20(1)阔大货物的加固

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,阔大货物的加固 计算运行中作用在货物上的力,脱轨系数（,Q/P,）,N,Pcos+,Q,sin,避免脱轨的条件,N,向上；,轮重,P,在,AB,线上的投影大于其他各力,在,AB,线上的投影之和，即,PsinN+Qcos,Q/P,（,tg,）,/,（,1+tg,）,轮轨间摩擦系数取,0.25,，轮缘角取,70,，则,Q/P1.5,（临界）,我国车辆研究部门建议的脱轨系数安全指标,目前为,Q,/P,1.2,（危险限度）,1.0,（允许限度）,货物装车后，应采取必要加固措施的原因：,在列车运行或调车作业过程中，装在车辆上的货物在各种外力的作用下，可能相对于车地板发生纵向或横向的位移、滚动或倾覆。,货物加固的,基本要求,：采用的加固方法应与货物的重量、形状、大小等特点相适应，加固材料必须具有足够的强度，加固要牢固，使货物能够经受正常调车作业以及列车运行中所产生的各种力的作用，在运输全过程中，不发生移动、滚动、倾覆、倒塌或坠落等情况。,为保证加固强度，同时又节省加固材料和减少加固工作量，必须进行加固计算。,加固计算的一般程序是：,（）计算作用于货物上的各种力的数值；,（）检查货物的稳定性；,（）确定合理的加固方法；,（）根据加固强度要求，确定加固材料的规格和数量。,运行中作用于货物上的力,一、车辆在运行中振动的主要形态,车辆在线路上运行时，由于线路和车辆动力的相互作用，将使车辆产生各种复杂的振动。,车辆在运行中振动的主要形态有：沉浮振动、摇头振动、侧摆振动、点头振动、伸缩振动和侧滚振动。由于沉浮振动、点头振动和侧滚振动的结果，将使货物产生,垂直惯性力,；摇头振动、侧摆振动和侧滚振动的结果，将使货物产生,横向惯性力,。（见下图）。,.,沉浮振动：车辆在运行中，由于车体与走行部分之间弹簧的伸缩作用，使车体产生沿,z,轴（垂直轴）方向的上下振动如下图所示。,沉浮振动将使车体及装在车上的货物各点获得相同的垂直加速度。,2,摇头振动：由于轮箍踏面的锥度、轮对组装不正、车轮直径大小不一以及轮对轮缘外侧与钢轨内侧之间存在间隙等原因，使车体围绕,z,轴而回转摆动，如下图所示。摇头振动使车体及车上所装货物各点具有不同的横向水平加速度，其值大小视货物在车辆纵方向的位置而定，离开车辆横中心线距离越远则越大。,3,侧摆振动：车辆通过曲线、道岔时，在横向力的作用下，使车体产生沿,y,轴（横向水平轴）方向的左右振动，如下图所示。侧摆振动使车体及车上所装的货物各点具有相同的横向水平加速度。,4,点头振动：由于线路不平、钢轨接缝以及轮对的偏重、偏心和车轮踏面擦伤等轮对的结构缺陷，使车体围绕,y,轴而回转摆动，如图,所示。点头振动使车体及车上所装货物各点具有不同的垂直加速度，其值大小视货物在车辆纵方向的位置而定，离开车辆横中心线距离越远则越大。,5,伸缩振动：列车在起动、制动、变速、上下坡道及调车作业时，在车辆之间产生牵引和压缩冲击力，并通过车钩缓冲装置作用于车辆底架，使车体产生沿,x,轴（纵向水平轴）方向的前后振动，如图所示。伸缩振动使车体及车上所装货物各点具有相同的纵向水平加速度。,6,侧滚振动：当车辆行经相互错开的钢轨接缝，或由于线路冻害、养护不良等造成左右轨面高度不等，以及轮对某一侧车轮踏面擦伤或车辆行经曲线、道岔时离心力的作用等，使车辆围绕,x,轴而回转摆动，如图所示。它使车体及车上所装货物各点具有不同的横向水平加速度和垂直振动加速度，其值大小视车体及货物各点离轨面的高度而定，离轨面越高其值越大。,在实际运行中总是同时产生几种形态的振动，其结果就形成了车体和货物的复杂振动。车体和货物所产生的加速度，主要决定于走行部分的结构（首先是车辆的弹簧悬挂装置）以及线路质量和列车运行速度。相对于每一种作加速运动的振动，在其加速度相反方向上，均有一力作用在车辆和货物上，此力称为惯性力，它是物体惯性的一种表现,二、作用在货物上的力的计算,车辆在运行中或调车作业中，所载货物受到各种外力的作用，这些外力主要包括纵向惯性力、横向力、垂直惯性力、风力以及货物支重面与车地板或垫木之间的摩擦力，如图,所示。,作用在运行中货物上的纵向惯性力,.,纵向惯性力,在列车起动以及在运行中加速、制动，机车连挂车组，或在调车作业中溜放的车辆与停留在线路上的车辆冲撞时所产生的作用在货物上的力称为纵向惯性力。