Общие требования по размещению и креплению грузов в вагонах и контейнерах

  • Автор

Общие требования по размещению и креплению грузов в вагонах и контейнерах

Цель: изучить основные требования, предъявляемые к грузам, их размещению в вагоне, к подвижному составу, крепежному материалу, ответственность грузоотправителей и ж. д., последовательность расчета по размещению и креплению груза.

План:

1 Пакетирование тарно-упаковочных и штучных грузов

2 Расчет схемы укладки грузов в транспортный пакет на поддоне и его скрепление

3 Подготовка к перевозке и размещение тарно-упаковочных грузов в контейнерах и крытых вагонах

3.1 Выбор материалов и расчет амортизирующих прокладок

3.2 Расчет прочности транспортной тары

3.3 Разработка схемы размещения непакетированных грузов в контейнере

3.4 Разработка схемы размещения непакетированных грузов в крытом вагоне

4 Последовательность расчета по размещению и креплению грузов

5 Выбор оптимальной схемы загрузки вагонов грузами различного объемного веса

 

6 Определение координат центра тяжести груза по длине, ширине и высоте и сопоставление полученных значений с максимально допустимыми

Введение:

В работе грузовых станций значительный удельный вес занимают операции по погрузке и креплению грузов, перевозимых на открытом подвижном составе. Крепление их на станциях погрузки вызывает дополнительные простои транспортных средств в связи с установлением проволочных обвязок, увязок, растяжек, деревянных брусков.

От правильного выбора способа размещения груза в вагоне, надежности элементов крепления зависит безопасность движения поездов, наиболее полное использование грузоподъемности и вместимости транспортных средств, безопасность и механизация погрузочно-разгрузочных работ, обеспечение сохранности грузов при перевозках.

Для обеспечения безопасности перевозочного процесса необходимо дальнейшее совершенствование теории и практики размещения и крепления грузов на открытом подвижном составе. Безопасные системы размещения и крепления грузов открывают большие перспективы для сокращения эксплуатационных расходов, снижения энергоемкости перевозочного процесса и материалоемкости креплений.

Терминологический словарь

Поддон – средство пакетирования, имеющее площадку для укладки груза, с надстройками или без них, приспособленное для механизированного перемещения (на поддоне груз закрепляется за счет системы укладки; за счет связки груза с поддоном – стропования; за счет упаковывания грузовой единицы в термоусадочную пленку).

Строп – средство пакетирования, состоящее из жестких и (или) гибких элементов, сеток, скрепляющих пакет груза на поддоне или без него.

Транспортный пакет – укрупненная грузовая единица, сформированная из штучных грузов в таре или без нее с применением различных способов и средств пакетирования, сохраняющая форму в процессе обращения и дающая возможность комплексной механизации погрузочно-разгрузочных и складских работ.

Блок – пакет – укрупненная грузовая единица, составленная из нескольких транспортных пакетов с применением специальных скрепляющих приспособлений (стропов, рам), следующих вместе с блоком.

1 Пакетирование тарно-упаковочных и штучных грузов

Пакетный способ перевозки грузов заключается в том, что отдельные штучные грузовые единицы в таре и в незатаренном виде у отправителя объединяют в одно укрупненное место – пакет, с применением специальных приспособлений (поддонов или увязочных устройств) и доставляют его до получателя без расформирования в пути).

Развитие перевозок грузов укрупненными грузовыми местами или укрупненными грузовыми единицами (УГЕ) с помощью поддонов, пакетов или контейнеров является одним из основных направлений повышения эффективности перевозок на транспорте. Это позволяет ускорить обращение грузов, повышает производительность труда при выполнении ПРР, сокращает расходы  на транспортную тару и хранение грузов, повышает сохранность, снижает убытки от хищений и порчи грузов, позволяет автоматизировать выполнении ПРР, упрощает транспортно-экспедиторские, передаточные и другие коммерческие операции.

Целесообразность укрупнения грузовых мест предопределяет ряд факторов:

— транспортные характеристики грузов;

— дальность перевозки;

-эксплуатационные характеристики технических средств ПС всех видов транспорта и перегрузочного оборудования, используемых в цепочке доставки груза;

— экономические показатели расчета эффективности доставки груза при различных вариантах ее осуществления.

Грузовые места стандартизируют на основе единого модуля – исходной меры, принятой для выражения кратных соотношений размеров конструкций, сооружений и их частей.

Тарно-упаковочные и штучные грузы могут предъявляться к перевозке как отдельными грузовыми местами поштучно, так и в укрупненных грузовых единицах – пакетами. Пакетирование может производиться с помощью различных пакетирующих средств, из которых наибольшее распространение получили плоские деревянные поддоны стандартных размеров 800´1200 и 1000´1200мм.

    В этом случае отдельные грузовые единицы в облегчённой упаковке укладываются на поддоне в плотный штабель, а затем скрепляются полимерными термоусадочными или растягивающимися плёнками для стабилизации пакета и предупреждения развала в процессе перевозок и перегрузок. Возможны и другие средства скрепления пакетов.

