Грузоведение. Сохранность и крепление грузов. Грузоведение сохранность и крепление грузов

• Название: Грузоведение сохранность и крепление грузов
• Анкор: Грузоведение. Сохранность и крепление грузов.doc
• Дата: 27.04.2017
• Размер: 3.03 Mb.
• Имя файла: Грузоведение. Сохранность и крепление грузов.doc
• Тип: Документы; #6027
• страница: 25 из 27

Ускорения длинномерного груза на сцепе вагонов. Для тран­спортировки длинномерных грузов на сцепах вагонов используют турникеты. Расчетная схема для исследования ускорений и переме­щений грузов, когда на одном вагоне сцепа размещают подвижной, а на другом неподвижный турникет, показана на рис. 5.10, а. Мате­матическая модель, соответствующая этой расчетной схеме, имеет следующий вид:



где f?t_a, тд|, тп%, т\—массы соответственно нижней и верхней рам подвижного

и неподвижного турникетов;

*й, *й Л·,х%»*й^С»*а^Р— продольные горизонтальные перемещения соответственно

центров масс нижних и верхних рам турникетов и груза; С?» ^ъ^с» ^С2»— соответственно жесткости соединения нижних рам турни-

,С£Р, С**—I¹ кетов с вагонами, груза с верхними рамами турникетов,
^пнижней и верхней рам неподвижного турникета;

fj, F%, Fl^p, Fl^p, —силы треиия соответственно между нижними рамами тур-

F[^l> F^ls^uникетов и вагонами, грузом и верхними рамами турнике­тов, верхними и нижними рамами турникетов.

200



Расчетная схема и математическая модель включают основные параметры крепления длинномерного груза. Определяющее влия^-ние на ускорения груза оказывают жесткости соединений верхней и нижней рам неподвижного турникета и турникетов с вагонами

и грузом.

Для определения зависимости ускорений длинномерного груза от положения неподвижного турникета на вагонах сцепа рассмотре­но соударение сцепа вагонов в двух случаях; при установке непо­движного турникета на первом со стороны удара вагоне сцепа и^ла

втором вагоне.

Массы вагонов сцепа приняты равными 21 т, стоящих вагонов — 86 т, масса груза 120 т. Характеристика междувагонных -связей: d='l7 МН/м; ц=0,28. Жесткость соединения верхней и нижней рам неподвижного турникета определена так, чтобы упругая де­формация в сечении между верхней и нижней рамами неподвиж­ного турникета не превышала 5 мы при скорости соударения 10 км/ч, что соответствует требованиям обеспечения устойчивости длинномерного груза относительно вагонов сцепа.

Анализ данных об ускорениях, перемещениях груза и усилиях в автосцепах вагонов (табл. 5.4) показывает, что ускорения длин­номерного груза при расположении неподвижного турникета на вагоне сцепа со стороны удара могут даже при скорости 7,2 км/ч достигать 3,2g. Если неподвижный турникет относительно удара

201

Таблица 5.4

1 ■ f Положение неподвижного	х, км/ч	Ускорения груза относи­тельно ваго­на с непод­вижным тур­никетом , доли g	Максимальные пере­мещения верхних рам турникетов, мм		Усилия в авто­сцепках, МН
турникета			неподвиж­ного	подвиж­ного		Я
На первом со стороны удара вагоне сцепа На втором ва­гоне i	3,6 7,2 10,8 3,6 7,2 10,8	1,8 3,2 4,6 1,3 2,5 3,65	2,1 4,3 6,4 1,4 3,2 4,9	1,6 5,5 13 39 84 128	0,06 0,17 0,35 0,80 1,75 2,65	0,87 2,25 3,40 0,80 1,55 2,35

оказывается на втором вагоне сцепа, ускорения груза меньше на
20—28%. ; ,

Значительное уменьшение ускорений длинномерных грузов на сцепах вагонов достигается использованием новых типов турнике­тов, в том числе типа ЦНИИ МПС. Расчетная схема для исследо­ваний этих турникетов показана на рис. 5.10, б. Математическая модель в общем виде может быть представлена:



где-F" ^в, F\ ^в —силы трения между наклонными поверхностями соответ­ственно верхних и нижних рам турникетов; .

