Определение осевых нагрузок специализированных
 Скачать 46.12 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет» Кафедра транспорта и логистики ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСЕВЫХ НАГРУЗОК СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ Методические указания к выполнению практических и самостоятельных работ Новокузнецк 2021 УДК 629.35(07) О-624 Составитель Бейнарович Станислав Иосифович Рецензент кандидат технически наук, главный инженер ООО «Кузнецкая строительная компания» К.В. Гусаков О-624 Определение осевых нагрузок специализированных автомобилей : методические указания / М-во науки и высш. образования Российской Федерации, Сиб. гос. индустр. ун-т, Каф. транспорта и логистики ; сост. С. И. Бейнарович – Новокузнецк : Издательский центр СибГИУ, 2021. – URL: http://library.sibsiu.ru. – Текст: электронный. Приведена методика и даны рекомендации по выполнению практических занятий по определению грузоподъемности специализированного автомобиля при переустройстве кузова и с задним грузоподъемным бортом по дисциплине «Специализированный подвижной состав и его сертификация». Предназначены для обучающихся по направлению подготовки 23.04.01 Технология транспортных процессов. Публикуется по решению комиссии по совершенствованию учебно-методической работы при ученом совете Института машиностроения и транспорта (протокол № 1 от 14.10.2021). Издано в полном соответствии с авторским оригиналом. © Сибирский государственный индустриальный университет, 2021 СОДЕРЖАНИЕ
1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Специализация автомобиля общего назначения для перевозки заданного груза требует установки дополнительного оборудования для выполнения погрузки и выгрузки, крепления и обеспечения сохранности груза. Специализация подвижного состава достигается главным образом установкой специализированных кузовов и дополнительного оборудования на шасси базовых автомобилей, прицепов и полуприцепов. При этом тип кузова и конструкция зависят в основном от вида перевозимого груза, его свойств и массогабаритных параметров. Специализация также достигается изменением шасси автомобиля и созданием узкоспециализированных конструкций (карьерные самосвалы и др.). Совершенствование конструкции может быть достигнуто максимальным использованием грузоподъемности шасси, исключением внешнего воздействия на качество грузов в процессе перевозки и повышением удобства и эффективности погрузочно-разгрузочных работ. По сравнению с обычным специализированный подвижной состав имеет следующие преимущества: обеспечивает лучшую сохранность грузов при перевозке и возможность перевозки специфических видов груза; повышает безопасность и улучшает санитарно- гигиенические условия перевозки грузов; снижает затраты на тару и упаковку грузов; обеспечивает более высокую механизацию погрузочно- разгрузочных работ. Соблюдение предельных величин осевых нагрузок и их соотношения позволяет обеспечить сохранность дорожного покрытия и искусственных сооружений, уменьшить нагрузки на конструкцию и износ гарантировать управляемость и устойчивость автомобиля, особенно в плохих дорожных условиях. Основными условиями работы автомобилей с грузоподъемным бортом является транспортно-экспедиционное обслуживание предприятий, не оснащенных погрузочно-разгрузочными средствами. Основными грузовыми единицами, предназначенными для перевозки в таких автомобилях, должны быть контейнеры на колесах с параметрами в зависимости от внутренних размеров кузова автомобиля. Конструкция подъемного борта должна: обеспечивать возможность погрузки-разгрузки контейнеров с различной высоты в пределах 1400 мм от уровня земли; обеспечивать надежную и удобную установку и безопасный подъем и опускание контейнеров; управление грузоподъемным бортом должно осуществляться как из кузова, так и с земли непосредственно у борта; обеспечивать возможность погрузки (выгрузки) контейнеров непосредственно в кузов автомобиля с помощью электропогрузчиков и с рампы (без применения грузоподъемного борта), легкое и удобное накатывание (скатывание) контейнеров на борт; приведение грузоподъемного борта в рабочее положение должно быть максимально механизировано и не требовать физических усилий свыше 5—7 кг; время подготовки грузоподъемного борта к работе — не более 1,0—1,5 мин; внешние габаритные размеры автомобиля с грузоподъемным бортом должны отвечать требованиям «Правил дорожного движения»; механизмы и устройства должны обеспечивать безопасность и надежность их