Лабораторная работа № 5
СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ГРУЗ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ
Цель работы: изучить оборудование и материалы, необходимые для проведения работы; получить навыки в расчетах сил, действующих на груз при транспортировании.
Краткие теоретические сведения
После завершения укладки грузов в транспортные пакеты, формируемые на поддонах или без них, производится скрепление пакетов. Эта операция выполняется для предотвращения развала транспортного пакета при грузовых операциях и при доставке грузов на всех видах транспорта.
При морских перевозках доминируют статические нагрузки над динамическими, железнодорожным поставкам характерны низкочастотные ударные и вибрационные нагрузки, а при авиационных перевозках имеют место вибрационные нагрузки высокой частоты.
Основными видами колебаний вагона при его движении являются: подпрыгивание, галопирование (продольная качка), боковое параллельное колебание, боковая качка, виляние, продольное ускорение. Выбор способов размещения и крепления грузов, в том числе и в пакете, диктуется учетом следующих нагрузок: продольные, горизонтальные, инерционные силы, возникающие вследствие соударения вагонов при движении поезда, маневрах, роспуске с горок и в процессе осаждения и торможения, поперечные горизонтальные силы, являющиеся следствием движения транспортного средства и вписывании его в кривые переходные участки пути; вертикальные силы, вызванные ускорениями при колебаниях движущего вагона; ветровая нагрузка, действующая при перевозке пакетов на открытом подвижном составе; сила трения и сила тяжести пакета.
Грузы в вагоне следует размещать равномерно по длине и ширине вагона
Забивать в стены, дверные коробки крытого вагона и балки несъемного оборудования гвозди, воспринимающие нагрузку от элементов крепления груза в вагоне, не допускается.
Разрешается гвоздевое крепление к дверным коробкам досок ограждения дверного проема.
Для предотвращения повреждения груза выступающими элементами вагона (например, частей несъемного оборудования кузова крытого вагона, головками болтов, накладками) в процессе перевозки грузоотправитель должен принять меры по ограждению их посредством застилки пола крытого вагона бумагой в 2–4 слоя и стенок вагона мешковиной или бумагой, а также оборачивания мешковиной или бумагой или обивкой выступающих частей груза. Фиксирование обивки в требуемом положении осуществляют рейками толщиной 5–10 мм, закрепляемыми на стенках вагона гвоздями.
Торцовые стены вагона должны ограждаться деревянными щитами на высоту размещения груза при погрузке следующих грузов:
- металл в слитках и другие грузы, имеющие небольшой коэффициент трения скольжения или выступы, наносящие повреждения стенкам вагона;
- фанера, листовой металл, шифер, гипсокартонные плиты, ДВП, ДСП и другие подобные грузы;
- сортовой металл и металлические трубы;
бочки, барабаны, катушки и другие цилиндрические грузы.
Промежутки между досками щита должны быть меньше высоты отдельных грузовых мест. Толщина досок должна быть не менее 40 мм.
Сформированные в транспортные пакеты тарные штучные грузы размещают в вагоне, как правило, длинной стороной по ширине вагона в два-три ряда и по высоте в один-три яруса. По длине вагона пакеты устанавливают вплотную к торцовым стенкам вагона и друг к другу.
Технологические зазоры, образующиеся при установке транспортных пакетов по ширине вагона (между транспортными пакетами, а также между пакетами и боковыми стенками вагона) должны быть примерно одинаковы и в сумме не превышать 200 мм.
При большей величине зазоров (не более 400 мм в сумме) рекомендуется размещать пакеты следующим образом: в первом ряду у торцовых стенок пакеты устанавливают вплотную к боковым стенкам вагона и с зазором по оси вагона, в следующем ряду пакеты сдвигать вплотную друг к другу по оси вагона. В последующих рядах расположение пакетов чередуется с установкой их вплотную к боковым стенкам вагона и по оси вагона (рисунок 5.1).
Рисунок 5.1 Рисунок 5.2
При невозможности обеспечения указанного способа размещения транспортных пакетов тарных штучных грузов, их необходимо крепить от сдвига поперек вагона установкой между грузом и стенками распорных брусков сечением не менее 50х100 мм с фиксацией каждого бруска к полу вагона двумя гвоздями не менее 4х100 мм (рисунок 5.2). Закрепление одной грузовой единицы должно производится двумя распорными брусками.
В процессе транспортирования на груз действуют различные силы, величина и характер которых зависят от массы, формы и размеров грузовой единицы.
Для обеспечения сохранности груза при транспортировании необходимо знать направление и величину этих сил.
Изобразим упрощенно вид спереди, сверху и вид слева транспортного пакета, сформированного в лабораторной работе № 5.
Прежде всего, на груз действует сила тяжести, G, которая прижимает груз к полу кузова и препятствует его опрокидыванию (рисунок 5.3).
При трогании вагона с места и ускорении (направление движения условно показано стрелкой сверху) на груз действует продольная составляющая, Fпр1, которая стремится сдвинуть груз назад, соответственно возникает сила трения, Fтр1, которая стремится удержать груз на месте (рисунок 5.3).
При торможении и замедлении движения вагона, на груз действует продольная горизонтальная составляющая, Fпр2, которая стремится сдвинуть груз вперед, соответственно возникает сила трения, Fтр2, которая стремится удержать груз в первоначальном положении (рисунок 5.3)
Вследствие неравномерности сил трения между основанием груза и полом кузова транспортного средства возникают силы вращения, F1вp и F2вp, которые стремятся развернуть груз (рисунок 5.4).
При движении вагона возникают ударные и вибрационные нагрузки, что вызывает возникновение вертикальных инерционных составляющих, Fв1 и Fв2 (рисунок 5.5).
При вписывании в кривые вагона направо возникает поперечная составляющая, Fп1, которая стремится сдвинуть груз влево. При вписывании в кривые вагона налево возникает поперечная составляющая, Fп2, которая стремится сдвинуть груз вправо (рисунок 5.3).
Транспортный пакет сохраняет свою форму и не разрушается, если максимальное значение силы инерции меньше или равно силе сжатия от средства скрепления.