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提升货物运输组织实验教程:主要加固方法及强度评估

时间:2023-10-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:拉牵加固时每根拉牵绳应承受的力,可通过下列方法确定。钢挡的加固强度取决于钢挡与车地板间的焊缝长度。在实际工作中,如果掩挡的高度低于防止货物滚动要求的高度时,可以同时使用腰箍加固。轮式货物,如汽车、拖拉机及其他带轮机械,多采用三角挡或轮挡加固。

提升货物运输组织实验教程:主要加固方法及强度评估

根据上面小节的分析,当需要加固材料或装置承受的纵向或横向水平力,或需要靠加固形成的纵向或横向稳定力矩大于零时,必须对货物采取加固措施。

常用的加固方法有:拉牵加固、挡木或钢挡加固、掩挡加固、腰箍加固等。对具体的货物应采取怎样的加固方法,可根据货物质量、形状,在车辆上可能发生位置或状态变化的种类和所用货车车型等有关因素确定。

一般来说,对于支承面为平面的货物,主要应防止其移动和倾覆;对于圆柱形、球形以及带轮货物,除应防止其移动之外,还应防止其滚动。

1.拉牵加固

拉牵加固系指用拉牵绳(如多股盘条、钢丝绳或拉杆、链条等)把货物拴固在车辆上,如图3-2-4所示。利用拉牵绳拉力的纵向和横向水平分力来平衡货物的纵、横向惯性力,从而防止货物移动和倾覆。

图3-2-4 拉牵加固示意图

O—拉牵绳在货物上的拴结点;B—O点在平地板上的投影; BC—O点所在纵向垂直平面至车边的距离; A—拉牵绳在车辆上的拴结点。

图3-2-4中的O点、A点以及AC、 BC、 BO、 A O 均为铁路货物拉牵加固所用的术语,其所代表的含义是不变的,以下例题中均直接使用不再图示。

拉牵加固可以分为对称拉牵和非对称拉牵两种。当货物重心落在车辆纵中心线上,拉牵绳在货物上和车辆上的拴结位置在货物重心所在纵向、横向垂直平面两侧对称时,称其为对称拉牵;否则属于非对称拉牵。本文主要介绍对称拉牵的力。

拉牵加固时每根拉牵绳应承受的力,可通过下列方法确定。

对称拉牵时,同一方向各根拉牵绳承受的拉力相等。

支重面为平面的货物,采用拉牵加固既可防止其发生纵向或横向水平移动,又可防止其发生纵向或横向倾覆。设同一方向有n根拉牵绳,每根应承受的拉力可按下列方法确定。

1)按防止货物纵向移动的要求确定

设为防止货物纵向移动每根拉牵绳需要承受的拉力为S移,同一方向n根拉牵绳拉力的纵向水平分力之和应等于防止货物纵向移动需要拉牵绳承受的纵向水平力ΔT,即

式中 α——拉牵绳与水平面的夹角;

β——拉牵绳的水平分力与纵向垂直平面的夹角。

2)按防止货物横向移动的要求确定

设为防止货物横向移动每根拉牵绳需要承受的拉力为,同理应要求:

式中 β——拉牵绳的水平分力与横向垂直平面的夹角。

3)按防止货物纵向倾覆的要求确定

设为防止货物纵向倾覆每根拉牵绳需要承受的拉力为,同一方向n根拉牵绳拉力形成的纵向稳定力矩应和需要拉牵绳形成的纵向稳定力矩相等,即

式中,,代入上式,可得防止货物纵向倾覆每根拉牵绳需要承受的拉力:

式中 ——需要拉牵绳形成的防止货物纵向倾覆的稳定矩,kN·mm;

——同一方向各对拉牵绳在货物上拴结点所在横向垂直平面至货物纵向倾覆点之间的距离之和,mm。

当n=2时   ∑l=l纵1

当n=4时   ∑l=l1+l2

当n=6时   ∑l=l1+l2+l纵3

式中 l1、l2、l纵3——第一、第二和第三对拉牵绳在货物上拴结点所在横向垂直平面至货物纵向倾覆点之间的距离,mm。

4)按防止货物横向倾覆的要求确定

设为防止货物横向倾覆每根拉牵绳需要承受的拉力为,则同一方向n根拉牵绳拉力形成的横向稳定力矩应和需要拉牵绳形成的横向稳定力矩相等,即

可得防止货物横向倾覆每根拉牵绳需要承受的拉力:

