Расчет крепления грузов цилиндрической формы

      Расчет  крепления грузов цилиндрической формы. 

     Исходные  данные для расчета крепления  грузов цилиндрической формы производятся по варианту 1.4.

     Исходные  данные:

• к перевозке, предъявлен котел цилиндрической формы с параметрами: длина =12,6 м, диаметр – 2,4 м; размещение центр тяжести по высоте – 1,2 м, а от торца груза – 5,8 м; масса груза – 15,2 т;
• для перевозки имеется четырехосная платформа, со следующими характеристиками: грузоподъемность 70 т; база 9,72 м; тара вагона 20,9 т; внутренняя ширина, 2,77 м; длина – 13,3 м; высота центра тяжести в порожнем состоянии 0,8 м.

 

     

     Рис. 1. Схема размещения и крепления груза цилиндрической формы:

     1 – обвязочная полоса; 2 – упорные бруски; 3 – подкладки; 4 – стержень; 5 – скоба вагона; 6 – гайки 

     Размещение  груза производится симметрично относительно продольной и поперечной осей вагона.

     Проверка  правильности размещения изделия в  вагоне показала: 
- масса груза не превышает грузоподъемности вагона — 28,5 < 70т; 
- выход груза за пределы платформы отсутствует; 
- центр тяжести груза смещен в продольном направлении от вертикальной плоскости, в которой лежит поперечная ось платформы, на величину: 

      м, 

     что при массе груза 15,2 т согласно ТУ, допускается: 

      мм;

• груз размещается на подкладках и крепится упорными брусками и обвязками;

 

        

      тележки загружены неравномерно, при этом 

      тс,

      тс.

     Разность  погрузок составляет 29,86 – 24,29 = 5,57 < 10т.

     Таким образом, выбранная схема размещения котла соответствует ТУ.

     Груз  размещен на двух поперечных подкладках. Сечение подкладок принимаем равным 200´150мм, при длине 2770мм. В каждой подкладке делается выемка по форме котла (рис. 2) для более равномерной передачи нагрузки. Глубина выемки зависит от давления на подкладку. Расчет производится на максимальную, нагрузку с учетом вертикальной инерционной силы: 

      ;

      тс.

      тс. 

     Проекция  площади опирания котла на подкладку  находится с учетом допускаемого напряжения на смятие [s_СМ] = 30кгс/см². 

      см².

     При ширине подкладки В_П = 20 см поперечник выемки в подкладке для опирания котла составит:

       см = 0,378 м.

     Глубину выемки определим из выражения:1,3367 

      м = 12 мм

     Проверка  габаритности погрузки производится путем  сопоставления координат наиболее критических точек груза: по высоте от УГР — 2658мм (1320 + (150–12) + 1200); по ширине от оси по пути — 1200 мм, груз находится в пределах габарита погрузки.

     Общая высота центра массы вагона с грузом определяется: 

      м; 

     Общая наветренная поверхность вагона и груза: 

      м² < 50м². 

     Следовательно, устойчивость платформы с грузом обеспечивается.

     Силы, действующие на груз, определены по формулам

     Продольная  инерционная сила 

      тс. 

     Поперечная  инерционная сила 

      тс. 

     Сила  ветра 

     W = 50·10^-3·0,5·2,7·9,5 = 0,64 тс. 

     Сила  трения в продольном направлении

 

      тс, 

     где 0,4 – коэффициент трения металла  котла по дереву.

     Сила  трения в поперечном направлении 

      тс. 

     Проверка  устойчивости груза относительно перемещений  вдоль вагона показывает, что в  продольном направлении груз неустойчив и требует крепления, так как: 

      ; тс 

     Запас устойчивости груза против опрокидывания  относительно пола платформы в продольном и перекатывания в поперечном направлениях определяется по формулам:

     - в продольном: 

      ; 

     - в поперечном, с учетом действия вертикальной инерционной силы 

      . 

     Здесь величина — расстояние до ребра перекатывания определяется:

      м  

     Выбор способа крепления груза производится на основе выше приведенных расчетов. Вдоль платформы груз перекатываться не может, так как запас устойчивости более 1,25.

