Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

Кафедра «Логистика и коммерческая работа»

Размещение и крепление грузов в вагонах

Методические указания

Санкт-Петербург 2014

СОДЕРЖАНИЕ

• Введение
• 1. Общие положения
• 2. Выбор подвижного состава и расчет параметров размещения грузов в вагоне
• 2.1 Расчет положения общего центра тяжести грузов в вагоне
• 2.2 Оценка запаса устойчивости вагона с грузом
• 2.3 Расчет нагрузок на тележки вагона
• 3. Определение сил, действующих на грузы при перевозках
• 4. Проверка устойчивости грузов от сдвига и опрокидывания в вагоне при перевозках
• 5. Выбор способа и расчет параметров крепления груза
• 6. Проверка габаритности погрузки груза в вагоне
• Библиографический список
• Приложения
• Правильное размещение и крепление грузов в вагонах обеспечивает безопасность движения и сохранность грузов при транспортировке. В методических указаниях приведена методика расчета параметров размещения грузов и элементов их крепления на открытом подвижном составе железных дорог. груз тяжесть устойчивость вагон
• Методические указания предназначены для проведения практических занятий со студентами всех форм обучения по специальности 190401 «Эксплуатация железных дорог» и бакалавров по направлению подготовки 080200 «Менеджмент», профиль «Логистика», по направлению подготовки 100700 «Торговое дело», профиль «Коммерция» при изучении соответствующих разделов курсов, написании дипломных и выпускных квалификационных работ.
• Разработали: канд. техн. наук, профессор В.А.Болотин и канд. техн. наук, доцент Н.Г.Янковская.

ВВЕДЕНИЕ

Перевозчик, приняв груз к перевозке, берет на себя обязательство доставить этот груз в пункт назначения сохранным в количественном и качественном отношении. Для обеспечения сохранности груза необходимо обеспечить правильное его размещение и крепление в вагоне или контейнере. Особенно это важно для грузов, перевозимых на открытом подвижном составе: в полувагонах, на платформах и на транспортерах различных типов, где наряду с сохранностью груза на первое место выдвигаются требования обеспечения безопасности движения. Выбор способа размещения и крепления грузов в вагонах зависит от особенностей груза. Обоснование принятых решений должно подтверждаться расчетами, которые базируются на методике, приведенной в главе 1 Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах.

В настоящих методических указаниях изложены теоретические положения по расчету размещения и крепления грузов в вагонах. Примеры расчетов представлены в методических указаниях « Размещение и крепление грузов на открытом подвижном составе в примерах и задачах».

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Способы размещения и крепления различных видов грузов при перевозках на открытом подвижном составе железных дорог, порядок и методика расчетного обоснования их крепления в вагонах, процедура согласования соответствующей технологической документации приведены в Технических условиях размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах (№ ЦМ-943 от 27.05.2003 года), далее ТУ [1].

В случаях, когда способ размещения и крепления какого-либо вида груза на подвижном составе предусмотрен ТУ, но схема и типоразмеры предъявляемого к перевозке груза отличаются от представленного в ТУ, грузоотправитель должен разработать и представить на станцию отправления эскиз размещения и крепления груза этого груза в вагоне. Эскиз разрабатывается в случаях, когда отправляемый груз или схема его размещения и крепления в вагоне имеют несущественные отличия от приведенных в ТУ. В особых случаях начальник станции вправе потребовать эскиз на погрузку груза, схема размещения и крепления которого в вагоне полностью соответствуют ТУ.

В случае, если способ размещения и крепления груза на подвижном составе не предусмотрен ТУ, разрабатывается чертеж погрузки (НТУ), который утверждается в установленном порядке в подразделениях железнодорожной администрации. Порядок утверждения НТУ определяется:

- типом подвижного состава (далее ПС): универсальный (платформы и полувагоны) и специализированный - транспортеры;

- наличием или отсутствием поворотных, выдвигающихся, качающихся частей груза (например, поворотная платформа и стрела грузоподъемного крана, выдвижные части машины, перемещающиеся в поперечном по отношению к оси пути направлении);

- отсутствием или наличием негабаритности погрузки груза.

Сведение о порядке утверждения документации на размещение и крепление груза в вагоне изложены в методических указаниях «Экспертиза документации на размещение и крепление грузов в вагонах и контейнерах (НТУ)» [7].

Для разработки способа размещения и крепления в вагоне, обоснования принимаемых параметров элементов крепления необходимо произвести расчеты в соответствии с положениями методики, приведенной в главе 1 ТУ [1], а в отдельных случаях (при перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов) также c использованием положений и методик «Инструкции по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов» [4]. Эти расчеты должны быть оформлены в виде расчетно - пояснительной записки и приложены к чертежу размещения и крепления груза в вагоне.

Для выполнения расчетов по размещению и креплению грузов в вагоне необходимы сведения о массе груза, его габаритных размерах, расположении центра тяжести (ЦТ_гр) по длине, ширине и высоте груза. Для оценки устойчивости груза от опрокидывания при перевозке необходимы данные о длине и ширине опорной поверхности груза.

