Sement tashuvchi vagon-xopperni ag‘darilishga qarshi mustahkamligini aniqlash



Tadqiqotning maqsadi sement tashuvchi vagon-xopperning a‘g‘darilishiga qarshi mustahkamligi hisobini tekshirish. Tadqiqotlar ishlari “Yangi va modernizatsiya qilingan vagonlarni hisoblash va loyihalash standartlari, Rossiya Federatsiyasi (RF) Temir yo‘llar vazirligining 1520 mm koleyali (o‘ziyurar bo‘lmagan) me’yorlari”, asosida amalga oshirildi. Talabga muvofiq hisob-kitob ishlari ikkita hisob holati asosida amalga oshirildi: egrilikdan tashqariga ag‘darilishi va egrilik ichiga ag‘darilishi asosida. Hisob natijalariga ko‘ra, sementni tashish uchun 19–9596 modelli hopper-vagon ag‘darilishga chidamliligi bo‘yicha me’yoriy talablarga javob beradi.

Kalit so‘zlar: vagon-xopper, barqarorlik, a‘g‘darilishiga qarshi mustahkamligi.

Целью исследования было проверить прочность цементовоза на опрокидывание. Исследования проводились в соответствии с «Нормами для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)». Согласно требованиям, расчет проводился для двух расчетных случаев: опрокидывание наружу кривой и внутрь кривой. Согласно расчетам, вагон-хоппер модели 19–9596 для перевозки цемента соответствует нормативным требованиям по сопротивлению на опрокидывание.

Ключевые слова: вагон-хоппер, устойчивость, прочность от опрокидывания.

Mamlakatimiz mustaqilligining dastlabki yillaridanoq vagonsozlikni rivojlantirish, modernizatsiya qilish va ishlab chiqarish quvvatlarini kengaytirish yo‘lida samarali ishlar olib borildi [1]. O‘zbekiston temir yo‘llari tarkibidagi yirik sanoat korxonalarida yuk va yo‘lovchi vagonlar qurilishi o‘zlashtirildi, ishlab chiqarish modernizatsiya qilindi, vagonlarni ta’mirlash yo‘lga qo‘yildi, import o‘rnini bosuvchi mahsulotlar hamda butlovchi qismlarni ishlab chiqarish boshlandi [2].

Bugungi kunda temir yo‘l tarmog‘ining jadal rivojlanayotgan, yuksak texnologiyalarga asoslangan Toshkent yo‘lovchi vagonlarni qurish va ta’mirlash zavodi, Quyuv mexanika zavodi hamda Andijon mexanika zavodi kabi sanoat korxonalari haqli ravishda “O‘zbekiston temir yo‘llari” AJning iftixori hisoblanadi [1]. Ular Yevropa mamlakatlari, Yaponiya, Janubiy Koreya davlatlari va boshqa yetakchi xorijiy kompaniyalarning zamonaviy asbob-uskunalari va yangi avlod texnologik tarmoqlari bilan jihozlangani ayniqsa e’tiborlidir [3].

Albatta, vagonsozlik korxonalarida modernizatsiya qilish, ilg‘or texnologiyalarni joriy etish va ulardan samarali foydalanish soha rivojlanishining asosi hisoblanadi [2]. “O‘zbekiston temir yo‘llari” AJ tomonidan zavodlarning rivojiga alohida e’tibor qaratilmoqda, jumladan ishlab chiqarishda texnik va texnologik qayta jihozlash ishlariga yo‘naltirilgan moliyaviy mablag‘ o‘z samarasini bermoqda.

Sement tashuvchi 19–9596 modelli vagon-xopperning kuzov hajmi 61,6 m ³ va o‘q yuklanishi 23,5 ts gacha bo‘lgan aylanish barqarorligini dastlabki baholash va eskiz loyihasi doirasida quyidagi hisoblarda amalga oshirildi [3].

Hisoblash ishlari “Yangi va modernizatsiya qilingan vagonlarni hisoblash va loyihalash standartlari, RF Temir yo‘llar vazirligining 1520 mm koleyali (o‘ziyurar bo‘lmagan) me’yorlari” [3], ga muvofiq amalga oshiriladi.