 

 

 

 

Рис.2.1.Схемы ротационного обертывания пакета по способам прямой (а) и спиральной (б) навивок пленки

    Пакетирование тарно-штучных грузов требует определённых капитальных и эксплуатационных затрат, особенно на начальном этапе, т.е. для выполнения операций по формированию и скреплению пакетов. В то же время пакетирование позволяет: повысить сохранность перевозимых грузов, сократить расходы на транспортную тару, механизировать грузовые операции, сократить простои подвижного состава под погрузкой и выгрузкой.

    Операции по формированию и скреплению пакетов могут выполняться с помощью специальных пакетоформирующих машин, специальных механизмов и устройств для одевания чехлов из термоусадочной плёнки на пакет или для обёртывания пакета растягивающейся плёнкой.

    Пакет в термоусадочной плёнке, для получения её необходимого натяжения и стабилизации пакета, должен пройти специальную тепловую обработку.

   При выборе оборудования для тепловой обработки пленки необходимо учитывать: потребную производительность, стоимость, мощность, источник тепла, возможность изменения параметров пакета и мобильность оборудования. В зависимости от конструкции и производительности оборудование для тепловой обработки термоусадочной пленки подразделяется на следующие группы: ручные переносные устройства, рамные установки, однодверные камеры, двухдверные (сквозные) туннели.

    Крепление пакета на поддоне полимерной растягивающейся плёнкой производится путём ротационного обёртывания, которое может выполняться способом прямой или спиральной навивки (рис.2.1).

    Ротационное обёртывание пакета способом прямой навивки плёнки используется при массовом скреплении пакетов стандартных параметров. Метод спиральной навивки плёнки на пакет позволяет плёнкой одной ширины скреплять пакеты разной высоты за счёт движения рулона в вертикальном направлении.

    По окончании навивки полотно обрезается и сваривается по высоте пакета и его верхней поверхности. Общее количество всех слоёв плёнки зависит от массы пакета, условий перевозки и толщины плёнки.

 

2 Рассчет схему укладки грузов в транспортный пакет на поддоне и его скрепление

Транспортный пакет формируется на плоском деревянной поддоне с размерами в плане 800´1200мм из грузов упакованных в картонные коробки, параметры которых и другие исходные данные приведены в табл.2.1.

 

Таблица 2.1 — Характеристика тары и полимерной плёнки

Показатели

  

 

 

Габаритные размеры тары, мм:

 

         длина                          l

 

         ширина                      b

 

         высота                         h

 

Масса брутто, кг               qБР

 

Коэффициент трения    m

 

 

 

Параметры пленки:

 

         толщина, мм          d

 

         допустимое напря-

         жение, Н/см2        [s]

 

 

    При формировании пакета принимаются следующие условия:

-          пакеты размещаются в крытом вагоне в два яруса – следовательно максимальная высота должна быть не более 1350мм с учётом высоты самого поддона;

-          масса брутто пакета, не должна быть более 1000кг, для обеспечения нормируемой нагрузки  на пол крытого вагона.

    Общее число коробок в пакете и масса брутто пакета определяются на основе следующих зависимостей и ограничений:

NОБ­ = NД´NШ´NВ;     QБР= NОБ´qБР+ qПОД£ 1000кг

NД = LПОД/l;     NШ = BПОД/b;     NВ= (HПАКhПОД)/h,

где:   NОБ – общее число коробок в пакете, шт;

         NД, NШ, NВ – соответственно число коробок размещённых по длине, ширине и высоте пакета, шт;

         QБР, qБР, qПОД – соответственно масса брутто пакета, одной коробки и самого поддона, qПОД = 30кг;

         LПОД, BПОД, HПАК – максимальные размеры поддона по длине (1200мм), ширине (800мм) и высоте пакета (1350мм);

         hПОД – высота поддона, hПОД = 150мм;

         l, b, h – соответственно размеры картонных коробок по длине ширине и высоте, мм.

    По результатам расчётов составляется схема укладки картонных коробок на поддоне (см. рис.2.2).

 

 

 

 

 

 

Рис.2.2.Силы, действующие на транспортный пакет

 

Параметры пленки и ее расход определяются в зависимости от действующих в процессе перевозки инерционных сил, фрикционных свойств грузовых мест пакета и характеристики пленки (табл.2.1).

    Толщина пленки, обеспечивающая устойчивость пакета от развала и сдвига по поддону, определяется на основе уравнения сил действующих на пакет (рис.2.2)

РПР mgQБР mРПЛS– 2R= 0,      РПР = КПР´g´QБР;

где    РПР – продольная инерционная сила (Н);

         m, g – коэффициент трения и ускорение силы тяжести, g=10м/с2;

         QБР – масса пакета брутто на поддоне, кг;

         KПР коэффициент продольного ускорения; KПР = 2,15

         РПЛS– равнодействующая равномерно распределенной силы натяжения пленки по площади S верхней поверхности пакета, Н;

         R – реакция пленки, Н.