С*, С* — фиктивная жесткость.

Ускорения длинномерного груза относительно первого со сто­роны удара вагона сцепа для условий, идентичных рассмотренным

выше, при угле наклона рам турникетов 15° и коэффициенте трения на их поверхностях 0,2 для скоростей 3,6; 7,2; 10,8 км/ч соответ­ственно составляют 0,3; 0,5 и 0,7g. Значительно уменьшаются и усилия в автосцепках вагонов. При скорости 10,8 км/ч усилия в автосцепках N_aи N$ соответственно равны 1,5 и 2,0 М№*

Влияние зазоров в креплениях на ускорения грузов. Расчетная схема для исследования влияния зазоров между грузом и крепле­нием на его ускорения и перемещения представлена на рис. 5.11, а. Математическая модель:



где Д — зазор между грузом и креплением груза.

Значения ускорения и пермещения груза для рассматриваемого случая будут определяться не только величилой зазора, но н жест-



_2oa

Ф аблица 5.5

	СГр' МЗ/м	^rp/mrp' с-*	Ускорения, доли g, при зазоре, мм
н, км/ч			0	25	50	75	100	125	150	175	200
5,4 7,2 9,0	10 40 100 10 40 100 10 40 100	» -и» 164 655 1640 164 655 1640 164 655 1640	1.3 2,0 2,2 1,7 2,75 2,9 2,2 3,5 3,6	1,3 2,15 3,0 1,8 3,6 4,1 2,3 3,8 5,2	1,25 2,2 3,2 1,75 3,2 4,45 2,3 3,9 5,5	1,15 2,1 3,1 1,7 3,15 4,6 2,25 4,0 5,8	1,0 1,85 2,8 1,6 3,1 4,7 2,2 4,1 6,0	0,8 1,45 2,1 1,5 3,0 4,55 2,1 4,0 6,15	0,55 0,8 1,1 1,35 2,7 4,2 2,0 3,9 6,1	0,4 0,4 - 0,4 , 1,1ѕ 2,35 3,85 1,85 3,8 5,85	0,4 0,4 0,4 1,0 1,9 3,0 1,7 3,5 5,6

костью крепления и скоростью соударения вагонов. При решении задач величины зазора 'приняты: 0,25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 и 200 мм; жесткость крепления 10, 40 и 100 МН/м; С_Гр//п_гр= 164, 655, 1640 с-²; скорость набегающего вагона 1,5; 2,0; 2,5 м/с.

Масса набегающего вагона принята 21 т, стоящих — 81 т, масса груза — 60 т. Характеристика междувагонных связей: С\= 17 МН/м; ц=0,28. Результаты решения приведены в табл. 5.5.

Анализ данных та'бл. 5.5 л рис. 5.11, б показывает, что при скоростях соударения 5,4 и 7,2 км/ч и жесткости крепления 10 и 100 МН/м зазоры величиной до 100—125 мм практически не ока­зывают влияния на продольное ускорение груза. При указанных выше скоростях и зазорах более 125 мм ускорения груза уменьша­ются н тем больше, чем меньше скорость соударения и жесткость крепления.

При скорости набегающего вагона 9 км/ч и жесткости крепле­ния 10 и 40 МН/м зазоры также не способствуют увеличению ускорений груза. При жесткости крепления 100 МН/м ускорения груза увеличиваются во всем диапазоне рассмотренных скоростей соударения от 5,4 до 9 км/ч примерно на 35—50%.

Проведенное исследование позволяет сделать вывод, что при наличии зазоров между грузом и креплением продольное ускорение груза существенно зависит от жесткости креплений и скорости соударения вагонов.

