0050,01?

Масса груза в вагоне составляет

Q = V [?1 + (W2 ? W1) +(А2 ? А1) + (T2 ? T1) ] = 20 *[0.82 + 0,005 (7 ? 5) + 0,01 ] = 16,8 т.

Задача 2.

В адрес вагонного депо прибыл вагон каменного угля марки АРШ. Расстояние перевозки S км. В процессе транспортирования имела место одна перегрузка. При проверке оказалось: масса брутто вагона - Qбр, т; тара вагона по трафарету - 21,5 т; влажность груза в момент проверки -W %. По накладной масса груза составляет Q т. при влажности W %. Определить: допустимы ли расхождения в количестве груза, обнаруженные при проверке на станции назначения

Исходные данные

ПоказателиНомер варианта9S, км.5500Q бр, т83,8Wф, %9Wу, %7Qф, т62,5

Р е ш е н и е:

Масса груза нетто, с учетом изменения влажности угля, рассчитывается по формуле:

(1)

где Qф - фактическая масса груза, т;

Qy- масса груза при условии влажности, т;

Wф- фактическая влажность груза, %;

Wу- условная влажность груза, %.

т,

Тогда потери массы груза составят:

(2)

где Qт - масса тары вагона, т;

Qбр- масса брутто вагона, определенная на станции назначения, т.

т.

В соответствии с Правилами перевозок грузов норма естественной убыли для кокса каменноугольного составляет 0,70 % от массы груза, предъявленного к перевозке, кроме того установлены дополнительные нормы естественной убыли массы на каждую перегрузку из вагона в вагон - 0,8%. Таким образом, норма естественной убыли для заданных условий с учетом потерь при перегрузке составит или т. Ошибка при взвешивании на вагонных весах может достигать или т. Следовательно, суммарные допустимые потери массы вагона брутто могут составить:

т.

Вывод: расхождение в массе груза брутто на станции отправления и назначения составило -1,15 т, что меньше допустимых потерь равных 1,78 т; следовательно, потери груза не превышают установленных норм.

Задача 3.

На пункт слива подана цистерна типа N. Высота налива груза, замеренная метрштоком при фактической температуре груза (tф ºС), составляет H см, Плотность груза по паспорту при температуре 20 ºС составляет 0,7810 кг/дм3. Требуется определить вес груза в цистерне.

Исходные данные

ПоказателиНомер варианта9N14H, см260tф , ºС-3Объем груза в цистерне определяется в соответствии с калибровочными таблицами, в зависимости от высоты налива и приведен в таблице 1.

Таблица 1. Зависимость объема груза в цистерне от уровня налива

Тип цистерныВысота налива, см260Объем груза, дм31449245

По таблице средних температурных поправок плотности нефтепродуктов определяется температурная поправка на 1ºС для заданной плотности нефтепродукта, приведенная в таблице 2.

Таблица 2. Значение средних температурных поправок плотности нефтепродуктов

Плотность при 200CТемпературная поправка на 10C0,7800-0,78990,000792транспортный нефтеналивной груз перевозка

Р е ш е н и е:

Вес груза определяется по следующей формуле:

(1)

где Qгр - вес груза, т;

V - объем груза в цистерне, дм3 ;

tф- фактическая температура груза, ºС;

20 - плотность груза по паспорту при 20ºС, кг/дм3 ;

- температурная поправка, кг/дм3 на 1ºС. (табл. 7)

Подставляя числовые значения в приведенные выше формулы, получаем:

кг.

кг.

Задача 4.

Определить расчетную прочность тары и схему размещения грузовых мест в вагоне.