     В продольном направлении груз имеет  возможность перемещаться. В поперечном направлении груз может перекатываться. Крепление выполняется от продольных сдвигов четырьмя металлическими обвязками, а от перекатывания — упорными брусками 2 в сочетании с обвязками. Упорные бруски прибиваются гвоздями к поперечной подкладке 3.

     По  конструкции обвязка состоит  из металлической полосы 1 и стержня с резьбой 4, соединенных сваркой. Борта платформы в месте установки обвязок открывают и закрепляют установленным порядком. Стержень с резьбой вставляют в отверстие скобы 5 и соответствующим образом закрепляют, одновременно натягивая полосу до плотного прилегания к поверхности груза гайками 6.

     Расчет  крепления от перемещений вдоль  вагона производится с учетом продольной инерционной силы и продольной силы трения 

      тс 

     Отсюда  усилие в каждой из обвязок определяется по формуле 

      тс, 

     где a – угол наклона обвязки к полу вагона, a = 84°.

     Принимаем обвязку из полосовой стали с  допускаемым напряжением [s] = 1650кгс/см², тогда сечение обвязки:

      см² 

     По  этому сечению принимаем полосу с размерами 22´10 мм.

     Минимальное сечение стержня по внутреннему  диаметру резьбы при допускаемом  растяжении для болтов [s] = 1400 кгс/см² составит 

      см² 

     Отсюда  внутренний диаметр болта должен быть не менее 

      см 

     Принимаем стержень с внутренним диаметром  d_BH = 19 мм.

     Длину сварного шва для крепления стержня к полосовой обвязке определяем по формуле: 

      см 

     При расчете длины сварного шва принимаем  толщину катета h_Ш, = 0,4см, [t] = 950кгс/см², g = 0,77.

     От  перекатывания в поперечном направлении  груз удерживается упорными брусками, которые укладываются вплотную к грузу с обеих сторон, и обвязками.

     Для крепления упорных брусков к  подкладке рассчитываем необходимое  число гвоздей диаметром 6 мм (в  штуках)

      шт, 

     при ctga_П = 0,55.

     Усилия  в обвязках, возникающих от действия поперечных сил, определяются 

      тс 

     Отрицательный знак говорит, о том, что от поперечных сил дополнительных усилий в обвязках не возникает, следовательно не требуется  и дополнительное крепление.

     Поперечная  инерционная сила 

      тс. 

     Вертикальная  инерционная сила 

      тс. 

     Сила  ветра 

     W = 50·10^-3·0,5·2,4·12,6 = 0,756 тс. 

     Сила  трения в продольном направлении 

      тс,

     где 0,4 – коэффициент трения металла  котла по дереву.

     Сила  трения в поперечном направлении 

      тс. 

     Проверка  устойчивости груза относительно перемещений  вдоль вагона показывает, что в продольном направлении груз неустойчив и требует крепления, так как: 

      ; тс 

     Запас устойчивости груза против опрокидывания  относительно пола платформы в продольном и перекатывания в поперечном направлениях определяется по формулам:

     - в продольном: 

      ; 

     - в поперечном, с учетом действия  вертикальной инерционной силы 

      . 

     Здесь величина — расстояние до ребра перекатывания определяется: 

      м

     Выбор способа крепления груза производится на основе выше приведенных расчетов. Вдоль платформы груз перекатываться не может, так как запас устойчивости более 1,25.

     В продольном направлении груз имеет  возможность перемещаться. В поперечном направлении груз может перекатываться. Крепление выполняется от продольных сдвигов четырьмя металлическими обвязками, а от перекатывания — упорными брусками 2 в сочетании с обвязками. Упорные бруски прибиваются гвоздями к поперечной подкладке 3.

     По  конструкции обвязка состоит  из металлической полосы 1 и стержня с резьбой 4, соединенных сваркой. Борта платформы в месте установки обвязок открывают и закрепляют установленным порядком. Стержень с резьбой вставляют в отверстие скобы 5 и соответствующим образом закрепляют, одновременно натягивая полосу до плотного прилегания к поверхности груза гайками 6.

     Расчет  крепления от перемещений вдоль вагона производится с учетом продольной инерционной силы и продольной силы трения 

      тс 

     Отсюда  усилие в каждой из обвязок определяется по формуле 

      тс,