5.3. Методика определения способов размещения и крепления грузов

Обоснование параметров крепления. Для размещения и крепле­ния груза в вагонах используют растяжки (обвязки), стойки, под­кладки, прокладки, распорные и упорные бруски, торцовые и боко-

204

вые стойки, которые должны полностью компенсировать усилия, способствующие перемещениям груза. Вместо креплений разового использования применяют крепления многоразового использования. Рекомендации по креплению основных видов массовых грузов при­ведены в табл. 5.6.

Растяжки (обвязки) изготовляют из проволоки, стали полосо-вой[ круглой, квадратной, шестигранной, цепей, стальных тросов и других материалов. Каждую растяжку закрепляют одним концом за детали груза, другим — за детали вагона. Разрешается крепить растяжки за торцовые и боковые стоечные скобы платформ, увя-зочн^е косынки, верхние и средние увязочные устройства полува­гонов. К другим деталям вагонов, в том числе к лесным скобам полувагонов, увязочным кольцам, расположенным на верхнем об­вязочном брусе полувагонов в боковых балках платформ, крепить растяжки запрещается.

На платформах с наружными стоечными скобами растяжки (обвязки) пропускают лод деревянными бортами. Если у платфор­мы металлические борта, растяжки пропускают под ними или над ними. Крепить груз растяжками над бортами можно в случаях, когда место закрепления растяжки к грузу находится выше бортов платформ. При необходимости борта могут быть опущены и за­креплены установленным порядком.

Проволочная растяжка (обвязка) должна состоять не менее чем из двух нитей. Число нитей в растяжке (обвязке) и площадь ее поперечного сечения определяют в наиболее слабом сечении между местами закрепления, а не в местах прилегания к скобам и другим деталям груза или вагона, за которые крепятся растяжки.

Таблица 5.&

Груз	Перемещение	Крепление
Штучный и тяжеловес­ный с плоскими опорами Цилиндрической фор­мы или на колесах Однородный, уложен­ный штабелями Длинномерный	Поступательное переме­щение вдоль и поперек ва­гона Опрокидывание вдоль и по­перек вагона Поступательное переме­щение вдоль и поперек ва­гона Перекатывание вдоль и по­перек вагона Продольное перемещение вдоль вагона и поперечный развал штабеля Продольное и поперечное перемещения, опрокидыва­ние поперек вагона	Торцовые и боковые стойки, бруски, растяж­ки (обвязки) Растяжки (обвязки), под­косы Бруски, растяжки (об­вязки) Бруски, растяжки (об­вязки) Боковые стойки, об­вязки, щиты, прижимы Растяжки (обвязки), прижимы, подкосы, упо­ры

205

Для надежного закрепления проволочной растяжки (обвяэки) концы проволоки обводят 2—3 раза вокруг скоб и других деталей вагона или груза, а затем не менее трех раз вокруг растяжки (об­вязки). Обвязки изготовляют также из полосовой стали с приме­нением натяжных устройств. Такие обвязки не должны каса.ться бортов платформы.

Металлические стержни и полосовые стальные обвязки крепят к грузу ,при помощи сварки или болтовых соединений.

Стойки применяют для ограждения и закрепления грузов. На платформах их устанавливают в боковые и торцовые стоечные скобы, в полувагонах для постановки стоек используют лесные скобы. Высота боковых стоек над полом платформ с внутренними стоечными скобами должна быть не более 3100 мм, а платформ с наружными стоечными скобами — не более 2800 мм. В четырех­осных полувагонах при высоте Сортов 1880 мм возвышение стоек над уровнем бортов допускается не более 900 мм,лри высоте бортов 2060 мм — 700 мм; в шестиосных полувагонах при высоте бортов 2365 мм — не более 400 мм. Стойки следует изготовлять из здоро­вого дерева круглого сечения, Диаметр стоек 120—140 мм в нижнем отрубе и не менее 90 мм в верхнем. Допускается изготовление стоек из пиломатериалов сечением 90X120 мм с прямыми волок­нами.

