(2.4.2)--铁路特殊条件货运组织教案--单元1.4(2).pdf

20_/20_学年 第_学期 课程 铁路特殊条件货运组织 学习项目 阔大货物货物装载加固方案制定（2）教学任务 任务二：选择加固方法和加固材料 学时 4 授课方法 教学做一体 场所条件 一体化教室 授课时间 月 日 节 月 日 节 月 日 节 授课班级 教 学 目 标 根据货物分类查找相应的定型方案或试运方案；对指定货物参照定型方案选择比照方案。具有会选择货物装载方案和加固方案的能力 教 学 内 容 4 根据计算货物的稳定性，选择加固材料和加固方法 重 点 难 点 重点：选择加固方法 难点：选择加固材料和加固方法 教学过程 内容设计 教学 环节 案例导入-教师演示讲解-学生完成任务-评价、展示-完善任务-小节 时间分配 任务 导入 明确学习任务：任务二：选择加固方法和加固材料 20 任务 知识 通过视频演示、教师模拟演示、实物演示使学生能够根据计算货物的稳定性，选择加固材料和加固方法 25 任务 实施 学生：小组分工，设计方案，实施 教师：组织、指导、检查 90 任务 评价 学生互评、教师检查学生任务的完成情况，学生总结和汇报，阶段性评价，反馈 40 任务 拓展 布置相关任务，引导学生课后自主探索、拓展学习 5 教学后记 任课教师：王景馨 教研室主任_ 学习项目学习项目 阔大货物货物装载加固方案制定（阔大货物货物装载加固方案制定（2 2）教学任务教学任务 任务一：选择加固方法和加固材料任务一：选择加固方法和加固材料 学时学时 4 4 任务一：选择加固方法和加固材料任务一：选择加固方法和加固材料 在运输过程中，支重面为平面的货物，在纵向惯性力、横向惯性力及风力的作用下，在车辆上可能发生移动或倾覆；对于圆柱形或球形货物以及带轮货物（如各种汽车、拖拉机）则很容易发生纵向或横向滚动。为了防止货物在车辆上发生移动、倾覆或滚动，就必须对其进行加固。为了确定必要的加固强度，首先必须知道需要加固材料或装置承受的力和力矩。一、一、需要加固材料或装置承受的力需要加固材料或装置承受的力（一一）、防止货物水平移动时，需要加固材料或装置承受的力、防止货物水平移动时，需要加固材料或装置承受的力 对货物进行加固后，加固材料或装置应足以防止货物发生纵向或横向移动。设车辆受到冲击时，加固材料或装置对货物施加的纵向水平力为 T，则 T 及货物的纵向摩擦力F纵摩应能够平衡货物的纵向惯性力 T，即 T+F纵摩T。由此可知，为防止货物在车辆上发生纵向水平移动，需要加固材料或装置应承受的纵向水平力为：TT-F纵摩 (kN)式中 T货物的纵向惯性力，kN；F纵摩货物的纵向摩擦力，kN。设加固材料或装置应承受的横向水平力为 N，为防止货物发生横向水平移动，起码应要求：NF横摩NW。由于在运行过程中货物在货车上一旦发生横向移动，很容易导致重车脱轨，为确保列车运行安全，应适当提高加固强度，要求 NF横摩1.25（NW）。因而，为防止货物横向移动，需要加固材料或装置承受的横向水平力 为：N1.25（N+W）(kN)式中 N货物的横向惯性力，kN；W作用于货物上的风力，kN；货物的横向摩擦力，kN。如果 T 或 N 为负值或零，表明仅靠摩擦力就足以阻止货物纵向或横向水平移动。（二二）、防止货物倾覆时，需要加固材料或装置形成的稳定力矩、防止货物倾覆时，需要加固材料或装置形成的稳定力矩 对于支重面为平面的货物，货物的纵向惯性力、横向惯性力与风力，会形成货物的纵向倾覆力矩 Th 及横向倾覆力矩风WhNh，有可能引起货物纵向或横向倾覆，如图 133 所示。（a）纵向倾覆的趋势 （b）横向倾覆的趋势 图 133 货物纵向、横向倾覆示意图 货物的重力能够形成纵向或横向稳定力矩9.8Qa和9.8Qb，在不采取加固措施时，货物免于倾覆的条件是：在纵向：25.18.9ThQa 在横向：25.18.9WhNhQb风 式中 货物的倾覆稳定系数；QTahQNbhh风W Q货物重量，t；a货物重心所在横向垂直平面至货物倾覆点之间的距离，mm；b货物重心所在纵向垂直平面至货物倾覆点之间的距离，mm；h货物重心自倾覆点所在水平面起算的高度，mm；h风风力合力作用点自倾覆点所在水平面起算的高度，mm。