эксплуатации, а внешний вид конструкции должен отвечать требованиям стандартов на подвижной состав, современным техническим и эстетическим требованиям; универсальность конструкции должна позволять монтировать его, как минимум, на двух моделях грузовых автомобилей. Внедрение автомобилей с грузоподъемным бортом позволит: повысить производительность работы автомобилей и снизить себестоимость перевозок за счет резкого снижения непроизводительных простоев под погрузкой-разгрузкой; создать более совершенные транспортно-технологические схемы на базе контейнерных перевозок; резко сократить трудоемкость погрузочно-разгрузочных и складских работ за счет внедрения механизации и автоматизации производственных процессов; улучшить условия сохранности качества и снижения потерь при транспортировании грузов; увеличить объем перевозок и расширить номенклатуру грузов в контейнерах. 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСЕВЫХ НАГРУЗОК СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ БОРТОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙЗадания для практических работ. Определение осевых нагрузок специализированного бортового автомобиля Необходимо определить количество перевозимого груза, осевые нагрузки и место нахождения центра тяжести груза после установки специального оборудования. Положение вертикальной линии, проходящей через центр тяжести снаряженного автомобиля относительно передней и задней осей, показано на рисунке 1.  Рисунок 1 – Схема для определения расположения центра тяжести снаряженного автомобиля Сумма моментов всех сил, расположенных с правой и левой сторон относительно центра тяжести, должна быть равна нулю. Rп*lп= Rз*lз (1) При этом Lз=Ж- lп (2) где Rп и Rз – реакции (осевые нагрузки) передней и задней осей снаряженного автомобиля (принимаются по техническим условиям); lп lз – расстояние от осей до вертикальной линии, проходящей через центр тяжести ; Ж – база автомобиля. Подставив это значение в равенство решаем уравнение относительно lп. Тогда lп= (Rз*Ж)/( Rп+ Rз). (3) Специализация для перевозки условного груза потребовала оборудовать базовый автомобиль специальным устройством, которое размещено в соответствии с рисунком 2.  Д а Рисунок 2 – Схема расположения специального устройства автомобиля Исходя из принципа независимости действия сил, определяем распределение нагрузки по осям от дополнительного устройства. Сумма моментов сил относительно передней и задней осей должна быть равна нулю Qд*lпс-Rзс* Ж=0, (4 ) Rпс* Ж- Qд*lзс=0, (5) lпс=Д+0,5*а, (6) lзс=Ж- lпс, (7) где Rпс и Rзс –реакции передней и задней осей от дополнительного устройства; lпс lзс –расстояние от осей до вертикальной линии, проходящей через центр тяжести дополнительного устройства; а – ширина дополнительного устройства. Решаем уравнение относительно Rпс и Rзс. Тогда Rзс = (Qд*lпс)/ Ж, (8) Rпс = (Qд*lзс)/ Ж (9). Величина реакции передней и задней осей от дополнительного устройства обратно пропорционально расстояниям до этих осей. На основании полученных результатов следует сделать вывод о характере изменения осевых нагрузок от дополнительного устройства, от увеличения базы автомобиля Ж. Для определения фактического веса перевозимого груза с учетом установки дополнительного грузового оборудования представлена расчетная схема на рисунке 3. Реакция передней оси автомобиля от перевозимого груза определяется путем вычитания из конструктивной массы переднего моста (Rпк) массы переднего моста снаряженного (Rп) автомобиля и веса дополнительного специального устройства (Rпс), приходящейся на передний мост, Rпгр= Rпк- Rп – Rпс. (10) Аналогично определяется реакция задней оси автомобиля от перевозимого груза Rзгр= Rзк- Rз – Rзс. (11)  Рисунок 3 – Расчетная схема для определения фактической загрузки автомобиля Сумма всех сил на вертикаль равна нулю, масса перевозимого груза определяется по формуле Qгр= Rпгр+ Rзгр. (13) Для размещения груза необходимо найти место расположения его центра тяжести, для чего составляем суммы моментов всех сил относительно передней и задней осей и они должны быть равны нулю. Qгр* lгрп -Rзгр*Ж=0, (14) Qгр* lгрз –Rпгр*Ж=0. (15) Неизвестными являются расстояния от центра тяжести до осей автомобиля lгрп=Ж- lгрз, (16) lгрп= (Rзгр*Ж)/( Rпгр+ Rзгр), (17) lгрз= (Rпгр*Ж)/( Rпгр+ Rзгр). (18) Для проверки необходимо суммировать все вертикальные нагрузки и они должны быть равны полной массе груженого автомобиля. По исходному варианту выполняется ручной расчет, который является отчетом о проделанной практической работе и используется далее при выполнении лабораторной части работы по этой тематике. Задания для самостоятельных работДля выполнения самостоятельной работы по «Определение осевых нагрузок специализированного бортового автомобиля»необходимо использовать следующие данные: Автомобиль ЗИЛ-431410, Масса дополнительного устройства кузова в соответствии с таблицей исходных данных Расстояние от передней оси до центра тяжести дополнительного устройства кузова в соответствии с таблицей 1 исходных данных. Таблица 1. Исходные данные для определения осевых нагрузок специализированного бортового автомобиля
