Подготовка к перевозке и обеспечение сохранности тяжеловесных тарно-штучных грузов

2.3.1.Условия перевозок, хранения и категории упаковок. Тарно-упаковочные и штучные грузы массой одного грузового места от 0,5 до 20,0т и более, к которым относятся станки, агрегаты, различного вида оборудование и машины, перевозятся на открытом подвижном составе. Хранятся такие грузы на открытых площадках железнодорожных станций и часто в таких же условиях на подъездных путях промышленных предприятий, причём срок хранения в упакованном виде до монтажа и наладки оборудования может быть продолжителен.

При разработке транспортной тары и внутренней упаковки тяжеловесных и крупногабаритных изделий необходимо учитывать условия их транспортирования, которые согласно стандартам могут быть:

- легкие – перевозки железной дорогой без перегрузок, а так же с перегрузками на автотранспорт, но не более двух;

- средние – перевозки различными видами транспорта, кроме морского, в сочетании их между собой и с автотранспортом с общим числом перегрузок не более четырех;

- жесткие – перевозки на большие расстояния автотранспортом, по дорогам с различным видом покрытия, в сочетании с другими видами транспорта, включая морской, с числом перегрузок более четырёх.

Условия транспортирования, выполнения грузовых операций и хранения на складах определяют динамические и статические нагрузки на транспортную тару. Одновременно на изделия и тару оказывают негативное влияния климатические условия постоянно меняющиеся на всех этапах транспортирования.

Климатические условия включают температуру и влажность воздуха, суточные колебания этих величин, а так же солнечную радиацию, осадки, пыль, аэрозоли, микроорганизмы, и другие факторы, которые могут оказывать негативное влияние на изделия, способствовать развитию атмосферной и биологической коррозии изделий.

В зависимости от условий транспортирования, хранения, перегрузок оборудования и различных механизмов существуют следующие категории упаковок (КУ):

- без упаковки или с частичной защитой отдельных узлов и деталей (КУ-0);

- облегченная упаковка – деревянный решетчатый ящик, имеющий крышку с влагонепроницаемой обшивкой, для защиты от прямого попадания атмосферных осадков (КУ-1);

- упаковка – плотный деревянный ящик, полностью обшитый изнутри влагонепроницаемым материалом с частичной консервацией изделия (КУ-2);

- усиленная упаковка, состоящая из усиленной транспортной тары, в которую изделие укладывается предварительно упакованное в чехол из полиэтиленовой пленки и защищенное от коррозии (КУ-3);

- герметичная упаковка, защищающая изделие от различных механических и климатических воздействий, включая защиту от проникновения внутрь упаковки паров воды, газов, пыли, аэрозолей, микрофлоры – то есть все виды упаковочных мате-риалов и консервации, необходимые для этого изделия (КУ-4).

2.3.2. Крупногабаритная транспортная тара, особенности конструкции, условия строповки. Тяжеловесные тарно-упаковочные и штучные грузы массой от 500 до 20000кг, требующие защиты от воздействий окружающей среды, перевозятся в крупногабаритной транспортной таре – крупногабаритных ящиках, линейные размеры, конструкция и прочность которых зависит от изделия, размещенного в такой таре, условий перевозок и перегрузок. Пределы изменения линейных параметров крупногабаритных ящиков составляют: по длине от 1,2 до 12,0м , по ширине от 1,0 до 2,7м, по высоте от 1 до 3м, что соответствует габариту погрузки на железнодорожном транспорте.

Конструкция крупногабаритных ящиков может быть разборная и неразборная, плотная и решетчатая, приспособленная для выполнения грузовых операций с помощью вилочных захватов или кранами со стропами. Основными частями такой тары являются: дно (основание), боковые и торцовые стенки и крышка. Дно – основная часть, несущая нагрузку от упакованного в такую тару изделия, состоит из двух или более полозов и дощатого настила. Длина полозов больше самого ящика на 25мм с каждой стороны, а сами полозы по торцам имеют скосы под углом 30¸45^о для завода строп. Снизу полозы имеют подполозные доски, фиксирующие положение строп при выполнении грузовых операций. К основанию крепятся боковые и торцовые стенки (щиты) или каркас ящика. Изделие и транспортная тара должны быть единой транспортной единицей, исключающей возможность перемещения груза внутри ящика.