在直线区段，该力与线路中心线平行；在曲线区段，该力的作用方向为曲线线路中心线的切线方向。,纵向惯性力是一种破坏力，从加固的角度确定货物纵向惯性力值的大小，须考虑车辆在运行过程中可能发生的最不利情况。在运输过程中，当进行调车作业时，运行的车辆与静止的车辆相互撞击，或者当机车连挂停留的车辆时，货物所受的纵向惯性力最大。纵向惯性力可用下式计算：,T,t,0,Q,货物的纵向惯性力与货物的加固种类关系极为密切：,(1),采用刚性加固：指将货物直接焊于车地板上，或者在车地板上加焊挡铁的加固形式。,(2),采用柔性加固：指采用抗拉刚度比较小的加固材料，如多股镀锌铁线、盘条、钢丝绳或带等，对货物进行拉牵或下压式捆绑等的加固形式。由于柔性加固材料的缓冲性能较好，所以在柔性加固条件下，当车辆受到与刚性加固形式相同的冲击力时，货物的加速度比刚性加固时要小得多，这是采用柔性加固的一个主要优点。,例：货物一件，重,80,吨，用,D6,型凹底平车一辆装载，采用焊接钢挡进行加固，试计算,T,。,解：,Q,总,=Q,车,+Q=60+80=140,吨,200,吨,t,0,=2160/,根号（,82Q,总,+Q,2,总,),=2160/,根号（,82,140+140,2,),12,25KN,t,T,t,0,Q=12.2580=980 KN,2,横向力,横向力是垂直作用于列车运行方向的力。它是由三种力组合而成：,(1),车辆行经曲线或者进入侧线道岔时产生的离心力；,(2),曲线外轨超高所产生的水平分力，该力与离心力的方向相反，能抵消一部分离心力；,(3),车辆在运行中摇头振动、侧摆振动和侧滚振动而产生的横向惯性力。,横向力可按下式计算,:N,n,0,Q,3,垂直惯性力,垂直惯性力是当列车行经钢轨接缝处、线路下沉处以及车辆弹簧的沉浮运动所产生的与线路方向垂直的惯性力。其作用方向依次向上或向下交替变化。当其方向向下时，将增加货物支重面与车地板之间的摩擦力；反之，当其方向向上时，将大大减小摩擦力。,垂直惯性力的大小，基本上取决于车辆的性能、线路的状态、列车运行状态、车上所装货物的重量和货物重心在车辆长度方面的位置。货物的垂直惯性力可按式,Q,垂,=q,垂,Q,计算,4,风力,当风力的方向与横向力方向一致时，风力有可能对货物或重车的稳定性构成威胁，所以在加固计算时，应考虑风力。,货物所受风力的大小，与货物的形状、受风面积以及风压大小有直接关系。,风力可按式,W=,qF,计算：,式中,q,侧向计算风压，受风面为平面时：,q=0.49kN,m,2,，,受风面为球面或圆柱体侧面时：,q=0.245kN,m,2,；,F,货物侧向迎风面的投影面积，,m,2,。,例：箱装货物一件，长、宽、高依次为,8,米、,3,米、,2,米，试计算货物所受的风力。,解：,W=,qF,0.4982,7.84KN,5,摩擦力,货物支重面和车地板（或垫木）之间所产生的摩擦力的作用方向与作用在货物上所有各种力的合力方向相反，能阻止货物相对于车辆的位移，是一种稳定力。摩擦力的大小取决于货物本身的自重及相互摩擦物体表面的性质，摩擦力可按式,(12-9,）和,(12-10,）计算：,纵向摩擦力,F,纵摩,=9.8Q(12-9,）,横向摩擦力,F,横摩,=(9.8Q-Q,垂,)(12-10,）,式中,摩擦系数，可按表,121,取值；,Q,货物重量，,t,。,例：铸钢制货物一件,重,40,吨，长,宽,高,=8,2.2,1.5,米，用,N,16,型（自重,18.4,吨）,60,吨平车一辆均衡装载。试计算作用在货物上的各种力。,解：使用普通平车装载，只能采用柔性加固,Q,总,=Q,车,+Q,18.4,40,58.4,吨,均衡装载,a=0 N,16,型为木底板车,t,0,12.66,5.88,Q,总,/130,=12.66-5.8858.4/130,12.02(KN/t),T,t,0,Q=12.0258.4=,N,n,0,Q=2.9440=117.6KN,q,垂,=9.8(0.506-0.0026 Q,总装,),=9.8(0.506-0.002640)3.94(KN/t),Q,垂,=q,垂,Q=3.9440=157.6KN,风力,W=qF0.49(81.5)5.88KN,摩擦力,F,纵摩,=9.8Q=9.80.640=235.2KN,F,横摩,=(9.8Q-Q,垂,)=0.6(9.840-157.6),140.64KN,