Продолжениетаблицы1
10 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСЕВЫХ НАГРУЗОК СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ СГРУЗОПОДЪЕМНЫМ ЗАДНИМ БОРТОМ Задания для практических работ. Расчетгрузоподъемности автомобиля, оснащенного грузоподъемным бортом В соответствии с рисунком 4 сумма моментов всех сил, расположенных с правой и левой сторон относительно центра тяжести, должны быть равна нулю.  Рисунок 4 - Расчетная схема типового автомобиля Rп*Gа =Rз*L; (19) Rп*L =Rз*Gа. (20) откуда Lп=(Rз*L)/ Gа; (21) Lз=(Rп*L)/Gа, (22) Где Rп, Rз – реакции передней и задней осей снаряженного базового автомобиля; Lп, Lз – расстояние от центра тяжести автомобиля соответственно до передней и задней оси; L – база автомобиля; Gа – масса снаряженного автомобиля, принимается из его технической характеристики. Грузоподъемный борт навешивается на место заднего борта базового автомобиля на расстоянии Lзб, измеренном от задней оси автомобиля до центра тяжести поднятого борта в соответствии с его конструкцией. Расчетная схема распределения сил от заднего подъемного борта представлена на рисунке 5, расчет ведется исходя из принципа независимости действия сил.  GбРисунок 5 - Расчетная схема распределения сил от заднего грузоподъемного борта Реакции передней и задней осей от навешиваемого грузоподъемного борта (рисунок 5) определяется при помощи составления уравнений всех сил относительно передней и относительно задней оси, а сумма моментов должна быть равна нулю. В итоге получим два уравнения с двумя неизвестными ( Rпб Rзб), решив эти уравнения получим формулы для определения реакции передней и задней осей от грузоподемного борта: Rпб=(Gб*Lзб)/L; (23) Rзб=(Gб*(L+Lзб))/L, (24) Где Rпб – реакция дороги на переднюю ось автомобиля от силы тяжести грузоподъемного борта; Rзб – реакция дороги на заднюю ось автомобиля от силы тяжести грузового борта; Gб – нагрузка (масса) грузоподъемного борта в транспортном положении; Lзб – расстояние от центра тяжести грузоподъемного борта до задней оси. Как показывают данные расчета, при навешивании грузоподъемного заднего борта имеют место недогрузка передней оси и перегрузка задней оси, что ухудшает управляемость автомобиля. Для повышения нагрузки на переднюю ось на буфер автомобиля необходимо навесить балласт (противовес), а для уменьшения нагрузки на заднюю ось — снизить номинальную грузоподъемность автомобиля с учетом массы балласта. Расчетная схема для определения реакций на переднюю и заднюю оси автомобиля представлена на рисунке 6.  GпрРисунок 6. – Расчетная схема при наличии балласта на буфере Сумму моментов всех сил относительно передней и задней осей равны нулю, решая уравнения относительно неизвестных (Rппр и Rзпр) получим формулы (25, 26) Rзпр=(Gпр* Lб)/L, (25) Rппр=(Gпр* (Lб+L))/L, (26) Где Gпр – масса балласта (противовеса); Lб – расстояние от центра тяжести балласта (противовеса) до передней оси. Суммируем реакций передней и задней оси от всех нагрузок, представленных в таблицах 1, 2, 3, что даст нам полную загрузку автомобиля и распределение по осям. Σ Rпi= Rп+ Rпб+ Rппр, (27) Σ R3i= R3+ Rзб + Rзпр (28) По данным расчета суммарные реакции на переднюю и заднюю оси могут превышать допустимые, полная масса автомобиля больше допустимой в соответствии с паспортными данными. Для снижения осевых нагрузок и полной массы автомобиля необходимо уменьшить количество груза в автомобиле, действия сил и реакций будут направлены в противоположную сторону, (можно принимать со знаком минус без замены направления), т.