Факторы, влияющие на свойства грузов

Факторы внешней среды. В процессе транспортирования и хранения в массе груза могут происходить качественные и количественные изменения. Они объясняются действием внешних факторов: взаимодействия груза с внешней средой механические воздействия на груз в процессе движения и выполнения погрузочно-разгрузочных работ, неисправности кузовов подвижного состава и складских устройств. На качество груза оказывают большое влияние влажность, температура и газовый состав воздуха, запылённость, наличие в его составе микробиологических форм и свет. Под их воздействием происходят различные биохимические, физико-химические и микробиологические процессы.

Наличие в воздушной среде паров воды характеризуется абсолютной влажностью, влагоёмкостью, относительной влажностью и точкой росы.

Абсолютная влажность г/м³ - это количество водяного пара, содержащегося в одном кубометре воздуха.

Влажность насыщения (насыщенность), г/м, - характеризует максимальное количество воды, которое может содержаться в одном кубометре воздуха при определённой температуре и атмосферном давлении без (до) образования конденсата.

Влагоёмкость, г/м - способность воздуха поглощать влагу при определённой температуре.

Влагоёмкость находится в прямой зависимости от температуры воздуха, поэтому степень сухости или влажности воздуха характеризуется его относительной влажностью.

Относительная влажность - это отношение абсолютной влажности воздуха к его насыщенности при той же температуре.

Точкой росы называется температура, при которой влагоёмкость данного воздуха равна нулю. Дальнейшее понижение температуры воздуха приведёт к выпадению влаги в виде тумана, росы или инея.

Температура, влажность, влагоёмкость и точка росы связаны между собой определёнными закономерностями. На их основании разработаны таблицы, номограммы и диаграммы, по которым, зная одну или две характеристики воздуха, можно определить остальные.

Механическое воздействие на груз проявляется в виде статических и динамических нагрузок. Максимальных значений статические нагрузки достигают в нижних рядах грузов, уложенных в штабель, что объясняется давлением вышележащих грузов. Динамические нагрузки возникают при падениях отдельных грузовых мест, соударениях грузов в процессе погрузоразгрузочных работ, при неустановившихся режимах вождения.

Биохимические процессы в грузах. В грузах растительного и животного происхождения взаимодействие с окружающей средой приводит к развитию биохимических процессов. Такие из них, как автолиз, дыхание, дозревание и прорастание, вызваны процессами, происходящими в самом продукте. Гниение, брожение и плесневение объясняются жизнедеятельностью различных микроорганизмов.

Автолиз - это процесс растворения тканей продукта в результате распада белков, углеводов и жиров. Наблюдается в мясных и табачных изделиях, муке.

Процесс дыхания характерен для грузов растительного происхождения, являющихся живыми образованиями (зерно, овощи, фрукты). При дыхании происходит окисление углеводородов, жиров и других органических соединений с кислородом. Интенсивность дыхания повышается с ростом температуры и влажности продукта. Окисление и распад органических соединений сопровождается выделением теплоты, что приводит к самонагреванию, самовозгоранию и последующей порче продукта.

Процесс дозревания характерен для зерна. Овощей и фруктов. В зерне сахар переходит в крахмал, а в овощах и фруктах - крахмал в сахар.

Прорастание наблюдается в овощах и фруктах при интенсивном дыхании.

Процесс брожения представляет собой разложение углеводородов в результате деятельности микроорганизмов. Различают спиртовое, молочнокислое, масляпокислое и уксуснокислое брожение.

Гниение вызывает распад белковых веществ в результате жизнедеятельности гнилостных бактерий.

При плесневении происходит разложение жиров и углеводов, а в некоторых случаях возможно образование ядовитых веществ.

Физико-химические и физические свойства грузов. Физико-химические свойства характеризуют состояние груза, его способность вступать во взаимодействие с окружающей средой, вредно воздействовать на подвижной состав, складские ёмкости, другие грузы и на здоровье людей.

Физические свойства грузов определяют различные характеристики, связанные с физическим состоянием груза.

Гранулометрический состав характеризует количественные распределения частиц насыпных и навалочных грузов по крупности. В зависимости от гранулометрического состава насыпные м навалочные грузы делят на группы (особокрупные, крупнокусковые, среднекусковые, мелкокусковые, крупнозернистые, мелкозернистые, порошкообразные и пылевидные).

Гранулометрический состав оказывает значительное влияние на такие свойства груза как сыпучесть, гигроскопичность, способность к слеживанию, смерзанию и уплотнению.

Сыпучесть - способность насыпных и навалочных грузов перемещаться под воздействием сил тяжести или внешнего динамического воздействия. Сыпучесть груза характеризуется величиной угла естественного откоса d и сопротивлением сдвигу т.

