Расчет крепления груза от продольных и поперечных сил.

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (НИИЖТ)

 

 

Методические указания к выполнению раздела контрольной работы по дисциплине «Грузоведение» для студентов заочного факультета

 

 

Специальность «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожном)»

 

 

Новосибирск 2011

 

УДК 346: 656.2 (076.5)

 

Методические указания к выполнению раздела контрольной работы по дисциплине «Грузоведение» для студентов заочного факультета. Специальность «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожном)»/ Составитель доцент, канд. техн. наук Е.Д. Псеровская, доцент, канд. техн. наук М.А.Зачешигрива, доцент, канд. техн. наук О.Ю.Чуйкова, преподаватель С.Ю. Хорунжин – Новосибирск: Изд-во СГУПСа (НИИЖТа), 2011.-38с.

 

В методических указаниях изложено задание и порядок выполнения раздела «Расчет креплений грузов, не предусмотренных техническими условиями» контрольной работы по дисциплине «Грузоведение».

 

 

Рассмотрены и утверждены к печати на заседании кафедры «Логистика, коммерческая работа и подвижной состав».

 

 

Ответственный редактор д-р технических наук, проф. А.М. Островский

 

Р е ц е н з е н т ы:

Декан факультета «Управление процессами перевозок», канд.техн. наук, доцент В.М.Ушаков

 

Контрольная работа

РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЙ ГРУЗОВ, НЕ ПРЕДУСМОТРЕННЫХ ТЕХНИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ.

 

 

Общие указания к выполнению контрольной работы.

 

Перед выполнением раздела студент должен изучить теоретическую часть главы 1 Технических условий размещения и крепления грузов и контейнеров.

Выбор вопросов и заданий осуществляется в соответствии с шифром.

Пример выбора задания по шифру студента: шифр 07-У(УУ)-23. Наименование груза (Приложение А) - железобетонные трубы. Порядковый номер груза (Приложение Б) -6. Выбранный груз имеет длину -1920мм, диаметр -2610мм, число перевозимых изделий -3, масса изделия -6,2т. По исходным данным, полученным из Приложения А,Б следует заполнить бланк задания (пример представлен ниже).

Контрольная работа оформляется в виде пояснительной записки, которая пишется на одной стороне листа формата А4, оставляя поля для замечаний рецензента шириной 35 мм. Листы в пояснительной записке номеруются. Схема размещения и крепления груза оформляется на формате А2.

На первой странице работы необходимо указать номер зачётной книжки.

 

Исходные данные (приложение А)

 

1. Наименование груза_______________________________________________________

______________________________________________________________________________

2. Масса___________________________________________________________________

3. Размеры, мм: длина __________,ширина______________, высота__________________,

диаметр_____________.

4. Дополнительные данные___________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

5. Максимальная скорость при перевозке 100км/ч.

 

Требуется:

1. Согласно параметрам рассматриваемого груза выбираеть род подвижного состава (платформа, полувагон), грузоподъемность, тип тележки.

2. Произвести в соответствии с изложенными рекомендациями размещение груза на вагоне и вычертить масштабную схему в соответствии с требованиями Приложения №3 к подпункту 7.1.1.5 главы 1 ТУ.

3. Определить местонахождение центра масс по длине, ширине, высоте.

4. Определить загрузку тележек, ширину распределения нагрузки и изгибающие моменты в раме вагона.

5. Определить устойчивость вагона с грузом относительно уровня головки рельса, если такой расчет необходим.

6. Определить силы, действующие на груз.

7. Определить устойчивость груза от сдвига в продольном и поперечном направлениях и предварительно выбирать тип крепления.

8. Определить устойчивость груза от опрокидывания относительно пола и подкладок в продольном и поперечном направлениях.

9. Окончательно выбирать тип крепления от опрокидывания и сдвига и рассчитать усилия воспринимаемые креплением. Подкладки проверить на смятие.

10. Описать порядок приема груза к перевозке не предусмотренных техническими условиями/

 

 

Примеры расчета

2.1 Расчет размещения и крепления емкости металлической на ж.д. платформе

 

Настоящие технические условия предусматривают размещение и крепление емкости металлической на железнодорожной платформе. Использовать платформы с базой 9,72 м, г/п 63-71 т, на тележках ЦНИИ-Х3, с литыми приварными стоечными скобами, с деревянным или деревометаллическим полом.