当货物的倾覆稳定系数1.25 时，表明即使不采取防止货物倾覆的加固措施，货物也不会倾覆，因而没有必要采取防止货物倾覆的加固措施。当货物的倾覆稳定系数1.25 时，则必须采取防止货物倾覆的加固措施。设对货物采取加固措施后，加固材料或装置能够形成的纵向和横向稳定力矩为纵防倾M和横防倾M，货物免于倾覆的条件是：在纵向：25.18.9ThQaM纵防倾 在横向：25.18.9WhNhQbM风横防倾 由此可得防止货物倾覆需要加固材料或装置形成的稳定力矩 在纵向：QaThM8.925.1纵防倾 (kNmm)在横向：QbWhNhM8.9)(25.1风横防倾 (kNmm)如果纵防倾M或横防倾M等于或小于零时，说明货物重力形成的稳定力矩已足以防止货物纵向或横向倾覆，无须再采取防止货物倾覆的加固措施。（三三）、防止货物滚动时，需要加固材料或装置形成的稳定力矩、防止货物滚动时，需要加固材料或装置形成的稳定力矩 圆柱形货物、球形货物以及带轮货物，如在装车后没有加固，在列车运行中或车辆在调车作业中受到冲击时，即使车辆的运行状态变化很缓慢，如缓慢起动、加速、制动，或车辆以很小的相对速度相冲击时，或者车辆经过道岔或曲线时，均可能使货物发生纵向或横向滚动。防止货物滚动通常是使用掩挡，加固方法如图 134 所示。（a）（b）图 134 掩挡加固示意图 用掩挡加固后，货物免于滚动的条件是：在纵向：25.1)(8.9掩hRTQa 在横向：25.1)(8.9掩hRW）（NQb 式中 a、b货物重心所在横向或纵向垂直平面至货物与掩挡接触点之间的距离，mm；R货物或轮子的半径，mm；掩h掩挡实际高度。即掩挡与货物接触点自货物或车轮最低点所在水平面起算的高度，mm。由上式可见，货物免于滚动主要取决于掩挡的高度。单独靠掩挡防止货物滚动时，确定掩挡需要高度的方法，参见本章第三节中的掩挡加固部分。如果所用掩挡高度不足，则需要同时采取其他加固措施以防止货物滚动。需由其他加固措施形成的稳定力矩为 防止货物纵向滚动时：QahRTM8.9)(25.1掩纵防滚 (kNmm)防止货物横向滚动时：QbhRWNM8.9(25.1）（掩横防倾 (kNmm)T9.8Qah掩RN9.8Qbh掩RW 二、二、常用加固方法的加固强度计算常用加固方法的加固强度计算（一）拉牵加固（一）拉牵加固 1 采用拉牵加固时，每根拉牵绳应承受的力采用拉牵加固时，每根拉牵绳应承受的力（1）对称拉牵加固时，拉牵位置如下图所示。O拉牵绳在货物上的拴结点；BO 点在车地板上的投影；BCO 点所在纵向垂直平面至车辆边线的距离；A拉牵绳在车辆上的拴结点。当同一方向有 n 根拉牵绳时，每根应承受的拉力可按下式计算：防止纵向移动时：S纵移=nACTBCBOAC222 （kN）防止横向移动时：S横移=nBCNBCBOAC222 （kN）防止纵向倾覆时：S纵倾=BOAClnQaTh)(8.925.1纵BCBOAC222 （kN）防止横向倾覆时：S横倾=BOBClnQbWhNh)(8.9)(25.1横风BCBOAC222 （kN）式中 l纵货物纵向倾覆点至拉牵绳在货物上拴结点所在横向垂直平面间的距离，mm；l横货物横向倾覆点至拉牵绳在货物上拴结点所在纵向垂直平面间的距离，mm；h货物重心自倾覆点所在水平面起算的高度，mm；h风风力合力作用点自倾覆点所在水平面起算的高度，mm。每根拉牵绳应承受的力：SmaxS纵移，S横移，S纵倾，S横倾 选用钢丝绳拉牵时，钢丝绳的破断拉力不得小于 2S。选用镀锌铁线或盘条拉牵时，每根拉牵绳需要股数为：PSn9.0许 （股）式中 P许一股镀锌铁线或盘条的许用拉力，kN。2 非对称拉牵加固时，拉牵位置如下图所示。非对称拉牵加固时，拉牵位置如下图所示。防止货物纵向移动时，左、右拉牵绳的拉力S纵移左及S纵移右可按下式计算：BOBCACACbbTbS222)(左左左左右左右纵移左 （kN）BOBCACACbbTbS222)(右右右右右左左纵移右 （kN）式中 b左、b右A 方向或 B 方向两侧左、右拉牵绳在货物上拴结点至货物重心所在纵向垂直平面的距离，mm；AC左、AC右左、右拉牵绳在货物上拴结点所在横向垂直平面分别至车辆上拴结点之间的距离，mm；BC左、BC右左、右拉牵绳在货物上拴结点所在纵向垂直平面分别至车辆边线的距离，mm；BO左、BO右左、右拉牵绳在货物上拴结点自车地板面起算的高度，mm。