В полувагонах боковые стойки устанавливают комлем вверх в лесные скобы. На платформах стойки затесы&ают по размеру гнезда. Всеми четырьмя гранями они должны 'плотно прилегать к стенкам стоечных скоб. Слабина стойки допускается лишь в ниж­ней части скобы только с одной стороны. При наличии слабины более 15 мм стойки закрепляют клином. Клин вставляют у литых и сварных скоб снизу, а у состоящих из нижней и верхней скоб — в нижнюю снизу или сверху и прибивают к стойке гвоздями длиной 50—60 мм. Выход стойки из скоб должен быть 80—100 мм.

Противоположные боковые стойки должны иметь верхнее или верхнее и среднее поперечные крепления из проволочных стандарт­ных стяжек, дерева или других материалов. Расстояние от верх­него крепления до груза должно составлять 25—100 мм, а до вер­шин стоек — не менее 50 мм. Среднее крепление выполняют так, чтобы груз его не касался.

Торцовые и боковые стойки для обеспечения плотного прилега­ния к бортам платформ с наружными стоечными скобами затесы­вают по всей высоте борта. Применяют короткие стойки, устанав­ливаемые в торцовые и боковые наружные стоечные окобы плат­форм, их длина должна быть не менее высоты борта.

Подкладки и прокладки применяют для обеспечения механиза­ции грузовых операций, рассредоточения нагрузок, предохранения груза от повреждений. Высота (подкладок и лрокладок должна быть не менее 25 мм. Можно использовать составные по высоте и ширине подкладки и прокладки из двух соединенных между собой

206

частей. Подкладки, составные по ширине при перевозке грузов в полувагонах и составные по высоте при транспортировке длинно­мерных грузов на сцепах с опорой на два вагона, применять не раз­решается. Соединять составные подкладки и прокладки можно гвоздями, болтами, скобами так, чтобы исключалась возможность перемещения составных частей относительно друг друга.

Длина поперечных прокладок должна быть равна Ширине под­вижного состава, а прокладок — ширине груза. Выход конца про­кладок за погруженный груз разрешается до 200 мм, если при этом обеспечивается габарит погрузки. Поперечные прокладки, как пра­вило; укладывают одна над другой на расстоянии не менее 500 мм от концов груза и не менее 300 мм от стоек.

Упорные и распорные бруски при креплении грузов располага­ют, как правило, вдаль или поперек вагона. Высота брусков должна быть не менее 50 мм. В случае крепления груза от перемещений вдоль вагона поперек него укладывают деревянные бруски, равные по ширине доскам пола, так, чтобы каждый брусок располагался на одной доске.

Подкладки, прокладки, упорные и распорные бруски изготов­ляют из пиломатериалов, металла различных профилей, железо­бетона н других материалов. Крепление подкладок, прокладок, упорных и распорных брусков осуществляют, как правило, гвозде­выми, болтовыми и сварными соединениями.

Допускаемые усилия на детали и узлы вагонов от креплений грузов, кН:

Четырехосные платформы

Стоечная скоба платформы;

прикрепленная 25

литая приварная 50

Опорный кронштейн с торцовой стороны платформы: литой при передач© нагрузки от растяжки

под углом 90° 65

то же 45° 91

сварной при передаче нагрузки от растяжки

под углом 90° .100

то же 45° 142

Увязочное устройство внутри платформ 75

Четырехосные полувагоны

Две угловые стойки кузова при передаче нагрузки вдоль вагона на высоте от пола, мм:

100 460

650 378

Боковая стойка кузова при передаче нагрузки по­
перек вагона на высоте 100 мм ; . . , . 70

Торцовый порожек 437

Верхнее увязочиое устройство 21

Среднее увязочное устройство 25

Нижнее увязочное устройство 50

207

При проверке распорных брусков на продольный изгиб допус­каемая нагрузка на брусок прямоугольного сечения определяется*

где f— коэффициент ослабления допускаемого напряжения; [а_с] —предел прочности на сжатие; F_p — расчетная площадь сечения деталей.

