2.2. Размещение и крепление в кузове подвижного состава

В настоящее время в РФ отсутствуют нормативно-правовые документы, касающиеся вопросов безопасного размещения и крепления грузов при транспортировке. Действующие в Европе стандарты EN 12195:2010 "Крепление грузов на автотранспортных средствах. Безопасность", EN 12642 "Конструкция кузова коммерческого транспортного средства. Минимальные требования" могут использоваться у нас только в качестве справочного пособия, с целью обеспечения безопасности при перевозке различных грузов. При размещении груза в кузове автомобиля необходимо выполнять ряд требований, некоторые из них приводятся ниже:[8,c.200]

• более крупные и тяжёлые грузы должны располагаться внизу кузова и ближе к продольной оси симметрии грузовой платформы или кузова автотранспортного средства, в середине его длины и как можно ниже над настилом платформы (кузова). Расположение центра тяжести (ЦТ) груза влияет и на устойчивость автомобиля, на его управляемость и на эффективность торможения. А конкретно, продольное расположение ЦТ груза влияет и на допустимую полезную нагрузку автомобиля. Существуют специальные диаграммы, показывающие величину грузоподъёмности автомобиля как функцию продольного положения ЦТ груза;

 Рис 2.2. Пример схемы распределения груза в двухосном автомобиле

Рис 2.3. Пример схемы распределения груза в полуприцепе

Рис 2.4. Пример схемы распределения груза в трёхосном автомобиле

• однородные штучные грузы в кузове штабелируют с  соблюдением одинакового количества ярусов по всей грузонесущей площади при обеспечении надёжного крепления верхнего яруса штабеля;

• грузы с меньшей объёмной массой следует укладывать на грузы с большей объёмной массой;

• при размещении на автотранспортных средствах длинномерных грузов ( трубы , стальной прокат , лесоматериалы и др. ) разных размеров , разной длины и толщины следует подбирать их одинаковыми в каждом ряду , более длинные следует размещать в нижних рядах , а лесоматериалы кроме того в каждом ряду необходимо сочетать "комель-вершина".

На любое тело, двигающееся неравномерно прямо линейно или криволинейно (по радиусу) пусть даже и с постоянной скоростью , т.е равномерно действуют силы инерции , которые особенно проявляются при автотранспортных перевозках.

При резком торможении, наборе скорости, трогания с места, при движении на поворотах и закруглённых участках дороги, эти силы могут достигнуть величин, способных сместить, опрокинуть и даже выбросить груз за борт автомобиля. Значения этих сил определены теоретически и подтверждены практикой [12,c.201].

Мы рассчитали нагрузки на оси седельного тягача с полуприцепом.

mgr1m1gr	mgr2m2gr	mgr3m3gr	mgr4m4gr

Масса тягача: 8180 кг

Масса полуприцепа: 6400 кг

Масса груза: 5000 кг

Масса автопоезда: 19580 кг

Нагрузка на ось 1: 6332 кг

Нагрузка на ось 2: 5889 кг

Нагрузка на ось 3: 2453 кг

Нагрузка на ось 4: 2453 кг

Нагрузка на ось 5: 2453 кг

В Евростандарте EN 12195 :2010 max значения этих сил приняты следующими:

• силы, действующие в продольном направлении вперёд, равны 0,8G (где G-вес груза);

• силы, действующие в продольном направлении назад, равны 0,5G;

• силы, действующие в поперечном направлении влево, вправо  равны 0,5G.

Рис 2.5.

Силы инерции определяются по следующей формуле:  F_m = C_xy · F_g , где F_m  - сила инерции

C_xy - соответствующий коэффициент ускорения инерционной силы, который равен  0,8; 0,5; 0,5 в продольном направлении вперёд, назад и в поперечном направлении соответственно.

