Г.И. КОШЛЯ (G.I.KOSHLYA), старший преподаватель, Н.Д. ЯНЦОВ (N.D.YANTSOV), к.т.н, доцент

УО БГАТУ г. Минск, Республика Беларусь

Yantsoff@yandex.ru

Аннотация

Приведен анализ путей снижения сил инерции, создаваемых перевозимым жидким грузом, возникающих при переходных режимах движения автоцистерн и прицепных емкостей в составе машинно-тракторных агрегатов.

Abstract

The analysis of ways to reduce the inertia forces created by the transported liquid cargo that occur during transient modes of movement of tankers and trailer tanks as part of machine-tractor units is given.

Введение

Одной из целей государственной программы развития «Аграрный бизнес» в Республике Беларусь на 2021-2025гг. широкое внедрение интенсивных технологий возделывания с/х культур с целью получения с/х продукции в необходимом объёме для обеспечения населения продуктами питания собственного производства. Как отмечено в программе, сегодня в Республике Беларусь насчитывается 5,6 млн га почвы. Для обеспечения современных технологий производства сельскохозяйственных культур каждый гектар пахотной земли требует перевозки 50-55 тонн различных сельскохозяйственных грузов, как в твёрдом, так и в жидком виде. Сюда входят — топливо, семена, удобрения, готовая продукция, молоко, различного рода химические вещества и др. По мере роста технического оснащения сельского хозяйства все более остро стоит задача выявления и реализации всех резервов производительности как отдельных агрегатов, так и парка машин в целом.

Основная часть

Сельскохозяйственный транспорт включает широкий набор технических средств для обеспечения требуемых объёмов перевозок названных грузов. Перевозка наливных жидких грузов осуществляется с помощью технологических емкостей (цистерн) и аналогичных им резервуаров. При перевозке любого наливного груза необходимо уточнять особые условия его транспортировки [1]. Так, для доставки одного типа жидких грузов иногда никаких особых условий не требуется. Перевозка других типов наливных грузов может быть связана с их специфическими свойствами. Эти грузы могут быть взрывоопасными, выделять ядовитые испарения, вредные для здоровья человека и окружающей среды. При доставке жидких грузов для нужд сельского хозяйства в условиях Республики Беларусь используют в основном самоходные и прицепные автомобильные емкости (цистерны), которые имеют грузоподъемность от 0,5 до 30 тонн.

Основные виды автоцистерн, использующиеся для перевозки наливных грузов:

• — Автоцистерна без температурного режима — используется для перевозки наливных грузов, не требующих соблюдения строгого температурного режима. В основном используется для перевозки таких видов грузов как меласса, масла и др.
• — Автоцистерна-изотерма — используется для перевозки быстро портящейся пищевой продукции, например, молока. Надежно предохраняет залитый груз от нагревания.
• — Изотермическая автоцистерна с паровой рубашкой. Оснащенная специальным контуром, по которому подается горячий пар, обладает возможностью подогрева груза в зимних условиях. Если перевозимый груз в холодное время года имеет свойство густеть, то нагревание паром помогает выгрузить загустевшую жидкость.
• — Автоцистерна с автономным подогревом — имеет специальное оборудование, которое помогает поддерживать температуру жидкого груза на требуемом уровне на протяжении всей транспортировки.
• — Автоцистерны для перевозки опасных грузов. Данные цистерны пригодны не только для перевозки опасных химических грузов, но и для временного их хранения. Цистерны этого типа имеют разделение на классы опасности транспортируемых жидких грузов.

Среди большого количества наименований жидких грузов, перевозимых транспортными средствами, значительную долю составляют опасные грузы.

Особенностью жидкостей является их существенное расширение при нагревании, поэтому при погрузке в резервуаре оставляется свободное пространство. Это позволяет избежать разрывов оболочек емкости, вызванных значительным ростом внутреннего давления при внешних тепловых воздействиях.

Движение цистерн с частичным заполнением может происходить и при случайной утере или частичном сливе жидкости, заполняющей резервуар, например, при раздаче груза потребителям на промежуточных станциях. Возможны ситуации, при которых резервуары цистерн оказываются заполненными наполовину или даже меньше.

Колебания жидкого груза внутри резервуара приводят к существенному снижению продольной и поперечной устойчивости и управляемости транспортного средства и увеличивают нагрузки на конструкцию цистерны. Наибольшее влияние на управляемость и пределы устойчивости автоцистерн оказывают такие факторы, как геометрия емкости, высота центра тяжести, уровень загрузки, поперечное и продольное смещение центра тяжести груза при движении по кривой, торможении, маневрах смены полосы движения, а также свойства динамического взаимодействия жидкости с конструкцией.