 

Характеристика груза

 

К перевозке предъявляется:

емкость металлическая: длиной 12800 мм, максимальной шириной – 3200 мм, высотой – 3380 мм, масса – 13,5 т – 1 шт.

 

Размещение и крепление груза (схема размещения и крепления представлена в Приложении В)

Работать совместно и в соответствии с требованиями главы 1 «Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах» 2003г №ЦМ-943 (ТУ).

Под погрузку использовать платформу со сплошным настилом пола из досок или с деревометаллическим настилом с базой 9,72 м.

Погрузку производить на технически исправную, очищенную от остатков ранее перевозимого груза, средств крепления, мусора, грязи, снега и льда платформу. В зимнее время года пол вагона в местах опирания груза посыпать тонким слоем сухого песка до 2 мм.

Торцевые и боковые борта закрыть и запереть на запоры п.3.5 ТУ. Допускается использовать платформу без бортов.

Перед погрузкой в каждой подкладке (поз. 1) сделать вырубку глубиной 5 мм, длинной 260 мм по радиусу 1600 мм.

Уложить подкладки (поз. 1) и закрепить к полу 17-ю гвоздями (поз. 5) каждую.

На подкладки установить груз.

От продольных смещений емкость крепить 8-ю растяжками (поз. 2) и 2-мя обвязками (поз. 4). Растяжки (поз. 2) крепить одним концом за скобы груза, другим за боковые стоечные скобы платформы. Концы обвязок (поз. 4) крепить за противоположные стоечные скобы платформы.

От поперечного перекатывания груз I крепить упорными брусками (поз. 3).

Бруски (поз. 3) закрепить к подкладкам (поз. 1) 5-ю гвоздями (поз. 6) каждый (допускается использовать бруски 200х200х740). При установке брусков (поз. 3) груз должен плотно прилегать к бруску (поз. 3) по всей площади стеса.

При погрузке на платформу с деревометаллическим полом использовать выравнивающие подкладки из пиломатериалов, фанеры (sх150х785)-4 шт. (s- уточнить по месту).

Общая масса брутто груза с учетом элементов крепления составляет 13690 кг, в том числе масса элементов крепления -190 кг.

 

Определение места нахождения центра тяжести груза по высоте, по длине и по ширине.

 

Высота ЦТ груза над уровнем пола платформы составляет h_цт =1745 мм.

Центр тяжести груза размещен над пересечением продольной и поперечной осей вагона, значит l_см =0, b_см=0.

 

Определение устойчивости вагона с грузом.

Площадь наветренной поверхности вагона с грузом составит:

S_o = S_в + S_п, (2.1)

где S_в = 12 м² – наветренная поверхность платформы с закрытыми боковыми бортами (/1/, (табл.18));

S_гр = 20,48 м² – наветренная поверхность груза (20,48=0,5*12,8*3,2)

где 3,2 –диаметр груза, м;

12,8 – длина груза, м;

S_o =12+20,48= 32,48 м².

S_о = 32,48 м² < [S_о] = 50 м² – допускаемое значение площади наветренной поверхности вагона с грузом. Полученное значение является допустимым.

Высота общего центра массы платформы с грузом определяется по формуле /1, (19)/:

, (2.2)

где Q_Т – масса тары вагона, (Q_Т = 21,4) т;

h_п – высота уровня пола платформы над уровнем головки рельса (h_п = 1310), мм;

Н^в_цт – высота центра тяжести (ЦТ_в) порожней платформы (Н^в_цт = 800), мм.

мм.

Н^о_цт < [Н^о_цт] = 2300 мм – допускаемое значение высоты общего центра массы платформы с грузом.

Полученное значение является допустимым.

Таким образом, можно сделать вывод, что вагон с грузом устойчив относительно уровня головки рельсов.

Расчет крепления груза от продольных и поперечных сил.

Продольная инерционная сила груза /1,(3)/:

F_пр=а_пр* Q_гр, (2.3)

где а_пр - удельная продольная инерционная сила на 1 т веса груза при упругом креплении /1,(4)/:

(2.4)

Сила трения в продольном направлении /1,(13)/:

, тс; (2.5)

где - коэффициент трения между контактирующими поверхностями.

Продольное усилие, воспринимаемое креплением /1,(30)/:

; (2.6)

Коэффициент запаса устойчивости груза от опрокидывания вдоль вагона /1,(26)/:

, (2.7)

где l^o_пр - кратчайшее расстояние от проекции ЦТ груза на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания вдоль вагона, мм;

h_цт - высота центра тяжести груза над полом вагона или плоскостью подкладок, мм;

h^пр_у - высота продольного упора от пола вагона или плоскости подкладок, мм.

