Размещение и крепление грузов на колесном ходу

РАЗМЕЩЕНИЕ И  КРЕПЛЕНИЕ ГРУЗОВ

НА КОЛЕСНОМ ХОДУ

 

В своей повседневной жизни  мы повсюду сталкиваемся с транспортом. Без транспорта невозможно наше нормальное существование. Транспорт является важной составной частью народного  хозяйства. От деятельности транспорта в большой степени зависит  развитие и функционирование предприятий  промышленности, сельского хозяйства, снабжения и торговли.

Для того, чтобы достигалась непрерывная работа железнодорожного транспорта, необходимы слаженные действия всех работников железной дороги. Очень важно правильно рассчитать силы, действующие на груз, правильно подобрать растяжки, осуществить проверку габаритов перевозимого груза, проверить, правильно ли он подготовлен к перевозке. Неумелые действия сотрудников могут привести к очень тяжелым последствиям. Для предотвращения подобных случаев, в данной статье мною предложена методика размещения и крепления груза Bentley Continental GT на открытом подвижном составе.

Предъявляемый к перевозке  груз –Bentley Continental GT; количество мест – 2; вид отправки – повагонная

Для транспортировки данного  груза выбираем четырехосную универсальную  платформу. Платформа имеет мощную стальную раму, деревянный настил пола и металлические боковые торцовые и откидные борта. Приведем основные данные платформы [1]: база вагона, мм – 9720;Длина, мм

по осям сцепления автосцепок - 14620; по концевым балкам рамы - 13400; ширина максимальная , мм – 3140; количество осей , шт - 4; площадь, - 36,8

К перевозке предъявлен автомобиль марки Bentley Continental GT. Страна производитель – Великобритания, выпускается с 2007 года. Класс кузова – купе, четырехместная, двухдверная [2].

Обеспечение подготовки груза к перевозке

Требования, предъявляемые  к погрузке грузов на открытый подвижной  состав:

1. Полное использование  грузоподъемности и вместимости  вагонов.

2. Соблюдение технических  условий погрузки и крепления  грузов.

3. Равномерное и плотное  размещение груза, исключающее  его сдвиг.

4. Обеспечение удобного  и безопасного производства погрузочно-разгрузочных  работ.

В соответствии с этими  требованиями, техническими условиями  погрузки и крепления грузов грузы  перед погрузкой на открытый подвижной  состав должны быть подготовлены. А  именно необходимо закрепить все  подвижные части грузов, слить  горючее из баков и воду из системы  охлаждения, покрыть смазкой металлические  поверхности для предохранения от коррозии, обозначить на грузах положение центра тяжести яркой несмываемой краской и знак не строповать.

Автомобили загружаются  своим ходом, загрузка симметричная. Автомобили размещают на платформе  на равном расстоянии от продольных бортов. При таком расположении автомобилей  центр тяжести каждого груза  будет находиться над продольной осью вагона и поперечного смещения общего центра тяжести грузов от вертикальной плоскости, в которой находится  продольная ось платформы, не будет [5].

Расчеты крепления  груза и расчеты на устойчивость

При разработке способа размещения и крепления груза учитываются  следующие нагрузки: продольные и  поперечные горизонтальные инерционные  силы, вертикальные силы, сила давления ветра, сила трения и вес груза [4].

Перечисленные силы учитываются  в расчетах в двух сочетаниях, при  которых их воздействие на груз максимальное:

• - продольная инерционная сила и сила трения;
• - поперечная и вертикальная инерционные силы, сила трения и ветровая нагрузка.

Точкой приложения продольных, поперечных и вертикальных сил является ЦТ груза, точкой приложения равнодействующей ветровой нагрузки – ЦТ площадки, подверженной действию ветра.

Для того чтобы груз имел достаточно надежное крепление на платформе, необходимо определение сил, действующих  на них.

Определение устойчивости груза в продольном и поперечном направлении

Величина продольной силы инерции зависит не только от степени  загрузки вагона, но и от типа крепления. Поэтому прежде чем начать определение  этой силы, необходимо решить, какой  тип крепления будет применяться  для предотвращения продольных перемещений. Для крепления от продольных сдвигов  автобусов, а именно их четырех осей, используются проволочные растяжки.

Продольная сила инерции, действующая на груз, определяется по формуле [3]:

, кг (1)

где - вес груза, т; - удельная продольная сила инерции, кг/т.

Так как транспортируемый груз на колесном ходу, то по расчетам принимаем, что:

- нагрузка на переднюю  ось каждого из автомобилей  равна  кгс;

- нагрузка на заднюю  ось каждого из автомобилей  равна  кгс.

Тогда, учитывая вышеперечисленные  данные, переходим к определению  продольных сил инерции [3].

, кг/т, (2)

где - удельная продольная сила инерции при весе брутто платформы 22 т (порожняя платформа), равна 1200 кг/т.

- удельная продольная сила  инерции при весе брутто платформы  85 т (груженая платформа), равна  1000 кг/т.

Тогда, подставив все перечисленные  величины в формулу, определим значения удельных сил инерции:

кг/т;

кг/т.

Используя найденные выше значения, определим продольные силы инерции:

кг;

кг.

Определение поперечной силы инерции с учетом действия центробежной силы определяется по формуле [1]:

, кг,  (3)

где - удельная поперечная сила инерции, кг/т.