[3] ga muvofiq hisob-kitoblar ikkita hisob holati uchun amalga oshirildi:

– egrilikdan tashqariga ag‘darilishi;

– egrilikdan ichiga ag‘darilishi.

Egrilikning tashqarisiga ag‘darilishiga qarshi barqarorlikni baholashda harakat tarkibida maksimal tezlikdagi harakati (egrilikning ma’lum radiusi va tashqi relsning balandligi uchun) hisobga olinadi. Bu egrilikdan tashqariga yo‘naltirilgan markazdan qochma va shamol kuchini, hamda avtotirkamalar orqali vagonga ta’sir qiluvchi bo‘ylama kvazistatik siqilish kuchlarining ko‘ndalang tashkil etuvchisi hisobga olinadi.

Egrilikning ichkarisiga ag‘darilishiga qarshi barqarorlikni baholashda poezdning harakati tortish rejimida minimal tezlikda (agar markazdan qochirma kuchlar deyarli bo‘lmasa) hisobga olinadi.

1-jadval

Sement tashish uchun 19–9596 modelli xopper vagonini hisoblash uchun dastlabki ma’lumotlar

Nomlanishi	Belgilanishi	Qiymati
Vagon og‘irligi (brutto), t	G b	93,5
O‘qlar soni	n	4
Tara, t	T	21
Arava og‘irligi, t	G t	4,85
Avtotirkamalarning ulash o‘qlari bo‘ylab vagon uzunligi, m	2L s	12,02
Yuklangan vagonning og‘irlik markazining relslar sathidan balandligi, m	Н sk	2,3
Bo‘sh vagonning og‘irlik markazining relslar sathidan balandligi, m	Н sk	1,22
Aravaning og‘irlik markazining relslar sathidan balandligi, m	Н st	0,475

Barqarorlikni baholash barqarorlikning xavfsizlik koeffitsienti yordamida amalga oshiriladi, quyidagi formula bilan aniqlanadi

К _us = Р _st /P _din  [К _us ] , (1)

bu yerda Р _st — avtotirkamalar orqali vagonga ta’sir qiluvchi bo‘ylama kuchlarning vertikal tashkil etuvchilari ta’sirida yuksizlanishi hisobga olgan holda, g‘ildirak bosimining relsga statik vertikal kuchi; Р _din — g‘ildirakning relsga dinamik vertikal bosim kuchi, kuzovning va aravalar og‘irlik markazlari siljishini hisobga olgan holda ko‘ndalang kuchlarning ta’siridan kelib chiqadi [4]. [ К _us ] — ag‘darilish barqarorligining ruxsat etilgan zahira xavfsizlik koeffitsienti.

Р _st va Р _din kuchlari quyidagi formulalar bilan aniqlanadi:

, (2)

Р _st = (Gв — 2P _N ^v )/2n , (3)

bu yerda Gв — vagonning og‘irlik kuchi; P _N ^v — avtotirkama orqali kuzovga ta’sir qiluvchi bo‘ylama kuchning vertikal tashkil etuvchisi; n — vagon o‘qlarining soni; F _K , F _T — tashqi rels izining balandligidan kelib chiqadigan og‘irlik kuchlarining markazdan qochma kuchlari va ko‘ndalang tashkil etuvchisi o‘rtasidagi farqga teng kuzov va aravaga ta’sir qiluvchi yon kuchlar; F _VК , F _VT — kuzov va aravaga shamol bosimining ta’sir kuchlari; P _N ⁿ — avtotirkama orqali vagonga ta’sir qiluvchi bo‘ylama kuchning ko‘ndalang (gorizontal) tashkil etuvchisi; G _к , G _{t —} Kuzov va aravaning og‘irlik kuchi; h _sk , h _st — rels boshlari sathidan kuzov va aravachaning og‘irlik markazlarigacha bo‘lgan balandlik; h _VK , h _VT — rels boshlari sathidan kuzov va aravaning yon proeksiyalarining geometrik markazlarigacha bo‘lgan balandlik; h _a — avtotirkama boshlaridan avtotirkama bo‘ylama o‘qiga qadar balandlik; Δ _к , Δ _t — Vagon bo‘ylama o‘qining markaziy holatiga nisbatan relslar boshlari tekisligiga parallel ravishda kuzov va aravaning og‘irlik markazlarining umumiy siljishlari; 2 S — g‘ildiraklarning aylanma yuzasi orasidagi masofa me’yor [3] bo‘yicha olinadi, 2 S = 1,6 m.