    Реакция пленки не должна быть больше допустимой

R£[s]´d´НПАК ,

где    [s] – допустимое напряжение на растяжение пленки, Н/cм2 ;

         d, НПАК – соответственно толщина пленки и высота пакета, см.

    На основе уравнения сил и допустимого значения реакции пленки, а также с учетом действия на пакет при перевозке вибрационных сил, ослабляющих натяжение пленки (принимаем РПЛ = 0), находим необходимую ее толщину, мм.

dН= gQБР (KПPm)´10 / (2[sПАК)

    Полученное значение dНследует сравнить с заданной толщиной пленки, сделать вывод и рассчитать сколько надо слоев nСЛ растягивающейся пленки навить на пакет, nСЛ = dН/d.

    Полезный расход пленки [5] для скрепления одного транспортного пакета, кг, составит

qР= LЗ´ВЗ´nСЛ´m,

где    LЗ, ВЗ – длина и ширина заготовки пленки, м;

         m – масса пленки, кг/м2.

    Указанные величины LЗ, ВЗ и m определяются следующим образом:

длина             LЗ= 2(LПОД+ ВПОД) + l1;

ширина          ВЗ = НПАК + 0,5ВПОД + z+ l1;

масса              m= rП´d´10-3,

где    LПОД, ВПОД – длина и ширина транспортного пакета (поддона), м;

         l1– припуск на швы, м. l1 = 0,01м;

         z– припуск для скрепления груза с поддоном. z = 0,02 м;

         rП – объемная масса пленки, rП = 350 кг/м3.

 

3 Подготовка к перевозке и размещение тарно-упаковочных грузов в контейнерах и крытых вагонах

3.1 Выбор материалов и расчет амортизирующих прокладок

В процессе транспортирования и выполнения погрузочно-разгрузочных и складских работ упакованные изделия подвергаются различным динамическим нагрузкам, которые могут достигать значительных величин. Наиболее опасен удар при падении в результате неосторожного выполнения погрузочно-разгрузочных операций. Высота падения упакованного изделия зависит от способа выполнения грузовых работ: при ручной установке в штабель или переноске – это 900 мм (один человек несет груз массой до 40 кг), или 750мм (два человека несут груз массой до 100 кг). При использовании электропогрузчика высота падения принимается 450мм.

    Для защиты изделий от ударных нагрузок используются различные амортизирующие материалы: гофрированный картон, пенополистирол, пенополиуретан, велофлекс и др. Основной динамической характеристикой амортизирующих материалов является зависимость «ударное ускорение – статическая нагрузка». Кривая, выражающая эту зависимость, имеет вогнутую форму (рис.2.3) с ярко выраженным минимумом и описывается выражением

К = а0/р + а1Н/h+ а2(Н/h)2Р ,

где    К – ударное ускорение (пиковая ударная нагрузка ); доли g;

          Р – статистическое давление изделия на прокладку, Н/см2;

         Н – высота падения изделия в упаковке, см;

         h – толщина амортизирующей прокладки, см;

         a0, a2 – размерные постоянные величины, характеризующие ударо-защитные свойства материла, см2/Н; Н/см2;

         а1 – коэффициент амортизации.

    Выбор амортизационного материала определяется условием

Рис.2.3.Динамические характеристики амортизационных материалов:

1- картона, 2 -пенолистирола

 

Kmin£КДОП,

где Kmin – минимальное значение ударной перегрузки, которое может обеспечить амортизационный материал определенного вида в заданных условиях;

КДОП – допустимая перегрузка, выдерживаемая изделием без повреждений, доли g.

 

    После дифференцирования приведенного выше выражения, и соответствующих преобразований получены следующие расчетные формулы для определения параметров амортизирующих прокладок:

 

 толщина прокладки        h= CH/KДОП;

 

 площадь прокладки       SПР= C1QKДОП ,

 

 где   Q – масса изделия, кг;

         С – обобщенный коэффициент амортизации;

         С1 – размерная постоянная величина, см2/Н, характеризующая свойства выбранного материала.

    Полученная площадь прокладки SПР сравнивается с площадью опирания груза S.

    Если S/2 < SПР £S, прокладку изготовляют площадью SПР и располагают ее под центром тяжести груза;

    если S< SПР, то следует увеличить площадь опоры изделия или выбрать другой материал и повторить расчет.

    По проведенным расчетам конструируют прокладки, производят упаковку изделия и ударные испытания порядком установленным стандартами.

3.2 Расчет прочности тары. См.Лекция № 3.

