Грузоведение

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА филиал государственного образовательного учреждения высшего

профессионального образования 

«ИРКУТСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ  СООБЩЕНИЯ»

филиал в г. Красноярске

Кафедра « Общетехнических и специальных дисциплин»

 Контрольная работа

тема: Грузоведение.

 

Работу  выполнил:

студент 4 курса, шифр 03-Д-К-184 

/ подпись, дата/         К. А. Кривобок

 

 

 

Руководитель:

 ст. преподователь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/подпись, дата/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2005г. 

М.В. Фуфачёва

 

 

 

 

 

1. «Расчет крепления груза, погруженного на открытый подвижной состав, не предусмотренного техническими условиями»

При организации перевозок  грузов на открытом подвижном составе  требуется соблюдение технических  условий погрузки и крепления  грузов в целях обеспечения безопасности движения и сохранности перевозимых грузов, наиболее полного использования грузоподъемности и вместимости вагона.

В соответствии с массой и параметрами груза выбирается полувагон или платформа. Для  перевозки грузов на открытом подвижном составе чаще всего используется платформа, т.к. она более технологична для механической погрузки и крепления груза. Наиболее экономически выгодная для перевозки металлических изделий в ящичной упаковке будет платформа – 13.Н451:

- грузоподъёмность –  63 т.;

- масса тары - 22 т.;

- база платформы 9720 мм;

- длина платформы по осям сцепления автосцепок - 14620 мм;

- длина платформы по  концевым балкам рамы - 13400 мм;

- высота от УГР максимальная  – 1810 мм;

- высота от УГР до  уровня пола- 1310 мм;

- размеры кузова внутри:

- длина – 13300 мм;

- ширина – 2770 мм;

- высота бортов –  500 мм

- площадь пола –  36,8 м².

На примере конкретного  груза рассмотрим порядок расчета  крепления на открытом подвижном  составе в том случае, если это  не предусмотрено главами ТУ.

Груз: Металлические изделия в ящичной упаковке (поперечное сечение – прямоугольник).

Общий вес 14,0 т. (Металлические изделия в ящичной упаковке – 2 шт. по 7,0 т.)

Размеры: Металлические  изделия - длина 1=5000 мм, ширина b=2460 мм, высота h=2090 мм, высота центра тяжести h_цт=1000 мм;

Установленная скорость движения 100 км/ч. Расстояние от торца до строповочных петель металлического изделия 150 мм.

Для расположения груза  в кузове вагона необходимо открыть торцевые борта. Металлическое изделие в ящичной упаковке располагаем на платформе, отступая 1700 мм от края кузова. Затем устанавливаем ещё одно металлическое изделие. Подкладки не предусматриваем, т.к. груз тяжелый. Схема 1 размещения груза на платформе показана на рис.1.             

 

 

 

 

 

 

 

 

  Схема размещения груза на универсальной  платформе 

 

Рис. 1.

1.1. Порядок размещения груза с учетом обеспечения устойчивости вагона с грузом и безопасности перевозки.

Согласно [1] размещение на открытом подвижном  составе грузов в зависимости  от их размеров и крепления должно осуществляться в пределах габаритов погрузки. Для равномерного распределения нагрузки на тележки вагона общий центр тяжести грузов (ЦТ_гр^о) должен располагаться на линии пересечения продольной и поперечной плоскостей симметрии вагона. В исключительных случаях, когда данное требование невыполнимо по объективным причинам (геометрические параметры груза, условия крепления), допускается смещение ЦТ_гр^о относительно плоскостей симметрии.

Допускаемая величина смещения ЦТ_гр^о в продольном направлении l_с (относительно поперечной плоскости симметрии вагона) в зависимости от общей массы груза в вагоне определяется в соответствии с табл. 10 [1]. Допускаемая величина смещения ЦТ_гр^о в поперечном направлении b_с (относительно продольной плоскости симметрии вагона) в зависимости от общей массы груза и высоты общего центра тяжести вагона с грузом ЦТ_гр^о над УГР определяется в соответствии с табл. 11 [1].