F _к va F _t ning qiymati quyidagi formulalar bilan aniqlanadi:

F _к = m _к ∙a _nep , (4)

F _t = m _t ∙a _nep , (5)

bu yerda m _к va m _t — mos ravishda kuzov va arava massalari; a _nep — egrilikdada vagonning yon so‘ndirilmagan tezlashishi.

Bu [3] me’yorga muvofiq barcha vagonlarning tashqi tomonga ag‘darilishiga qarshi barqarorligini hisoblashda a _nep = 0,7 m/s ² ga teng egri chiziq ichida va barcha vagonlar uchun a _nep = -0,9 m/s ² bo‘lgan egrilik ichida olinadi.

F _VК va F _VT qiymatlari me’yor [3] ga muvofiq olinadi va shamolning solishtirma bosimini hisoblashdan egri chizigidan tashqari tomonga ag‘darilishda 500 Pa va yon proeksiyada yuk shaklini hisobga olgan holda vagonni egri chiziqdan ichkari tomonga ag‘darilishda 400 Pa da aniqlanadi.

P _N ^v va P _N ⁿ qiymatlari quyidagi formulalar bilan aniqlanadi:

P _N ⁿ = N*L _s /R ; (6)

P _N ^v =N* _ h/2a , (7)

bu erda N — avtoulagich orqali kuzovga ta’sir qiluvchi bo‘ylama kvazistatik kuch ([3] bo‘yicha olinadi). Quvvat qiymati quyidagicha qabul qilinadi:

yuklangan vagonlar uchun:

– siqilganda N _sj = 1,0 MN,

– tortilganda N _rast = 1,4 MN;

bo‘sh vagonlar uchun:

– siqilganda N _sj = -0,5 MN,

– tortilganda N _rast = 0,7 MN;

R — hisoblangan egrilikning radiusi [3] bo‘yicha olinadi va quyidagilarga teng:

– egrilikdan tashqi tomonga ag‘darilganda 650 m,

– egrilikdan ichki tomonga ag‘darilganda — 300 m;

_Δ h — tekshirilayotgan va yon vagonlarning avtotirkamalari o‘qlari sathi o‘rtasidagi farq, [3] bo‘yicha qabul qilinadi va vagonning har ikki tomonida bir xil va 0,08 m ga teng; 2 a — qattiq sterjen uzunligi, [3] bo‘yicha olinadigan va siqilishda 2 m va kuchlanishda 1,8 m ga teng bo‘lgan ikkita birlashtirilgan avtotirkamalar tomonidan hosil qilingan.

Umumiy holatda og‘irlik markazining Δ _к ga to‘liq siljishi quyidagilar tufayli hosil bo‘ladi:

Δ ₁ — g‘ildirak juftlarining buksalariga nisbatan arava ramalarining markaziy holatidan bir tomonlama ko‘ndalang harakat;

Δ ₂ –shuningdek, aravaning ramalariga nisbatan ressorusti balkalar;

Δ ₃ — shuningdek, pyatniklarga kuzov ramasining ressorusti balkalariga (shkvorenli tuzilma) nisbatan;

Δ ₄ — pyatnik (burilish moslamalari) markazlaridan o‘tuvchi bo‘ylama o‘qga nisbatan kuzovning bo‘ylama o‘qini (texnologik) ko‘ndalang siljishi (shkvorenli tuzilma);

Δ ₅ — aravalar va kuzov skolzunlari orasidagi bo‘shliqlar tufayli kuzovni yon tarafga og‘ishida kuzov og‘irlik markazi siljishi.

Δ6 — shuningdek, yon kuchlar ta’sirida ressorlarning bir tomonlama egilishi tufayli.