式中 l——横向同一方向拉牵绳在货物上拴结点所在纵向垂直平面至货物横向倾覆点之间的距离,mm。

为使拉牵绳既能防止货物纵向和横向移动,又能防止货物纵向和横向倾覆,每根拉牵绳能够承受的拉力应为:

选用钢丝绳拉牵时,所用钢丝绳的破断拉力不得小于2S。

选用多股镀锌铁线或盘条拉牵时,每根拉牵绳需要股数为:

式中 P——股镀锌铁线或盘条的许用拉力。

选用圆钢或管钢作拉杆时,钢材的截面积可按下式计算

式中 [σ]——钢材的许用应力,MPa。

2.挡木或钢挡加固

对于平支承面货物,可以采用在其周围加挡木或钢挡的方法,防止其发生移动。

平支承面货物用木地板平车装载时,可以在其两端和两侧加挡木或钢挡防止货物移动,如图3-2-5所示。

挡木或钢挡用钉子或扒锔固定在车地板上,其加固强度取决于车地板对钉子或扒锔的握裹力和每个挡木或钢挡上所钉的钉子数量。固定每个挡木或钢挡需要的钉子或扒锔子的数量K,可按下式计算:

防止货物纵向移动时

图3-2-5 阻挡加固示意图

防止货物横向移动时

式中 n——货物同一端(侧)挡木或钢挡的数量,个;

S——车地板对每个钉子或扒锔的握裹力,kN。

用挡木或钢挡加固时,挡木或钢挡的高度不宜过大,否则受力后容易翻倒;钉子的长度应保证能将车地板接近钉透,直径不宜过小,以争取有较大的握裹力,如果车地板损坏严重或朽蚀,则不应采用阻挡加固;由于挡木或钢挡与车地板的联结强度不大,重量较大的货物(ΔT、ΔN 较大)不宜选择阻挡加固。

用铁地板长大货物车装运的货物,可以采用在货物周围加焊钢挡的方法防止货物移动。在货物同一端或同一侧加焊钢挡的数量,取决于需要钢挡承受的力ΔT或ΔN ,在同一端(或一侧)可以加焊一个、两个或三、四个钢挡。钢挡的加固强度取决于钢挡与车地板间的焊缝长度。

同一端(或一侧)加焊n个钢挡时,每个钢挡需要的焊缝长度可按下式确定:

式中 K——焊脚高度,cm;

[τ]——焊缝的许用剪切应力,MPa,一般取60~70 MPa。

3.掩挡加固

圆柱形、球形货物和轮式货物,可以采取加掩挡的办法防止其滚动。掩挡包括三角挡(木制、铁制、铁塑制等)木掩、钢掩、轮挡(木制或铁制)等,既可以单独使用,也可以配合其他加固方法使用。

单独使用掩挡防止圆柱形、球形货物和轮式货物滚动的加固方法如图2-2-6所示。加固的效果主要取决于掩挡的高度h

图3-2-6 掩挡加固示意图(www.xing528.com)

单独使用掩挡防止圆柱形、球形货物和轮式货物纵向滚动时,掩挡的需要高度为:

式中 Q——重车总重,t;

D——货物的直径或轮径,mm。

单独使用掩挡防止圆柱形、球形货物以及轮式货物横向滚动时,掩挡的需要高度为:

掩挡常用于配合腰箍使用,以防止货物发生横向滚动。在实际工作中,如果掩挡的高度低于防止货物滚动要求的高度时,可以同时使用腰箍加固。

轮式货物,如汽车、拖拉机及其他带轮机械,多采用三角挡或轮挡加固。如果车辆或机械没有走行驱动装置,无法挂挡(如拖车),也不能进行可靠的制动,需要单独靠三角挡或轮挡防止其滚动时,应在每个轮子前后都加三角挡或轮挡;若同时采用拉牵加固,可只在前轮之前和后轮之后加三角挡或轮挡。如果带轮车辆或机械可以挂挡并进行可靠的制动,其在平车上不可能发生滚动,相当于平支承面的货物,常用的方法是在采用拉牵加固的同时,使用三角挡或轮挡。在这种情况下,三角挡或轮挡只起挡木的作用,只有制动失效时,才起掩挡的作用。

掩挡的高度系指掩挡与货物接触点自货物底部(最低处)所在水平面起算的高度。不少圆柱形货物自身带有鞍座,鞍座口深度相当于掩挡高度。有时圆柱形货物下加有垫木,在垫木上开有鞍形切口,同时加有掩挡,如图3-2-7所示。在这种情况下,鞍形切口与所加掩挡共同起防止货物滚动的作用。如果鞍形切口深度不小于掩挡的需要高度,可以不使用掩挡;当然,如掩挡高度符合要求,则无须在横垫木上挖鞍形切口。