тс/т;

тс;

тс,

тс;

,

1600 – высота центра массы груза над плоскостью подкладок, мм.

Груз устойчив в продольном направлении от опрокидывания.

Величина возникающих в растяжках (/1/,табл. 20) усилий от сил, действующих в продольном направлении /1,(34)/:

(2.8)

n^пр_р – количество растяжек работающих одновременно в одном направлении;

a - угол наклона растяжки к полу вагона;

b_пр – углы между проекцией растяжки на горизонтальную плоскость и поперечной осями вагона.

Для закрепления груза принимаем растяжки из проволоки Æ6 мм.

Геометрические соотношения в элементах растяжек составлены по соотношениям (см. рис. 1), а результаты расчетов представлены в табл. 5.1.

Рисунок 2.1 - Геометрические соотношения элементов проволочных креплений.

 

Таблица 2.1 - Геометрические соотношения проволочных креплений.

№	а, мм	b,мм	c,мм	sina	cosa	cosbпр	cosbп	a	bпр	bп	L, мм
				0.702	0.712	0.949	0.316	44.61	18.43	71.57
					-	-	-	-	-	-

 

Груз (I) от продольных перемещений крепить растяжками (поз. 2 №1). Усилие, которое могут воспринимать растяжки:

=8,792 тс

Недостаток усилия компенсировать увязками (поз. 4): 10,22 – 8,792 = 1,428 тс.

Усилие в обвязке определяется по формуле /1, (39)/:

. (2.9)

.

Для закрепления груза от продольных смещений достаточно 8-ми растяжек из проволоки диаметром 6 мм в 8 нитей и 2-х увязок в 4 нити

Груз (I) от продольных перемещений закреплен.

В поперечном направлении.

Поперечная инерционная сила с учетом действия центробежной силы /1, (6)/:

, (2.10)

где а_п – удельная поперечная инерционная сила /1, (7)/, тс/т;

, (2.11)

где l_гр – расстояние от ЦТ_гр до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, мм;

l_в – база платформы (l_в = 9720 мм), мм.

Вертикальная инерционная сила /1,(8)/:

, (2.12)

где а_в – удельная вертикальная сила для четырехосных вагонов на тележках ЦНИИ-Х3 и скорости 100 км/ч, тс/т.

, (2.13)

где к = 5×10^-6 – коэффициент при погрузке на один вагон.

 

Сила трения, для груза в поперечном направлении /1,(12)/:

. (2.14)

Поперечная нагрузка, воспринимаемая креплением /1,(31)/:

, (2.15)

где n – коэффициент, значение которого принимается равным 1,25 для НТУ.

Коэффициент запаса устойчивости от опрокидывания в поперечном направлении /1,(27)/:

, (2.16)

где b^о_п – кратчайшее расстояние от проекции центра тяжести груза (ЦТ_гр) на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания поперек вагона, мм;

h_цт – высота центра тяжести груза (ЦТ_гр) над полом вагона или плоскостью подкладок, мм;

h^п_у – высота поперечного упора от пола вагона или плоскости подкладок, мм.

тс/т;

тс;

0,409 тс/т;

тс;

3,191 тс;

тс;

тс;

От перекатывания груз крепить упорными брусками (поз. 3). Необходимую высоту упорного бруска определим по формуле /1, (42)/:

, (2.17)

. (2.18)

 

Для закрепления груза от перекатывания принимаем бруски не менее 180х200 мм.

Число гвоздей для крепления одного упорного бруска (поз.3) определяется по формуле /1,(45)/:

, (2.19)

где коэффициент трения скольжения между упорным бруском и опорной поверхностью, к которой он прикреплен.

Рисунок 2.2- Схема к расчету tgα

tgα = 1335 / 748 = 1,78;

 

= 3 шт.

Для обеспечения запаса и надежности крепления для закрепления брусков (поз.3) примем гвозди К8х250 по 5 шт. в каждый брусок. Бруски (поз.3) подтесать по месту.

Определим количество гвоздей для закрепления подкладок (поз. 1).

Число гвоздей необходимое для компенсации сдвигающего усилия составит /1,(38)/:

, (2.20)

где - дополнительное сдвигающее усилие в продольном направлении, тс;

R_г­ = 108 кгс – допускаемое усилие на гвоздь /1,табл.22/

Для компенсации поперечного усилия принимаем 34 гвоздя К6х200. Каждую подкладку (поз. 1) закрепить к полу 17-ю гвоздями К6х200.