防止货物横向移动时，左、右拉牵绳的拉力S横移左及S横移右可按下式计算：BOBCACBCllNls222)(左左左左右左右横移左 （kN）BOBCACBCllNls222)(右右右右右左左横移右 （kN）式中 l左、l右左、右拉牵绳在货物上拴结点至货物重心所在横向垂直平面的距离，mm。每根拉牵绳应承受的力：SmaxS纵移左，S纵移右，S横移右，S横移左 当同一方向有 n 根拉牵绳时，在计算防止货物纵向移动需要拉牵绳承受的拉力时，b左及 b右应分别取同一方向上左侧或右侧各拉牵绳在货物上拴结点至货物重心所在纵向垂直平面距离的平均值；BO、BC 取较大者，AC 取较小者。在计算防止货物横向移动需要拉牵绳承受的拉力时，l左、l右应分别取同一方向左侧或右侧各拉牵绳在货物上拴结点至货物重心所在横向垂直平面距离的平均值；BC 取较小者，BO、AC 取较大者。上述数值中最大者为每根拉牵绳应能承受的拉力。3 拉牵加固例题拉牵加固例题【例例 133】钢结构货物一件，重 28t，长 11m，宽 2.8m，高 2.4m，重心位于其长度中央，距支重面高 1m 处。拟用 N17K型平车一辆均衡装载，如图 136 所示。图 136 货物装载加固方案示意图 经计算货物不可能发生纵向或横向倾覆，但可能发生纵、横方向移动。在货物上距其重心所在横向垂直平面 4.2m 处，距重心所在纵向垂直平面 0.8m，从支重面起算高度为 0.5m 处各有可供拉牵加固的拴结点两处，采用拉牵加固，试计算每根拉牵绳应CO(B)O(B)O(B)O(B)AAAACCCO(B)O(B)O(B)O(B)承受的力。【解解】N17K型平车地板宽度为 2.98m，自重按 19.7t 计算，重车总重为 47.7t。1运输过程中作用于货物上的力 220 00120 3229 85 0 001247.70 3247.729 8528484 9kN总总(.)（.).TQQQ kN792882.2)2.282.2(QlaN kN1.992854.3)78.354.3(QlaQ垂 kN9.124.21149.0 qFW kN8.109284.08.98.9QF纵摩 kN1.70)1.9928(9.84.0)8.9(垂横摩QQF 2需要加固装置承受的力 防止货物移动需要加固装置承受的纵向和横向力：纵摩TTF484.9109.8375.1kN 横摩）（FWNN25.11.25（7912.9）70.144.8kN 3每根拉牵绳应承受的力 采取对称拉牵，拉牵绳在货物上拴结点的高度 BO0.5m；BC1.49-0.8=0.69m；设 AC3m，每个方向四根拉牵绳，每根应承受的拉力计算如下：防止货物纵向移动时：222222375 130 690 597.543移纵.TSACBCBOnACkN 防止货物横向移动时：6.505.069.0369.048.44222222BOBCACnBCNS移横kN 要求拉牵绳既能防止货物纵向移动，又能防止货物横向移动，则拉牵绳必须能够承受 97.5kN 的力。当用钢丝绳做拉牵绳时，许用拉力取其破断拉力的二分之一，则其破断抗拉力不得小于 195.0kN。一般地，可选用钢丝绳双股拉牵，这样可以用直径较 小的钢丝绳以便于操作。4 4 拉牵加固注意事项拉牵加固注意事项 1尽可能采取对称拉牵。2同一方向拉牵绳根数不宜过多。数量过多时，很难做到松紧度一致，松紧度差别过大时，拉牵绳受力不均。当遇到车辆运动状态急剧变化时，容易逐个被拉断。3同一件货物不要采用抗拉刚度不同的材料进行拉牵，如不应同时既用钢丝绳，又用多股镀锌铁线拉牵。4拉牵绳在货物上拴结点的高度，当主要用以防止货物移动时，越低越好；主要用以防止货物倾覆时，可适当高些。5用多股镀锌铁线或盘条拉牵时，每根拉牵绳的各股线长要力求一致，用绞棍绞紧并防止松弛，但绞紧程度不能损伤镀锌铁线或盘条。6用钢丝绳拉牵时，应采用配套的钢丝绳夹。使用紧线器作连接装置时，紧线器强度应该与钢丝绳强度匹配。7拉牵绳与货物和车辆接触处容易磨损拉牵绳时，须加防磨衬垫。