[3] ga ko‘ra, quyidagi qabul qilinadi:

Δ ₁ +Δ ₂ +Δ ₃ = 12 mm.

Δ ₄ qiymati [3] bo‘yicha 10 mm ga teng qabul qilinadi;

Δ ₅ va Δ ₆ miqdorlari quyidagi formulalar bilan aniqlanadi:

Δ ₅ = *(h _{sk —} h _n )/S , (8)

Δ ₆ = _Δ f*(h _{sk —} h _ress )/b , (9)

bu erda  — vagonning bir tomonidagi skolzunlar orasidagi mumkin bo‘lgan bo‘shliq; qattiq tayanch bilan skolzunlarga  = 0; _Δ f — yon kuchlar ta’siridan ressorlarning vagon yuklanadigan tomondan qo‘shimcha egilishi va huddi shunday tushiriladigan tomondan ressorlarning ko‘tarilishi; h _n , h _ress — rels boshlari sathidan mos ravishda podpyatnik va yuqori ressor to‘plamlari tekisligigacha bo‘lgan balandlik; 2 S , 2 b — skolzunlarning bo‘ylama o‘qlari va ressor osmalari markazlari orasidagi ko‘ndalang masofalar.

Hisoblarda kuzovga ta’sir qiluvchi kuchlar [5], ressor osmasining reaktiv momenti, ag‘darilish momenti tomonidan muvofiqligi tekshiriladi va quyidagi formula bo‘yicha aniqlanadi:

(10)

bu yerda ж _ugl = 2b — vagonning ressor to‘plamlarining burchak qattiqligi; ж — vagonning bir tomoni ressor to‘plamlarining vertikal mustahkamligi.

Egrilik ichida (yuklangan vagon) cho‘zilish ta’sirida ag‘darilishga qarshi mustahkamlikka hisoblash 2-jadvalda ko‘rsatilgan.

2-jadval

Egrilik ichidagi (yuklangan vagon) cho‘zilish ta’sirida ag‘darilishga qarshi mustahkamlikni hisoblash

Nomlanishi	Belgilanishi	Qiymati
Statik yuklama, t	P st	10,132
Bo‘ylama kuchni vertikal tashkil etuvchisi, t	P N v	6,222
Kuzovga ta’sir qiluvchi yon kuch, t	F к	7,688
Aravaga ta’sir qiluvchi yon kuchlar, t	F t	0,445
Kuzovga ta’sir qiluvchi shamol bosimi kuchi, t	F vk	0,776
Aravaga ta’sir qiluvchi shamol bosimi kuchi, t	F vt	0,088
Bo‘ylama kuchni ko‘ndalang tashkil etuvchisi, t	P N n	2,805
Skolzunlar oralig'idagi bo‘shliq tufayli kuzov og‘irlik markazining siljishi	Δ 5	0,023
Ressoralarning yuklanish tomonidan qo‘shimcha egilishi, m	Δf	0,008
Ressora osmalari egilishi natijasida kuzov og‘irlik markazinig siljishi, m	Δ 6	0,010
Kuzov og‘irlik markazi siljishlari yig‘indisi, m	Δ к	0,055
Dinamik kuch, t	P din	4,267
Barqarorlik zahirasi koeffisiyenti	К us	2,375

Egrilik ichiga (bo‘sh vagon) ag‘darilganda barqarorlikni hisoblash 3-jadvalda keltirilgan.

3-jadval

Cho‘zilish ta’sirida egrilik ichiga (bo‘shvagon) cho‘zilishda ag‘darilishga qarshi barqarorlikni hisoblash

Nomlanishi	Belgilanishi	Qiymati
Statik yuklanish, t	P st	1,847
Bo‘ylama kuchlarning vertikal tashkil etuvchisi, t	P N v	3,111
Kuzovga ta’sir etuvchi yon kuch, t	F к	1,037
Aravaga ta’sir etuvchi yon kuch, t	F t	0,445
Kuzovga ta’sir etuvchi shamol bosimining kuchi, t	F vк	0,776
Aravaga ta’sir etuvchi shamol bosimining kuchi, t	F vt	0,088
Bo‘ylama kuchning ko‘ndalang tashkil etuvchisi	P N n	1,402
Skolzunlar oralig‘idagi bo‘shliq tufayli kuzov og‘irlik markazining siljishi, m	Δ 5	0,009
Ressoralarning yuklanish tomonidagi qo‘shimcha egilishi, m	Δf	0,001
Ressora komplekti egilishi natijasida kuzov og‘irlik markazini siljishi, m	Δ 6	0,001
Kuzov og`irlik markazining siljishi yig‘indisi, m	Δ к	0,032
Dinamik kuch, t	P din	1,062
Barqarorlik zahirasi koeffisiyenti	К us	1,740