Контроль положения ЦТ_гр^о (рис.2) должен выполняться путем расчета величин l_с и b_с по формулам:

                  

l_с = 0.5L - Q_rpl l₁ +Q_rp2 l₂ + … + Q_{гр n}l_n ,           (1) 

                       Q_rpl+Q_rp2+ … + Q_{гр n}

 

b_с= 0.5B - Q_rpl b₁ +Q_rp2 b₂ + … + Q_{гр n}b_n ,           (2) 

                       Q_rpl+Q_rp2+ … + Q_{гр n}

 

 

 

 

где   Q_rpl, Q_rp2… Q_{гр n} – Массы грузов,т;

L и В - длина и ширина кузова вагона, мм;

l₁, l₂…l_n,  b₁, b₂…b_n - координаты центров тяжести грузов относительно

соответственно торцового  и продольного бортов, мм.

Расчетная схема определения  продольного и поперечного смещения общего центра тяжести грузов в вагоне

Рис. 2

Высота Н^о_цт вагона с грузом над Угр (рис3) определяется по формуле:

 

Н^о_цт=Q_гр1h_цт1+ Q_гр2 h_цт2+… Q_грnh_цтn+ Q_тН^в_цт ,                 (3)

 

 

                    Q^о_гр +Q_т

где Q_т – масса тары вагона, т;

h_цт1, h_цт2… h_цтn – высоты ЦТ единиц груза от УГР, мм;

Н^в_цт – высота ЦТ порожнего вагона от УГР, мм (для платформы Н^в_цт=800 мм [1]).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение высоты центра тяжести вагона с грузом относительно УГР

 

 

 

Рис. 3.

Высота ЦТ груза    от УГР определяется с учетом высоты пола вагона

(h_пола=1310 мм).

 

Н^о_цт=7*2355+7*2355+22*800  = 1404,7 мм

                 14+22    

Методом  линейной интерполяции определяем допускаемое значение продольного смещения для нашего груза.

 

l_c-14= l_c-10 - l_c-10-l_c-15 *(15-10)= 2480 – 3000 - 2480 *(15-10)=3000 мм.             

                    15-10                                  15-10    

 

где l_c-10, l_c-15 – табличные значения допускаемого продольного смещения для соответствующих значений массы грузов.

 

Определяем  допускаемое значение поперечного  смещения.

 

Определяем  значение поперечного смещения при Н⁰цт⁼1200 мм

b_c-14/1200 = b_c-10/1200 - b_c-10/1200-b_c-30/1200 *(14-10)= 620 – 620 - 550 *(14-10) = 606 мм.             

                                   30-10                                           30-10    

Определяем  значение поперечного смещения при  Н⁰_цт=1500 мм

b_c-14/1500 = b_c-10/1500 - b_c-10/1500-b_c-30/1500 *(14-10)= 550 – 550 - 450 *(14-10) = 530 мм.             

10. 30-10    

 

 

 

 

Определяем  значение поперечного смещения при Н⁰_цт = 1404.7 мм.

b_c-14/1404.7 = b_c-14/1200 - b_c-12/1200-b_c-14/1500 *(1404.7-1200)= 606 – 606 - 530 *204.7 = 554 мм.                                                                                                        .                                     1500-1200                                                 300

где b_c-10/1200, b_c-30/1200, b_c-10/1500, b_c-30/1500 – табличные значения допускаемого поперечного смещения для соответствующих значений массы груза при соответствующих табличных значениях высоты расположения центра тяжести.

 

 

Определяем продольное и поперечное смещение положения  ЦТ_гр⁰ относительно середины платформы и сравниваем с допускаемой величиной

 

l_c= 0,5*13400 – 7*4200+7*9200 = 0 мм.

                                7+7

Продольное смещения ЦТ_гр^о относительно поперечной плоскости симметрии вагона нет.                                                                        

b_c = 0,5*2770 – 7*1385+7*1385 = 0

                               7+7

Поперечного смещения ЦТ_гр^о относительно продольной плоскости симметрии вагона нет.

1.2. Расчет способа крепления груза в вагоне.

При определении  способов размещения и крепления  груза должны наряду с его массой учитываться следующие силы и нагрузки:

-продольная  инерционная сила;

-поперечная  инерционная сила;

-вертикальная инерционная сила;

-ветровая  нагрузка;

-сила трения.