3.3 Разработка схемы размещения непакетированных грузов в контейнере

Правила перевозок тарно-упаковочных и штучных грузов в универсальных контейнерах на железнодорожном транспорте  регламентируют следующие основные условия размещения грузовых мест:

 -масса груза в контейнере не должна превышать его грузоподъемности;

 -смещение центра масс грузов от центра масс контейнера должно быть:

 по ширине контейнера от его середины не более 100мм для всех типов контейнеров;

 по длине контейнера от его середины в зависимости от типа контейнера:

для контейнеров типа 1А, 1АА — не более 1200 мм;

для контейнеров типа 1С, 1СС — не более 600 мм;

для контейнеров типа 1D — не более 300 мм.

 -общая сумма зазоров между штабелями грузов и продольными стенками контейнера не должна превышать 200мм;

 -двери контейнера должна свободно открываться и закрываться, а для этого зазор между штабелем груза (включая ограничительный щит перед дверью) и дверным проемом контейнера должен быть не менее 50мм.

    Исходные данные для расчета числа грузовых мест и схемы их размещения в контейнере принимаются по (габаритные размеры картонных коробок и их масса брутто) и (характеристика крупнотоннажных контейнеров и условий перевозки).

    При расчете числа грузовых мест в крупнотоннажном контейнере принимаем, что картонные коробки с грузом размещаются длинной стороной по длине, короткой стороной по ширине и высотой по высоте контейнера. Для лучшего использования площади контейнера и минимизации зазоров между грузовыми местами и стенками контейнера, коробки могут быть размещены с поворотом их в горизонтальной плоскости на 90о т.е. длинной стороной по ширине контейнера.

Общее число грузовых мест в контейнере составит

NОБ= NПР´NП´NВ;

NПР= L/(l´КУ);   NП= В/(b´КУ);   NВ= H/h,

где    NПР, NП, NВ – соответственно число грузовых мест в продольном, поперечном направлениях внутри контейнера и по высоте, шт.; результаты расчетов округляются до целого числа в меньшую сторону;

         L, В, Н – соответственно внутренние размеры контейнера по длине, ширине и высоте, мм;

         l, b, h– соответственно габаритные размеры картонных коробок по длине, ширине и высоте, мм;

         КУ – коэффициент укладочности, КУ = 1,01.

Характеристика контейнеров и условий перевозок

Показатели

Вариант

1

2

3

4

5

Тип контейнера

*

1АА*

1СС

1D

Характеристика контейнера:

Номинальная масса брутто, т QНОМ

Масса тары, т   QТ

Внутренние размеры, мм:

длина                L

ширина             В

высота              Н

 

30,0

3,6

 

11998

2330

2197

 

30,0

3,6

 

11998

2330

2350

 

20,0

2,1

 

5867

2330

2197

 

24,0

2,1

 

5867

2330

2350

 

10,0

1,6

 

2802

2330

2197

Коэффициенты ускорения:

продольный     кПР

поперечный      кП

вертикальный кВ

 

2,20

0,35

1,38

 

2,15

0,50

1,29

 

2,25

0,45

1,50

 

2,10

0,45

1,40

 

2,30

0,50

1,45

* В контейнерах 1А и 1АА рекомендуется перевозить грузы в деревянных ящиках или пакетах.

 Общая масса брутто всех грузовых мест в контейнере QГР должна быть не больше его грузоподъемности

QГР= NОБ´qБР´10-3 £QНОМQТ,

где    qБР – масса брутто груза в картонной таре, кг;

         QНОМ,QТ– соответственно номинальная масса брутто контейнера и масса тары контейнера, т.

    Если масса груза брутто больше грузоподъемности контейнера необходимо уменьшить общее число грузовых мест за счет уменьшения числа мест по высоте.

    При движении поезда и маневровых передвижениях возникают инерционные силы, действующие в продольном, поперечном и вертикальном направлениях. Эти силы стремятся сжать, сдвинуть или опрокинуть грузовые места при наличии зазоров между отдельными рядами и стенками контейнера. Указанные обстоятельства могут служить причинами, нарушающими целостность и сохранность как грузового места в целом, так и груза внутри транспортной тары.

    Величины инерционных сил рассчитываются согласно ТУ  по формулам:

 

РПР = КПР´g´(NПР– 1)´qБР;     РП = КП´g´(NП– 1)´qБР;

 

РВ = КВ´g´(NВ– 1)´qБР ,

 

 

где    РПР, РП, РВ– соответственно продольная, поперечная и вертикальная инерционные силы, Н;

         КПР, КП, КВ – коэффициенты ускорений, действующих в продольном, поперечном и вертикальном направлениях, доли единиц g (табл.2.4);

         g – ускорение силы тяжести, g » 10м/с2.

    Полученные величины необходимо сравнить с расчетной статической нагрузкой РСТ, на основе которой проектировалась картонная транспортная тара и которая составляет (см. лекция № 3)

РСТ = КЗАП´g´qБР´(HСКh)/h

    Если РПРСТ, но необходимо устанавливать поперек контейнера сепарационные перегородки для обеспечения сохранности груза от сжатия под действием продольной инерционной силы. Поперечные вертикальные инерционные силы, как правило, меньше по величине расчетной статической нагрузки:  РП < РСТ;  РВ < РСТ .