Удельная поперечная сила инерции определяется по следующей  формуле[1]:

, кг/т, (4)

где - база платформы, равная 9,72 м; - расстояние от вертикальной оси платформы до центра тяжести груза (в нашем случае при симметричной нагрузке у двух машин =2,62м); - удельная поперечная сила инерции при размещении груза для случая, когда центр тяжести его совпадает с осью платформы, равна 330 кг/т; - удельная поперечная сила инерции при размещении груза для случая, когда центр тяжести груза находится над осью шкворневой балки, равна 650кг/т.

Тогда можно определить удельные поперечные силы инерции:

кг/т

Учитывая вышеприведенные  значения, вычисляем поперечные силы инерции для каждой из двух рассматриваемых  осей автомобиля:

кг;

кг.

Вертикальная сила инерции, действующая на груз, определяется по следующей формуле:

, кг,  (5)

где - удельная вертикальная сила инерции.

Расчет производим для  скорости движения 100 км/ч, так как  при этом имеет место максимальная удельная сила инерции:

, кг/т,  (6)

где Q_о - общий вес груза на платформе, в нашем случае он равен 2·(1680+1120)=5600кг=5,6т (из условия округляем до 10т); - коэффициент жесткости упругих проволочных растяжек, равный 10; - коэффициент динамичности; - эмпирический коэффициент; - расстояние от центра тяжести груза до вертикальной оси платформы ( =2,62м).

кг/т

По полученным данным определяем вертикальную силу инерции:

кг;

кг.

Ветровая нагрузка, испытываемая грузом при движении, зависит от скорости напора воздуха, размеров поверхности  груза и ее состояния. В расчетах крепления груза воздействие  ветра учитывается только в направлении  поперек пути [7]. При этом ветровая нагрузка принимается нормальной к поверхности груза и определяется из расчета удельного давления ветра, равного 50 кг/м², по формуле:

,кг,  (7)

где - площадь проекции поверхности груза, подверженной воздействию ветра, на вертикальную плоскость, проходящую через продольную ось вагона [4]:

, м²   (8)

где - длина автомобиля, равная 4804, мм; - высота боковой поверхности автомобиля, воспринимающая ветровую нагрузку, принимаем 1390 , мм.

, м²

Из полученных данных ветровая нагрузка равна:

кг

Поступательному перемещению  груза по поверхности вагона или  других грузов препятствует сила трения скольжения, величина которой зависит  от многих факторов [6]:

• - состояния
• - размеров и температуры соприкасающихся поверхностей
• - давления
• - скорости перемещения и др.

Необходимо учитывать, что  сопротивление, возникающее при  перемещении груза по полу вагона, в значительной степени зависит не только от материалов соприкасающихся поверхностей груза и вагона, но и от их состояния: загрязненности, покрытия смазкой и прочих факторов [8]. Следует тщательно очищать поверхности груза и пол вагона от грязи, смазки и посыпать их песком, металлическими опилками, дробленым шлаком, а также применять различные средства, например, металлические пластины с шипами, увеличивающие трение между грузом и полом вагона [9].

При выборе коэффициента трения учитывают конкретные условия перевозки:

• - наличие вибраций;
• - возможность увлажнения и обледенения поверхности груза и пола вагона.

Также при определении  сил трения, препятствующих перемещению  автомобиля, необходимо знать, в каком  состоянии находятся его тормоза. Если колеса не заторможены, то возникает  трение качения, если заторможены –  трение скольжения. В нашем случае колеса заторможены, возникает трение скольжения, равное [4].

Сила трения в продольном направлении определяется по формуле [9]:

, кг,  (9)

где - коэффициент трения скольжения опорной поверхности груза о пол платформы .

Учитывая вышеуказанное определяем силу трения в продольном направлении для каждой из рассматриваемых осей:

кг;

кг.

Сила трения в поперечном направлении определяется по формуле :

, кг,  (10)

где - удельная вертикальная сила инерции при скорости движения 100 км/ч. Тогда:

кг;

кг.

Разница усилий в продольном направлении определяется по формуле:

, кг,  (11)

где - продольная сила инерции, кг;

- сила трения в продольном  направлении, кг.

кг;

кг.

Разница усилий в поперечном направлении определяется по формуле:

, кг  (12)

где 1,25 – коэффициент  запаса прочности упругих проволочных  растяжек;

- поперечная сила инерции,  кг;

- ветровая нагрузка, кг;

- сила трения в поперечном  направлении, кг.

кг;

кг.

Растяжками воспринимаются усилия в продольном и поперечном направлениях.

Крепление автомобилей проволочными растяжками осуществляем симметрично  относительно продольной оси платформы. По максимальному усилию выбираем диаметр  и количество нитей для всех растяжек по каждой оси [4].

Усилия в растяжках, воспринимаемые в продольном направлении

, кг,  (13)

где - разница усилий, воспринимаемых в продольном направлении;

- количество растяжек, воспринимающих  одновременно нагрузку в продольном  направлении;

- угол наклона растяжек к  полу платформы.

Каждая пара растяжек крепится под определенным углом к полу платформы. Значения углов определяем по схеме размещения и крепления грузов.

, , , , , , , .

- угол между проекцией растяжки  на пол платформы и продольной  осью платформы.

Используя схему размещения и крепления автомобилей на платформе, определяем для всех растяжек.

, , , , , , , .

Учитывая вышеприведенное, определяем:

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг.

Усилия в растяжках, воспринимаемые в поперечном направлении

, кг (1.14)