2. ВЫБОР ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ГРУЗОВ В ВАГОНЕ

Перевозка тяжеловесных, громоздких и длинномерных грузов может осуществляться как на универсальном подвижном составе - платформах и полувагонах, так и на специализированном - транспортерах различного типа.

При выборе подвижного состава руководствуются массой груза и его габаритными размерами.

Грузы суммарной массой не более 70 тонн, как правило, перевозятся на универсальном подвижном составе: на 4-осн. платформах и в полувагонах. Основные параметры платформ и полувагонов приведены в приложениях А и Б.

Основной тип платформы, используемой в настоящее время - четырехосная грузоподъемностью 69,0…71,0 т с металлическими бортами из гнутых профилей и клиновыми запорами, с металлическим настилом шириной 900…1200 мм по всей длине пола (рис. 1). Для крепления груза платформа оборудована восемью боковыми скобами с каждой стороны и четырьмя торцевыми по две с каждого торца, а также кронштейнами, которые расположены в торцовой части платформы по четыре с каждой стороны. Основные параметры платформы модели 13-401 приведены в таблице 1.

Рис. 1. 4-осная железнодорожная платформа

Таблица 1 Параметры 4-осн. железнодорожной платформы модели 13-401

Наименование параметра	Обозна- чение	Размер- ность	Значение
Тип тележки	-	-	ЦНИИ-Х3-О
Масса тары платформы	Qт	т	22
Высота пола платформы от УГР	Нпола	мм	1310
Высота ЦТ платформы от УГР		мм	800
Длина базы платформы	lВ	мм	9720
Длина пола платформы (борта закрыты)	L	мм	13300
То же (борта открыты)	-	мм	13400
Ширина пола платформы (борта закрыты)	В	мм	2770
То же (борта открыты)	-	мм	2870
Высота борта : бокового	Hб	мм	500
торцового	-	мм	400
Площадь боковой наветренной поверхности платформы	SВ	м2	12

2.1 Расчет положения общего центра тяжести грузов в вагоне

Для оценки правильности размещения грузов в вагоне, необходимо установить расположение общего центра тяжести грузов (ЦТ_гр⁰) по длине и ширине вагона и его смещение относительно продольной и поперечной осей вагона. Полученные смещения не должны превышать установленных норм, которые зависят от величины суммарной массы груза в вагоне.

Величина смещения положения ЦТ_гр⁰ относительно осей вагона в продольном l_c и поперечном b_c направлениях рассчитывается по формулам (рис. 2):

, (1)

(2)

где Q_гр1, Q_гр2,…Q_грn - массы грузов,т; L и B - соответственно внутренняя длина и ширина кузова вагона, мм; l₁, l₂, …l_n, b₁, b₂, …b_n- координаты центров тяжести грузов относительно соответственно левого торцового и нижнего продольного бортов вагона, мм.

Рис. 2. Расчетная схема для определения величины продольного и поперечного смещений общего центра тяжести грузов в вагоне

В случае, если величины l_c и b_c получились отрицательными, при дальнейших расчетах они принимаются по модулю. Знак « - » указывает, в какой четверти вагона по отношению осей, проходящих через середину вагона, расположен общий центр тяжести грузов (рис. 3).

Рис. 3. Положение общего центра тяжести грузов в вагоне в зависимости от знака расчетного значения l_c и b_c

Допустимые величины продольного l_c и поперечного b_c смещения общего центра тяжести грузов относительно осей вагона зависят от величины общей массы груза в вагоне и определяются по таблицам В1 и В2 приложения В. Если величина общей массы грузов в вагоне отличается от табличных значений, необходимо использовать метод линейной интерполяции.

Величины допускаемых значений продольного и поперечного смещения обратно пропорциональны величине общей массы грузов в вагоне.

Величины допускаемых значений поперечного смещения также зависят от высоты общего центра тяжести вагона с грузом .

Расположение общего центра тяжести грузов по высоте относительно пола вагона (рисунок 4) рассчитывается по формуле:

(3)

где h_гр1^цт, h_гр2^цт , h_грn^цт - высота центра тяжести соответственно грузов

1, 2…n относительно пола вагона, мм.

Рис. 4. Определение высоты центра тяжести вагона с грузом

Высота центра тяжести вагона с грузом () определяется по формуле, мм:

, (4)

где - высота общего центра тяжести вагона с грузом относительно

уровня головок рельсов (УГР), мм;

Q_гр1, Q_гр2,Q_грn- массы грузов соответственно 1, 2 …n, т;

h_цт1,h_цт2, h_цтn, - высоты центров тяжести грузов 1, 2 …n относительно УГР, мм;

Q_т - масса тары вагона, т;

- высота центра тяжести порожнего вагона относительно УГР, мм.

