Размещение и крепление грузов на открытом подвижном составе (масса груза - 30 тонн, длина - 10 метров)

6 Размещение и крепление грузов на открытом подвижном составе

6.1 Общие требования к размещению груза

Согласно задание на разработку курсового проекта к перевозке по железной дороге предъявляется груз с плоской опорой параллелепипедной формы. Груз должен быть размещён и закреплён на открытом подвижном составе. Основные параметры груза приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1—Габаритные размеры груза с плоской опорой параллелепипедной формы

Параметры	Единицы измерения	Значения
Длина	Метры	10
Ширина	Метры	2,1
Высота	Метры	1,8
Масса груза	Тонны	30
Расстояние центра тяжести груза от пола платформы	Метры	1,1
Расстояние центра тяжести груза от поперечной оси платформы	Метры	1,15

Размещение груза на открытом подвижном составе и расчёт крепления выполняется в соответствии с требованиями [3].

Расчёты выполняются в последовательности:

1.В зависимости от массы, габаритных размеров и конфигурации груза выбираем четырёхосную платформу техническая характеристика которой представлена в таблице 6.2.

Таблица 6.2—Техническая характеристика четырёхосной платформы

Параметры		Единицы измерения	Значения
Грузоподъёмность		т	66
Тара вагона		т	21
База вагона		м	9,72
Внутренние размеры:	длина	м	13,300
	ширина	м	2,770
Высота над уровнем головки рельса:	центра масс порожнего вагона	м	0,8
	геометрический центр боковой поверхности	м	1,1
	уровень пола	м	1,29
	площадь наветренной поверхности	м2	13

2.Вычерчиваем масштабную схему груза с указанием геометрических размеров и центра массы и проверяем габарит погрузки.

Так как ширина груза 2,10м меньше ем 3,25м, а высота над уровне рельса 1290+2200=3490 меньше чем 4м, то груз находится в пределах габарита.

3.Определяем высоту общего центра массы над уровнем головки рельса:

Н_цм = (Q_гр * h_гр^цм + Q_т * h_т^цм) / (Q_т + Q_гр);

где Q_гр—масса груза;

h_гр^цм—высота центра массы груза над уровнем головки рельса;

Q_т—масса тары вагона;

h_т^цм—высота центра массы вагона над уровнем головки рельса.

Н_цм = (30*2,39 + 21*0,8) / (30 + 21) = 1,735 м;

Так как центр массы смещён в продольно направлении, то загрузка тележек будет не равномерной.

Q_max = Q_гр *(0,5 + l_см / l_б) ;

Q_min = Q_гр *(0,5 - l_см / l_б) ;

Q_max = 30 *(0.5 + 1,15 / 9,72)=18,549м

Q_min = 30 *(0.5 – 1,15 / 9,72)=11,451м

∆Q = Q_max - Q_min;

∆Q = 18,549-11,451=7,098м

Расчётное значение разницы загрузки тележек 7,098 тонн не превышает допустимое значение 10 тонн, следовательно условие выполняется.

4.Определяем суммарную наветренную поверхность:

S = h_гр * l_гр + 13 ;

S = 2,1 * 10 + 13 = 34м²

Поперечная устойчивость вагоном с грузом проверяется, если Н_цм>2,3м или S>50м². Так как Н_цм не больше чем 2,3м и S не больше чем 50м², то поперечная устойчивость не проверяется.

5.Продольное смещение центра массы не должно превышать допустимого значения 1,97м, так как фактическое смещение равно 1,735м, то требуемое условие выполняется.

6.Проверям возможность перевозки груза заданной массы без поперечных подкладок путём сравнения максимального изгибающего момента в раме с допустимым значением по техническим условиям.

Максимально изгибающий момент в раме зависит от схемы её загрузки.

М = (q * l_б²) / 8 ;

q = Q_гр / l_гр ;

q = 30 / 10 = 3 т/м;

M = 3*9,72² / 8 = 35,43 тс*м.

Согласно таблице 1.11 [3] максимальный изгибающий момент не должен превышать 110 тс*м. Данное условие выполняется.

6.2 Расчёт сил, действующих на груз

В процессе транспортировки на груз действуют инерционные силы в продольном, поперечном и вертикальном направлениях. Продольные усилия возникают при соударениях, манёврах. Поперечные инерционные усилия действуют в кривых в стрелочных переводах.

Согласно рекомендации груз на плоской опоре крепится брусками и проволочными обвязками и растяжками.

Продольная инерция сил:

F_пр = a_пр * Q_гр ;

где a_пр—удельная инерционная продольная сила на 1т груза

a_пр = a₂₂ – Q_гр * (a₂₂ – a₄₄) / 72 ;

a_пр = 1,2 – 30*(1,2 – 0,97) / 72 = 1,104 тс/т;

F_пр = 1,104 * 30 = 33,12 тс.

Поперечная инерционная сила действующая на груз:

F_п = a_п * Q_гр ;

где a_п—удельная поперечная сила на 1т груза

a_п = a_с + l_см*2*(a_т – a_с) / l_б ;

где a_с—удельная поперечная инерционная сила на 1 тонну груза при размещении общего центра тяжести в плоскости проходящей через середину вагона;

a_т—удельная поперечная инерционная сила на 1 тонну груза при размещении общего центра тяжести в плоскости проходящей через шкворневую балку вагона.

a_п = 0,33+1,15*2*(0,55 – 0,33) / 9,72 = 0,382 тс/т.

F_п = 0,382*30 = 11,46 тс.

Вертикальная инерционная сила действующая на груз:

F_в = a_в * Q_гр ;

где а_в—удельная вертикальная сила на 1 т груза

а_в = 250+5*l_с + 2140 / Q_гр ;

а_в = 250+5*1,1+2140/30=327 тс/т;

F_в = 327*30=9810 кгс.

Ветровая нагрузка принимается нормальной к поверхности груза и определяется из расчёта 50 кг на 1м².

W = 50*S;

W = 50*34=1700 кг.

Сила трения:

F_тр^пр = Q_гр * µ;

где µ—коэффициент трения, µ=0,45.

F_тр^пр = 30*0,45=13,5 тс

F_тр^поп = Q_гр * µ*(1000 - а_в);

F_тр^поп = 30*0,45*(1000 - 327)=9085,5 ruc

6.3 Расчёт усилий, воспринимаемых креплением груза

При расчёте крепления предлагается, что усилия погашаемые брусками и проволочными растяжками распределяется равномерно, половина усилий на бруски половина обвязки.