Коэффициент ослабления допускаемого напряжения / находят в зависимости от гибкости бруса л. Если л^75, то f=l—0,8(А/100)², -если л>75, то /=3100/л².

Гибкость бруса определяется

где /₀ —приведенная длина бруса (/о = ц_д/);

μд—коэффициент длины (м_з1,0, если оба конца бруса закреплены шарнирно; 2,0 — один конец защемлен, а другой, свободный, на­гружен; 0,8 — один конец защемлен, другой закреплен шарнирно; 0,65 — оба конца защемлены); imin— минимальный радиус инерции:



ЛзЯз — минимальный экваториальный момент инерции: для бруска прямо­угольного сечения

для бруска круглого сечения

hj— толщина бруска; Ъ\а — ширина бруска; if—диаметр бруска*

Отдельные грузовые места допускается устанавливать на пол вагона без подкладок, например в случае расположения центра масс груза над продольной осью платформы и передаче веса груза непосредственно на хребтовую балку и обе боковые балки; в случае передачи силы тяжести груза одновременно на хребтовую и одну из боковых балок платформы.

Размещая груз на поперечных деревянных подкладках, реко­мендуется их длину принимать равной ширине платформы между боковыми бортами. Сечение подкладки на двухосной платформе при нагрузке до 100 кН равно 200X100 мм; 101 — 200 кН —200Х Х135 мм, на четырехосной платформе — соответственно 200X75 и 200x100 мм (первое число — ширина подкладки, второе — высо­та). При нагрузке на одну подкладку более 200 кН допускается применение двух составных по ширине подкладок одинаковой высоты.

208

Расчет .подкладок на допускаемое напряжение изгиба и смятия выполняется с учетом вертикальной динамической нагрузки и по­ложения подкладки по длине вагона. Повышенная вследствие этого общая расчетная нагрузка на подкладку

где Л7" — нагрузка на подкладку от массы груза и вертикальной составляю­щей усилия в креплении;

FJJ — вертикальная инерционная нагрузка, передаваемая на вагон через данную опору, которая зависит от расстояния между рассматрива­емой опорой груза и серединой длины вагона.

Напряжение сжатия или смятия

где So — проекция на горизонтальную плоскость площади опирания груза на одну подкладку.

Напряжение изгиба

где М — изгибающий момент;

W— момент сопротивления изгибу бруска прямоугольного сечения.

Доски пола вагона рассчитывают на изгиб с учетом вертикаль­ной динамической нагрузки. Для настила пола платформы приме­няют сосновые или еловые доски первого сорта толщиной 48— 55 мм, шириной на четырехосных платформах 150 мм, на двух­осных— 140 мм.

Запас устойчивости груза с учетом прочности крепления в расче­тах на поступательное перемещение при действии продольных сил принимается равным единице, при действии поперечных усилий для габаритных грузов на платформах и полувагонах—1,25, для негабаритных грузов и грузов на транспортерах— 1,5. В настоящей главе рассматриваются вопросы крепления габаритных грузов с коэффициентом запаса поперечной устойчивости 1,25.

Крепление груза от поступательных перемещений осуществля­ется растяжками (обвязками), упорными и распорными брусками и другими приспособлениями. Продольноеи поперечное

усилия, которые должны воспринимать крепления, определяют:

Эти усилия могут воспри­нимать как крепления одного вида, так и сочетания нескольких видов креплений:

где AF^P Д/"⁶ &F°⁶—Доля продольного или поперечного усилия, воспри-"лрР ар'⁶ л5ѕ нимаемая соответственно растяжками, брусками, об Аг_П) Аг_ш Д/*^ вязками и др.