Угол естественного откоса называется двугранный угол, образуемый плоскостью груза и горизонтальной плоскостью основания штабеля. Величина угла естественного откоса зависит от рода груза, его гранулометрического состава и влажности. Различают угол естественного откоса груза в покое и в движении. Величина угла в покос больше, чем в движении. Под воздействием динамических нагрузок, особенно при вибрации, угол естественного откоса может уменьшаться до нуля.

Сопротивление сдвигу объясняется наличием сил трения частиц груза между собой и сил их сцепления. Значительными силами сцепления частиц обладают влажные и плохо сыпучие грузы - вязкие материалы. С повышением влажности груза возрастают силы сцепления. У некоторых грузов при увеличении влажности до критического значения вначале происходит увеличение, а затем резкое уменьшение сил сцепления частиц продукта.

Скважистость определяет наличие и величину пустот между отдельными частичками груза и оценивается коэффициентом скважистости.

Пористость характеризует наличие и суммарный объём внутренних пор и капилляров в массе груза и оценивается коэффициентом пористости - отношение суммарного объёма внутренних пор и капилляров к объёму груза.

Способность уплотняться характеризуется коэффициентом уплотнения, т.е. отношением объёма груза до и после уплотнения.

Уплотнение происходит под действием на груз статических сил или динамических нагрузок, за счёт заполнения пустых пространств и более компактного расположения отдельных частиц груза друг относительно друга.

Степень уплотнения значительно зависит от гранулометрического состава, пористости и скважистости груза, является важным фактором повышения статической нагрузки подвижного состава.

Хрупкость- способность некоторых грузов при механическом воздействии разрушаться, минуя состояние заметных пластических деформаций. При выполнении погрузочно-разгрузочных работ и транспортных операций хрупкие грузы необходимо укладывать и закреплять в соответствии с предъявляемыми требованиями, избегать бросков. Ударов, падений. Некоторые грузы могут приобретать свойство хрупкости при пониженной температуре, например, олово, резина.

Пылеёмкость - способность груза легко поглощать пыль из окружающей среды. Поглощение пыли приводит к порче материалов или вызывает необходимость очистки продукции от ныли перед употреблением в производстве. Повышенной пылеёмкость отличаются ткани, меховые изделия, грузы повышенной влажности.

Распыляемость - способность мельчайших частиц вещества образовывать с воздухом устойчивые взвеси и переноситься воздушными потоками на значительное расстояние от места расположения груза. Пример - перевозка угля, цемента, муки и т.д.

Пыль обладает повышенной способностью адсорбировать из окружающей среды газы, пары и радиоактивные материалы, что особенно вредно при повышенной радиации и наличии в воздухе отравляющих веществ. Для предотвращения распыления грузов необходимо совершенствовать тару и упаковку, создавать специализированные подвижные составы, устанавливать фильтры, укрывать поверхности грузов.

Абразивность - способность груза истирать соприкасающиеся с ним поверхности тары. Абразивность зависит от твёрдости частиц груза, которая оценивается по шкале Мооса. Так, по шкале Мооса тальку соответствует твёрдость 1, а алмазу 10. В зависимости от твёрдости частиц, грузы бывают малоабразивные с твёрдостью до 2,5, среднеабразивные - 2,5-5, высокоабразивные - свыше 5.

Слеживаемость - способность отдельных частиц груза сцепляться, прилипать к поверхности тары, подвижных средств, бункеров, силосов и друг к другу и образовывать достаточно монолитную массу. Слеживаемость характерна для многих насыпных и навалочных грузов. На степень слеживания оказывают влияние режим хранения и местные климатические условия, свойства и характеристики самого груза: размеры, форма и особенности поверхности частиц вещества.

Для предотвращения или замедления процесса слеживания грузы хранят в уменьшающих поглощение влаги условиях, гигроскопичные вещества упаковывают во влагонепроницаемую тару, поверхность груза покрывают брезентом, плёнкой и т.п.

Сводообразование - процесс образования свода над выпускным отверстием бункера, силоса. Или кузова подвижного состава, характерный для насыпных и навалочных грузов. Образование свода происходит в результате зацепления движущихся частиц груза за частицы, находящиеся в состоянии покоя.

Динамическая вязкость определяет коэффициент внутреннего трения.

Кинематическая вязкость, определяется соотношением динамической вязкости жидкости к её плотности.

. С понижением температуры вязкость жидкостей увеличивается.

Повышенная вязкость наливных грузов вызывает снижение скорости их перекачки и увеличивает потери продукта в результате налипания частиц на внутренние поверхности кузова подвижного состава.

Гигроскопичность - способность груза легко поглощать влагу из воздуха - объясняется различными причинами. Интенсивность поглощения влаги возрастает с повышением температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также прямо зависит от площади поверхности груза, от пористости и скважистости вещества.