В Белорусском государственном аграрном техническом университете проводились исследования по влиянию колеблющейся жидкости при движении автоцистерны. Были предложены новые технические решения [2,3], позволяющие существеннно снизить силы инерции, создаваемые перевозимым жидким грузом, которые возникают при переходных режимах движения автоцистерн и прицепных емкостей в составе машинно-тракторных агрегатов. Эти силы, влияющие на устойчивость движения и нагруженность конструкций, можно уменьшить путем использования специальных устройств, устанавливаемых внутри резервуара. Одно из таких устройств приведено на (рис.1).

Рисунок 1 — Прицепная ёмкость машинно-тракторного агрегата
1 – цилиндрическая оболочка, 2 – плавающая перегородка, 3 – управляющие перегородкой, 4 – заливная горловина, 5 – направляющие перегородкой, 6 – стекло арматура, 7 –уровень почвы.

Для снижения инерционных сил центра масс технологической жидкости при движении прицепной емкости машинно-тракторного агрегата по неровной поверхности поля на ней горизонтально расположена армированная стекловолоконной арматурой 6 плавающая перегородка 2 с возможностью перемещаться вверх-вниз в направляющих швеллерах 5 и фиксации в них ее положения при работе прицепной емкости на предельно допустимом уклоне поля в поперечном или продольном направлении.

Прицепные емкости машинно-тракторных агрегатов используются для перевозки технологических жидкостей (растворов ядохимикатов, жидких удобрений) с мест хранения на поля для внесения. Поля имеют неровный рельеф, характеризующийся уклоном, иногда превышающим 5 %. Полностью заполненные емкости при выполнении технологического процесса внесения жидкости опорожняются, что приводит к усилению колебаний оставшегося жидкого раствора в технологической емкости. Прицепные емкости, как правило, не имеют внутренних поперечных перегородок для гашения колебаний жидкости и, так как они работают в условиях неровного рельефа, характеризующегося как поперечным и продольным уклонами, колеблющаяся жидкость внутри технологической емкости создает различные по направлению воздействия инерционные силы.

Наличие горизонтальной продольной плавающей перегородки 2 уменьшает возможность колебания жидкости в емкости и создания инерционных сил, так как она передвигается вверх-вниз в направляющих швеллерах 5, а при движении под уклон при предельном значении угла наклона α соответствующим зазору b (b = f(α)) фиксируется с помощью фиксаторов 3 за счет сил трения.

При заполнении емкости технологической жидкостью плавающая перегородка всплывает вверх и постоянно находится на верхнем уровне жидкости в силу того, что объемная масса ее материала ниже объемной массы перевозимой жидкости.

Снижение сил инерции, создаваемых жидким сельскохозяйственным грузом при движении машинно-тракторных агрегатов позволяет увеличить рабочую скорость и, как следствие, повысить производительность труда при выполнении технологической операции. Проведенные исследования с использованием лабораторной установки, показали возможность увеличения рабочей скорости на 10…15 процентов при прочих равных условиях. При этом, регулируемое воздействие на рост сил инерции приведет к снижению расхода топлива при работе реального машинно-тракторного агрегата, повысит общую безопасность перевозок.

Заключение

• 1. Уменьшение сил инерции при транспортировке жидких грузов с использованием технологических емкостей улучшает устойчивость и управляемость специального автомобильного транспорта и машинно-тракторных агрегатов при выполнении сельскохозяйственных работ.
• 2. Применение демпфирующих устройств в резервуарах для транспортировки жидких грузов позволяет увеличить рабочую скорость движения, повысить производительность труда, снизить расход топлива.

Список использованной литературы

1. Высоцкий, М. С. Динамика автомобильных и железнодорожных цистерн / М. С. Высоцкий, Ю. М. Плескачевский, А. О. Шимановский. – Мн.: Белавтотракторостроение, 2006. – 320 с.

2. Цистерна: пат. 23702 Респ. Беларусь МПК B 60B 3/22/ В.Я. Тимошенко, Г.И. Кошля, В.В. Ярош, Н.Л. Ракова; заявитель УО «Белорусский государственный аграрный технический университет».- № a 20200058; заявл. 2020.02.26; опубл. 2021.10.30.

3. Цистерна: пат. 23195 Респ. Беларусь МПК7 В 65D 88/12 / В.Я. Тимошенко, Г.И. Кошля, Матюшенцев А.В.; заявитель УО «Белорусский государственный аграрный технический университет».- № a 20190137; заявл. 2019.05.04; опубл. 2020.10.30.