209

Усилие в растяжках при расчете крепления грузов на одиноч­ных вагонах и оцепах с учетом увеличения сил трения от вертикаль­ных составляющих усилия в креплении (рис. 5.12) определяется:

для первого сочетания сил

для второго сочетания сил



где /?2^Р-, /?р — усилия в растяжке;

Пр^Р,Пр—число растяжек, работающих одновременно в одном направ­лении; б—угол наклона растяжки к полу вагона;

врс* вр—утлы между проекцией растяжкн на горизонтальную плоскость и соответственно продольной и поперечной осями вагона.

Число нитей проволоки в растяжке определяется по большему

усилию Rp^Pили /?р. Если растяжка предназначена для работы только в одном направлении (продольном или поперечном), ее рас­считывают от действия сил только первого или только второго сочетания* При расчете крепления длинномерных и негабаритных грузов не рекомендуется рассчитывать растяжку на действие уси­лий как первого, так и второго сочетания. Целесообразно комби­нированное крепление таких грузов, например, от продольных сдвигов растяжками, а от поперечных—брусками.



210

Бруски к вагону крепят гвоздями, болтами и др. Число гвоздей для крепления бруска определяется в зависимости от расположе­ния бруска:

вдоль вагона

поперек вагона

^rt6^P»^rt6—число упорных или распорных брусков, одновременно работаю­щих в одном направлении; /?гв — допускаемая нагрузка на один гвоздь.

Усилие в обвязке для крепления груза, размещаемого на оди­ночных вагонах или сцепах, от продольного или поперечного сме­щения



где «об — число обвязок.

Возможность опрокидывания груза оценивается коэффициентом запаса устойчивости:

вдоль вагона (рис. 5.13)



211







Рис. 5.14. Схема для расчета крепления груза от опрокидывания попе­рек вагона

поперек вагона (рис. 5.14)

где /Яфс, /р —кратчайшее расстояние от проекции центра тяжести на горизон­тальную плоскость до ребра опрокидывания соответственно вдоль и поперек вагона, мм; Лцм—высота центра массы груза над полом вагона или плоскостью подкладок, мм;

Л"^р, Л" — высота соответственно продольного и поперечного упора от пола вагона или плоскости подкладок, мм;

h^_n—высота центра проекции боковой поверхности груза от пола ва­гона или плоскости подкладок, мм.

Если коэффициент запаса устойчивости габаритного груза мень­ше 1,25, а негабаритного или перевозимого на транспорте 1,5, груз должен быть закреплен от сшрокидывания растяжками, подкоса­ми или теми и другими одновременно. При креплении груза рас­тяжками и подкосами, расположенными под углом к продольной и поперечной осям вагона, усилие в растяжке определяется:

в продольном направлении (ом. рис. 5.13)



в поперечном направлении (см. рис. 5.14)



где у — угол между проекцией растяжки на продольную вертикаль-

ную плоскость и растяжкой;

ш —угол между проекцией растяжки на поперечную вертикаль­ную плоскость и растяжкой; /пер, *>пер —проекции кратчайшего расстояния от ребра опрокидывания до растяжки соответственно на продольную и поперечную вертикальную плоскость;

Лр^р, Лр —число растяжек.

Перекатыванию подвержены грузы цилиндрической формы и на колесном ходу. От перекатывания их закрепляют упорными брус­ками и обвязками или растяжками. Вначале определяют число гвоздей для крепления одного упорного бруска, препятствующего перекатыванию груза соответственно вдоль и поперек вагона (рис. 5.15):

Затем определяют усилие в обвязке (рис. 5.16) или растяжке

Площадь сечения растяжек (обвязок)

где R — усилие в растяжке (обвязке); [у] — допускаемое напряжение.

Подкладки от перемещения по полу вагона закрепляют в случае,

когда сила трения F[pмежду грузом и подкладками больше силы

трения F?™ между подкладками и полом вагона. При креплении подкладок брусками (рис. 5.17) число гвоздей для соединения одного бруска с досками пола вагона определяется: