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文檔簡介
第12章闊大貨物的加固12.1運(yùn)行中作用于貨物上的力12.2貨物穩(wěn)定性計(jì)算
12.3加固材料及加固方法12.1運(yùn)行中作用于貨物上的力12.1.1車輛在運(yùn)行中振動的主要形態(tài)1.沉浮振動
車輛在運(yùn)行中,由于車體與走行部分之間彈簧的伸縮作用,使車體產(chǎn)生沿z軸(垂直軸)方向的上下振動,這種振動稱為沉浮振動,如圖12-1(a)所示,沉浮振動將使車體及裝在車上的貨物各點(diǎn)獲得相同的垂直加速度。2.搖頭振動車體圍繞z軸而回轉(zhuǎn)擺動,這種振動稱為搖頭振動,如圖12-1(b)所示。搖頭振動使車體及車上所裝貨物各點(diǎn)具有不同的橫向水平加速度,其值大小視貨物在車輛縱方向的位置而定,離開車輛橫中心線距離越遠(yuǎn)則越大3.側(cè)擺振動車輛通過曲線、道岔時,在橫向力的作用下,使車體產(chǎn)生沿y軸(橫向水平軸)方向的左右振動,這種振動稱為側(cè)擺振動,如圖12—1(c)所示。側(cè)擺振動使車體及車上所裝的貨物各點(diǎn)具有相同的橫向水平加速度。4.點(diǎn)頭振動由于線路不平、鋼軌接縫以及輪對的結(jié)構(gòu)缺陷,使車體圍繞y軸而回轉(zhuǎn)擺動,這種振動稱為點(diǎn)頭振動,如圖12—1(d)所示。點(diǎn)頭振動使車體及車上所裝貨物各點(diǎn)具有不同的垂直加速度,其值大小視貨物在車輛縱方向的位置而定,離開車輛橫中心線距離越遠(yuǎn)則越大。5.伸縮振動
列車在起動、制動、變速、上下坡道及調(diào)車作業(yè)時,在車輛之間產(chǎn)生牽引和壓縮沖擊力,并通過車鉤緩沖裝置作用于車輛底架,使車體產(chǎn)生沿z軸(縱向水平軸)方向的前后振動,這種振動稱為伸縮振動,如圖12-1(e)所示。伸縮振動使車體及車上所裝貨物各點(diǎn)具有相同的縱向水平加速度。
6.側(cè)滾振動車輛圍繞x軸而回轉(zhuǎn)擺動,這種振動稱為側(cè)滾振動,如圖12一l(f)所示。側(cè)滾振動使車體及車上所裝貨物各點(diǎn)具有不同的橫向水平加速度和垂直振動加速度,其值大小視車體及貨物各點(diǎn)離軌面的高度而定,離軌面越高其值越大。
12.1.2作用在貨物上的力的計(jì)算
1.縱向慣性力定義:在列車起動以及在運(yùn)行中加速、制動,機(jī)車連掛車組,或在調(diào)車作業(yè)中溜放的車輛與停留在線路上的車輛沖撞時所產(chǎn)生的作用在貨物上的力稱為縱向慣性力。方向:在直線區(qū)段,該力與線路中心線平行;在曲線區(qū)段,該力的作用方向?yàn)榍€線路中心線的切線方向。作用點(diǎn):貨物重心處
圖12-2運(yùn)送中作用在貨物上的力
計(jì)算公式:式中——縱向慣性力,kN;
——貨物重量,t;
——單位重量貨物的縱向慣性力,
縱向慣性力是一種破壞力,從加固的角度確定貨物縱向慣性力值的大小,須考慮車輛在運(yùn)行過程中可能發(fā)生的最不利情況。研究和實(shí)驗(yàn)均表明:在運(yùn)輸過程中.當(dāng)進(jìn)行調(diào)車作業(yè)時,運(yùn)行的車輛與靜止的車輛相互撞擊,或者當(dāng)機(jī)車連掛停留的車輛時,貨物所受的縱向慣性力最大。(1)采用剛性加固剛性加固系指將貨物直接焊于車地板上,或者在車地板上加焊擋鐵的加固形式。采用剛性加固時,可以把貨物和車體視為一個整體。當(dāng)車輛受到?jīng)_擊時,貨物和車體具有幾乎相同的加速度