Упаковывание грузов состоит из следующих этапов:

- установка изделия на дне (поддоне) ящика и прочное его закрепление с помощью болтов на полозах;

- проведение мероприятий по консервации изделия от коррозии;

- установка и закрепление боковых и торцовых стенок;

- установка и закрепление крышки;

- нанесение необходимой маркировки.

Рис.2.6. Схема строповки крупногабаритной тары

Конструкции крупногабаритных ящиков испытывают различные статические и динамические воздействия, из которых наибольших значений достигают силы, возникающие в процессе погрузочно-разгрузочных работ кранами. При этом полозы испытывают изгибающие усилия, а обшивка крышки ящика – сжимающие.

Для обеспечения минимальных изгибающих усилий зоны строповки ящиков должны располагаться на расстоянии 0,2L от торцовых стенок ящиков [8] (см. рис.2.6), что обеспечивается длиной подполозной доски.

Сжимающие усилия на кромку крышки ящика зависят от способа выполнения грузовых операций, от способа строповки.

При выполнении грузовых операций с захватом типа прямоугольная рама с вертикальными стропами и при равенстве ширины рамы ширине ящика сжимающие усилия близки к нулю.

Если застропка производится только стропами, то сжимающие усилия могут достичь критических. Длина строп должна обеспечить угол наклона строп к поверхности крышки ящика b ≥ 45^o, см. рис. 2.6.

Общая длина двух петель строп составляет:

,

где L, В, Н – соответственно длина, ширина, высота ящика;

l₀, l₁ – соответственно расстояние между стропами по нижнему и верхнему ребру ящика;

l₂ – длина стропа от верхней кромки ящика до крюка;

h – расстояние от крюка до поверхности крышки ящика;

b – угол между стропом и его проекцией на горизонтальную плоскость ( на крышку ящика).

2.3.3. Способы и средства консервации. Все обработанные и необработанные поверхности различных машин и оборудования подвержены коррозии, которая может быть причиной повреждений и отказов в работе. Коррозия неизбежное свойство изделий из металлов и для защиты последних требуются применение различных способов и средств консервации.

Различают два основных вида коррозии: атмосферная и биологическая. Атмосферная коррозия это электрохимический процесс, зависящий от относительной влажности окружающего воздуха; при снижении влажности ниже 60% процесс коррозии практически прекращается. Биологическая коррозия повреждает не только металлы, но органические материалы за счет жизнедеятельности различных микроорганизмов, наиболее часто встречающихся в виде плесневых грибов. Оптимальными условиями развития которых являются постоянная температура, высокая относительная влажность, отсутствие вентиляции и прямого солнечного света, т.е. все условия, которые создаются в замкнутых объемах (ящиках, неотапливаемых складах, контейнерах). Для большинства плесневелых грибов оптимальная температура развития 15–30^оС. А пределы ее изменения колеблются от 0^оС до 45^оС, при относительной влажности более 65%, поэтому плотные ящики для перевозки должны делаться с вентиляционными окнами.

Защита машин и оборудования от атмосферной коррозии осуществляется следующими способами:

- нанесением на поверхность, подверженную коррозии, защитных смазок и масел;

- применением летучих и контактных ингибиторов (веществ, замедляющих коррозию металлов);

- нанесением легко смывающихся покрытий;

- применением герметичной упаковки.

Каждый из указанных способов имеет свои области применения и рецептуру препаратов, защищающих от коррозии. Для более надежной защиты изделий, особо чувствительных к коррозии, возможно сочетание различных способов.

Защита изделий от биокоррозии производится путем использования обеззараживающих веществ – фунгицидов, которые должны отвечать следующим требованиям: невысокая токсичность, эффективность при малых концентрациях, стойкость при высоких температурах, нерастворимость в воде, простота применения.

При подготовке к перевозке и хранению особо сложных изделий, требующих усиленной защиты от воздействия атмосферной и биологической коррозии, следует обращать внимание на создание и поддержание в деревянных вентилируемых ящиках постоянного микроклимата, особенно по такому показателю как абсолютная влажность. Если температура окружающего воздуха повышается, то его влажность становится меньше, а внутри деревянного ящика наоборот повышается в результате того, что при высыхании древесина десорбирует (выделяет) влагу, что может активизировать процессы коррозии.

