Основы грузоведения

Размещено на http://www.allbest.ru/

5

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):

1 класс - взрывчатые материалы (ВМ);

2 класс - газы сжатые, сжиженные и растворенные под давлением;

3 класс - легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ);

легковоспламеняющиеся твердые вещества (ЛВТ);

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

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

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

7 класс - радиоактивные материалы (РМ);

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

9 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.

1.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.

2.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 нефтепродуктов	Низший предел	Высший предел
	объем. %
Бензины	1,1	6,0
Лигроины	1,5	4,5
Керосины	2,0	3,0
Бензол	1,4	7,4

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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 варианта
	9
Процентное содержание влаги W1, %	5
Процентное содержание влаги W2, %	7
Процентное содержание золы А1, %	-
Процентное содержание золы А2, %	-
Процентное содержание мелких фракций Т1, %	-
Процентное содержание мелких фракций Т2, %	-
Объем груза в вагоне V, м3	20
Стандартная плотность груза с1, т/м3	0,82

Значения коэффициентов для определения плотности наиболее важных грузов

Род груза	Значение коэффициентов
Каменный уголь	0,005	0,01	?

Масса груза в вагоне составляет

Q = V [с₁ + (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 - Q_бр, 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

Показатели	Номер варианта
	9
S, км.	5500
Q бр, т	83,8
Wф, %	9
Wу, %	7
Qф, т	62,5

Р е ш е н и е:

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

(1)

где Q_ф - фактическая масса груза, т;

Q_y- масса груза при условии влажности, т;

W_ф- фактическая влажность груза, %;

W_у- условная влажность груза, %.

т,

Тогда потери массы груза составят:

(2)

где Q_т - масса тары вагона, т;

Q_бр- 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 ?С), составляет H см, Плотность груза по паспорту при температуре 20 ?С составляет 0,7810 кг/дм³. Требуется определить вес груза в цистерне.

Исходные данные

Показатели	Номер варианта
	9
N	14
H, см	260
tф , ?С	-3

Объем 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 цистерны	Высота налива, см
	260
	Объем груза, дм3
14	49245

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

Таблица 2. Значение средних температурных поправок плотности нефтепродуктов

Плотность при 200C	Температурная поправка на 10C
0,7800-0,7899	0,000792

транспортный 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 ;

t_ф- фактическая температура груза, ?С;

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

- температурная поправка, кг/дм³ на 1?С. (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

Наименование	Номер варианта
	9
Длина тары (l), мм	550
Ширина тары (b), мм	350
Высота тары (h), мм	250
Объемная масса груза (с), т/м3	0,7
Продольный коэффициент ускорения (Кпр)	2,2
Поперечный коэффициент ускорения (Кп)	0,50
Вертикальный 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 К_у=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 N_вд, N_п, N_в 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 q_бр- 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;

с- 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 H_ск, для деревянной тары - 6 м, для картонной - 3 м. При этом статическое сжимающее усилие Р_ст, 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.

К_зап- коэффициент запаса прочности, при продолжительности хранения менее 30 суток К_зап = 1,6;более 30 суток - К_зап = 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 К_м, 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 Р_пр, Р_п, Р_в - соответственно продольная, поперечная и вертикальная инерционные силы, Н;

K_пр, К_п, К_в - 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

Наименование	Номер варианта
	9
Характеристики груза
Объем отправления Qмес, тыс. т/мес	54,5
Плотность нефтепродукта с20, т/м3	0,90
Температурная поправка бt*10-4, т/(м3 *°С)	8,21
Условия налива и перевозки
Температура налива, предложенная отправителем tот, °С	88
Максимальня температура воздуха в пути следования	44
Максимальный объем груза в цистерне Vmax, м3	47,5
Расстояние перевозки Lпер, км	1200
Продолжение Таблицы 9

Максимальную температуру центральной части нефтепродукта определяют по эмпирической формуле:

(1)

где - максимальная температура окружающего воздуха, °С;

0,87 - коэффициент, учитывающий климатические условия и дальность перевозки.

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

(2)

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

с₂₀ - плотность нефтепродукта при температуре 20 °С, т/м³;

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

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

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

(3)

где Q_мес - объем отправления груза за месяц, т.

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

 (4)

где L_пер - дальность перевозки, км;

б_пор - коэффициент порожнего пробега цистерны, б_пор=0,4;

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

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

С_вкм=0,01тыс.р/вкм, (5)

С_вч=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 с кг/дм³, диаметр сливного прибора 160 мм. Слив производится самотеком, груз невязкий. Требуется определить время слива.

Исходные данные

Наименование	Номер варианта
	9
Qгр, кг	53000
с	0,842

Решение:

Время на слив цистерны определяется по формуле:

(1)

где Qгр - вес груза, т;

Ш - коэффициент сжатия струн, Ш=0,60;

F - площадь сечения сливного отверстия, ;

d - плотность продукта,т/м²;

Vср - средняя скорость истечения жидкости, м/с.

Скорость течения невязкой жидкости можно определить по формуле:

м/с, (2)

где ц - 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

1. 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.

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

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

4. 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.

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

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

Размещено на Allbest.ru