式中
——重車總重,t,當(dāng)>200t時,按200t計(jì)算。(2)采用柔性加固柔性加固系指采用抗拉剛度比較小的加固材料,如多股鍍鋅鐵線、盤條、鋼絲繩或鋼帶等,對貨物進(jìn)行拉牽或下壓式捆綁等的加固形式。由于柔性加固材料的緩沖性能較好,所以在柔性加固條件下,當(dāng)車輛受到了與剛性加固形式相同的沖擊力時,貨物的加速度比剛性加固時要小得多,這是采用柔性加固的一個主要優(yōu)點(diǎn)
式中——重車總重,t,跨裝運(yùn)輸時,按兩負(fù)重車重車總重較小的計(jì)算;當(dāng)>150t時,按150t計(jì)算。2.橫向慣性力它是由三種力組合而成:車輛行經(jīng)曲線或者進(jìn)入側(cè)線道岔時產(chǎn)生的離心力;曲線外軌超高所產(chǎn)生的水平分力,該力與離心力的方向相反;車輛在運(yùn)行中搖頭振動、側(cè)擺振動和側(cè)滾振動而產(chǎn)生的橫向慣性力。方向:垂直于列車運(yùn)行方向作用點(diǎn):貨物重心處
——橫向力,kN;
——貨物重量,t;
——單位重量貨物的橫向慣性力,KN/t,其計(jì)算公式為:
——貨物重心偏離車輛橫中心線的距離,跨裝時為貨物轉(zhuǎn)向架中心銷偏離車輛橫中心線的距離,mm,
——負(fù)重車銷距,mm。3.垂直慣性力垂直慣性力是當(dāng)列車行經(jīng)鋼軌接縫處、線路下沉處以及車輛彈簧的沉浮運(yùn)動所產(chǎn)生的方向:與線路方向垂直,其作用方向依次向上或向下交替變化。作用點(diǎn):貨物重心處使用敞車和普通平車裝載時
——垂向慣性力,kN;
——貨物重量,t;
——單位重量貨物的垂向慣性力,KN/t。
——車輛裝載總重,t;
——貨物重心偏離車輛橫中心線的距離,跨裝時為貨物轉(zhuǎn)向架中心銷偏離車輛橫中心線的距離,mm;
——車輛銷距,mm。使用長大貨物車裝載時4.風(fēng)力方向:垂直于列車運(yùn)行方向,且與橫向力方向一致著力點(diǎn):受風(fēng)面的幾何中心處
——側(cè)向計(jì)算風(fēng)壓,受風(fēng)面為平面時KN/m2,受風(fēng)面為球面或圓柱體側(cè)面時,0.245KN/m2;
——貨物側(cè)向迎風(fēng)面的投影面積,m2。5.摩擦力
方向:與作用在貨物上所有各種力的合力方向相反,著力點(diǎn):貨物支重面和車地板(或墊木)之間的接觸面上縱向摩擦力橫向摩擦力
——摩擦系數(shù),可按表12-1取值;
——貨物重量,t。在一般情況下,重車運(yùn)行時往往是幾種力同時作用于貨物上,但是不一定同時都達(dá)到最大值。在對貨物進(jìn)行加固時,為了保證行車和貨物安全,加固材料的強(qiáng)度必須與各種力的最大值相適應(yīng)。12.2貨物穩(wěn)定性計(jì)算12.2.1貨物傾覆的穩(wěn)定性破壞力:貨物在運(yùn)送過程中,作用于貨物上的縱向慣性力、橫向力、垂直慣性力和風(fēng)力,是使貨物產(chǎn)生縱、橫方向傾覆、滾動或移動的力。