Файл: Ситковский, И. П. Полимерные материалы на зарубежных железных дорогах.pdf

Рис. 73. Рефрижераторный вагон с кузовом из стеклопластика

В настоящее время можно считать, что везде в зарубежном вагоно­ строении наметилась общая тенденция к использованию пенополи­ уретана, а в некоторых странах его применение стало основным направ­ лением создания надежной термоизоляции в современных изотермичес­ ких вагонах [22].

Вторым, безусловно, перспективным направлением является изго­ товление кузовов изотермических вагонов с обшивкой из трехслойных конструкционных панелей типа «сэндвич» с оболочками из стеклоплас­ тика, стали или алюминия [23—27].

Известно, что металлическая обшивка кузовов изотермических или рефрижераторных вагонов, особенно с внутренней стороны, неиз­ бежно подвергается коррозии, даже при самой тщательной защите ее лакокрасочными покрытиями. В немалой степени коррозии могут способствовать и термоизоляционные материалы (например, мипора), обладающие большой гигроскопичностью, а иногда и создающие окис­ лительную среду. Пенопласт типа пенополиуретана в сочетании с несу­ щей оболочкой из стеклопластика, обладающего исключительной кор­ розионной устойчивостью, является наиболее удачным вариантом для создания элементов обшивки или конструкций кузовов вагонов, пред­ назначенных для перевозки скоропортящихся грузов (рис. 73, 74). Под­ тверждается это опытом зарубежного вагоностроения последних лет.

Во Франции с 1967 г. в соответствии с разработанным четырехлет­ ним планом производилась постройка более 500 новых изотермических двухосных вагонов с наружной и внутренней обшивкой из стеклоплас­ тика. Для термоизоляции боковых и торцовых стен был применен пенополивинилхлорид, а для крыши и пола — пенополиуретан. Устрой-

ство теплоизоляции пола и потолка производилось методом заливки и вспенивания пенополиуретана на месте, непосредственно в преду­ смотренных полостях конструкций пола и потолка.

Пол выполнялся в виде трехслойной конструкции типа «сэндвич» как единый элемент конструкции кузова с внутренней и внешней обо­ лочками, изготовленными из листов стеклопластика, снабженными ребрами жесткости. Толщина промежуточного слоя теплоизоляции изпенополиуретана составляла 120 мм. Постройка кузова вагона прово­ дилась в специальном кондукторе, на раме которого сначала уклады­ вался пол и собирались из панелей стены, соединявшиеся между со­ бой и с полом клеем. Затем устанавливались и монтировались элемен­ ты крыши. Кузов оставался в кондукторе до полной полимеризации клеевых соединений. Коэффициент теплопередачи такого вагона со­ ставлял 0,22 ккал/яг • ч° С.

В другой серии вагонов стены представляли собой трехслойные конструкции типа «сэндвич» с оболочками для наружной стороны об­ шивки, выполненными из стали марки «Корнет», а для внутренней — из нержавеющей стали. Термоизоляцией стен служил промежуточный слой, изготовленный из пенополиуретана методом заливки и вспени-

Г

Рис. 74. Внутренний вид изотермического вагона с панелями об­ шивки из стеклопластика

100

вания на месте. Полы тоже трехслойной конструкции изготовлялись с оболочками из листового стеклопластика с промежуточным слоем теплоизоляции из пенополиуретана. Изоляция боковых стен состояла из слоя пенополиуретана толщиной 80 жж, торцовых стен и крыши — 100 мм и пола — 130 мм.

В Италии в районе Венеции в 1971 г. построен завод по изготовле­ нию кузовов изотермических вагонов и контейнеров из стеклоплас­ тика. Материал для конструкции кузовов под названием ипергласс [25] изготовляется на основе изофталевой смолы с содержанием 50% стекловолокна и 50% смолы [23].

Кузова вагонов представляют собой единую монолитную кон­ струкцию пола, стен и потолка, выполненную в виде трехслойной кон­

изотермические свойства кузовов, изготовленных из такого материала, особенно ценны при перевозке продуктов, нуждающихся в постоянной температуре.

Международное общество по перевозке скоропортящихся продук­ тов по железным дорогам Западной Европы Интерфриго имеет парк изотермических вагонов с кузовами, выполненными в виде трехслой­ ных конструкций типа «сэндвич» с оболочками из стали и алюминия. В вагонах новой постройки начали применяться оболочки и из стекло­ пластика с промежуточным слоем — заполнителем из пенополиуре­ тана, вспениваемого на месте. В двухосных вагонах такого типа из стеклопластика, построенных по заказу Интерфриго и предназначен­ ных для движения со скоростью до 120 км/ч, изоляция обеспечивает коэффициент теплопередачи 0,15 -f- 0,2 ккал/м2 • ч-сС [24].

Около 700 единиц изотермических вагонов подобного типа со сталь­ ными оболоками трехслойных конструкций элементов кузовов и с про­ межуточным слоем термоизоляции из пенополиуретана находятся в эксплуатации на железных дорогах Франции. Эти двухосные вагоны имеют длину 12,7 ж, площадь пола 27,5 ж2, объем 55 ж3, вес тары 15,8 т , вес льда 4,5—5 т.

В США в 1960 г. были созданы экспериментальные вагоны для пере­ возки скоропортящихся грузов, в которых применялись различные теплоизоляционные материалы и материалы для обшивки кузовов. Например, в нескольких вагонах, построенных в 1961 г., боковые и тор­ цовые стены выполнялись в виде трехслойных конструкционных па­ нелей типа «сэндвич» с пенополиуретаном в качестве промежуточного слоя толщиной 127 жж, а на крыше — с оболочками из листовой ста­ ли— 178 жж. Испытывались вагоны с термоизоляцией в виде воздушной прослойки (подушки) толщиной 127 жж, заключенной в герметически выполненных панелях, с панелями типа «сэндвич» с оболочками из стек­ лопластика и пенопластовым заполнением, а также с панелями с термо­ изоляцией из стекловаты со слоем 50 жж и воздушной прослойкой.

Изотермические специализированные вагоны в количестве 50 шт. с кузовами из стеклопластика, приспособленными для перевозки рыбы, построены в США для железных дорог Южной Африки. Кузо­ ва вагонов этого типа имеют стальную раму; стены, полы и потолки вы-

101

полнены из трехслойных конструкционных панелей стеклопластика с термоизоляцией из пенополиуретана, заливка и полимеризация

пола— 160 мм. Расход стеклопластика для кузова вагона длиной 13,7, шириной 2,5 и высотой 2,7 м, с полезным объемом 62,5 м* составил 2,7 т. Грузоподъемность вагона 27 т [27].

В США в 1963—1964 гг. построено около 1000 большегрузных реф­ рижераторных вагонов типа R 70-13, с машинным охлаждением, гру­ зоподъемностью 70 т и полезным объемом кузова — 113 мя. Стены, пол

толщиной слоя 90 мм, для потолка — 127 мм. Технологией монтажа кузова вагона предусматривалось устройство настила пола из трех панелей, боковых стен — из 8, а торцовых — из одной панели. При­ менение при строительстве вагонов крупногабаритных панелей позво­ лило значительно снизить трудовые затраты и сократить сроки сбор­ ки кузовов. Эти вагоны оборудованы резино-металлическими погло­ щающими аппаратами автосцепки.

Для этой дороги построено также несколько вагонов с кузовом из стеклопластика трехслойной конструкции с усиленной теплоизоля­ цией. Толщина оболочки из стеклопластика, являющейся внутренней поверхностью стен вагона, составляла 9,5 мм, а промежуточный тепло­ изоляционный слой из пенополиуретана — 200 мм. Вагоны рассчитаны на поддержание в них температуры до —40° С.

ВСША в 1968 г. было построено 400 вагонов-рефрижераторов грузоподъемностью 63 т, с внутренним объемом помещения 113 м3. Термоизоляция вагонов этого типа обеспечивается пенополиуретаном толщиной слоя в стенах и крышах 125 мм, а в полах 100 мм. Внут­ ренние стены выполнены из гофрированного стеклопластика [30].

ВГолландии первый вагон с кузовом из стеклопластика и изоля­ цией из пенополиуретана грузоподъемностью 20,5 т был построен в 1965 г. Стены, полы и потолки кузова изготовлены в виде трехслойной конструкции типа «сэндвич», с термоизоляционным промежуточным слоем из пенопласта, выполненным методом отверждения соответст- '

вующих жидких компонентов на месте.

В некоторых странах Западной Европы в порядке эксперимента применяют для термоизоляции при изготовлении кузовов изотерми­ ческих вагонов и контейнеров полиуретановый пенопласт, армирован­ ный высокопрочной стальной проволокой [29]. Листовые материалы пенопластов, армированные проволокой, производятся в Англии.

102

В США для сборки кузовов рефрижераторных вагонов изготовляют­ ся термоизоляционные трехслойные конструкционные панели типа «сэндвич» размером 2,4 X 0,6м и толщиной 76, 95 и 114 мм. Оболочки панелей выполняют из стеклопластика, а промежуточный теплоизоли­ рующий слой — из пенополиуретана объемным весом 40—45 кг!см9. При постройке вагонов монтаж их кузовов осуществляется гз таких панелей на клееболтовых соединениях с перекрытием швов.

В ГДР выпускаются изотермические вагоны с кузовами слоис­ той конструкции с термоизоляцией пенопластом на основе поливинил­ хлорида, объемным весом 60 и 80 кг/м3 [28]. Деревянные полы ваго­ нов имеют резиновое покрытие.