Высота центра тяжести каждого груза от УГР, мм, рассчитывается по формулам:

h_{цт i} = h_{гр i}^цт + Н_пола,

где Н_пола - высота пола вагона относительно УГР, мм.

Величины Н_пола , Q_т , принимаются из характеристики вагона (см. приложения А и Б).

2.2 Оценка запаса устойчивости вагона с грузом

Устойчивость вагона с грузом при движении оценивается по соотношению сил вертикального давления на наименее нагруженное колесо вагона и центробежной силы инерции, прижимающей реборду колеса к головке рельса. Вагон с грузом считается устойчивым при движении, если выполняются условия: высота центра тяжести вагона с грузом () не превышает величины 2300 мм и величина наветренной поверхности вагона с грузом (S₀) не более 50,0 м²: 2300 мм и S₀ 50 м².

Если хотя бы одно из условий не выполняется, необходимо определить коэффициент запаса устойчивости вагона с грузом, величина которого не должна превышать 0,55. Методика расчета коэффициента приведена в главе 1 ТУ[1].

Величина наветренной поверхности вагона с грузом S₀ определяется:

S₀ = S_в+ S_п1+ S_п2+…+ S_пn, (5)

где S₀ - величина наветренной поверхности вагона с грузом, м²;

S_в - величина боковой наветренной поверхности вагона в порожнем

состоянии, м^2, принимается из характеристики вагона (см. прило-

жения А и Б).

S_п1,S_п2,…S_пn - боковые наветренные поверхности грузов соответственно 1, 2…, м².

При расчете наветренной поверхности груза необходимо учитывать, только ту часть груза, которая находится выше верхней кромки бокового борта платформы или полувагона. Для платформы необходимо учесть состояние боковых бортов платформы при перевозке: закрытое (предпочтительное) или открытое. В последнем случае боковые борта должны быть закреплены согласно требованиям главы 1 ТУ.

При открытых бортах платформы наветренная поверхность груза прямоугольной формы определяется (рис. 5):

S_{п i}=L_{гр i}·H _{гр i}

Рис. 5. Определение наветренной поверхности вагона с грузом

При закрытых бортах платформы наветренная поверхность груза определяется:

S_{п i}=L_{гр i}·(H _{гр i}-H_б)

2.3 Расчет нагрузок на тележки вагона

Согласно требованиям безопасности перевозок тележки вагонов не должны быть загружены более, чем на половину грузоподъемности вагона, а разность в нагружении тележек не должна превышать установленной величины.

Нагрузка на наиболее нагруженную тележку вагона Р₁ определяется по формуле , т:

(6)

где Q_гр⁰ - общая масса груза на вагоне, т.

Величина продольного смещения общего центра тяжести грузов в вагоне принимается по абсолютной величине.

Нагрузка на вторую тележку вагона Р₂ определяется по формуле, т:

(7)

Разность в нагружении тележек, т:

(8)

Для 4-осн. платформ и полувагонов разность в нагружении тележек не должна превышать 10 т.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ГРУЗЫ ПРИ ПЕРЕВОЗКАХ

При определении способов размещения и крепления груза должны учитываться следующие силы и нагрузки:

- продольная инерционная сила F_пр, возникающая при движении в процессе разгона и торможения поезда, при соударении вагонов во время маневров и роспуске с сортировочных горок;

- поперечная инерционная сила F_п, возникающая при движении вагона и при вписывании его в кривые и переходные участки пути;

- вертикальная инерционная сила F_в, вызываемая ускорением при колебаниях движущегося вагона (знакопеременная);

- ветровая нагрузка W;

- силы трения груза по полу вагона (подкладкам) и .

Точкой приложения инерционных сил, действующих на груз, принимается центр тяжести груза (ЦТ_гр) (рис. 6).

Точкой приложения ветровой нагрузки принимается геометрический центр боковой наветренной поверхности груза (рис. 7). Направление действия ветровой нагрузки принимается перпендикулярным продольной плоскости симметрии вагона.

Рис. 6 Силы, действующие на груз при первом расчетном сочетании сил

Рассматриваемые силы учитываются при оценке устойчивости грузов от продольных и поперечных смещений и возможного опрокидывания, а также расчете параметров элементов крепления грузов, в двух расчетных сочетаниях (таблица 2).

Таблица 2 Расчетные сочетания сил

Расчетные сочетания сил	Силы, действующие на груз
	Продольная инерционная	Поперечная инерционная	Вертикальная инерционная	Ветровая	Силы трения
1	Fпр	-	-	-
2	-	Fп	Fв	W

Первое расчетное сочетание сил, действующих в продольном направлении, соответствует соударению вагонов при маневрах, роспуске с сортировочных горок, трогании, осаживании и торможении поезда, а второе - движению поезда со скоростью до 100 км/ч.

Рис. 7 Силы, действующие на груз при втором расчетном сочетание сил

Величина продольной инерционной силы, действующей на груз, определяется по формуле, тс:

F_пр = а_прQ_гр, (9)(6.7)

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

Q_гр - масса груза, т.