е. все силы и нагрузки вычитаются, расчетная схема представлена на рисунке 7  Рисунок 7 – Расчетная схема для определения реакций опор от снижения загрузки автомобиля Для снижения загрузки автомобиля необходимо уменьшить массу груза на величину Gсн, точка расположения центра тяжести находится на расстоянии Lзсн = 150 мм от задней оси в сторону передней оси, а расстояние до передней оси Lпсн=L-Lзсн. Фактически это расстояние зависит от многих факторов, касающихся параметров груза и его размещения в кузове автомобиля. Величина снижаемой загрузки автомобиля определяется Gсн= Gа-(Σ Rпi+Σ R3i). (29) Реакции от передней и задней осей определяются аналогично ранее выполненным расчетам. Rпсн=( Gсн *Lзсн)/ L (30) Rзсн=( Gсн *Lпсн)/ L. (31) Суммарные реакции передней и задней осей Σ Rпi+ Rпсн, (32) Σ R3i+Rзсн. (33) По итогам расчета возможна корректировка осевых нагрузок на переднюю и заднюю оси из-за их превышения. Например, нагрузка передней оси превышает допустимую нормативную нагрузку и она не должна превышать 3000 кгс. Если это превышение недопустимо, то необходимо дополнительное снижение нагрузки по условиям загрузки передней оси. В этом случае предпочтительно удаление части груза из передней части кузова автомобиля. Исходя из параметров рассматриваемого условного автомобиля расстояние от передней оси (Lпснд) до центра тяжести удаляемого груза составляет 1800 мм. Величина дополнительного снижения нагрузки на переднюю ось  Rпснд=Rп-( Σ Rпi+ Rпсн) (34) Расчетная схема представлена на рисунке 8. Рисунок 8 – Расчетная схема для определения снижения загрузки автомобиля исходя из нагрузки передней оси Сумма моментов относительно задней оси равна нулю, тогда Gснд= (Rпснд *L)/ Lзснд, (35) Rзснд=( Gснд *Lпснд)/ L. (36) Масса автомобиля с учетом грузоподъемного борта и противовеса (Gаок) в рассматриваемом примере составила Gаок= Σ Rпi+Σ Rзi- Gсн- Gснд. (37) В итоге окончательная потеря полезной грузоподъемности составит Δ G=Gа- Gаок (38) Осевые нагрузки Rпок=Σ Rпi+ Rпсн+ Rпснд(39) Rзок=Σ Rзi+ Rзсн+ Rзснд (40) Проверка Gаок= Rпок + Rзок. (41) Установленная грузоподъемность для автомобилей с грузоподъемным бортом является исходным параметром для организации перевозочного процесса. Задания для самостоятельных работДля выполнения самостоятельной работы по «Определение осевых нагрузок специализированного бортового автомобиля ЗИЛ- 431410» необходимо использовать следующие данные таблицы 2: Таблица 2. Исходные данные для определения осевых нагрузок специализированного бортового автомобиля
16 Продолжениетаблицы2
4 ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ ЗАОЧНОДля выполнения самостоятельной работы по дисциплине «Специализированный подвижной состав и его сертификация». обучающимся заочной формы необходимо ознакомиться с содержанием лекционного материала и изучить методику решения следующих задач: Определение осевых нагрузок специализированного бортового автомобиля, (пункт 2.1); Расчет грузоподъемности автомобиля, оснащенного грузоподъемным бортом (пункт 3.1); После ознакомления с методикой решения задач, обучающимся необходимо решить 2 задачи, на основе исходных данных, приведенных в пунктах 2.2, 3.2. Контрольная работа. Обучающимся, у которых учебным планом предусмотрена контрольная работа необходимо решить задачи: Определение осевых нагрузок специализированного бортового автомобиля, исходные данные по вариантам представлены в пункте 2.2. Расчет грузоподъемности автомобиля, оснащенного грузоподъемным бортом, исходные данные по вариантам представлены в пункте 3.2. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКГолутвин В.А. Грузы, грузопотоки, склады : учеб. пособие для вузов / В.А. Голутвин, А.Л. Клейнерман, Г.В Поздеев ; Тульский государственный университет. ─ Тула, 2000. ─ 228 с. Савин В.И. Перевозки грузов автомобильным транспортом: Справочное пособие. – М.: Изд. «Дело и сервис», 2002 – 544 с. Шешко Е.Е. Эксплуатация и ремонт оборудования транспортных комплексов и карьеров : учебное пособие для вузов / Е.Е. Шешко ; под ред. П.И.Томакова. ─ 2-е изд., стереотип. ─ М.: МГГУ, 2000. ─ 424 с.; ил. ─ (Высшее горное образование). ─ Библиогр.: с.418. - Предм. указат.: с. 419-424. Якобошвили A.M. Специализированный подвижной состав для грузовых автомобильных перевозок Якобишвили А.М. – М.: Транспорт, 1988. – 224 с. Вахламов В.К. Техника автомобильного транспорта: Подвижной состав и эксплуатационные свойства: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Владимир Константинович Вахламов. ─ М.: Издательский центр «Академия», 2004. ─ 528 с. ISBN 5-7695-1283-0 Минько, Р. Н. Технология транспортных процессов : учебное пособие / Р.Н. Минько, А.И. Шапошников. – Москва Берлин : Директ-Медиа, 2016. – 120 с. – ISBN 978-5-4475-8688-1. – URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=448313 (дата обращения: 02.03.2021). |