=Курсовая работа= Разработка технологии размещения и расчёт креплений грузов на открытом подвижном составе

[Admin]

Разработка технологии размещения и расчёт креплений грузов на открытом подвижном составе

Курсовой проект

Скачать

В В Е Д Е Н И Е


Безопасность движения поездов – основное условие эксплуатации желез-ных дорог (ж.-д.), перевозки пассажиров и грузов. Все организационные и тех-нические мероприятия на ж. -д. транспорте должны отвечать требованиям безопасного и бесперебойного движения поездов. Безопасность движения поез-дов обеспечивается не только содержанием в постоянной исправности ж.-д. со-оружений, пути, подвижного состава, устройств СЦБ и связи, транспортных со-оружений (железнодорожные пути, мосты, ЛЭП и др.), но и, в частности, обес-печением надежности креплений грузов соответствующими средствами креп-лений (гибкими и упорными и распорными деревянными брусками).
Для исключения случаев угрозы безопасности движения грузовых поездов и сохранности перевозимых на открытом подвижном составе (платформы, по-лувагоны и транспортёры) различного рода грузов с плоским основанием большое значение имеет их рациональное размещение и надёжное крепление.
Расстройства креплений груза происходят даже при незначительных рас-стояниях перевозок вследствие загрузки вагона сверх установленной нормы, не-равномерной погрузки груза в вагоне и неправильной его подготовки к перевоз-ке, из-за чего нередко происходят повреждения элементов креплений груза и подвижного состава под действием динамических нагрузок при транспортиров-ке. Все это и есть свидетельство нарушения технологического процесса погрузки (как человеческого фактора), а также действующих Технических условий (ТУ) .
Исходя из этого, написание специального пособия «Взаимодействие пути и подвижного состава» является актуальным, обладающим практической направ-ленностью в сфере грузовых перевозок и соответствующим велению времени.
Известно, что основы теории взаимодействие железнодорожного пути и подвижного состава подробно изложены в книге профессоров М.Ф. Вериго и А.Я. Когана . В частности, в ней изучены и решены следующие взаимосвязан-ные задачи:
– о величинах и характеристиках колебаний подвижного состава и пути при движении поездов;
– о величинах и направлениях сил, возникающих между колесами экипа-жей и рельсами, между отдельными конструктивными элементами пути (рель-сы, подкладки, прокладки, накладки, шпалы, соединительные детали и т. п.), а также у экипажей при их движении;
– о величинах деформаций и необходимых конструктивных размерах эле-ментов пути и подвижного состава.
В связи с этим, в пособии опустим изучение взаимодействие пути на под-вижной состав (или наоборот), учитывая, что они составляют содержание спе-циальной дисциплины «Взаимодействие пути и подвижного состава».
До настоящего времени осталась аналитически необоснованной техноло-гия размещения грузов в вагонах. Мало изученным является воздействие под-вижного состава на груз и вовсе не изученным является воздействие груза, раз-мещённого в вагоне со смещением центра тяжести, на вагон. Однако известна приближённая оценка воздействие груза и подвижного состава на железнодо-рожный путь при размещении твёрдотельного штучного груза со смещением его центра тяжести попёрек вагона .
Исходя из этого, в пособие аналитически обоснована технология размеще-ния грузов в вагонах, рассмотрено воздействие подвижного состава на груз и груза на подвижной состав в упрощённой постановке, выяснены причины пе-ремещения (сдвига) груза относительно пола подвижного состава и перегрузки (или разгрузки) комплектов пружин тележек вагона. Изложена методика расчё-та на прочность средств креплений груза с учётом натяжений предварительных скруток проволочных креплений.
На открытом подвижном составе (платформы, полувагоны, транспортёры) грузы удерживаются от сдвига вдоль и поперёк вагона гибкими (растяжки и об-вязки) и упорными (упорные и распорные деревянные бруски) средствами кре-плений. Упорные средства креплений прикрепляют к полу вагона крепёжными изделиями (гвоздь) вплотную к торцевой и боковой поверхностям груза. При этом ослабление (провисание) гибких элементов креплений другого направле-ния и упорных брусков к полу вагона на некотором расстоянии от груза соглас-но ТУ не допускается.
В пособие основное внимание уделено назначению гибких и упорных средства креплений груза в вагоне. Так, например, гибкие элементы креплений в основном предназначены для прижатия груза к полу вагона и тем самым для увеличения значений «удерживающих» сил ( ), препятствующих сдвигу груза как вдоль, так и поперёк вагона. Гибкие элементы креплений включаются в работу лишь в случае, если начинает происходить сдвиг груза вдоль и попе-рёк вагона. При этом происходит сдвиг (выворачивание) упорных брусков с места, т. е. выключение их из работы. Воздействие элементов креплений испы-тывают только увязочные устройства (стоечная скоба) вагона. По этой причине, если на одну стоечную скобу прикреплены несколько гибких упругих элемен-тов, связывающих различные монтажные петли груза, то может произойти раз-рушение (отрыв от рамы вагона) такой скобы.
