Расчет крепления грузов цилиндрической формы
Московский Государственный Университет Путей Сообщения
(МИИТ)
Кафедра: «Логистические транспортные системы и технологии»
Практическая работа
по дисциплине:
«Управление грузовой и коммерческой работой на
железнодорожном транспорте»
на тему: «Расчет крепления грузов цилиндрической формы»
Выполнил:
студент группы УПП-341
Гавриленко Р.Б.
Проверил: Демянкова Т.В.
Москва 2009
Расчет крепления грузов цилиндрической формы.
Исходные данные для расчета крепления грузов цилиндрической формы производятся по варианту 1.4.
Исходные данные:
к перевозке,
предъявлен
котел цилиндрической
формы с параметрами:
длина
=12,6
м, диаметр –
2,4 м; размещение
центр тяжести
по высоте –
1,2 м, а от торца
груза – 5,8 м; масса
груза – 15,2 т;
для перевозки имеется четырехосная платформа, со следующими характеристиками: грузоподъемность 70 т; база 9,72 м; тара вагона 20,9 т; внутренняя ширина, 2,77 м; длина – 13,3 м; высота центра тяжести в порожнем состоянии 0,8 м.
Рис. 1. Схема размещения и крепления груза цилиндрической формы:
1 – обвязочная полоса; 2 – упорные бруски; 3 – подкладки; 4 – стержень; 5 – скоба вагона; 6 – гайки
Размещение груза производится симметрично относительно продольной и поперечной осей вагона.
Проверка
правильности
размещения
изделия в вагоне
показала:
- масса
груза не превышает
грузоподъемности
вагона — 28,5 < 70т;
-
выход груза
за пределы
платформы
отсутствует;
-
центр тяжести
груза смещен
в продольном
направлении
от вертикальной
плоскости, в
которой лежит
поперечная
ось платформы,
на величину:
м,
что при массе груза 15,2 т согласно ТУ, допускается:
мм;
груз размещается на подкладках и крепится упорными брусками и обвязками;
тележки загружены неравномерно, при этом
тс,
тс.
Разность погрузок составляет 29,86 – 24,29 = 5,57 < 10т.
Таким образом, выбранная схема размещения котла соответствует ТУ.
Груз размещен на двух поперечных подкладках. Сечение подкладок принимаем равным 200ґ150мм, при длине 2770мм. В каждой подкладке делается выемка по форме котла (рис. 2) для более равномерной передачи нагрузки. Глубина выемки зависит от давления на подкладку. Расчет производится на максимальную, нагрузку с учетом вертикальной инерционной силы:
;
тс.
тс.
Проекция площади опирания котла на подкладку находится с учетом допускаемого напряжения на смятие [sСМ] = 30кгс/см2.
см2.
При ширине подкладки ВП = 20 см поперечник выемки в подкладке для опирания котла составит:
см = 0,378 м.
Глубину выемки определим из выражения:1,3367
м
= 12 мм
Проверка габаритности погрузки производится путем сопоставления координат наиболее критических точек груза: по высоте от УГР — 2658мм (1320 + (150–12) + 1200); по ширине от оси по пути — 1200 мм, груз находится в пределах габарита погрузки.
Общая высота центра массы вагона с грузом определяется:
м;
Общая наветренная поверхность вагона и груза:
м2
< 50м2.
Следовательно, устойчивость платформы с грузом обеспечивается.
Силы, действующие на груз, определены по формулам
Продольная инерционная сила
тс.
Поперечная инерционная сила
тс.
Сила ветра
W = 50·10-3·0,5·2,7·9,5 = 0,64 тс.
Сила трения в продольном направлении
тс,
где 0,4 – коэффициент трения металла котла по дереву.
Сила трения в поперечном направлении
тс.
Проверка устойчивости груза относительно перемещений вдоль вагона показывает, что в продольном направлении груз неустойчив и требует крепления, так как:
;
тс
Запас устойчивости груза против опрокидывания относительно пола платформы в продольном и перекатывания в поперечном направлениях определяется по формулам:
- в продольном:
;
- в поперечном, с учетом действия вертикальной инерционной силы
.
Здесь величина
— расстояние
до ребра перекатывания
определяется:
м
Выбор способа крепления груза производится на основе выше приведенных расчетов. Вдоль платформы груз перекатываться не может, так как запас устойчивости более 1,25.
В продольном направлении груз имеет возможность перемещаться. В поперечном направлении груз может перекатываться. Крепление выполняется от продольных сдвигов четырьмя металлическими обвязками, а от перекатывания — упорными брусками 2 в сочетании с обвязками. Упорные бруски прибиваются гвоздями к поперечной подкладке 3.
По конструкции обвязка состоит из металлической полосы 1 и стержня с резьбой 4, соединенных сваркой. Борта платформы в месте установки обвязок открывают и закрепляют установленным порядком. Стержень с резьбой вставляют в отверстие скобы 5 и соответствующим образом закрепляют, одновременно натягивая полосу до плотного прилегания к поверхности груза гайками 6.
Расчет крепления от перемещений вдоль вагона производится с учетом продольной инерционной силы и продольной силы трения
тс
Отсюда усилие в каждой из обвязок определяется по формуле
тс,
где a – угол наклона обвязки к полу вагона, a = 84°.
Принимаем обвязку из полосовой стали с допускаемым напряжением [s] = 1650кгс/см2, тогда сечение обвязки:
см2
По этому сечению принимаем полосу с размерами 22ґ10 мм.
Минимальное сечение стержня по внутреннему диаметру резьбы при допускаемом растяжении для болтов [s] = 1400 кгс/см2 составит
см2
Отсюда внутренний диаметр болта должен быть не менее
см
Принимаем стержень с внутренним диаметром dBH = 19 мм.
Длину сварного шва для крепления стержня к полосовой обвязке определяем по формуле:
см
При расчете длины сварного шва принимаем толщину катета hШ, = 0,4см, [t] = 950кгс/см2, g = 0,77.
От перекатывания в поперечном направлении груз удерживается упорными брусками, которые укладываются вплотную к грузу с обеих сторон, и обвязками.
Для крепления упорных брусков к подкладке рассчитываем необходимое число гвоздей диаметром 6 мм (в штуках)
шт,
при ctgaП = 0,55.
Усилия в обвязках, возникающих от действия поперечных сил, определяются
тс
Отрицательный знак говорит, о том, что от поперечных сил дополнительных усилий в обвязках не возникает, следовательно не требуется и дополнительное крепление.
Поперечная инерционная сила
тс.
Вертикальная инерционная сила
тс.
Сила ветра
W = 50·10-3·0,5·2,4·12,6 = 0,756 тс.
Сила трения в продольном направлении
тс,
где 0,4 – коэффициент трения металла котла по дереву.
Сила трения в поперечном направлении
тс.
Проверка устойчивости груза относительно перемещений вдоль вагона показывает, что в продольном направлении груз неустойчив и требует крепления, так как:
;
тс
Запас устойчивости груза против опрокидывания относительно пола платформы в продольном и перекатывания в поперечном направлениях определяется по формулам:
- в продольном:
;
- в поперечном, с учетом действия вертикальной инерционной силы
.
Здесь величина
— расстояние
до ребра перекатывания
определяется:
м
Выбор способа крепления груза производится на основе выше приведенных расчетов. Вдоль платформы груз перекатываться не может, так как запас устойчивости более 1,25.
В продольном направлении груз имеет возможность перемещаться. В поперечном направлении груз может перекатываться. Крепление выполняется от продольных сдвигов четырьмя металлическими обвязками, а от перекатывания — упорными брусками 2 в сочетании с обвязками. Упорные бруски прибиваются гвоздями к поперечной подкладке 3.
По конструкции обвязка состоит из металлической полосы 1 и стержня с резьбой 4, соединенных сваркой. Борта платформы в месте установки обвязок открывают и закрепляют установленным порядком. Стержень с резьбой вставляют в отверстие скобы 5 и соответствующим образом закрепляют, одновременно натягивая полосу до плотного прилегания к поверхности груза гайками 6.
Расчет крепления от перемещений вдоль вагона производится с учетом продольной инерционной силы и продольной силы трения
тс
Отсюда усилие в каждой из обвязок определяется по формуле
тс,