Исходные данные

НаименованиеНомер варианта9Длина тары (l), мм550Ширина тары (b), мм350Высота тары (h), мм250Объемная масса груза (?), т/м30,7Продольный коэффициент ускорения (Кпр)2,2Поперечный коэффициент ускорения (Кп)0,50Вертикальный коэффициент ускорения (Кв)1,30

Р е ш е н и е:

Показатели схемы размещения груза в вагоне рассчитываются с учетом эксплуатационных характеристик вагона и параметров грузовых мест. Принимаем, что грузовые места размещаются длинной стороной по длине, короткой по ширине и высотой по высоте вагона в соответствии с кратностью параметров вагона, тары и свойствами груза. При этом необходимо учитывать зазоры между грузовыми местами по длине и ширине вагона. Для этого вводится понятие - коэффициент укладочности Ку=1,02. Тогда число грузовых мест с учётом коэффициента укладочности составит:

• вдоль:

  (1)

• поперёк:

  (2)

• по высоте:

  (3)

• где L, B, H - внутренние размеры вагона (длина, ширина, высота), м;
• l, b, h- габаритные размеры тары, м.
• Общее число мест в вагоне определяется:
• (4)
• При этом величины Nвд, Nп, Nв округляются до целого числа в меньшую сторону.
• Масса брутто груза в вагоне должна быть не более грузоподъёмности вагона с учётом допускаемого перегруза (+ 1,0 т).
• (5)
• где qбр- масса брутто одного грузового места, кг.
• Масса грузового места брутто определяется с учётом массы груза нетто и собственной массы тары, кг.
• (6)
• где v - внешний объём тары, м3;
• - коэффициент, учитывающий уменьшение внутреннего объёма тары по отношению к внешнему, = 0,90 = 0,96;
• ?- объёмная масса груза, кг/м3;
• - коэффициент, учитывающий собственную массу тары, = 0,12; = 0,05.
• Если в результате расчётов масса груза брутто в вагоне окажется больше указанного выше условия, необходимо уменьшить число грузовых мест в вагоне.
• Прочность транспортной тары в процессе транспортировки рассчитывается из условия её штабелирования на складе на высоту Hск, для деревянной тары - 6 м, для картонной - 3 м. При этом статическое сжимающее усилие Рст, которое должна выдерживать тара (Н) определяется:
• из дерева: (7)
• из картона: (8)
где g - ускорение силы тяжести, g @ 10 м/с2;

- высота складирования, м;

h - высота единицы тары, м.

Кзап- коэффициент запаса прочности, при продолжительности хранения менее 30 суток Кзап = 1,6;более 30 суток - Кзап = 1,8.

Выбор материала для транспортной тары (древесина или картон) производится на основе технико-экономического сравнения. Собственная масса тары при обеспечении заданной прочности и надежности должна быть минимальной и оцениваться коэффициентом относительной массы Км, чем меньше этот коэффициент, тем совершеннее конструкция тары.

При перевозке по железной дороге на каждую единицу тары воздействуют продольные, поперечные и вертикальные инерционные силы, максимальное значение которых должно выдерживать последнее грузовое место в продольном или поперечном ряду и нижнее грузовое место по высоте. Величины этих сил составляют:

(9)

(10)

(11)

где Рпр, Рп, Рв - соответственно продольная, поперечная и вертикальная инерционные силы, Н;

Kпр, Кп, Кв - коэффициенты ускорений, действующих в продольном, поперечном и вертикальном направлениях, доли единиц.

Сравнивая полученные величины инерционных сил с расчётной статической нагрузкой, делают выводы о необходимости установки сепарационных перегородок и их числа, обеспечивающих сохранность перевозки грузов, как в деревянной, так и картонной таре.

Задача 5.

Определить оптимальную температуру налива нефтепродукта и массу груза, налитого в цистерну при начальной температуре и при максимальной температуре в пути следования.

Исходные данные

НаименованиеНомер варианта9Характеристики грузаОбъем отправления Qмес, тыс. т/мес54,5Плотность нефтепродукта ?20, т/м30,90Температурная поправка ?t*10-4, т/(м3 *°С)8,21Условия налива и перевозкиТемпература налива, предложенная отправителем tот, °С88Максимальня температура воздуха в пути следования44Максимальный объем груза в цистерне Vmax, м347,5Расстояние перевозки Lпер, км1200Продолжение Таблицы 9

Максимальную температуру центральной части нефтепродукта определяют по эмпирической формуле:

(1)

где - максимальная температура окружающего воздуха, °С;

,87 - коэффициент, учитывающий климатические условия и дальность перевозки.