    Сепарационные перегородки делят внутренний объем контейнера  на отдельные блоки (обычно два или три блока).

    Максимальное число грузовых мест в продольном направлении в каждом блоке определяется из условия, что продольная инерционная сила РПРБ, действующая в этом блоке на последнее грузовое место, равна расчетной статической нагрузке

РСТ = РПРБ= КПР´g´(NПРБ– 1)´qБР .

Отсюда можно найти максимальное число грузовых мест в одном блоке

 

    Полученное число ящиков (грузовых мест) округляется до целого в меньшую сторону, а затем определяется число блоков zБ в контейнере

zБ= NПР / NПРБ,

которое округляется до целого в большую сторону.

    Количество грузовых мест в каждом блоке должно быть распределено примерно одинаково; при делении на три блока – в среднем должно быть NПРБ. Сумма всех грузовых мест при этом равняется NПР.

 

 

 

Рис.2.4. Схема размещения картонных коробок в контейнере 1АА:

1 – дверь; 2 – дверной щит; 3 – сепарационные перегородки;

4 – коробки; 5 – поперечная перегородка.

Далее составляется схема погрузки грузовых мест в контейнер (рис.2.4) производится проверка их размещения и показывается на схеме крепление, если оно необходимо.

1. Расстояние от штабеля груза до дверей контейнера, мм,

СД = (LNПР´l´КУ ) – (zБ– 1)´ bПЕРbЩ≥ 50 ,

где    bПЕР, bЩ – ширина сепарационных перегородок и ширина дверного щита, мм (минимальные значения: bПЕР = 150мм, bЩ = 100мм); если величина СД больше 50мм, но меньше чем lСМ, где lСМ допустимое смещение центров масс груза и контейнера, то груз размещен правильно.

2. Расстояние между штабелями грузов и продольными стенками контейнера, мм, должно быть

 

СШ = В – NП´b´КУ ≤ 200 .

    Если это условие СШ≤200 соблюдается, то груз размещен правильно, если СШ>200мм, то необходимо устанавливать поперечные распорки для предотвращения навалов и опрокидываний. Кроме того требуется проверка допустимого смещения центра масс груза в поперечном  направлении.

3.4 Разработка  схемы размещения непакетированных грузов в крытом вагоне

Технические условия погрузки и крепления грузов регламентируют следующие основные правила по размещению и креплению грузов, перевозимых поштучно в крытых вагонах:

    размещать и крепить грузы в крытых вагонах необходимо с учетом безопасности движения поездов, производства маневровых и погрузочно-разгрузочных работ, полного использования вместимости вагонов, сохранности перевозимых грузов и подвижного состава;

    грузоотправитель или организация, производящая погрузку, несут полную ответственность за неправильное размещение и крепление грузов в вагонах и за погрузку в нестандартной недоброкачественной упаковке;

    груз должен размещаться в вагоне равномерно, допускается смещение общего центра масс груза от вертикальной плоскости, в которой находится поперечная ось вагона не более чем на 1/8 базы вагона; поперечное смещение общего центра масс грузов от вертикальной плоскости, в которой находится продольная ось вагона, допускается не более 100мм;

    грузы в крытом вагоне должны укладываться от торцов к междверному пространству плотно без зазоров в поперечном и продольном направлениях так, чтобы не было сдвига, падения, навала на двери, потертости и повреждения при перевозке;

    в целях исключения в процессе перевозки грузов, расположенных в междверном пространстве, от навала на дверь они должны быть ограждены щитами; а расстояние от штабеля до дверей должно быть      ≥ 250 мм.

    Исходные данные для расчета числа мест и общей массы груза в вагоне принимаются в соответствии с номером варианта по табл.2.1 (габаритные размеры транспортной тары) и по табл.2.5 (масса брутто груза и условия перевозок). Характеристики вагонов соответствуют Альбому-справочнику.

    Порядок расчета числа грузовых мест и массы груза при размещении в крытом вагоне аналогичен порядку расчета таких же величин при размещении груза в контейнере (см. п.2.3).

    Особенностями данного расчета являются следующие положения:

-          транспортная тара – плотные дощатые ящики;

-          в соответствии с ТУ грузы располагаются тремя блоками (два торцовых и один междверный), что объясняется уменьшением ширины штабелирования в междверном пространстве на фиксированную величину 250 мм с двух сторон для установки дверных оградительных щитов (толщиной не менее 40 мм), а также ограничением высоты штабеля высотой дверного проема (см. рис.2.5).