Для защиты от коррозии указанных выше изделий, используется герметичный чехол из термоусадочной пленки, внутрь которого до заварки швов и обработки горячим воздухом, помещается осушитель воздуха – силикагель. Количество этого препарата рассчитывается в зависимости от площади внутренней поверхности чехла и в соответствии с установленными нормами (см. табл. 2.6).

Таблица 2.6.

Расход силикагеля

П р и м е р. Определить количество силикагеля для поддержания необходимой влажности (55–60%) внутри упаковки с герметическим чехлом из термоусадочной пленки толщиной 0,2 мм. Внутренняя поверхность транспортной тары F_Т=9,1м², срок хранения 1 год, склад неотапливаемый закрытый, внутри чехла имеются распорки и прокладки из дерева с влажностью 8% и общей массой 4,5кг.

Р е ш е н и е. Расчетная площадь внутренней поверхности чехла до его обработки горячим воздухом и усадки составляет F_ЧЕХ, а расход силикагеля Q_С.

Указанные величины определяются на основе следующих соотношений

F_ЧЕХ = F_Т´К_У ; Q_С = F_ЧЕХ´К_НОР + Q_Д´К_Д

где К_У – коэффициент усадки полиэтиленовой пленки, К_У=1,15;

К_НОР – норма расхода силикагеля (см. табл. 2.6);

Q_Д – масса деревянных деталей внутри упаковки, кг;

К_Д – дополнительный расход силикагеля на поддержание постоянной влажности древесины внутри чехла, кг/кг; при влажности w = 8,0%, К_Д = 0,1.

Таким образом, с учетом выше сказанного

F_ЧЕХ = 9,1´1,15 = 10,46 м² ; Q_С =10,46´0,4 + 4,5´0,1 = 4,63 кг.

Полученный результат округляется до целых величин и составляет Q_С = 5 кг, затем это количество силикагеля расфасовывается в специальные мешочки (массой по 1 кг), которые укрепляются внутри чехла равномерно по поверхности изделия.

Негабаритные грузы

2.4.1. Общие положения. Тарно-штучные грузы, предъявляемые к перевозке на открытом подвижном составе, не должны превышать очертания габарита погрузки. Если груз при размещении на открытом подвижном составе, находящемся на прямом горизонтальном участке пути, превышает очертания габарита погрузки, то он считается негабаритным и должен перевозиться в соответствии с Инструкцией по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов [9]. Также негабаритным считается груз если его геометрические выносы в кривых за пределы габарита погрузки превышают геометрические выносы в соответствующих кривых расчетного вагона (длина рамы такого вагона 24 м и длина базы 17 м).

В зависимости от высоты над уровнем головок рельсов (УГР), на которой груз выходит за габарит погрузки, установлены три основные зоны негабаритности:

— зона нижней негабаритности — на высоте от 480 до 1399 мм;

— зона боковой негабаритности — на высоте от 1400 до 4000 мм;

— зона верхней негабаритности — на высоте от 4001 до 5300 мм.

В зависимости от величины выхода негабаритных грузов за габарит погрузки в указанных выше зонах установлены следующие степени негабаритности грузов:

— в нижней зоне — шесть степеней;

— в боковой зоне — шесть степеней;

— в верхней зоне — три степени.

Груз, превышающий предельные очертания зон негабаритности, а также очертания габарита погрузки по высоте над УГР ниже 480 мм и выше 5300 мм, считается сверхнегабаритным. Сверхнегабаритность грузов, имеющих высоту более 5300 мм, называются вертикальной.

Зона и степень негабаритности груза должны устанавливаться не только при нахождении вагона с грузом на прямом участке пути, но также с учетом прохода вагоном кривых участков. В этом случае груз может иметь расчетную негабаритность (см. п. 2.4.3).

В перевозочных и поездных документах, выдаваемых на ЭВМ, данные о зонах и степенях негабаритности перевозимых грузов указываются индексом негабаритности, который состоит из пяти знаков.

Каждый знак индекса негабаритности (кроме первого) обозначает степень негабаритности груза в соответствующей зоне.

Сверхнегабаритность в любой зоне обозначается цифрой 8.