Величина удельной продольной инерционной силы, действующей на груз при перевозке его с опорой на один вагон и применении для крепления упругих элементов крепления (растяжки, обвязки, бруски):

, (10)

а₂₂, а₉₄- величина удельной продольной инерционной силы, тс, принимается соответственно при массе брутто вагона 22 и 94 т (таблица 3).

При перевозке одного груза Q^о_гр = Q_гр, т;

Таблица 3 Величина удельной продольной инерционной силы

Тип крепления	Удельная величина продольной инерционной силы тс/т при массе брутто вагона или сцепа, т
	С опорой груза на один вагон	С опорой груза на два вагона
	22 и менее	94	44	188
Упругое (проволочные растяжки, обвязки, деревянные упорные, распорные бруски)	1,2	0,97	1,2	0,86
Жесткое (болтовые и сварные соединения)	1,9	1,67	1,9	1,56

Поперечная инерционная сила, действующая на груз, с учетом действия центробежной силы инерции определяется по формуле, тс:

F_п = а_пQ_гр, (11)

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, тс/т:

, (12)

где l_в - база вагона, мм. Величина принимается из характеристики вагона приложения А и Б.

l_гр - расстояние от центра тяжести груза до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, мм, (рис. 8). При перевозке одного груза l_гр = l_с.

Рис. 8 Расстояние от центров тяжести грузов до поперечной оси вагона

Вертикальная инерционная сила определяется по формуле, тс:

F_в = а_вQ_гр, (13)

где а_в - величина удельной вертикальной инерционной силы на 1 т массы груза, тс/т.

. (14)

В случае загрузки вагона грузом массой менее 10 т значение Q_гр⁰ принимается равным 10 т. Коэффициент k принимается при погрузке с опорой груза на один вагон k = 5 * 10^-6, с опорой груза на два вагона k = 20 * 10^-6.

Ветровая нагрузка принимается нормальной к поверхности груза и определяется из расчета удельного давления ветра, равного 0,05 тс/м², по формуле, тс:

W = 0.05S_п, (15)

где S_п - площадь проекции поверхности груза, подверженная воздействию ветра, на вертикальную плоскость, проходящую через продольную ось вагона, м².

Величина сил трения определяется по формулам:

- в продольном направлении, тс:

; (16)

- в поперечном направлении, тс:

, (17)

где - коэффициент трения груза по полу вагона, подкладкам.

Значения коэффициента трения между поверхностями, очищенными от грязи, снега, льда, а в зимний период - посыпанными тонким слоем песка, принимаются равными:

пачки промасленной листовой стали по дереву	0,21;
дерево по дереву	0,45;
сталь по дереву	0,40;
сталь по стали	0,30;
пакеты чушек свинца, цинка по дереву	0,37;
пакеты отливок алюминия по дереву	0,38;
железобетон по дереву	0,55;
пачки промасленной листовой стали по дереву	0,21;
вертикально устанавливаемые рулоны листовой стали (штрипсы) с неупакованными (открытыми) торцами по дереву	0,61;

При определении продольной силы трения вертикальную инерционную силу не учитывают вследствие ее незначительности.

4. ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ ГРУЗОВ ОТ СДВИГА И ОПРОКИДЫВАНИЯ В ВАГОНЕ ПРИ ПЕРЕВОЗКАХ

Грузы при перевозках подвержены перемещениям относительно пола вагона: поступательным (сдвигам) вдоль и поперек вагона, опрокидыванию вдоль и поперек вагона. Грузы цилиндрической формы подвержены также перекатыванию вдоль или поперек вагона.

От того, какому перемещению подвержен груз, зависит способ его крепления в вагоне.

Груз считается устойчивым от сдвига, если:

- в продольном направлении

F_пр,

- в поперечном направлении

п (F_п + W),

Если эти условия не выполняются, необходимо определить величину усилия, которое должно быть компенсировано креплением, чтобы предотвратить сдвиг груза.

Продольное усилие, которое должно восприниматься креплением, тс:

. (18)

Поперечное усилие, которое должно восприниматься креплением, тс:

, (19)

где n - коэффициент, значения которого принимаются:

n = 1,0 при разработке ТУ;

n = 1,25 при разработке НТУ.

Груз считается устойчивым от опрокидывания вдоль или поперек вагона, если коэффициент запаса его устойчивости больше, чем 1,25 при использовании упругого крепления, 2 - при использовании жесткого крепления (болтовые и сварные соединения).

Коэффициент устойчивости груза от опрокидывания в общем виде определяется соотношением удерживающего момента к моменту опрокидывающему:

.