（二）（二）、腰箍加固、腰箍加固 1、腰箍加固计算公式、腰箍加固计算公式 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，称为腰箍加固或下压加固，如图 1313 所示。图 1313 圆柱形货物腰箍加固示意图 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）b 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。当使用 n 道腰箍时，每道应承受的拉力 P 可按下式确定：防止货物移动时 cos2maxnNTP，移 （kN）（1334）防止货物滚动时 cos28.9)(25.1nbQbhhRWNP凹掩滚（kN）（1335）既防止货物移动，又防止滚动，每道腰箍应承受的拉力 滚移，PPPmax （kN）式中 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；掩h掩木或三角挡与货物接触点的高度，mm；R货物的半径，mm；凹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；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：PF10（cm2）式中 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 1314 所示，用以防止货物移动或倾覆。图 1314 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 rnNT，Pcos2max1 （kN）（1336）防止货物纵向倾覆 cos)(2212nlllMP纵防倾 （kN）（1337）防止货物横向倾覆 cos3nBMP横防倾 （kN）（1338）既防止货物移动，又防止其倾覆，每道腰箍应承受的拉力 PmaxP1，P2，P3 （kN）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。2、采用腰箍加固时，应注意下列事项：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、紧绳器等）的强度，必须与腰箍 TQl1al2QNWbB 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。3、腰箍计算例题、腰箍计算例题【例例 134】钢制钢制圆柱体货物一件，重 30t，长 11.5m，直径为 2000mm，自带高度为 100mm 的钢鞍座两个，鞍座鞍口深度为 160mm，货物与鞍座间垫有 10mm 厚的胶垫，拟用 N17K型木地板平车均衡装载，采用腰箍加固方式，试确定腰箍的拉力及规格。【解解】N17K型平车自重按 19.7t 计算，重车总重为 49.7t。1作用于货物上的各种力 220 00120 3229 85 0 001249.70 3249.729 8530507 3kN总总(.)（.).TQQQ kN6.843082.2)2.282.2(QlaN kN2.1063054.3)78.354.3(QlaQ垂 kN6.525.11245.0qFW kN6.117304.08.98.9QF纵摩 kN1.75)2.10630(9.84.0)8.9(垂横摩QQF 注：摩擦系数可查表 131 确定。2需要加固材料或装置承受的力 货物自带鞍座的鞍口深度为 160mm，满足防止货物横向滚动要求的掩挡高度（掩h0.08D=160mm），无须再采取防止货物横向滚动的加固措施。防止货物水平移动需要加固材料或装置承受的水平力为：在纵向：纵摩FTT507.3-117.6389.7kN 在横向：横摩）（FWNN25.11.25(84.6+5.6)-75.137.7kN 3采用 6 道腰箍，每道腰箍应承受的拉力 cos2maxnNT，P移 21（根据货物直径以及鞍座及车辆宽度计算可得），cos0.93，=0.4 移P389.7/(2 6 0.4 0.93)87.3kN 用钢丝绳作腰箍，钢丝绳的破断抗拉力不得小于 174.6kN。