 

Таблица 2.5 — Характеристика груза и условий перевозок

Показатели

  

Масса деревянного ящика брутто, кг,                       qбр

Коэффициент ускорения:

продольный                     Кпр

поперечный                     Кп

вертикальный                  Кв

Внутренние размеры вагона, м:

длина                                L

ширина                             В

высота                              Н Грузоподъёмность, т,     Г

 

Размеры дверного проёма в свету, м:

длина                                LД

высота                              НД

 

 

 

 

 

 

Рис.2.5. Схема размещения ящиков с грузом в вагоне:

1 – торцовые блоки; 2 – сепарационные перегородки; 3 – междверный блок;

4 – дверь вагона; 5 – дверные щиты

 

    Расчет числа грузовых мест и массы груза в торцовых блоках производится на основе следующих зависимостей

NТ= NПРТ´NПТ´NВТ;     NПРТ= 0,5(L-LД) / (l´KУ);   NПТ= B/ (b´KУ);

NВТ= H/ h;   QТ= NТ´qБР´10-3

где    NТ – число грузовых мест в одном торцовом блоке, шт.;

         NПРТ, NПТ, NВТ – соответственно число грузовых мест в продольном, поперечном направлениях и по высоте торцового блока, шт.; число грузовых мест после расчета округляется в меньшую сторону до целого;

         L, В, Н – соответственно внутренние размеры вагона по длине, ширине и высоте, мм; принимаются согласно заданной модели крытого вагона (табл.2.5);

         l, b, h – соответственно габаритные размеры ящика по длине, ширине и высоте, мм, (см. табл. 2.1);

         LД – длина дверного проема вагона, мм;

         КУ – коэффициент укладочности, КУ=1,01;

         QТ – масса всех грузовых мест в торцовом штабеле, т;

         qБР – масса брутто одного грузового места, кг, (табл.2.5).

    Число грузовых мест и масса груза в междверном блоке рассчитывается аналогично с учетом фактически возможных параметров (длины, ширины и высоты) этого штабеля.

NПРМД= LМД / (l´KУ);     LМД = L– 2(NПРТ´l´KУ);

NПМД= BМД  / (b´KУ);     ВМД = В – 2СД;   СД = 250мм

NВМД= HД / h;     NМД= NПРМД´NПМД´NВМД;     QМД= NМД´qБР´10-3,

где    NПРМД, NПМД, NВМД – соответственно число грузовых мест вдоль, поперек и по высоте междверного блока, шт.; полученные числа округляются до целых величин в меньшую сторону;

         LМД, ВМД, HД – соответственно длина, ширина и высота междверного пространства, мм;

         NМД, QМД – соответственно общее число грузовых мест в междверном блоке, шт.; и общая масса этого блока, т.

    Далее производится проверка правильности размещения в вагоне грузовых мест, полученных расчетным путем.

1. Масса груза в вагоне не должна превышать грузоподъёмности

вагона, QВ,

QВ = 2QТ+ QМД£Г.

    Если QВ> Г, то необходимо уменьшить число грузовых мест по высоте в торцовых или междверном блоках, так чтобы общее уменьшение массы груза в вагоне составляло DQВ£QВ– Г, а затем определить число ящиков в верхнем слое.

    При решении оставить неполный верхний слой ящиков необходимо предусмотреть их крепление от сдвига или принять схему размещения с недогрузом до грузоподъёмности вагона, в любом случае масса груза в вагоне учитывается вместе с массой дверных щитов и сепарационных перегородок.

2. Обеспечение сохранности ящика с грузом, расположенного последним по длине торцового или междверного блоков, от воздействия продольной инерционной силы, Н, (как наибольшей по величине) обеспечивается при условии (см. п.2.2.3)

РСТ ³РПРТ ;

РСТ = g´qБР´(HСКh) / h;     PПРТ= KПР´g´(NПРТ–1)´qБР,

где    g – ускорение силы тяжести g » 10м/с2;

         НСК – высота складирования деревянных ящиков, НСК=600см;

         КПР – коэффициент ускорения, доли единиц g;

         h– высота ящика, см.

3. Величина зазоров между торцовыми и междверными блоками должна быть достаточна для постановки сепарационных перегородок или распорок

CБ= 0,5´[L– (2NПРТ+ NПРМД) ´l´КУ] ³150

 

4 Последовательность расчета по размещению и креплению грузов

Расчеты по размещению и креплению грузов выполняются на основании данных о массе груза, его габаритных размерах, расположения центра массы в такой последовательности:

— выбор подвижного состава в зависимости от массы, конфигурации и размеров груза;

— размещение груза в вагоне с указанием геометрических размеров и центра массы (ЦМ) каждого грузового места;

— проверка габаритности погрузки;

— устанавливается расположение общего центра массы (ОЦМ) грузов по длине и ширине вагона;

— расчет высоты ОЦМ вагона с грузом над уровнем головок рельсов (при необходимости производятся расчеты по определению поперечной устойчивости вагона с грузом);

— при необходимости решается вопрос о понижении или перемещении ОЦМ с целью соблюдения требований «Технических условий погрузки и крепления грузов» (ТУ);

— выбор способа передачи массы груза вагону, расчет загрузки тележки;

— определение сил, действующих на груз;

— проверка устойчивости груза;

— выбор и расчет крепления груза.