穩(wěn)定力:貨物本身的重力及其與車地板之間的摩擦力,可阻止貨物產(chǎn)生縱、橫方向的傾覆、滾動和移動。衡量貨物免于傾覆(滾動)的條件是穩(wěn)定系數(shù)。穩(wěn)定系數(shù)是貨物重力所形成的穩(wěn)定力矩與作用于貨物上的外力所形成的傾覆(滾動)力矩之比值。通常要求穩(wěn)定系數(shù)不低于1.25,此時貨物才不會發(fā)生傾覆(滾動)。在縱方向在橫方向圖12-3車輛運(yùn)行中貨物的傾覆
——穩(wěn)定系數(shù);
——貨物重量,t;、——貨物重心所在橫向或縱向垂直平面至傾覆點(diǎn)之間的距離,mm;
——貨物的縱向慣性力,KN;
——貨物的重心自傾覆點(diǎn)所在水平面起算的高度,mm;
——貨物的橫向力,KN;
——作用于貨物上的風(fēng)力,KN;
——風(fēng)力合力著力點(diǎn)自傾覆點(diǎn)所在水平面起算的高度,mm。12.2.2貨物滾動的穩(wěn)定性
圖12-4車輛運(yùn)行中貨物的滾動圓柱形貨物、球形貨物以及帶輪貨物等,裝車后如不進(jìn)行加固,在運(yùn)送過程中受到各種力的作用就特別容易發(fā)生滾動。所以,必須使用掩木、三角木或其他加固材料進(jìn)行加固。、——貨物重心所在橫向或縱向垂直平面至掩木(或三角術(shù))與貨物接觸點(diǎn)之間的距離,mm;
——貨物的直徑,mm;
——掩木或三角木的高度,mm。在縱方向在橫方向12.2.3貨物水平移動的穩(wěn)定性在縱方向
在橫方向
從上述三個方面對貨物的穩(wěn)定性進(jìn)行檢查,如其結(jié)果表明不能滿足穩(wěn)定性條件,則應(yīng)進(jìn)行必要的加固,以保證貨物的運(yùn)行安全。在穩(wěn)定性檢查的基礎(chǔ)上,選擇加固方法和加固材料,并對加固材料進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。當(dāng)縱向慣性力大于縱向摩擦力時,貨物會產(chǎn)生縱向水平移動;橫向力和風(fēng)力之和大于橫向摩擦力時,貨物會產(chǎn)生橫向水平移動,因而必須進(jìn)行加固。加固材料所承受力為:12.3加固材料及加固方法
加固材料的分類1.鋼鐵制品型材,焊接加固;線材,拉牽或下壓捆綁;制品,釘子2.木材制品支柱,墊木,擋木,掩木,三角木等12.3.1加固材料
——加固材料所需的承壓(或承拉)面積,cm2。;
——加固材料所受的壓力(或拉力),kN:
——加固材料的許用壓應(yīng)力(或拉應(yīng)力),MPa。加固材料的強(qiáng)度
1.加固材料受到壓縮(或拉伸)時,根據(jù)材料的許用壓應(yīng)力(或拉應(yīng)力),可求得所需的承壓(或承拉)面積。2.加固材料受到彎曲力時,應(yīng)根據(jù)計(jì)算所得的彎曲力矩和加固材料的抗彎截面系數(shù),求算實(shí)際受到的彎曲應(yīng)力,它不能大于材料的許用彎曲應(yīng)力
——作用于加固材料的彎曲力矩,;
W——加固材料斷面的抗彎截面系數(shù),cm3;
——實(shí)際彎曲應(yīng)力,MPa;
——加固材料的許用彎曲應(yīng)力,MPa。3.加固材料承受剪切力時,根據(jù)材料的許用剪切應(yīng)力,可求得所需的剪切斷面面積。