Момент, удерживающий груз от опрокидывания , создает сила тяжести груза. Момент, опрокидывающий груз , создаот продольная и поперечная силы инерции, а также ветровая нагрузка (рис. 9,10). Коэффициенты запаса устойчивости груза от опрокидывания рассчитываются по следующим формулам:

- вдоль вагона:

; (20)

Рис. 9 Определение коэффициента запаса устойчивости груза вдоль вагона

- поперек вагона:

, (21)

где , - кратчайшие расстояния от проекции ЦТ_гр на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания соответственно вдоль и поперек вагона, мм (плечо опрокидывания). В случае, когда центр тяжести груза смещен, для расчета принимается меньшее плечо опрокидывания.

h_гр^цт - высота центра тяжести груза над полом вагона или плоскостью подкладок, мм;

, - высота соответственно продольного и поперечного упора от пола вагона или плоскости подкладок, мм. На начальном этапе расчета принимается высота упоров = 0, = 0. Если на начальном этапе расчета груз оказался неустойчивым, требуется повторить расчет коэффициентов устойчивости с учетом высоты упорных брусков, высота которых, как правило, принимается 100 или 150 мм;

h_нп - высота центра боковой (наветренной) поверхности груза от пола вагона или плоскости подкладок (рисунок 12), мм.

Рис. 10 Расчетные схемы к определению коэффициента запаса устойчивости груза поперек вагона

При перевозке грузов, ширина которых больше ширины погрузочной площадки платформы плечо опрокидывания груза рассчитывается относительно боковой кромки пола вагона (рис. 11).

Рис. 11 Расчетная схема к определению коэффициента запаса устойчивости груза от опрокидывания поперек вагона при ширине груза более ширины пола вагона

В случае, если груз перевозится на платформе с закрытыми бортами или в полувагоне без подкладок, высота центра боковой наветренной поверхности груза определяется только для части груза, выступающей над боковым бортом. Для грузов прямоугольной формы при перевозке на платформе с закрытыми боковыми бортами определяется по формуле:

, (22)

где H_гр - высота груза от уровня пола вагона, мм;

Н_б - высота борта платформы, мм.

Рис. 12 Схема к определению высоты приложения ветровой нагрузки

При перевозке груза прямоугольной формы на платформе с открытыми бортами высота центра боковой наветренной поверхности равна

.

5. ВЫБОР СПОСОБА И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ КРЕПЛЕНИЯ ГРУЗА

Для крепления груза в вагоне могут быть использованы упругие и жесткие (болтовые и сварные соединения) элементы крепления. Если крепление используется однократно, оно называется одноразовым. Крепления, используемые несколько раз, называются многооборотными.

К упругим элементам крепления грузов в вагонах относятся (рис. 13):

-растяжки и обвязки из мягкой отожженной проволоки, которые после установки необходимо скрутить (натянуть) ломиком. Количество нитей в растяжках и обвязках, как правило, четное и не менее двух.

Растяжка - элемент крепления груза, который одним концом крепится за узлы подвижного состава (стоечные скобы или торцовые кронштейны на платформе, увязочные устройства в полувагоне), другим - за части груза.

Обвязка - элемент крепления груза, устанавливаемый всегда перпендикулярно продольной оси вагона. Обвязка крепится обоими концами за узлы подвижного состава (боковые стоечные скобы, увязочные устройства полувагона) и охватывает груз сверху.

- упорные и распорные бруски и конструкции, изготавливаемые из дерева хвойных пород.

Рис. 13. Элементы крепления грузов на платформе

Упорные бруски применяются для крепления груза на платформе и крепятся к полу платформы расчетным количеством гвоздей.

Распорные бруски передают нагрузку на элементы вагона (торцовые порожки и боковые стенки в полувагоне, боковые и торцовые борта на платформе). На платформах бруски фиксируются к полу гвоздями, в полувагонах - соединяются между собой в распорные конструкции при помощи строительных скоб или накладок. В таблице 4 приведены рекомендации по выбору способа крепления.

Таблица 4 Рекомендуемые способы крепления груза

Грузы	Возможные перемещения груза	Рекомендуемые средства крепления
Штучные с плоскими опорами	Поступательные продольные и поперечные перемещения	Упорные, распорные бруски; растяжки, обвязки
	Опрокидывание продольное, поперечное	Растяжки, обвязки

Величина усилия, которое должно быть компенсировано креплением, чтобы предотвратить сдвиг груза, может восприниматься как одним видом крепления, так и сочетанием нескольких видов:

(23)

(24)

где , , , , - доли продольного или поперечного усилия, воспринимаемые соответственно растяжками, брусками, обвязками и др. (рис. 13)

Для крепления грузов от продольного смещения предпочтительно применять средства крепления одного типа.

При закреплении груза растяжками от продольных смещений (рисунок 14) величину возникающих в растяжках усилий (с учетом увеличения сил трения от вертикальных составляющих) определяют по формулам:

- от сил, действующих в продольном направлении:

, тс;(25)

- от сил, действующих в поперечном направлении:

, тс,(26)

где , - усилия в растяжке;

, - количество растяжек, работающих одновременно в одном направлении и расположенных под углами , , ;

- угол наклона i-той растяжки к полу вагона;

, - углы между проекцией i-той растяжки на пол вагона и соответственно продольной, поперечной плоскостями симметрии вагона;

- коэффициент трения между контактирующими поверхностями груза и вагона (подкладок).