 

5 Выбор оптимальной схемы загрузки вагонов грузами различного объемного веса

Работа состоит в определении оптимальной схемы загрузки вагона грузами разных объемных масс, что позволяет перевезти тот же грузопоток в меньшем количестве вагонов за счет лучшего использования грузоподъемности и вместимости. На грузовой пункт подаются крытые вагоны вместимостью VП (м3) и грузоподъемности R (т). На складе имеются три различных вида грузов весом Q1, Q2, Q3 (т). Каждый груз характеризуется постоянным для него объемом грузового места υ1, υ2, υ3, и весом p1, p2, p3.

Указанные грузы могут быть погружены раздельно, то есть в вагоне помещается только один вид груза, или совместно, когда один вагон загружают три различных вида грузов. При загрузке вагона одним видом груза, как правило, полностью используется только вместимость или только грузоподъемность, а при совместной погрузке в вагон тяжеловесных и легковесных грузов удается максимально использовать как вместимость, так и грузоподъемность.

На первом этапе производится классификация грузов, имеющихся на складе, на легковесные и тяжеловесные грузы по их объемной массе

gi=pii,           ,

Если объемная масса грузов меньше удельной грузоподъемности вагона (gВ=R/VП), то груз считается легковесным, если больше — тяжеловесным.

Далее определяются схемы загрузки вагонов грузами разных видов при раздельном способе перевозки. Эти схемы характеризуются количеством грузовых мест ni, общим весом груза в вагоне qi и его общим объемом Vi.

Число грузовых мест в вагоне составляет:

для легковесных грузов ni=Vni;

для тяжеловесных грузов ni=R/pi.

Причем величина ni округляется до целого в меньшую сторону

Общая масса груза в вагоне qi и его общий объем Vi находятся из соотношений

qi=ni·Pi;     Vi=ni·υi.

На основании полученных величин проводится анализ использования грузоподъемности и вместимости вагона при раздельной загрузке, а также определяется общее потребное количество вагонов, необходимое для перевозки всех грузов, имеющихся на складе:

.

При совместном размещении в вагоне легковесных и тяжеловесных грузов основной задачей является определение оптимальной массы каждого вида груза хi.

Задача решается с учетом следующих ограничений:

Общая масса всех грузов, погруженных в вагон должна быть не более его грузоподъемности, причем масса каждого отдельного груза должна быть положительной величиной

 хi≥0; .                       (1)

Общий объем грузов всех видов, размещенных в вагоне, должен быть не более его вместимости

.                            (2)

Все грузы, подготовленные к перевозкам, должны быть погружены

.                         (3)

Последнее условие (3) для задачи при  представляет собой систему однородных уравнений вида

(Q1+Q2+Q31=Q1123)

(Q1+Q2+Q32= Q2123)                           (4)

(Q1+Q2+Q33= Q3123)

Математический анализ указанной системы (4) показывает, что она имеет два линейно-независимых решения, а третье является линейной комбинацией первых двух. Обозначим это решения символом К; К=х3=const.

Преобразуя систему (4) с учетом х3 и решая ее методом определителей, а также учитывая условие (1) и (2) получаем два возможных значения К.

 

.

Выбираем минимальное значение Кmin={К1, К2}, которое будет удовлетворять двум первым условиям задачи (1) и (2) и находим частное решения системы (4)

х1minQ1/Q3; х2= КminQ2/Q3; х3min.

Далее определяются показатели, характеризующие предлагаемую схему совместной загрузки вагонов различными видами грузов:

число грузовых мест i-го груза, nCi=xi/pi,

эта величина округляется до целого в меньшую сторону nCiО;

общая масса ;

общий объем .

Правильность предполагаемой схемы загрузки определяется из условий qC ≤ R; VC ≤ VП, а также проверяется укладкой рассчитанного числа мест в вагоне на макете.

При укладке грузов в вагон необходимо соблюдать следующие
условия:

нагрузка на тележки должна быть равномерная;

укладка грузов плотная, а при необходимости, грузы должны быть закреплены;

грузить и закреплять необходимо так, чтобы обеспечить открывание вагона с обеих сторон;

укладку груза необходимо производить с учетом свойств груза.

Количество вагонов, необходимые для совместной перевозки легковесных и тяжеловесных грузов составляет, а полученная экономия вагонного парка .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Определение координат центра тяжести груза по длине, ширине и высоте и сопоставление полученных значений с максимально допустимыми 

§ 19. Понятие о центре тяжести твердого тела

            Если размеры тела малы по сравнению с радиусом Земли, то можно считать, что силы тяжести всех частиц тела образуют систему параллельных сил. Их равнодействующая называется силой тяжести, а центр этих параллельных сил – центром тяжести тела.

          Центр тяжести – это точка, через которую при любом положении тела проходит линия действия его силы тяжести. Координаты центра тяжести тела могут быть определены по формулам (1.14):

; ; .                               (1.16) 

Здесь

         ,,, - вес и координаты - й частицы тела;

      — вес тела.