Siqilishda egrilikning (yuklangan vagon) tashqarisiga ag'darilishiga qarshi barqarorlikni hisoblash 4-jadvalda ko‘rsatilgan.

4-jadval

Siqilishda egrilik tashqarisiga (yuklangan vagon) qarshi barqarorlikni hisoblash

Nomlanishi	Belgilanishi	Qiymati
Statik yuklanish, t	P st	10,688
Bo‘ylama kuchlarning vertikal tashkil etuvchisi, t	P N v	4,000
Kuzovga ta’sir etuvchi yon kuch, t	F к	5,980
Kuzovga ta’sir etuvchi yon kuch, t	F t	0,346
Kuzovga ta’sir etuvchi shamol bosimining kuchi, t	F vк	0,970
Aravachaga ta’sir etuvchi shamol bosimining kuchi, t	F vt	0,110
Bo‘ylama kuchning ko‘ndalang tashkil etuvchisi	P N n	0,925
Skolzun orasidagi bo`shliq tufayli kuzov og‘irlik markazini siljishi, m	Δ 5	0,023
Ressoralarning yuklanuvchi tomonidagi qo‘shimcha egilishi, m	Δf	0,006
Ressora to‘plami egilishi natijasida kuzov og‘irlik markazini siljishi, m	Δ 6	0,008
Kuzov og`irlik markazi siljishlari yig‘indisi, m	Δ к	0,043
Dinamik kuch, t	P din	3,032
Barqarorlik zahirasi koeffisiyenti	К us	3,525

Siqilish ostida egrilikdan (bo‘sh vagon) tashqariga ag‘darilishiga qarshi barqarorlikni hisoblash 5-jadvalda ko‘rsatilgan.

5-jadval

Siqilish ostida egrilikdan (bo‘sh vagon) tashqariga ag‘darilishiga qarshi barqarorlikni hisoblash

Nomlanishi	Belgilanishi	Qiymati
Statik yuklanish, t	P st	2,500
Bo‘ylama kuchlarning vertikal tashkil etuvchisi, t	P N v	2,000
Kuzovga ta’sir etuvchi yon kuch, t	F к	0,806
Kuzovga ta’sir etuvchi yon kuch, t	F t	0,346
Kuzovga ta’sir etuvchi shamol bosimining kuchi, t	F vк	0,970
Aravachaga ta’sir etuvchi shamol bosimining kuchi, t	F vt	0,110
Bo‘ylama kuchning ko‘ndalang tashkil etuvchisi	P N n	0,462
Skolzun orasidagi bo`shliq tufayli kuzov og‘irlik markazini siljishi, m	Δ 5	0,009
Ressoralarning yuklanuvchi tomonidagi qo‘shimcha egilishi, m	Δf	0,001
Ressora to‘plami egilishi natijasida kuzov og‘irlik markazini siljishi, m	Δ 6	0,000
Kuzov og`irlik markazi siljishlari yig‘indisi, m	Δ к	0,031
Dinamik kuch, t	P din	0,748
Barqarorlik zahirasi koeffisiyenti	К us	3,340

Birinchi hisob holati uchun xavfsizlik koeffitsientining minimal ruxsat etilgan qiymati (kuchlanish ostida egrilik ichiga ag‘darish) [ K _us ] = 1,2. Egrilik ichidagi barqarorlik zahirasi koeffisiyenti omilining haqiqiy qiymati:

К _us = 2,375 (yuklangan vagon uchun);

К _us = 1,740 (yuksiz vagon uchun);

Natijada, birinchi hisob holatida vagon barqarorlik zahirasiga ega.