Рис. 14 Схема к расчету продольных и поперечных усилий в растяжке

При закреплении груза растяжками от опрокидывания усилие в растяжках определяется по формулам (27) и (28):

- в продольном направлении (рис. 157):

Рисунок 15 Схема к расчету параметров растяжки для крепления груза от опрокидывания в продольном направлении

, тс; (27)

- в поперечном направлении (рис. 16):

Рисунок 16 Схема к расчету растяжки для крепления груза от опрокидывания в поперечном направлении

, тс (28)

В формулах (27) и (28) приняты следующие обозначения:

- угол наклона растяжки к полу вагона;

, - углы между проекцией растяжки на горизонтальную плоскость и соответственно продольной, поперечной осями вагона;

, - число однотипных растяжек, работающих соответственно в продольном или поперечном направлении;

, - расстояния от точки закрепления растяжки на грузе до вертикальных плоскостей, проходящих через ребро опрокидывания соответственно в продольном, поперечном направлениях, мм;

h_Р- высота точки закрепления растяжки на грузе относительно уровня пола вагона (подкладок), мм;

1,25- коэффициент запаса прочности растяжек.

В случае, когда растяжки используются для закрепления груза одновременно от смещения и опрокидывания, растяжки должны рассчитываться по суммарным усилиям и .

Количество нитей в растяжке или ее сечение определяется по большему усилию или в соответствии с таблицей Г1 приложения Г.

При закреплении устойчивых от опрокидывания грузов растяжками зная параметры растяжек, величина усилия, воспринимаемого растяжками, зависит от диаметра используемой проволоки, углов наклона растяжки, количества нитей проволоки в растяжке, количества растяжек одного типа, работающих в одном направлении:

- в продольном направлении (для первого сочетания сил), тс:

(29)

- в поперечном направлении (для второго сочетания сил), тс,:

(30)

где, - допускаемая растягивающая нагрузка в растяжках, работающих соответственно в продольном и поперечном направлениях, кгс. Зависит от числа нитей и диаметра проволоки, применяемой для крепления, принимается по таблице Г.1 приложения Г;

, - количество растяжек, работающих одновременно в одном направлении при креплении груза вдоль (поперек) вагона;

- угол наклона растяжки к полу вагона;

- углы между проекцией растяжки на горизонтальную плоскость и соответственно продольной и поперечной осями вагона.

Доля продольного (поперечного) усилия, воспринимаемая обвязками, тс:

(31)

где R_об - допускаемая растягивающая нагрузка в обвязке, кгс. Величина усилия зависит от диаметра проволоки, используемой для крепления груза, и количества нитей проволоки. Принимается так же, как и для растяжек по таблице Г.1 приложения Г.

n_об - количество обвязок;

_об - угол наклона обвязки к полу вагона (рис. 17).

Рис. 17 Угол наклона обвязки к полу вагона

Суммарная нагрузка, воспринимаемая брусками разного типа с разным количеством гвоздей разного диаметра:

Д (33)

Доля усилия (тс), воспринимаемого гвоздями, которыми крепятся к полу упорные бруски одного типа, зависит от количества брусков, работающих одновременно в одном направлении (продольном или поперечном), от количества гвоздей, которым крепится каждый брусок, а также от диаметра гвоздя.

(32)

где , - количество упорных брусков одного типа, одновременно работающих в одном направлении;

R_гв - допускаемая нагрузка на один гвоздь, кгс, принимается по таблице Г.2 приложения Г.

n_гв - количество гвоздей, забиваемое в один брусок, шт.

На практике часто возникает необходимость определить количество гвоздей, которые необходимо забить во все бруски (при условии использования гвоздей одного диаметра), работающие в одном направлении (продольном или поперечном) В этом случае формула (32) примет вид:

(34)

Полученное количество гвоздей распределяется по брускам упорной конструкции в зависимости от особенностей схемы погрузки.

Наиболее часто для крепления используются гвозди диаметром 5-6 мм. Длина гвоздя должна быть не менее чем на 50 мм больше высоты прибиваемого бруска, чтобы пробить доску пола вагона (рис. 18).

Рис. 18 Схема к выбору длины гвоздя

При забивке между гвоздями, а также между гвоздями и кромкам брусков, должны соблюдаться минимальные расстояния. Возможные схемы забивки гвоздей приведены на рис. 19.

Рис. 19 Схема забивки гвоздей в деревянные доски и бруски

Количество гвоздей, которое можно забить по схеме (рисунок 19) в брусок длиной L_бр и шириной В_бр определяется по формуле:

(35)

Полученное количество гвоздей округляется в большую сторону до целого числа.

Исходя из этих расстояний, можно решить обратную задачу, то есть определить минимальную длину брускаL_брmin шириной В_бр, необходимую для забивки требуемого количества гвоздей (n_гв), мм:

(36)

6. ПРОВЕРКА ГАБАРИТНОСТИ ПОГРУЗКИ ГРУЗА В ВАГОНЕ

Грузы, погруженные на открытый подвижной состав (ОПС) с учетом упаковки и крепления должны размещаться в пределах установленного габарита погрузки.

Если очертания груза или отдельных его частей при размещении груза в пределах погрузочной площадки вагона превышают очертания габарита погрузки, груз является негабаритным.

Определение негабаритности перевозимого груза, порядок согласования перевозки, требования к разработке документации, порядок приемки погруженного груза к перевозке и проследования вагонов с грузом на станцию назначения определяются Инструкцией по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов на железных дорогах государств - участников СНГ, Латвийской Республики, Литовской Республики, Эстонской Республики [4].

Рис. 20. Зоны негабаритности погрузки груза

В зависимости от выхода грузов или отдельных его частей за основной габарит погрузки в указанных выше зонах негабаритностии от возможностей (условий) пропуска грузов через сооружения и по двухпутным линиям установлены следующие зоны негабаритности: нижняя, боковая, верхняя (рис.20).

Для каждой зоны негабаритности установлены степени негабаритности: для нижней - 6 степеней; боковой - 6 степеней; верхней - 3 степени.

Грузы, выходящие за пределы высшей степени негабаритности в каждой зоне, относят к сверхнегабаритным.

Сверхнегабаритность грузов, отдельные части которых располагаются на высоте от УГР более 5300 мм, называется вертикальной сверхнегабаритностью.

Для указания в перевозочных документах, а также поездных, выдаваемых из ЭВМ данных о зонах и степенях негабаритности перевозимых грузов, вводится понятие «индекс негабаритности груза».

Индекс негабаритности состоит из 5 знаков. Каждый знак индекса негабаритности (кроме первого) обозначает степень негабаритности груза в соответствующей зоне. Сверхнегабаритность в любой зоне обозначается цифрой 8.

Для определения зоны и степени негабаритности необходимо знать два параметра точки, для которой определяем негабаритность: расстояние по высоте от уровня головки рельсов (УГР) до определяемой точки (координата Y) и расстояние по ширине груза от оси пути до определяемой точки (координата Х) (рис. 21).

Каждый знак негабаритности (кроме первого) обозначает степень негабаритности груза в соответствующей зоне. Сверхнегабаритность в любой зоне обозначается цифрой 8.

Рис. 21 Определение зоны и степени негабаритности груза

Обозначение в индексе негабаритности:

1-й знак - всегда буква Н (негабаритность);

2-й знак - степень нижней негабаритности, может принимать значения от 1 до 6 и 8 (сверхнегабаритность);

3-й знак - степень боковой негабаритности, может принимать значения от 1 до 6 и 8 (сверхнегабаритность);

4-й знак - степень верхней негабаритности, может принимать значения от 1 до 3 и 8 (сверхнегабаритность);

5-й знак - вертикальная сверхнегабаритность имеет значение 8.

Отсутствие негабаритности в любой зоне, в том числе и отсутствие вертикальной сверхнегабаритности, обозначается цифрой «0» в соответствующем знаке индекса негабаритности.

Например, индекс негабаритности груза Н 1.6.3.0. Груз имеет первую степень нижней негабаритности, шестую степень боковой негабаритности, третью степень верхней негабаритности, вертикальная сверхнегабаритность отсутствует.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Технические условия размещения и креплениягрузов в вагонах и контейнерах:утв. МПС России 27.05.2003 г. № ЦМ-943. - Москва:Юртранс, 2003. - 544 с.

2. Правила размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. Приложение 14 к Соглашению о международном железнодорожном грузовом сообщении (СМГС) : ввод в действие с 01.09.1951, с изм. и доп. по состоянию на 01.07.2010[Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://www.mintrans.ru.

3. Правила погрузки и крепления грузов, перевозимых в прямом Российско-Финляндском железнодорожном сообщении, 2003[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mintrans.ru.

4. Инструкция по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов на железных дорогах государств-участников СНГ, Латвийской Республики, Литовской Республики, Эстонской Республики. ДЧ-1835. - Москва: НПФ «Планета», 2007. - 192 с.

5. Грузовые вагоны колеи 1520 мм железных дорог СССР. -М.: Тран-спорт, 1989.-174с.

6. Размещение и крепление грузов в вагонах. Справочник под ред. А.Д. Малова.-М.:Транспорт,1980.-238 с.;

7. Экспертиза документации на размещение и крепление грузов в вагонах и контейнерах: метод.указания к курсовой работе/ В.А.Болотин, Н.Г.Янковская, Г.Н. Алиев : ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2011. - 66 с.

8. Грузоведение.: метод.указ./Сост. В.М. Семенов, Н.Г. Янковская,

Р.В. Нестеров, Е.А. Рожкова..- СПб.: ПГУПС, 2004.- с.

9. Грузовые вагоны-общие сведения. Компания «Агонта» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.agonta.com/cont_ru/railcars/rc_intro.html

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Техническая характеристика 4-осн платформ

Технические характеристики	Номер модели платформы
	13-401	13-4012	13-4019	13-Н451
Грузоподъемность, т	70	71	70	63
Масса тары вагона, т	20,92	21,4	21,0	21,3
Осевая нагрузка, тс	22,73	23,25	22,97	21,1
База вагона, мм	9720	9720	9720	9720
Длина, мм: - по осям сцепления автосцепок; - по концевым балкам рамы	14620 13400	14620 13400	14620 13400	14620 13400
Высота верхней кромки бокового борта от УГР макс., мм	1810	1820	1820	1810
Высота от УГР до уровня пола, мм	1310	1310	1320	1310
Размеры кузова внутренние, мм: - длина - ширина	13300 2770	13300 2770	13300 2770	13300 2770
Размер пола вагона с открытыми бортами, мм: - длина ширина	13400 2870	13400 2870	13400 2870	13400 2870
Высота бортов, мм: - продольный (боковой) - торцовый	500 400	500 400	500 400	500 305
Площадь пола, м2	36,8	36,8	36,8	36,8

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Техническая характеристика 4-осн полувагонов

Номер варианта	Номер модели платформы	Грузоподъемность, т	Тара вагона, т	База вагона, м	Внутренние размеры	Высота над УГР	Площадь поверхности вагона, подверженная воздействию ветра, м2
					длина, м	ширина, м	центра тяжести порожнего вагона, м	геометрического центра поверхности, подверженной воздействию ветра, м	плоскости пола вагона, м
1	Четырехосная модель 13-401, мод. 1980г	70	20,9	9,72	13,3	2,77	0,8	1,1	1,32	13,3
2	Четырехосная модель 13-4012, вып. 1984г	71	21,4	9,72	13,3	2,77	0,8	1,1	1,32	13,3
3	Четырехосная модель с металлическими бортами 13-491	67	26,5	14,40	18,3	2,76	0,9	1,1	1,31	18,1

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Таблица В.1 Допускаемое продольное смещение центра тяжести груза в вагоне

Масса груза, т	Смещение lс, мм	Масса груза, т	Смещение lс, мм
До 10 15 20 25 30 35 40	3000 2480 2230 2070 1970 1890 1840	45 50 55 60 62 67 70 св.70	1800 1700 1330 860 690 300 110 100

Примечание: для промежуточных значений массы груза допускаемые смещения определяются методом линейной интерполяции.

Таблица В.2 Допускаемое поперечное смещение центра тяжести груза в вагоне

Масса груза, т	Высота центра тяжести вагона с грузом от УГР, мм	Смещение bс, мм	Масса груза, т	Высота центра тяжести вагона с грузом от УГР, м	Смещение bс, мм
До 10,0	До 1200 1500 2000	620 550 410	До 55,0	До 1500 2000 2300	220 170 150
30,0	До 1200 1500 2000 2300	550 450 350 290	67,0	До 1500 2000 2300	180 140 120
50,0	До 1200 1500 2000 2300	350 280 250 200	Свыше 67,0	До 2300	100

Примечание: для промежуточных значений массы груза и высоты центра тяжести вагона с грузом ЦТ₀ допускаемые смещения определяются методом линейной интерполяции.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Таблица Г.1 Допускаемые растягивающие нагрузки (кгс) на проволочные элементы крепления

Число нитей в растяжке (обвязке)	Диаметр проволоки, мм
	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,3	6,5	7,0	7,5	8,0
2	270 440	350 560	430 680	530 840	620 980	680 1080	730 1150	850 1350	970 1550	1100 1750
3	405 660	525 840	645 1020	795 1260	930 1460	1020 1620	1095 1725	1275 2025	1455 2325	1650 2625
4	540 880	700 1120	860 1360	1060 1680	1240 1960	1360 2160	1460 2300	1700 2700	1940 3100	2200 3500
5	675 1100	875 1400	1075 1700	1325 2100	1550 2450	1700 2700	1825 2875	2125 3375	2425 3875	2750 4375
6	810 1320	1050 1680	1290 2040	1590 2520	1860 2940	2040 3240	2190 3450	2550 4050	2910 4650	3300 5250
7	945 1540	1225 1960	1505 2380	1855 2940	2170 3430	2480 3780	2555 4025	2975 4725	3395 5425	3850 6125
8	1080 1760	1400 2240	1720 2720	2120 3360	2480 3920	2720 4320	2920 4600	3400 5400	3880 6200	4400 7000

Таблица Г.2 Допускаемые усилия на гвозди

Диаметр гвоздя, мм	Длина гвоздя, мм	Допускаемое усилие, кгс
5,0	120-150	75
6,0	150-200	108
8,0	250	192

Размещено на Allbest.ru

...