采用掩挡加固时,须注意下列事项:

(1)掩挡高度及其与货物接触点由货物或车轮最低点所在水平面起算的高度,必须符合要求。这就要求掩挡掩面(与货物接触的一面)的倾斜度须符合要求。在图3-2-7

中,由掩挡的掩面与货物接触(相切)点D引铅垂直线,与掩挡底边和掩面形成△BCD ,该三角形的底边长度l应保证掩面与货物的切点D的高度DC符合掩挡的需要高度。l过长时,掩面与货物接触点高度将变小,l过小时,掩挡与货物接触点受力后容易损伤,而且稳定性也较差。

图3-2-7 鞍形切口示意图

图3-2-8 掩挡掩面倾斜度示意图

(2)掩挡与车地板或垫木的联结强度必须足以防止其自身不会移动或倾覆。

大型圆柱体货物使用的掩挡多固定在垫木上,每个掩挡一般用两个螺栓固定,如图3-2-8所示。

螺栓的直径d可按下式计算:

防止货物纵向滚动时

防止货物横向滚动时

式中 n——同一方向的掩挡数量。

(3)掩挡仅可以阻止货物向掩垫的方向滚动和移动,对于顺装的圆柱形货物(横向掩挡)和横装的圆柱形货物(纵向掩挡),在货物的轴向并未进行加固,为了保证运输安全应同时采用其他加固方法防止货物沿其轴向移动。

4.腰箍加固

使用钢丝绳、钢带等加固材料从货物上部把货物下压捆绑(箍)在车辆上的加固,称为腰箍加固或横腰箍加固,如图3-2-9所示。

腰箍加固的基本原理是利用腰箍的拉力增大货物对车地板(或支座)的压力,从而增大货物与车地板或支座间的摩擦力,防止货物移动。

腰箍多用以加固顺装的圆柱体货物,如果圆柱形货物的掩挡高度(或鞍座凹口深)小于要求,不足以防止货物滚动时,必须要求腰箍拉力达到一定数值,方可防止货物发生横向滚动;同时,腰箍拉力达到一定数值时也可以防止货物发生纵向移动。

图3-2-9 圆柱形货物腰箍加固示意图

当使用n道腰箍时,每道腰箍应承受的拉力P可按下式确定:

防止货物移动时

防止货物滚动时

想要既防止货物移动,又防止滚动,每道腰箍应承受的拉力

式中 μ——货物与垫木、垫木与车地板或货物与车地板间的摩擦系数,取其较小者;

n——腰箍的道数;

h——掩木或三角挡与货物接触点的高度,mm;

R——货物的半径,mm;

h——横垫木或鞍座凹部深度,mm;

Q——货物重量,t;

b——货物重心所在纵向垂直平面至货物与掩木或三角挡接触点之间的距离,mm;

γ——腰箍两端拉直部分与车辆纵向垂直平面间的夹角。

用钢带作腰箍时,扁钢带的截面积F应满足下式要求:

式中 [σ]——钢带的许用应力,MPa。

用钢丝绳做腰箍时,其破断抗拉力不得小于2P。

方形货物也可以采用腰箍加固,如图3-2-10所示,用以防止货物移动或倾覆。

图3-2-10 方形货物腰箍加固示意图

每道腰箍应承受的力,可按下式确定:

防止货物移动

防止货物纵向倾覆

防止货物横向倾覆

既防止货物移动,又防止其倾覆,每道腰箍应承受的拉力

式中 n——腰箍的道数;

l1,…,ln——各道腰箍所在横向垂直平面至货物纵向倾覆点间的距离,mm;

B——腰箍拉力的垂直分力所在纵向垂直平面至货物横向倾覆点之间的距离,mm;

a ,b——货物重力的稳定力臂,mm。

采用腰箍加固时,应注意下列事项:

(1)货物必须能够承受腰箍的压力。木箱包装的货物,外壳较薄易于损坏的物体,不宜采用腰箍加固。

(2)腰箍紧固部件(如张紧螺栓、正反扣螺栓、紧线器等)的强度,必须与腰箍的强度匹配。

(3)加固时腰箍的拉力(张紧力)必须达到要求的程度,即不小于P。

(4)怕磨损的货物使用腰箍加固时,应在腰箍和货物间加防护衬垫。

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