Ikkinchi hisob holati uchun xavfsizlik koeffitsientining minimal ruxsat etilgan qiymati (siqish ostida egrilik tashqariga ag‘darish) [К _us ] = 1,3. Egrilik ichidagi barqarorlik zahirasi koeffisiyenti omilining haqiqiy qiymati:

К _us = 3,525 (yuklangan vagon uchun); К _us = 3,340 (bo‘sh vagon uchun);

Shunday qilib, vagon ikkinchi hisob holatida barqarorlik zahirasiga ega.

Hisob natijalariga ko‘ra, sementni tashish uchun 19–9596 modelli hopper-vagon ag‘darilishga chidamliligi bo‘yicha me’yoriy [3] talablarga javob beradi.

Adabiyot:

1. Расулов М. Х. Проблемы повышения конкурентоспособности отечественных железнодорожных коридоров / М. Х. Расулов, У. Н. Ибрагимов, Р. В. Рахимов // Научные труды Республиканской научно-технической конференции с участием зарубежных ученых «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте». — Ташкент: ТашИИТ, 2013. — С. 14–17.
2. Рахимов Р. В. Выбор направлений развития вагонного парка железных дорог Узбекистана / Р. В. Рахимов // Транспорт Российской Федерации. — 2018. — № 1 (74). — С. 71–74.
3. Нормы для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). — М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 2005. — 317 с.
4. Рузметов Я. О. Перспективы развития вагоностроения в Республике Узбекистан / Я. О. Рузметов, Р. В. Рахимов // Сборник научных трудов VIII Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития вагоностроения». — Брянск: БГТУ, 2019. — C. 147–150.
5. Рахимов Р. В. “Ўзбекистон темир йўллари” АЖнинг вагон парки: ҳозирги ҳолати ва ривожланиш истиқболлари / Р. В. Рахимов, Д. Н. Заирова // Вестник ТашГТУ. — 2018. — № 2 (103). — С. 136–142.
6. Рахимов Р. В. Состояние и перспективы развития вагонного парка железных дорог Узбекистана / Р. В. Рахимов // Материалы XIII Международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты». — СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2018. — С. 124–128.
7. Rahimov R. V. Analysis of the state and prospects of the development of the freight wagon fleet of the Republic of Uzbekistan / R. V. Rahimov, Ya.O. Ruzmetov // Non-Ferrous Metals. — 2018. — Vol. 44. — No 1. — P. 7–11.
8. Бороненко Ю. П. Кусочно-непрерывное измерение сил между колесом и рельсом по касательным напряжениям в двух сечениях рельса / Ю. П. Бороненко, Р. В. Рахимов, А. А. Петров // Транспорт Российской Федерации. — 2018. — № 3 (76). — С. 58–64.
9. Рахимов Р. В. Разработка нового пассажирского вагона для железных дорог Узбекистана / Р. В. Рахимов // Материалы VI Международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты». — СПб.: ПГУПС, 2009. — С. 150–153.
10. Рахимов Р. В. Прогрессивные технологии для развития межгосударственных железнодорожных перевозок / Р. В. Рахимов, Ф. С. Галимова // Международный Научный Институт «Educatio». — 2015. — № 8 (15). — С. 86–88.
11. Rahimov R. V. Researches of the stressed — deformed state of the open wagon body model 12–9922, produced in Uzbekistan / R. V. Rahimov // Proceedings VI International Scientific Conference «Transport Problems 2014». — Katowice: Silesian University of Technology Faculty of Transport, 2014. — P. 614–621
12. Рахимов Р. В. Новый пассажирский вагон купейного типа для железных дорог Узбекистана / Р. В. Рахимов // Известия ПГУПС. — 2010. — № 2. — С. 286–295.
13. Рахимов Р. В. “Ўзбекистон темир йўллари” АЖ корхоналарида янги вагонларни қуришда рақамли прототип технологиясини тадбиқ этиш / Р. В. Рахимов, Д. Н. Заирова, Ф. С. Галимова // Вестник ТашИИТ. — 2015. — № 3/4. — С. 54–60.