F_g  - вес груза ( F_g = m · g, где m- масса, умноженная на ускорение свободного падения g=9,81 м/сек²)

Изначально противостоят силам инерции только силы трения. Силы инерции и силы трения всегда противоположно направлены. Сила трения определяется по формуле: F_r = N · M, где

F_r - сила трения

N - сила нормального давления (сила реакции опоры) численно равна весу груза -  F_g

M - коэффициент трения, зависит от материала контактирующих тел. Значения коэффициентов трения для некоторых материалов сведены в таблицу:

Таблица 2.1

Значения коэффициентов трения

Нагружаемая поверхность груза	Сухое сцепление материала	Мокрое сцепление материала	Масляное сцепление материала
Дерево/дерево	0,20-0,50	0,20-0,25	0,05-0,15
Металл/дерево	0,20-0,50	0,20-0,25	0,02-0,10
Металл/металл	0,10-0,25	0,10-0,20	0,01-0,10
Дерево/бетон	0,30-0,60	0,30-0,50	0,10-0,20
Противоскользящие маты	0,60	0,60	0,60

  Для того, чтобы груз остался неподвижным, необходимо выполнить следующие требования: сила трения должна быть больше или равна инерционной силе,

т. е.  F_r  ≥ F_m, NM  ≥ F_g · C_xy  

Для того, чтобы увеличить силу трения  F_r  есть два пути:

1. Применить материалы с повышенным коэффициентом трения, например проложить между платформой и грузом противоскользящие маты.

     2. Увеличить силу нормального давления N (без увеличения веса груза F_g). Для этого необходимо дополнительное прижатие груза к платформе. Когда груз ничем не прижат, сила нормального давления N равна весу груза  F_g.  Когда появляется дополнительная прижимающая сила F_v сила нормального давления равна сумме веса F_g и дополнительной прижимающей силы F_v: N = F_g + F_v Обеспечение достаточной прижимающей силы и есть основная задача крепления груза прижимом стяжными ремнями (способ увязки поверху). Необходимая прижимающая сила с учётом вертикального угла α установки ремня определится по формуле:

F_v  ≥ [(C_xy - M)/(M · sin α )] ·  F_g , где

α - вертикальный угол установки ремня рекомендуется в пределах 75º - 90º. Наибольшей эффективности прижима ремнями для крепления груза можно достичь при их установке под вертикальным углом от 75º до 90º.

  Имея значения всех данных в формуле, можно определить прижимающую силу, необходимую для надежного крепления груза известной массы. Затем, для определения числа стяжных ремней, обеспечивающих надежную фиксацию перевозимого груза, необходимо полученную прижимающую сила разделить на прижимающую силу одного ремня:

  K = Fv / Fvст.р.[20,c.30]

  Согласно требованиям Постановления, при расчете сил крепления груза к платформе, коэффициент передачи при использовании одного приспособления предварительного натяжения равен 1,5. Прижимающая сила стяжного ремня, имеющего одно приспособление предварительного натяжения, складывается из прижимающих сил с двух сторон груза. С той стороны крепления груза, где размещен элемент предварительного натяжения будет действовать прижимающая сила, равная 1 STF, с другой стороны – сила, равная 0,5 STF.

  Рассчитаем количество необходимого числа ремней при креплении груза массой 1000 кг для предотвращения его смещения в продольном направлении.

  Условия: С = 0,8, µ=0,3 (в среднем, без использования противоскользящих материалов), α=80º, для груза массой 1000кг, ремни с храповым механизмом STF = 250 daN.

  Необходимая прижимающая сила будет определяться как:

  Fv = (С – µ) / (µ × sin α) × Fg = (0,8 – 0,3) / (0,3 × 0,9848) × 1000 × 9,8 = 16585 daN.

  Тогда, число ремней, необходимых для крепления груза массой 1000 кг для предотвращения его смещения в продольном направлении составит:

  K = Fv / Fvст.р = 16585 / (250 × 1,5) = 44,2 т.е 45 стяжных ремней.

  Теперь рассчитаем необходимое число ремней при креплении груза массой 1000 кг для предотвращения его смещения в поперечном направлении.

  Условия: С = 0,5, µ=0,3 (в среднем, без использования противоскользящих материалов), α=80º, для груза массой 1000кг, ремни с храповым механизмом STF = 250 daN.

  Необходимая прижимающая сила будет определяться как:

  Fv = (С – µ) / (µ × sin α) × Fg = (0,5 – 0,3) / (0,3 × 0,9848) × 1000 × 9,8 = = 6635 daN.

  Тогда, число ремней, необходимых для крепления груза массой 1000 кг для предотвращения его смещения в поперечном направлении составит:

  K = Fv / Fvст.р = 6635 / (250 × 1,5) = 17,69 т.е 18 стяжных ремней.

Для увеличения силы трения наиболее рациональным является комбинированный способ: применение противоскользящих матов и прижимных ремней одновременно. Такой способ крепления груза позволяет значительно снизить (уменьшить) количество прижимных ремней.