          Если тело однородное, то вес любой частицы тела пропорционален ее объему. Поэтому координаты центра тяжести такого тела будут равны:

; ; ,                               (1.17) 

где - объем тела.

         Если однородное тело имеет форму тонкой оболочки постоянной тол­щины, то его можно рассматривать как материальную поверхность. Вес каждой элементарной площадки такой поверхности пропорционален величине  площади этого элемента. Для координат центра тяжести поверхности полу­чаем

; ; ,                               (1.18) 

где - площадь поверхности.

         В случае плоской фигуры, лежащей в плоскости, необходимо вычислить с помощью (1.18) только координаты и.

         Суммы и называются статическими моментами площадисоответственно относительно осей и.

         Тело, у которого одно из измерений очень велико по сравнению с другими (например, длинная трубка, проволока и т.п.), можно рассматривать как материальную линию. Вес каждого элемента однородной материальной линии пропорционален длине элемента. В этом случае общие формулы (1.16) примут вид

; ; ,                               (1.19)

         Формулы (1.16) – (1.19) являются точными, строго говоря, лишь при раз­биении тело на бесконечное число бесконечно малых частиц. Если же число частиц, на которые мысленно разбито тело, конечное, то в общем случае эти формулы будут приближенными, так как координаты, и при этом мо­гут быть определены лишь с точностью до размеров частиц. Чем меньше эти частицы, тем меньше будет ошибка, которую мы сделаем при вычислении ко­ординат центра тяжести. К точным выражениям можно прийти лишь в ре­зуль­тате предельного перехода, когда размер каждой частицы стремится к нулю, а число их неограниченно возрастает. Как известно, такой предел называется оп­ределенным интегралом. Поэтому фактическое определение координат центров тяжести тел по формулам (1.16)—(1.19) в общем случае тре­бует замены сумм соответствующими им интегралами и применения методов интегрального исчисления. Однако в неко­торых частных случаях оказывается возможным обойтись и элементарными приемами, которые мы рассмотрим ниже.

§ 20. Некоторые приемы определения координат центра тяжести

Метод симметрии. Если однородное тело имеет плоскость, ось или центр симметрии, то центр тяжести тела лежит соответственно в этой плоско­сти, на этой оси или в этом центре. Например, центр тяжести однородного круглого конуса лежит на его оси, а центр тяжести однородного шара — в его центре.

Метод группировки. Если тело можно разбить на конечное число таких частей, для каждой из которых положение центра тяжести известно, то координаты центра тяжести тела могут быть определены, и притом точно, непосредственно по общим формулам (1.16) — (1.19), если рассматривать в них  (или,, ) и,,  как соответственно вес (или объем, площадь, длину) и коорди­наты центров тяжести частей тела.

Эти утверждения могут быть доказаны с помощью формул (1.16). Докажем, на­пример, второе из них. Пусть тело можно разбить на частей, для каждой из ко­торых известны вес и координаты,, центра тяжести,. Разобьем каждую из сумм,, в формулах (1.16) на слагаемых, каждое из которых распространено только на одну из частей, на которые разбито тело. Например,

Но  согласно первой формуле (1.16)

, ; 

тогда

Это равенство будет совершенно точным при переходе в левой части к пределу (определенному интегралу); при этом правая часть выражается конечным числом слагаемых. Поэтому получаем (точно)

  

и т.д., что и доказывает наше утверждение.

 

Задача 1.9.  Определить положение центра тяжести плоской фигуры (рис. 1.35), изогнутой из тонкой проволоки. Даны размеры:,,,.

 

 

 

 

 

Решение. Фигурасостоит из четырех от­резков:,, и. На эти че­тыре части и разбиваем фигуру. Середины этих отрезков являются центрами симметрии, а, следовательно, и центрами тя­жести (точки,, и на рис. 1.35).

Исходя из размеров отрезков, находим координаты центров тяжести от­резков и и длину:

         для отрезка

; ; ,   

         для отрезка

; ;  , 

для отрезка

; ; ,

для отрезка

; ; .

Тогда по формулам (1.19):

;

.

 

 

 

 

 

 

 

Задача 1.10.  Определить координаты цен­тра тяжести однородной пластинки, изобра­женной на рис. 1.36, зная, что,,,,,.

 

Решение. Проводим оси и и разби­ваем пластину на три прямоугольника:, и (линии разреза показаны на рис. 1.36). Вычисляем коорди­наты центров тяжести каждого из прямоугольников и их пло­щади:

         Для прямоугольника 

; ; .

 ;.

        

         Для прямоугольника

; ;,

 ;   

Для прямоугольника

; ; ,

  

 

         По формулам (1.18) получаем:

 

 

 

 

 

Заключение

Размещение и крепление грузов на ОПС должно выполняться в точном соответствии с ТУ, а также утвержденными чертежами. Вагон для перевозки груза выбирается с учетом полного обеспечения сохранности груза и лучшего использования грузоподъемности и вместимости вагона.

 

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.