Обозначения в индексе негабаритности:

1-й знак — всегда буква Н (негабаритность);

2-й знак — степень нижней негабаритности, может принимать значения от 1 до 6;

3-й знак — степень боковой негабаритности, может принимать значения от 1 до 6;

4-й знак — степень верхней негабаритности, может принимать значения от 1 до 3;

5-й знак — вертикальная сверхнегабаритность, имеет значение 8.

Отсутствие негабаритности в любой зоне, в т.ч. и отсутствие вертикальной сверхнегабаритности, отмечается цифрой «0» в соответствующем знаке индекса негабаритности.

Например: Индекс негабаритности Н8480 означает, что негабаритный груз имеет нижнюю и верхнюю сверхнегабаритность, боковую негабаритность 4-й степени, а вертикальная сверхнегабаритность отсутствует.

2.4.2. Определение зоны и степени негабаритности груза. Для согласования возможности и условий перевозки негабаритных грузов, а также обоснования расчетов зон и степеней негабаритности отправители выполняют эскиз (в сложных случаях чертежи) погрузки груза в трех проекциях с указанием координат переломных точек (горизонтальные расстояния X от оси пути и вертикальные расстояния У от уровня головок рельсов). Порядок согласования и организации перевозок указан в Инструкции по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов.

В рамках практических занятий по определению зон, степеней и индекса негабаритности необходимо выполнить схему размещения условного груза на платформе в поперечном к оси пути очертаний и совместить ее с габаритом погрузки. Схема выполняется в масштабе 1:50, на ней указывается переломные точки контура груза.

Исходные данные для выполнения схемы приведены в табл. 2.7 в соответствии с заданным номером варианта.

Для перевозки груза используется платформа модели 13–Н451 с металлическими бортами и тележками ЦНИИ– ХЗ.

Основные параметры этой платформы:

база платформы L_Б=9720 мм; внутренняя ширина В_B=2870 мм;

внутренняя длина L_B=13300 мм; высота пола над УГР h_П=1300 мм.

Груз (поперечное сечение) размещается на платформе (см. рис. 2.7) с соблюдением следующих условий:

— опорная поверхность груза находится на уровне пола платформы;

— вертикальная ось поперечного контура груза, проходящая через центр масс груза, совмещается с вертикальной осью, проходящей через центр масс платформы.

Рис. 2.7. Габарит погрузки и поперечное очертание груза.

Таблица 2.7

Габаритные размеры груза

Показатели	Номер варианта
Длина груза, м: для п. 2.4.2	11,0	12,0	11,8	10,0	10,6	12,3
для п. 2.4.3	23,2	20,7	22,1	23,4	25,1	24,0
Расстояния от вертикальной оси, м: B1 B2 B3 B4 B5	1,45 1,32 1,20 1,63 1,40	1,51 1,72 1,05 1,72 1,43	1,55 1,65 1,10 1,66 1,52	1,62 1,60 1,43 1,82 1,58	1,78 1,54 1,38 1,57 1,73	1,80 1,38 1,43 1,53 1,82
Расстояния от плоскости опоры, м: h1 h2 h3 h4 h5	2,65 2,91 3,00	2,60 3,21 3,12	2,75 3,08 3,39	2,70 2,80 3,40	2,08 2,00 3,00	1,56 4,00 2,50

Таблица 2.8

Координаты переломных точек предельных

очертаний степеней негабаритности

Координаты переломных точек контура груза, с учетом его размещения на платформе, определяются по горизонтальной оси X (от оси пути) и по вертикальной оси Y (от уровня головок рельсов УГР)

X_i=В_i; Y_i=h_п+h_i,

где B_i — расстояние переломной точки i (i=1,5) по ширине груза от вертикальной его оси, проходящей через ЦМ, мм;

h_п — высота пола платформы над УГР, мм;

h_i — высота переломной точки i контура груза от опорной его поверхности, мм;

Результаты расчетов заносятся в табл. 2.9.

Таблица 2.9

Сравнивая координаты переломных точек заданного груза с координатами переломных точек зон и степеней негабаритности (табл. 2.8) делаются выводы и определяется индекс негабаритности, который и заносится в табл. 2.9.

В сложных случаях для уточнения зоны и степени негабаритности груза необходимо пользоваться Инструкцией по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов.

2.4.3. Определение расчетной негабаритности. При вписывании вагона или сцепа вагонов с грузом в кривую продольная ось груза совпадает с осью пути только в двух точках, все остальные точки оси вагонов и груза имеют геометрические выносы внутрь или наружу кривой. В зависимости от величины геометрических выносов груз может не вписываться в габарит погрузки или в пределы негабаритности, установленной при нахождении вагонов с грузом на прямом горизонтальном участке пути. Появляется расчетная негабаритность.

Рис. 2.8. Схема сечений, груза погруженного с опорой на один вагон.

Расчетной негабаритностью называется негабаритность определенная с учетом геометрических выносов данного груза в условной расчетной кривой с радиусом R=350 м, не имеющей возвышения наружного рельса.

Расчетная негабаритность должна определятся для грузов: длинномерных, когда отношение их длины L_ГР к базе вагона L_Б составляет L_ГР/L_Б>1,41; перевозимых на сцепах платформ; перевозимых на транспортёрах с базой 17 м и более.

Расчетная негабаритность определяется отдельно для внутренних и наружных сечений груза в переломных точках его контура. Внутренними сечениями груза называются все его поперечные сечения, расположенные в пределах базы вагона или сцепа (рис. 2.8).Поперечные сечения груза, расположенные за пределами базы подвижного состава или сцепа, называются наружными.

Расчет условной негабаритности студенты проводят на основе исходных данных, заданных преподавателем или номером варианта по табл. 2.7. Подробный порядок определения расчетной негабаритности для всех указанных выше случаев представлен в [9]. В настоящей работе (п. 2.4.3) рассматривается перевозка длинномерного груза на сцепе из трех платформ с опорой на один вагон. При этом поперечный контур груза и его размеры остаются такие же как для п. 2.4.2. Изменяется только длина груза, что приводит к необходимости проверки его расчетной негабаритности. Модель опорной платформы принимается аналогичной п. 2.4.2.

Студенты вычерчивают в тетради схему продольного размещения груза на сцепе в масштабе 1:100. Условно принимаем, что груз размещается симметрично относительно опорного вагона, его центр находится в пересечении вертикальных плоскостей, проходящих через поперечную и продольную ось опорного вагона.

Для свободного вписывания в кривые груза, размещенного на сцепе с опорой на один вагон, особое значение имеет правильный расчет высоты подкладок и их размещение. Высота подкладок составляет:

h₀=a_П×tgγ+h_П+h_з+f_Г,

где а_П — расстояние от возможной точки касания груза с полом вагона прикрытия до оси крайней колесной пары грузонесущего вагона (см. рис. 2.8), мм;

а_П=0,5(L_ГР-L_Б-1850),

где L_ГР, L_Б —длина груза и базы опорного вагона, мм;

tgγ — тангенс угла между продольными осями груза и вагона сцепа; для концевого сечения при опоре на один вагон tgγ=0,025;

h_П — разность в уровнях полов смежных вагонов сцепа; h_П≤100 мм;

h_з — предохранительный зазор; h_з=25 мм;

f_Г — упругий прогиб, мм; для конструкции фермы, предложенной заданием f_Г=0.

Полученная величина высоты подкладки округляется до стандартных размеров брусьев (кратных 50 мм) в большую сторону. Ширина подкладки равна ее высоте, а длина равна ширине вагона. Подкладки размещаются напротив второй пары скоб (от торцовых бортов).

На основе схемы поперечного очертания груза, погруженного на платформу, с учетом высоты подкладки определяются координаты переломных точек груза над уровнем головок рельсов У_Р и заносятся в табл. 2.10.

Y_P=Y_i+h_П+h_i+h₀

Таблица 2.10

Координаты переломных точек длинномерного груза.

Расчетные координаты критических точек груза от оси пути определяются по формулам:

X_P^B=X_ПР^В+Δb_R^B; X_P^H=X_ПР^H+Δb_R^H,

где Х_P^B, Х_P^B — расчетные расстояния от оси пути в кривой критических точек, расположенных соответственно во внутренних и наружных сечениях, мм;

Х_ПР^В, Х_ПР^H — расстояние от оси пути в прямых участках критических точек, расположенных соответственно во внутренних и наружных сечениях, мм; эти величины, в данном случае, принимаются равными координатам точек, рассчитанным в п. 2.4.2 (см. табл. 2.9);

Δb_R^B, Δb_R^H — разность между геометрическими выносами рассматриваемого внутреннего или наружного поперченного сечения груза и расчетного вагона в условной расчетной кривой, мм.

Величины Δb_R^B и Δb_R^H зависят от типа подвижного состава, расстояния от рассматриваемых сечений до направляющих и могут быть определены двумя способами: с помощью таблиц, приведенных в [9], или расчетом.

Расчетный метод необходим для случаев, не предусмотренных таблицами. Величины Δb_R^B и Δb_R^H принимаются в расчет только при их положительном значении. Так как в соответствии с исходными данными табл. 2.7 ширина груза по всей его длине одинаковая, то проверяются координаты Х_Р^В и Х_Р^H только для наиболее опасных сечений — среднего внутреннего и концевого наружного.

При погрузке длинномерного груза с опорой на одну платформу сцепа или транспортер с числом осей не более шести, величины Δb_R^B и Δb_R^H (мм) рассчитываются по формулам, приведенным ниже; причем величины L_ГР и L_Б подставляются в метрах, а полученные значения Δb_R^B и Δb_R^Н учитываются в дальнейшем только при их положительном значении

Δb_R^B=1,43(L_Б-n_в)n_в-105;

Δb_R^H=1,43(L_Б-n_н)n_н-105+K,

где п_в, п_н — расстояния от пятникового (направляющего) сечения, до соответственно внутреннего или наружного поперечных сечений, м; для грузов с одинаковым сечением по всей длине эти расстояния до среднего и концевого сечения составляют

п_в=0,5L_Б; п_н=0,5(L_ГР-L_Б);

105 — геометрический вынос, мм, расчетного вагона с базой 17 м в расчетной кривой радиусом 350 м;

K — дополнительное смещение концевых сечений груза, мм.

Это смещение К происходит вследствие перекоса вагона в рельсовой колее в результате существующих норм содержания пути и подвижного состава и учитывается только при его положительном значении. Смещение К определяется для вагонов:

На тележках МТ–50 К=55(L_ГР/L_Б-1,41),

На тележках ЦНИИ– ХЗ К=70(L_ГР/L_Б-1,41).

Полученные новые расчетные значения координат Х_Р^B и Х_Р^H критических точек заносятся в табл. 2.10, сравниваются с табл. 2.8 и делаются выводы о расчетной условной негабаритности груза или о его сверхнегабаритности и даются предложения по способам его перевозки.

Контрольные вопросы

1. Что называется грузом?

2. Что включает понятие транспортная характеристика груза?

3. На какие обобщенные группы делятся все виды грузов?

4. На какие основные группы делятся тарно-упаковочные и штучные грузы?

5. Какие виды подвижного состава используются для перевозки тарно-упаковочных и штучных грузов?

6. Что такое упаковка грузов и какие основные её составляющие?

7. Какие функции выполняют упаковочные материалы?

8. От каких условий зависит расход полимерной плёнки, используемой для скрепления транспортного пакета?

9. Из каких материалов выполняются амортизирующие подкладки?

10. Какие факты необходимо учитывать при расчёте прочности картонной тары?

11. Чем отличается расчёт прочности деревянной тары от картонной?

12. Каковы основные требования размещения грузовых мест в контейнере? В крытом вагоне?

13. Какие виды условий транспортирования тяжеловесных и крупногабаритных грузов установлены стандартами и чем они отличаются?

14. Какие категории упаковок используются при подготовке крупногабаритных грузов к перевозке?

15. Какие основные условия строповки обеспечивают сохранность крупногабаритных ящиков при выполнении перегрузочных операций кранами?

16. Что является причиной атмосферной и биологической коррозии различных изделий и приборов?

17. Какие используются средства для защиты от атмосферной и биологической коррозии?

18. От каких факторов зависит расход осушителя воздуха – силикагеля при консервации изделий машиностроения?

19. Что такое габарит погрузки? Какие грузы называются негабаритными?

20. Какие виды и степени негабаритности установлены на железных дорогах колеи 1520мм?

21. Что такое индекс негабаритности и в какие документы он вносится?

22. Что такое расчетная негабаритность и когда она должна определятся?