Упорные средства креплений в виде упорных и распорных деревянных брусков в основном предназначены для того, чтобы препятствовать (удержать) сдвигу груза как вдоль, так и поперёк вагона. Они также предназначены для пе-редачи «сдвигающих» сил ( ) на детали (пол, торцевая стенка и боковой борт) вагона. Если груз имеет цилиндрическую форму, то упорные бруски предназначены для удержания груза от перекатывания относительно вагона.
Известно , что гибкие и упорные средства креплений накладывают огра-ничения на движение (перемещение) груза в вагоне как вдоль, так и поперёк ва-гона, а также поворот вокруг вертикальной оси. Эти ограничения в механике называются связями. Причём гибкие и упорные средства креплений являются дополнительными (односторонними) связями.
Гибкие упругие элементы креплений (растяжки и обвязки) в основном удерживают груз от сдвига из-за того, что после закрепления к монтажной пет-ле груза и увязочному устройству вагона, они подвергаются предварительному натяжению, значение которого в среднем достигает до 20 и более кН. При этом гибкие элементы креплений прижимают груз к полу вагона, увеличивая силу трения между контактирующими поверхностями груза и вагона.
Особо подчеркнуто, что согласно ТУ не допускается ослабление (провиса-ние) гибких упругих элементов креплений, расположенных противоположно направлению действия внешних сил (продольные, поперечные и вертикальные переносные силы инерции). При этом исключается возможность включение в работу по удержанию груза от сдвига гибких упругих элементов креплений, направления которых совпадают с направлением действия внешних сил. Это объясняется тем, что включение в работу гибких упругих элементов креплений одного направления сопровождается выворачиванием (выключением из рабо-ты) упорных средств креплений и провисанию гибких упругих элементов креп-лений другого направления.
Как только происходят ослабление (провисание) гибких упругих элементов креплений другого направления в результате сдвига груза (т. е. и ) от воздействия внешних сил, для исключения случаев, создающих по-тенциально опасную ситуацию для обеспечения безопасности движения, со-гласно ТУ, в пунктах коммерческого осмотра (ПКО) повторно подвергают их предварительному натяжению. При этом упорные средства креплений вновь прикрепляют к полу вагона вплотную к торцевой (боковой) поверхности уже сдвинутого в новое положение груза.
Однако согласно табл. 9 и 10 Приложение 14 к СМГС допустимое значе-ние продольного и поперечного смещения ( ) общего центра масс груза ( ) в четырёхосном вагоне при погрузке и при проверке в пути следования имеют различные значения, разность которых соответствуют допустимому зна-чению сдвига груза как вдоль ( ), так и поперёк ( ) вагона.
Таким образом, согласно Приложению 14 к СМГС, допускаются вытя-гивание гибких упругих элементов креплений одного направления и про-висание другого направления, в результате которых происходят выворачи-вания упорных деревянных брусков. Вместе с тем, согласно закону Гука натяжение в гибких упругих элементах креплений возникает лишь тогда (т. е. ), когда происходит сдвиг груза (т. е. и ). Нахож-дение натяжений ( ) по формулам (39) и (40) Приложение 14 к СМГС, не определяя вначале сдвига груза (т. е. значений и ), как это выполня-ется и в ТУ, противоречит закону Гука и поэтому является научно необос-нованным и физически несостоятельным.
В пособие технология размещения грузов в вагоне (или воздействие груза на подвижной состав) обоснована (оценена) нормированием смещений общего центра масс грузов вдоль ( ) и поперёк ( ) вагона посредством до-пустимого значения коэффициента вертикальной динамической добавки вагона (0,3 ≤ ≤ 0,6).
В пособие воздействие подвижного состава на груз оценено:
 условием прочности упругих средств креплений , где – на-тяжение в -м гибком упругом элементе креплений, кН, определяемое с учётом натяжение предварительных скруток проволоки ( );  до-пустимое значение натяжения в креплении, кН, определяемое по табл. табл. 30 Приложение 14 к СМГС в зависимости от количества нитей (шт.) и диаметра проволоки (мм);
 количеством крепёжных изделий (гвоздь), которыми крепят упорные средства креплений к полу вагона ( ) в зависимости от силы воздействия груза на упорный брусок ( ), количество упорных брусков ( ) и до-пустимого значения крепёжных изделий ( ), определяемого по табл. 32 Приложение 14 к СМГС в зависимости от их диаметра ( ) и длины ( ).






