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,其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),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,必须对其进行加固。
为了确定必要的加固强度,在计算货物在运输过程中的受力之后,应分析需要加固材料或装置承受的力。
1.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。
车辆受到冲击时,假设加固材料或装置对货物施加的纵向水平力为ΔT,则ΔT及货物的纵向摩擦力应能够平衡货物的纵向惯性力T,即。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:
式中 T——货物的纵向惯性力,kN;
——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NΔ ,为防止货物发生横向水平移动,起码应要求:。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。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:
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TΔ或NΔ为负值或零,表明仅靠摩擦力就足以阻止货物发生纵向或横向水平移动。
2.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Nh+Wh风,有可能引起货物纵向或横向倾覆,如图3-2-2所示。
图3-2-2 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:
式中 η——货物的倾覆稳定系数;
Q——货物质量,t;
a——货物重心所在横向垂直平面和货物倾覆点之间的距离,mm;
b——货物重心所在纵向垂直平面和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;(www.xing528.com)
W——作用于货物上的风力,kN;
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η≥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η<1.25时,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和?则货物免于倾覆的条件是:
由此可得为了防止货物倾覆,需要加固材料或装置形成的稳定力矩为:
如果或等于或小于零,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。
3.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。
防止货物滚动的方法通常是使用掩挡,加固方法如图3-2-3所示。
图3-2-3 掩挡加固示意图
用掩挡加固后,货物免于滚动的条件是:
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;
h掩——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,参见本章后面的掩挡加固部分。
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
防止货物横向滚动时
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