——加固材料所需的剪切斷面面積,cm2:
——加固材料所受的剪切力,kN:
——加固材料的許用剪切應(yīng)力,MPa。常用加固材料的使用規(guī)定1支柱攔護(hù)貨物的加固材料,一般用于加固原木、木材制品及輕浮貨物。使用時兩根相對的支柱之間,用鐵線進(jìn)行橫向捆綁來攔護(hù)加固貨物。根據(jù)制作材料分為:木支柱、鋼管支柱、竹支柱。2墊木和隔木墊木用于支承貨物并將其重量合理分布在車地板上,分為縱墊木和橫墊木。隔木是貨物分層裝載時,鋪墊在層間用于防止貨物滑動的加固材料3擋木、掩木、三角木、凹木和凹型座架擋木多用來加固平底貨物,防止貨件在縱向和橫向的移動,對防止貨物傾覆也有一定的作用。掩木、三角木、凹木和凹型座架是加固輪式走行機(jī)械和圓柱形貨物。4鐵釘、扒鋦釘和螺栓利用其與車地板之間的剪切應(yīng)力和與木材之間的握裹力對貨物進(jìn)行加固。12.3.2用加固材料的強(qiáng)度計(jì)算與使用要求1.采用鐵線、盤條和鋼絲繩拉牽加固拉牽加固可以防止貨物產(chǎn)生移動或傾覆,常采用八字形、倒八字形或交叉拉牽。圖12-5八字形拉牽加固示意圖防止貨物縱向移動時,防止貨物橫向移動時,防止貨物縱向傾覆,
防止貨物橫向傾覆,
要求加固后既能防止貨物縱、橫向移動,又能防止貨物縱、橫向傾覆,因而每根拉牽鐵線應(yīng)承受的力為如采用鍍鋅鐵線拉牽時,
2.橫腰箍下壓式捆綁加固
(1)順裝圓柱形貨物防止貨物移動時,防止貨物橫向滾動時,
用鋼絲繩作腰箍時,鋼絲繩的許用拉力不得小于P,用扁鋼帶作腰箍時,扁鋼帶的截面積(2)箱裝貨物用橫腰箍加固3.擋木釘固或型鋼焊接阻擋加固
(1)擋木用鐵釘或扒鋦釘釘固防止貨物縱向移動時,防止貨物橫向移動時,
——同一端(或側(cè))的擋木數(shù),
——每個釘子的許用負(fù)載,kN,(2)鐵地板特種平車,在貨物兩端或兩側(cè)焊接型鋼,靠焊接強(qiáng)度阻止貨物移動。防止貨物縱向移動時防止貨物橫向移動時
——焊縫高度,cm;
——焊縫許用剪切應(yīng)力,Mpa。4.掩木和三角木
主要用以防止圓柱形貨物和帶輪貨物的滾動圖12-6掩木和三角木使用方法防止貨物縱向滾動時,防止貨物橫向滾動時
凹木用橫墊木和掩木配合制作,掩木多固定在墊木上,每個掩木通常用兩個螺栓固定,螺栓直徑D的計(jì)算:圖12-7掩木與橫墊木固定方法
、——分別為需要掩木承受的縱向慣性力、橫向力,kN;
——同一方向的掩木數(shù),
——螺栓的許用剪切應(yīng)力,MPa,
【例12-1】圓柱形貨物一件,重42t,直徑3m,長14.8m,貨物本身帶有長3m、寬0.2m、高0.22m的橫墊木,橫墊本凹形切口深度為0.05m。確定裝載加固方案。
【解】1.確定貨物的裝載方案(1)裝載方案設(shè)使用N9型60t平車一輛(自重22t,空車重心高0.9m,銷距9.72m。轉(zhuǎn)向架固定軸距1.8m,車地板距軌面高1.26m,車地板長13.4m)一端突出裝載,加掛N14型平車一輛作游車。需要使貨物重心偏離車輛橫中心線距離為:貨物重心在車輛縱向最大偏移量為
因,使貨物一端突出,另一端與車端對齊裝載是可行的。(2)驗(yàn)算橫墊木需要高度:裝車后貨物突出端至負(fù)重車上最近車軸軸心所在橫向垂直平面的距離為橫墊
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