1.2. Выбор средств креплений грузов в вагонах
Selection of the средств креплений грузов в вагонах

Для крепления груза на открытом подвижном составе (ОПС) применяются гибкие элементы креплений (растяжки, обвязки), упорные и распорные дере-вянные бруски, стойки, подкладки, прокладки, щиты, турникеты и другие при-способления, а также стандартные крепления многоразового использования.
Стойки изготавливают из здорового дерева круглого сечения. Диаметр стоек должен быть 120–140 мм в нижнем отрубе и не менее 90 мм – в верх-нем. Допускается изготавливать стойки из пиломатериалов не ниже второго сорта сечением 90120 мм с прямыми волокнами.
Подкладки, прокладки, упорные и распорные бруски изготавливают из пи-ломатериалов не ниже третьего сорта, металла различных профилей, железобе-тона и другого материала. Высота подкладок и прокладок должна быть не ме-нее 25 мм, а распорных и упорных брусков – 50 мм.
Растяжки (обвязки) для крепления грузов могут быть из проволоки, метал-лических стержней, полос, цепей, стальных тросов и др. Каждая растяжка должна закрепляться одним концом за монтажные (грузовые) петли груза, а другим – за увязочные устройства (стоечная скоба) вагона.
Согласно ТУ (п. 4.1 главы 1, С.11):
Растяжка – это средство крепления, закрепляемое одним концом за увя-зочное устройство (грузовая или монтажная петля) груза, другим – за специ-ально предназначенное для этого увязочное устройство (или стоечная скоба) на раме (кузове) вагоне.
Обвязка – это средство крепления, охватывающее груз и закрепляемое обеими концами за увязочные устройства (или стоечная скоба) на раме (кузове) вагона.
На практике в основном на ОПС грузы удерживаются от сдвига вдоль и поперёк вагона гибкими (растяжки и обвязки) и упорными (упорные и распор-ные деревянные бруски) средствами креплений (см. рис. 1.7 – 1.15).
Гибкие элементы креплений в основном предназначены для прижатия гру-за к полу вагона и тем самым для увеличения «удерживающих» сил, препятст-вующих сдвигу груза как вдоль, так и поперёк вагона. Такие элементы крепле-ний включаются в работу лишь в случае, если начинает происходить сдвиг гру-за вдоль и поперёк вагона. Воздействие элементов креплений испытывают только увязочные устройства (стоечная скоба) вагона. По этой причине, если на одну стоечную скобу прикреплены несколько гибких элементов, связывающих различные монтажные петли груза, то это может привести к её разрушению (т. е. отрыву от рамы вагона).
Гибкие элементы креплений формируют из скрученных стальных ото-жжённых проволок заданных диаметров и количества нитей . Элемен-ты креплений представляют собой анизотропный материал, обладающий раз-личными жёсткостями по длине и в поперечном сечении, а также вокруг соб-ственной оси вращения. Модуль упругости гибких элементов креплений почти в 20 раз меньше ( кН/м2), чем у обычной стальной проволоки ( кН/м2).
Физико-геометрическую характеристику (жёсткость на растяжение) -ого гибкого элемента креплений (кН) можно представить выражением
или , (1.1)
где – величина, зависящая от заданного значения диаметра проволоки креплений (мм) и имеющая размерность силы (кН); – количества нитей проволоки (шт.).
Упорные средства креплений в виде упорных и распорных деревянных брусков предназначены для удержания грузов от сдвига вдоль и поперёк ваго-на, а также для передачи «сдвигающих» сил со стороны груза на элементы ку-зова вагона. Если груз имеет цилиндрическую форму, то упорные бруски пред-назначены для удержания груза от перекатывания (рис. 1.19).