Полимерные материалы, преимущественно стеклопластики, широ­ ко применяют при строительстве и ремонте изотермических вагонов, а также для изготовления дверей, рам, люков, крышек люков, воро­ нок для загрузки льда, вентиляционных шахт, напольных решеток, баков для топлива и воды. Используют их и для изготовления трубо­ проводов, охлаждающих коммуникаций, корпусов вентиляторов и других деталей [25, 28, 30].

Отмечается, что применение деталей и элементов конструкции изо­ термических вагонов из полимерных материалов существенно увели­ чивает сроки их службы, сокращает затраты на ремонт и содержа- ‘ ние. Было установлено, что со временем в результате увлажнения и процессов старения в термоизоляции из пенопластов наблюдается не­ которое изменение теплопроводности. В ФРГ были проведены иссле­ дования по определению изменения теплопроводности и других важ­ нейших свойств пенопластов при различной температуре эксплуа­ тации.

Исследованиями установлено, что низкая теплопроводность пенополиуретана в диапазоне температуры от—50 до +50° С с течени­ ем времени несколько повышается (ухудшается). Однако ухудшение теплоизоляционных свойств из-за повышения теплопроводности пено­ полиуретана значительно меньше, чем у пенопластов на основе феноль­ ных, стирольных, виниловых и других смол.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. «Dtsch Eisenbahntechn.», 1968, 16, № 9, s. 432.

2.«Бюллетень ОСЖД», 1969, № 2.

3.«Eisenbahningenieur», 1969, 20, № 8—9, s. 237—242.

4.«Ry Loc. and Cars», 1970, v. 144, № 11, p. 24—25.

5. «Ry Loc. and Cars», 1968, v. 142, № 4.

6.«Ry Loc. and Cars», 1969, v. 143, № 10, p. 28—30.

7.«Ry Age», 1968, v. 164, № 15, p. 43.

8.«Ry Loc. and Cars», 1968, v. 142, № 7, p. 26—28.

9.«Modern Railroads», 1970, v. 25, № 5, p. 71.

10.«Ry Age», 1969, v. 167, № 16, p. 48.

11.«Ry Age», 1970, v. 169, № 10, p. 73.

12.«Ry Loc. and Cars.», 1969, v. 143, № 8, p. 26—27.

13.«Бюллетень ОСЖД», 1970, № 3.

14.«Paper. Amer. Soc. Mech. Eng.», 1968, № WA/RR-5.

103

Г л а в а 3

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ВКОНСТРУКЦИИ КОНТЕЙНЕРОВ

1.Универсальные и изотермические контейнеры

Взарубежном контейнеростроении в последние десятилетия нача­ ли применять наряду с древесиной и сталью стеклопластики, древо­ пластики, пенопласты и другие полимерные материалы. Использование

их в комбинации с обычными материалами для изготовления жестких контейнеров и в качестве основных материалов для изготовления цельиопластмассовых контейнеров все больше увеличивается. Особенно

химикатов и некоторых сыпучих грузов. Такое направление счита­ ется весьма перспективным. Наряду с совершенствованием конструк­ ций жестких контейнеров создаются конструкции мягких, эластич­

Перспективность использования полимерных материалов обусловле­ на их малым объемным весом, высокой удельной (отнесенной к удель­ ному весу) прочностью, стойкостью к ударным воздействиям и кор­ розии, относительно простой технологией изготовления и ремонта. Работы по созданию контейнеров с использованием полимерных мате­ риалов широко проводятся в Англии, ГДР, США, ФРГ, Японии и в некоторых других странах. При этом намечается тенденция к построй­ ке контейнеров преимущественно большой грузоподъемности — 10— 20 т и более.

На Английских железных дорогах с 1963 г. эксплуатируются стек­ лопластиковые универсальные контейнеры грузоподъемностью 5 т (рис. 75). Кузов контейнера изготовлен из трехслойных конструкцион­ ных панелей типа «сэндвич», у которых наружные оболочки выполнены из листового стеклопластика на полиэфирной смоле, а внутренний про­ межуточный слой — наполнитель — из жесткого пенополиуретана.

Контейнеры грузоподъемностью 15 т для смешанных перевозок постройки мастерских Управления Британских железных дорог имеют бескаркасные кузова размером 6,1 X 2,4 X 2,4 ж, изготовленные кон­ тактным методом из стеклопластика. Для увеличения надежности и жесткости кузова в местах расположения устройства для его захва­ тов швы обшивки кузова расположены на значительном расстоянии от его ребер. Пол контейнера снабжен металлическим поддоном для предохранения от повреждений колесами погрузчиков. Контейнеры этого типа более поздней постройки имеют рамную конструкцию с на­ ружной обшивкой из гофрированного тонколистового проката и внут­ ренней обшивкой из фанеры, усиленной стеклопластиком (рис. 76).

105