Влажность определяет процентное содержание влаги в массе груза. Влага может содержаться в массс груза в свободном и связанном состоянии. Различают абсолютную и относительную влажность груза, которая необходима для пересчёта массы груза.

Относительной влажностью груза W, %, называют отношение содержащейся в грузе массы жидкости М_ж, кг, к массе влажного груза М_вг, кг:

Абсолютная влажность груза W*, %, представляет собой отношение массы жидкости М_ж, кг, к массе сухого груза.

В теории чаще используют понятие абсолютной влажности, а на практике - относительной, более точно отражающей содержание влаги в массе продукта.

Смерзаемость - способность груза терять свою сыпучесть в результате смерзания отдельных частиц продукта в сплошную массу. Наибольшей смерзаемости подвержены при прочих равных условиях грузы с повышенной влажностью и неоднородным гранулометрическим составом. Процесс замораживания и размораживания навалочных грузов происходит достаточно медленно вследствие их низкой теплопроводности.

Морозостойкость - способность груза выдерживать воздействие низкой температуры, не разрушаясь и сохраняя свои качественные характеристики при оттаивании. Особенно неблагоприятно низкая температура воздействует на свежие овощи и фрукты, жидкие грузы в стеклянной таре, некоторые металлы и резинотехнические изделия.

Спекаемость - способность частиц некоторых грузов сливаться при повышении температуры продукта. Спекаемости подвержены гудрон, асфальт, песок, агломераты руд и др. предотвратить спекаемость практически невозможно.

Теплостойкость - способность веществ противостоять развитию биохимических процессов, разрушению, окислению плавлению или самовозгоранию под воздействием высокой температуры. Наиболее неблагоприятное воздействие высокая температура оказывает на грузы растительного и животного происхождения, каменный уголь, торф, сланцы, легкоплавкие вещества.

Огнестойкость - способность груза не воспламеняться и не изменять своих первоначальных свойств (прочность, цвет, форма) под воздействием огня. Огнестойкость характерна для ограниченного числа грузов, большинство грузов под воздействием огня сгорают, разрушаются или теряют свои первоначальные свойства.

Самонагревание и самовозгорание происходит под воздействием внутренних источников теплоты - химических и биологических процессов, протекающих в массе груза и повышающих их температуру. Самовозгоранию подвержены зерно, волокнистые материалы, торф, сланцы, уголь. Температура груза, при которой начинается бурный процесс окисления с последующим самовозгоранием, называется критической температурой.

Окислительные свойства грузов - способность легко отдавать кислород другим веществам. Примесь окислителей может вызвать возгорание горючих материалов и обеспечить их устойчивое горение без доступа воздуха. Некоторые окислители вместе с органическими веществами способны к образованию взрывчатых смесей, взрывающихся вследствие детонации, трения или удара.

Коррозия - разрушение металлов и металлоизделий вследствие их химического или электрохимического воздействия с внешней средой.

5. Объёмные и массовые характеристики грузов

Объёмно-массовые характеристики являются основными факторами, определяющими необходимую вместимость подвижного состава для перевозки груза.

Плотность р, кг./м ' - это масса однородного вещества в единице объёма. На практике плотность используют для определения массы жидких грузов, перевозимых наливом в цистернах. Плотность жидких грузов зависит от температуры, поэтому нижний индекс при обозначении плотности указывает температуру, при которой плотность определена.

Удельная масса р_уд, т/м³, характеризует массу единицы объёма груза с учётом суммарного объёма внутренних пор и капилляров:

Объёмная масса р₀, т/м³, используется при определении массы насыпных и навалочных грузов. Указанные грузы представляют собой совокупность большого количества частиц различных размеров и форм, внутри которых и между ними имеются свободные пространства, возникающих из-за их неплотного прилегания и наличия большого количества пор и капилляров. Поэтому объём насыпных и навалочных грузов зависит не только от количества материала, но и от наличия и размера свободных пространств. Объёмная масса характеризует массу единицы объёма груза с учётом скважистости и пористости вещества.

6. Грузоподъёмность подвижного состава при перевозке

Грузовместимостью подвижного состава называется наибольшее количество груза, которое может единовременно перевозиться передвижным составом, исходя из его максимально допустимой полной массы и размеров кузова.

Грузовместимость оценивается следующими параметрами: фактической грузоподъёмностью и коэффициентом грузовместимости.

Удельная объёмная грузоподъёмность, т/м регламентируется при проектировании подвижного состава, является отношением полезной грузоподъёмности к внутреннему объёму кузова и определяется отношением номинальной грузоподъёмности к полному объему кузова.

Грузовместимость оценивается применительно к тем видам грузов, для перевозки которых данный передвижной состав предназначен. Основным параметром, характеризующим каждый вид груза, является его объёмная масса. Подбор передвижного состава для перевозки грузов производят с учётом соотношения удельной объёмной грузоподъёмности и удельной грузовместимости.