Рис. 1.19. Крепление грузов цилиндрической формы упорными брусками
и гибкими элементами креплений на платформе с комбинированным полом:
1 – платформа с комбинированным полом;
2 – упорный брусок, длина которого равна полезной ширине вагона;
3 – груз цилиндрической формы; 4 – гибкие элементы креплений

Бруски должны быть изготовлены из пиломатериалов хвойных пород (ель, сосна) не ниже третьего сорта в соответствии с ГОСТ 8485–86Е. Высота упор-ных и распорных брусков должна быть не менее 50 мм, длина – равной полез-ной ширине вагона (2 = 2 770 мм). Рекомендуемое сечение упорных и рас-порных брусков – 75х100 или 100х100, 100х125 или 125х150, 150х175 или 150х200 мм, выбираемое в зависимости от веса груза и высоты деревянных подкладок под груз. Рекомендуемое значение высоты деревянных подкладок под груз – 50х75 или 75х100, 100х125 или 100х150 мм. Например, если < 300 кН и высота деревянных подкладок под груз 50х75 мм, то рекомендуемое сечение упорных и распорных брусков – 75х100 или 100х100 мм; если > 300 кН и высота деревянных подкладок под груз 75х100 мм и более, то сечение брусков – 100х125 или 125х150, 150х175 или 150х200 мм.
Для крепления деревянных подкладок под груз, упорных и распорных бру-сков к деревянному настилу пола вагона при закреплении груза применяют крепёжные элементы (гвоздь) по ГОСТ 283–75 со следующими размерами : диаметр 4 мм с длиной 100 – 120 мм, диаметр 5 мм с длиной 100 – 150 мм, диаметр 6 мм с длиной 150 – 200 мм. Минимальные допускаемые расстояния между крепёжными элементами вдоль и поперёк упорных и распорных брусков должны быть соответственно 125 и 30 мм.
Таким образом, можно отметить следующие утверждения.
Утверждение 1. Гибкие упругие элементы креплений в основном предна-значены для создания дополнительной силы трения между контактирующими поверхностями груза и вагона, а также для передачи «сдвигающих» сил на увя-зочные устройства вагона.
Утверждение 2. Упорные средства креплений в основном предназначены для того, чтобы препятствовать (удержать) грузу от сдвига как вдоль, так и по-перёк вагона, а также для передачи «сдвигающих» сил на детали (пол, торцевая стенка и боковой борт) вагона.