Точкой приложения инерционных  сил является центр тяжести груза (ЦТ_гр).

Точкой приложения ветровой нагрузки принимается геометрический центр наветренной поверхности груза. Направление действия ветровой нагрузки принимается перпендикулярным продольной плоскости симметрии вагона.

Направление сил, действующих на груз

 

Рис. 4.

 

 

    1.1.1. Определение сил и нагрузок.

Определение инерционных сил и ветровой нагрузки, действующих на груз. Продольная инерционная сила F_np определяется по следующей формуле:

F_np ⁼ а_пр * Q_гp, тс, (4)

где а_пр -удельная продольная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т; Q_гp - масса груза, т.

Значения  а_пр для конкретной массы груза, при погрузке на одиночный вагон, определяется по формуле:

а_пр= а₂₂ – Q⁰_гр(а₂₂ – а₉₄), тс/т;                                                                            (5)

                      72                                                                                                                          

где       Q⁰_гр - общая масса груза в вагоне, т;

а₂₂,а₉₄ - значения удельной продольной инерционной силы в зависимости от типа крепления и условий размещения груза при массе брутто одиночного вагона - 22 т и 94 т, табл. 17 [ 1 ].

   Даная сила рассчитывается для каждого места.

1) Металлические изделия  в ящичной упаковке    
       а_пр = 1,2 – 14*(1,2-0,97) = 0,959 тс/т                                                                                                                                       .                                72

F_пp = 0,959*7=6,7 тс

2) Вторые металлические  изделия в ящичной упаковке 

       а_пр = 1,2 – 14*(1,2-0,97) = 0,959 тс/т                                                                                                                                       .                                      72

F_пp = 0,959*7=6,7 тс

 

Поперечная инерционная  сила F_п с учетом действия центробежной силы определяется по формуле:

F_п = а_п Q_гp, тс,                                                                                                 (6)

где а_п - удельная поперечная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т. Для грузов с опорой на один вагон а_п определяется по формуле:

а_п = 0,33+0,44 * l_гр, тс/т                                                                                    (7) 

                   l_в

где l_в- база вагона, мм;

l_гр - расстояние от центра тяжести груза до  вертикальной  плоскости,

проходящей через поперечную ось  вагона, мм.

Поперечная  инерционная сила рассчитывается для каждого отдельно расположенного по длине вагона грузового места (укрупненного грузового места, перемещение отдельных частей которого относительно друг друга исключено применением специальных средств).

 

 

1) Металлические изделия  в ящичной упаковке    

а_п = 0,33+ 0,44 *2500 = 0,443тс/т                                                        

                 9720

F_п = 0,443*14 = 6,2 тс

2) Вторые металлические  изделия в ящичной упаковке 

а_п = 0,33+ 0,44 *2500 = 0,443тс/т                                                        

                 9720

F_п = 0,443*14 = 6,2 тс

 

     Вертикальная инерционная сила F_B определяется по формуле:

F_в = а_в * Q_гp, тс,                                                                                          (8)

где а_в - удельная вертикальная сила на 1 т массы груза, кгс/т, которая определяется по формуле:

а_в = 0,25 + кl_гр + 2,14 , тс/т,                                                                       (9)

                             Q^o_гр

 При погрузке с  опорой на один вагон принимают к = 5 * 10^-6 . В случае загрузки вагона грузом весом менее 10 т значение Q^o_гр принимается равным 10 т.

1) Металлические изделия  в ящичной упаковке  

а_в = 0,25 + 5*10^-6 *2500 + 2,14  =0,41 тс/т,                                                                      

                                             14

F_в = 0, 41 * 7 = 2, 87 тс         

2) Вторые металлические изделия  в ящичной упаковке 

 а_в = 0,25 + 5*10^-6 *2500 + 2,14  =0,41 тс/т,                                                                      

                                             14

F_в = 0,41 * 7 = 2,87 тс.

Ветровая нагрузка W_п принимается нормальной к поверхности груза и определяется из расчета удельной ветровой нагрузки, равной 50 кгс/м², по формуле.

W_п = (50*S_п)/1000,тс                                                                               (10)