Расчет подкладок на смятие (поз.1).

Напряжение смятия подкладок (поз. 1) от действия груза/1,(49)/:

, (2.21)

где F=(Q_гр+F_в+2nR_прsina)/1,(50)/ (2.22)

тс;

Рисунок 2.3 – Расчетная схема для определения параметров выемки

Найдем длину вырубки:

где, n- количество точек опоры на подкладки; b- ширина подкладок, s-допустимое напряжение смятия;

Глубина вырубки равна:

где, R-радиус груза.

Принимаем вырубку длинной 26 см и глубиной 0,5 см.

2.2 Расчет размещения и крепления здания инвентарного контейнерного типа (схема представлена в Приложении Г)

 

Настоящая техническая документация предусматривает размещение и крепление здания инвентарного контейнерного типа на железнодорожной платформе. Использовать платформы с базой 9,72 м, г/п 62-71 т, на тележках ЦНИИ-Х3 с литыми приварными стоечными скобами, с деревянным или деревометаллическим полом.

 

Характеристика груза

К перевозке предъявляется:

здание инвентарное контейнерного типа массой 4500 кг, имеющий максимальную длину 6100 мм, ширину 3040 мм и высоту 2800 мм.- 1шт

Размещение и крепление груза

Работать в соответствии с общими требованиями главы 1 «Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах» 2003г №ЦМ-943 (ТУ).

Под погрузку использовать платформу со сплошным настилом пола из досок или с деревометаллическим настилом с базой 9,72 м.

Погрузку производить на технически исправную, очищенную от остатков ранее перевозимого груза, средств крепления, мусора, грязи, снега и льда платформу. В зимнее время года пол вагона в местах опирания груза посыпать тонким слоем сухого песка до 2 мм.

Торцевые и крайние секции боковых бортов платформы закрыть и запереть на клиновые запоры, а средние секции боковых бортов платформы открыть и закрепить в соответствии с п.3.5 главы

1 ТУ. Допускается использовать платформу без бортов.

На платформе груз установить, так чтобы центр тяжести располагался над пересечением продольной и поперечной осей платформы. От продольных смещений груз I крепить растяжками (поз. 1). Концы растяжек (поз. 1) крепить одним концом за боковые стоечные скобы, другим - за груз. От поперечных смещений груз I крепить растяжками (поз. 2). Концы растяжек (поз. 2) крепить одним концом за боковые стоечные скобы, другим - за груз.

Окна здания закрыть ставнями. (допускается окна закрыть листами фанеры (ДВП, профлистом). Фанеру (ДВП, профлист) надежно закрепить саморезами или гвоздями от отрыва и падения.) Двери запереть на замок.

Общая масса груза с креплением составляет 4520 кг, в том числе масса крепления -20 кг.

 

Определение места нахождения центра тяжести груза по высоте, по длине и по ширине

Высота ЦТ груза над уровнем пола платформы составляет h_цт =1360 мм.

Центр тяжести груза размещен над пересечением продольной и поперечной осей вагона, значит l_см =0, b_см=0.

 

Определение устойчивости вагона с грузом

 

Площадь наветренной поверхности вагона с грузом составит:

S_o = S_в + S_п, (1)

где S_в =8,65 м² – наветренная поверхность платформы с 2-мя закрытыми бортами

(8,65=12-3,35*0,5*2);

S_гр – наветренная поверхность груза:

16,623 м² – (16,623=6,1*2,725),

где 6,1 – длина груза, м;

2,725 – ширина груза, м.

S_o = 8,65+ 16,623 =25,273 м².

S_о = 25,273 м² < [S_о] = 50 м² – допускаемое значение площади наветренной поверхности вагона с грузом. Полученное значение является допустимым.

Высота общего центра массы платформы с грузом определяется по формуле /1, (19)/:

, (2)

где Q_Т – масса тары вагона, (Q_Т = 21,3) т;

h_п – высота уровня пола платформы над уровнем головки рельса (h_п = 1310), мм;

Н^в_цм – высота центра тяжести (ЦТ_в) порожней платформы (Н^в_цт = 800), мм.

мм.

Н^о_цт < [Н^о_цт] = 2300 мм – допускаемое значение высоты общего центра тяжести платформы с грузом.

Полученное значение является допустимым.

Таким образом, можно сделать вывод, что вагон с грузом устойчив относительно уровня головки рельсов.