1.3. Выбор грузозахватного приспособления
Selection of the load fixture

В качестве грузозахватных приспособлений (ГЗП) при перегрузке тяжело-весных и длинномерных грузов козловыми (мостовыми) и стреловыми кранами на грузовых районах или пунктах должны применяться различные типы стро-пов, автоматические и полуавтоматические захватные устройства, грейферно-клещевые захваты, электромагниты и траверсы в сочетании со стропами, рым-но-строповые захваты для перегрузки крупногабаритных грузов и тракторов. Эти приспособления должны соответствовать весу и форме перегружаемых грузов. На машинах (двигателях) для подъёма их предусматриваются рамы или крючковые захваты для накладывания крюков или петель стропов в перегрузке. Время застропки и отстропки тяжеловесных грузов (ТГ)  2–3 мин, а иногда 5–6 мин.
Во время разгрузки тяжеловесных и длинномерных грузов особое внима-ние следует обращать на то, чтобы не получилось прогибов и повреждений конструкции. Застропку производят не менее чем в двух точках, чтобы умень-шить длину консолей поднимаемого груза и исключить остаточный прогиб конструкции. В местах соприкосновения стропов с острыми кромками груза под стропы подкладывают куски дерева, мешковины или специальные метал-лические подкладки. При подъёме и перемещении ТГ один из его концов удер-живают оттяжкой из пенькового каната, находящегося в руках стропальщика, который обязан следить за тем, чтобы не произошло удара о ранее уложенный груз и ТГ опустился на предусмотренное для него место.
При переработке тяжеловесных грузов, имеющих грузовые (монтажные) петли (рис. 1.20), часто применяют простейшие приспособления – стропы, из-готовляемые из стальных и пеньковых канатов .
Стропы из стальных канатов изготавливают сплетением их концов в виде отдельных кусков с устройством на одном конце коуша, а на другом – крюков (рис. 1.21). Все применяемые стропы должны быть исправны и иметь бирку с указанием грузоподъёмности. Стропы, как правило, испытывают два раза в год на двойную грузоподъёмность.



Рис. 1.21. Петлевой (а) и четырёхветвевые (в) стропы с коушем на одном конце
и крюками на другом: 1 - коуш, 2 - петлевой трос, 3 – крюки.

Петлевые тросы (поз. 2 на рис. 1.21 а) применяют для застропки (захвата) и отстропки (освобождение) грузов различной конфигурации (рис. 1.22 а, б), не имеющих грузовых (монтажных) петель (проушин).
При перегрузке длинных, громоздких и тяжёлых грузов, например, труб большого диаметра (рис. 1.23), в качестве ГЗП используют универсальные стропы, траверсы в сочетании со стропами (рис. 1.24), клещами, электромагни-тами, лапчатыми (рис. 1.25) и вакуумными захватами и крюками, что позволяет избежать вредного влияния наклонных ветвей стропов; уменьшить расстояние между крюком подъёмного механизма и грузом; объединить отдельные грузы (бочки, ящики, кипы, грузошины, сортовые металлы различных форм (рис. 1.26), бунты проволоки (рис. 1.27) и др.) для одновременного их подъёма с це-лью лучшего использования грузоподъёмности кранов.



Рис. 1.24. Траверсы в сочетании со стропами:
1  траверса, 2  грузонесущий трос, 3  петлевой трос, 4  длинномерный груз




1.4. Требования, предъявляемые к подготовке вагона
и груза к перевозке
Требования, предъявляемые к Preparation of a wagon
and cargoes for transportation

Подготовка вагона к перевозке должна строго соответствовать требованиям п. 3 главы 1 ТУ, а подготовка грузов к перевозке – требованиям п. 5 главы 1 ТУ .
В целом, подвижной состав, подаваемый железной дорогой под погрузку, должен отвечать требованиям безопасности движения и сохранности груза. По-этому Устав железнодорожного транспорта обязывает подавать под погрузку исправные и годные для перевозки данного рода груза вагоны и контейнеры. Они должны быть очищены от остатков ранее перевезённого груза и мусора.
На станциях каждый подаваемый под погрузку вагон осматривают в тех-ническом и коммерческом отношениях.
Технический осмотр вагонов осуществляют работники службы или отдела вагонного хозяйства (т. е. осмотрщики вагонов). Они определяют техническую исправность ходовых частей, автосцепных устройств, рамы, кузова, пола, бор-тов, запорных устройств и др. элементов вагона. Результаты осмотра записы-вают в Книгу предъявления вагонов к техническому осмотру (форма ВУ-14).
Коммерческий осмотр вагонов должен гарантировать сохранность груза в пути следования. Исправность вагонов для перевозки, например, тяжеловесных грузов, в коммерческом отношении характеризуется:
– качеством очистки от ранее перевезённого груза;
– полным закрытием и надёжностью закрепления люков;
– исправностью увязочных устройств (стоечных скоб).