Массу груза, налитого в цистерну при начальной температуре в пути следования можно определить по формуле:

(2)

где Vmax - максимально допустимый объем груза в цистерне, зависит от типа цистерны и свойства груза, м3;

?20 - плотность нефтепродукта при температуре 20 °С, т/м3;

tот(max) - соответственно температура налива груза, предложенная отправителем, максимальная температура в пути следования, °С;

?t - температурная поправка плотности, т/(м3*°С).

Экономия погрузочных ресурсов за месяц в результате уменьшения температуры налива груза в пункте отправления составит:

(3)

где Qмес - объем отправления груза за месяц, т.

Экономия эксплуатационных расходов железной дороги на перевозку при повышении статической нагрузки цистерны:

(4)

где Lпер - дальность перевозки, км;

?пор - коэффициент порожнего пробега цистерны, ?пор=0,4;

средняя продолжительность простоя цистерны на станции налива или слива, ч; =25 ч.

Свкм, Свч - стоимость одного вагоно-километра и одного вагоно-часа простоя в части зависящей от размера движения.

Свкм=0,01тыс.р/вкм, (5)

Свч=0,1тыс.р/вч, (6)

Задача 6.

На пункт слива подана цистерна с грузом. Высота налива, определенная метрштоком, составляет 260 см, Qгр кг, плотность при температуре слива ? кг/дм3, диаметр сливного прибора 160 мм. Слив производится самотеком, груз невязкий. Требуется определить время слива.

Исходные данные

НаименованиеНомер варианта9Qгр, кг53000?0,842

Решение:

Время на слив цистерны определяется по формуле:

(1)

где Qгр - вес груза, т;

? - коэффициент сжатия струн, ?=0,60;

F - площадь сечения сливного отверстия, ;- плотность продукта,т/м2;

Vср - средняя скорость истечения жидкости, м/с.

Скорость течения невязкой жидкости можно определить по формуле:

м/с, (2)

где ? - скоростной коэффициент 0,97;

g - ускорение силы тяжести;

H-высота столба жидкости (высота налива груза в цистерне), м.

Тогда

Заключение

В контрольной работе я развитил навыки в решении практических вопросов, связанных с разработкой мер по обеспечению сохранности грузов, безопасности труда сопричастных работников и наиболее эффективного использования подвижного состава и складских помещений. При выполнении практических задач учитывал требования Устава железнодорожного транспорта РФ, Правил перевозок грузов, Технических условий погрузки и крепления грузов и других подуставных документов.

Библиографический список

.Грузоведение, сохранность и крепление грузов. А.А. Смехов, А.Д. Малов, А.М. Островский и др. Под ред. А.А. Смехова. - М.: Транспорт, 1987. - 239с.

.Основы грузоведения: Учебн. пособие для студентов высш. учебн. заведения., Е.М. Олещенко, А.Э. Горев. - М.: Издательский центр "Академия", 2005. - 288 с.

.Козырев В.К. Грузоведение: Учебник для ВУЗов. - М.: Транспорт, 1991.

.Коновалова М. И., Верхотуров С.А. Грузоведение: Методические указания с заданиями к выполнению контрольной работы по дисциплине "Грузоведение" для студентов заочного обучения. - Чита: ЗабИЖТ,2011.-21с.

.Технические условия размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. - М.: Юртранс, 2003.-544 с.

.Сборник правил перевозок грузов на железнодорожном транспорте. Кн.1. - М.: Юртранс, 2003. Кн.1 - 712 с.

Введение Транспорт должен обеспечивать своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства в перевозках. При этом нео

Больше работ по теме: