Сыпучих грузов при перевозке.

Главные факторы, влияющие на утрату (течи) сыпучего груза при транспортировке являются: гранулометрический состав, влажность, конструкция вагона и его техническое состояние, расстояние перевозки, способ погрузки со степенью уплотнения, высота погрузки над уровнем бортов, конфигурация верхнего штабеля погрузки, резкие толчки при торможении и трогания поезда с места.

Установлено, что быстрее всего высыхает поверхностный слой железорудных концентратов, следовательно, они больше других грузов подвержены истечению при перевозках в летний период в полувагонах со значительными дефектами кузова.

При влажности железорудного концентрата до 2 % истечение его происходит практически непрерывно, интенсивность истечения мало зависит от пройденного расстояния и потери составляют 2–5 т на вагон. При влажности 2–9 % потери от дальности перевозки зависят не линейно. Наиболее интенсивное истечение наблюдается на первых 200–300 км пути от станции погрузки. Если влажность концентрата превышает 10–13 %, то он ведет себя как вязкая жидкость и выдавливается через любые зазоры кузова. Потери от истечения возрастают при уменьшении толщины слоя груза над щелью. Резкие скачки потерь наблюдаются во время торможения и трогания поезда с места.

Потери каменного угля от истечения составляют 200–400 кг на вагон, или 45 % общих потерь. С увеличением пройденного расстояния интенсивность потерь от истечения постепенно уменьшается за счет перекрытия щелей крупными кусками. Наименьшие потери наблюдаются при влажности 5–8 %.

Максимально допустимые зазоры кузова вагона в зависимости от влажности и рода перевозимого груза приведены в табл. 4.1.

Т а б л и ц а 4.1.

Род груза	Влажность, %	Максимально допустимые зазоры кузова, мм
Уголь каменный класса 0–6 мм Уголь каменный класса 0–13 мм » » класса 0–25 мм Уголь каменный рядовой Промышленный продукт Железорудные концентраты черных и цветных металлов	0–4; 4–9 0–4; 4–9 0–4; 4–9 0–9 0–2; 10 2–4 4–9	5–7; 11 5–7; 14 13; 14 сплошной кузов 5–7 10–12

Выдувание груза. Опыт перевозки сыпучих грузов на открытом подвижном составе показывает, что большие потери возникают в результате выдувания груза с поверхности воздушным потоком. Одна из главных причин выдувания – несовершенные способы загрузки вагонов. Так, существующие способы погрузки сыпучего груза в полувагоны и на платформы сложились давно и с тех пор практически остаются неизменными, хотя значительно изменился гранулометрический состав грузов, увеличились скорости движения поездов, изменились многие другие условия перевозки.

Наиболее ощутимые потери при перевозках в полувагонах выше уровня бортов возникают в результате следующих нарушений и дефектов погрузки:

- волнообразной погрузки по длине вагона, приводящей к интенсивному выдуванию во время движения, особенно при высоких скоростях;

- неравномерной загрузки вагона сыпучим грузом по всей площади: у бортов груз не догружается по высоте на 200–500 мм, а у торцовых дверей – на 500–700 мм, в то время как высота «шапки» над уровнем бортов достигает иногда 700 мм. В результате под прямой удар встречного воздушного потока ставится большая часть груза, а все пустоты у дверей и бортов служат местом образования локальных вихрей, из-за которых оторвавшиеся частицы груза интенсивно уносятся ветровым потоком;

- завышенной высоты погрузки относительно уровня бортов вагона, вызывающей прямой удар ветрового потока.

Из-за неправильной погрузки рудных концентратов в полувагоне остается свободным около ²/₃ его объема.

При движении поезда над поверхностью груза создаются отрицательные давления, которые вместе с колебаниями кузова полувагона способствуют отрыву частиц, а возникающие при этом вихри выносят их из полувагона. Проведенные аэродинамические исследования позволяют сделать вывод, что основными причинами выдувания сыпучего груза при погрузке ниже уровня бортов являются образование в полувагоне вихрей большой частоты и интенсивности, существование на поверхности сыпучего груза перепадов и отрицательных давлений воздуха.

Неровная поверхность погрузки увеличивает площадь, подверженную выдуванию, создает дополнительные местные вихри, способствующие интенсивному выносу мелких фракций из полувагона. Так как в сыпучих грузах содержится большое количество пылевидных частиц, достаточно небольшого перепада давлений и малого вихря, чтобы вовлечь эти частицы в движение.

Факторами, влияющими на величину потерь от выдувания, являются: суммарная скорость движения поезда и ветра, дальность перевозки, влажность перевозимого груза, его гранулометрический состав, встречные поезда, состояние железнодорожного пути, наличие опор контактной сети, лесопосадки и т. д.

Массовые опытные перевозки сыпучих грузов позволили определить размеры потерь от выдувания и сопоставить результаты лабораторных и теоретических исследований с натуральными наблюдениями. Средние размеры потерь от выдувания при перевозке на расстояние 2000 км приведены в табл. 4.2.

Т а б л и ц а 4.2.

Наименование груза	Потери от выдувания, т
на 1 вагон	на 1 млн. т
Уголь каменный: класса 0–6 мм » 0–13 мм » 0–25 мм Рудные концентраты: Коршуновского ГОКа Соколовско-Сарбайского ГОКа Башкирского МСК	0,950 1,125 0,489   0,670 0,875 0,795

Величина потерь от выдувания различных сыпучих грузов неодинакова и зависит от гранулометрической характеристики данного груза и его насыпной массы. Так, при перевозке каменного угля класса 0–13 мм наблюдается ярко выраженное выдувание. Эти угли сами по себе достаточно мелкие и легковесные, поэтому легко выносятся воздушным потокам из полувагона. У других углей классов 0–25 и 0–100 мм соотношение потерь от течи и выдувания примерно равное. Соотношение потерь от выдувания и течи при перевозке мелких углей распределяется: от выдувания – 55 %, от течи – 45 %. Выдувание рудных концентратов составляет 33–40 % общих потерь.

Интенсивность выдувания груза в начале пути максимальная, затем постепенно ослабевает. Объясняется это тем, что после погрузки поверхность перевозимого груза (особенно рудных концентратов) отличается наличием неровностей (конусы, выступы и впадины), которые увеличивают открытую поверхность груза, образование локальных вихрей, создавая благоприятные условия выноса частиц ветровым потоком. В пути следования открытая поверхность груза сглаживается, принимая обтекаемую форму, груз уплотняется, увеличивается связь между отдельными частицами, в результате чего интенсивность потерь снижается. Следует отметить, что мелкие сыпучие грузы нельзя перевозить на открытом подвижном составе с высокими скоростями движения поездов без применения средств защиты от выдувания, так как с увеличением скоростей с 60 до 90–100 км/ч потери от выдувания возрастают в 3–4 раза.

Осыпание груза. На величину потерь груза при перевозке на открытом подвижном составе существенное влияние оказывают динамические нагрузки, вызывающие колебания кузова вагона. Значительные вертикальные ускорения колебаний кузова вагона с грузом обуславливают осыпание мелких и крупных частиц груза с поверхности штабеля. Стремясь лучше использовать грузоподъемность вагона и повысить статическую нагрузку, некоторые сыпучие грузы, например уголь, кокс, строительные материалы, отправители грузят выше уровня бортов – с «шапкой». При движении поезда в результате колебаний кузова вагона угол обрушения будет меньше угла естественного откоса покоя, в результате чего часть груза осыпается и утрачивается при перевозке.