铁路货物运输装载加固方案设计说明书.doc

1、铁路货场平面设计 姓 名： 学 号： 专 业： 年 级： 学 院： 交通运输与物流学院 指导教师： 2014 年 6 月 2014 铁路货物装载加固方案课程设计任务书 一、铁路货物装载加固方案课程设计任务书 1 货物规格：钢制均重等断面圆柱体货物一件，如下图所示，重 35t，请依 据铁路货物装载加固规则 ，参照铁路货物装载加固定型方案 ，选择 经济合理的装载加固方案。 2 准用货车 可用任何一种标重 60t 普通平车装运 3 加固材料与加固方法 参见铁路货物装载加固规则 、 铁路货物常用装载加固材料与装置 、 铁路货物装载加固定型方案 。 二、设计要求 1 分析货物的特点及运输要求 充分了解掌

2、握制定方案时依据的有关货物的所有技术数据，如重量、结构 特点、外形尺寸、重心位置、支重面尺寸、加固作用点位置等等。 2 确定装车类型 选择合适的车辆，确定货物在车辆上的合理位置。 3 确定装载方案 确定货物重心在车辆横向和纵向上的位置，并进行超限和集重检查，计算 重车重心高度。确定装载位置时，要满足装载方案原则，对可能的装载方案进 7800mm 5100mm 3000mm D=3380mmm D=2500mm Q=35t 行比较，应尽可能降低货物超限等级和重车重心高度，并注意避免集重装载。 4 计算作用于货物上的力及需要加固装置承受的力 根据新的加规 ， )(0KNtQT （1） 刚性加固的单

3、位纵向惯性力： （2） )/(13.069.0 tt总 Q 总 重车总重，t。当 Q 总 130t 时，按 130t 计算 Q 货物重量，t。 （2）柔性加固的单位纵向惯性力： )29.85(KN/t0.31.20 总总t Q 总 重车总重，t，跨装运输时，按跨装车组总重计算。 当 130t150t 时， t05.88 kN/t。 Q 货物重量，t。 （3）横向惯性力 )(0KNn 式中， n0每吨货物的横向惯性力，kN/t。 )/(2.8.tla 货物重心偏离车辆横中心线的距离。a 车辆销距。l Q 货物重量，t。 （4）垂直惯性力 )(KNQq垂垂 用普通货车装载时： )k/t(78.35

4、4la垂 用长大货物车装载时： /t.lq垂 货物重心偏离车辆横中心线的距离。a 车辆销距。l Q 货物重量，t。 （5）风力 )kN(qFW 式中： F货物在车辆侧向迎风面投影面积； q计算风压。 受风面为平面时， q=0.49kN/m 2 受风面为圆柱体或球体的侧面时， q=0.245kN/m 2 （6）摩擦力 纵向摩擦力： )(8.9KNQF纵摩 横向摩擦力： )(8.9）（ 垂横摩 货物与车地板间滑动摩擦系数。 Q 货物重量，t。 5 进行稳定性计算 6 确定加固强度 确定加固材料或装置的需要数量及其规格或承受载荷的能力 7 画出货物装载加固方案的示意图，并标注说明 三、装载加固材料规

5、格 表 1 各类货物加固材料适用范围 货物种类 防止货物不稳定状态 可使用的加固材料 纵向或横向倾覆 拉牵铁线、绞棍、钢丝绳、紧固器、拉杆 有平支承平面 的货物 纵向或横向位移 挡木，拉牵铁线，绞棍、钢丝绳、紧固器、钉子 或扒锔钉 纵向或横向滚动 凹形垫木、掩木、三角挡、钉子或扒锔钉 顺装时纵向位移 拉牵铁线、钢丝绳、横腰箍、绞棍、紧固器圆柱形货物 横装时横向位移 拉牵铁线、钢丝绳、绞棍、紧固器、挡木、钉子或扒锔钉 纵向或横向滚动 三角档、掩木、拉牵铁线、钢丝绳、绞棍、紧固器、钉子或扒锔钉、轮挡 带轮货物 纵向或横向位移 挡木、拉牵铁线、钢丝绳、绞棍、紧固器、钉子或扒锔钉 轻浮货物 倒塌 支柱

6、(侧、端)、铁线、绳子、绳网、u 形钉 1 常用加固材料的规格 （1）镀锌铁线 1）镀锌铁线的质量应符合国家标准GB/T343一般用途低碳钢丝的要求。 2）镀锌铁线的破断拉力应以产品标签上的数据为准，需用拉力取其破断 拉力的1/2。常用镀锌铁线的破断拉力和需用拉力见面表2。 表2 常用镀锌铁线的破断拉力和许用拉力 线 号 6 7 8 9 10 11 12 直 径 （mm） 5.0 4.5 4.0 3.5 3.2 2.9 2.6 破断拉力 （kN） 6.7 5.4 4.3 3.29 2.75 2.26 1.82 许用拉力 （kN） 3.35 2.7 2.15 1.64 1.37 1.13 0.9

7、1 （2） 盘条 1）盘条的质量应符合国家标准GB/T701低碳钢热轧圆盘条的要求。 2）常用盘条公称直径为：5.5mm、6.0mm、6.5mm。 3）盘条的破断拉力应以产品标签上的数据为准，许用拉力取其破断拉力 的1/2。常用盘条的破断拉力和许用拉力表间表3。 表3 常用盘条的破断拉力和许用拉力 直径（mm） 5.5 6 6.5 破断拉力 （kN） 7.96 9.47 11.12 许用拉力 （kN） 3.98 4.73 5.56 （3）钢丝绳 1）钢丝绳和钢丝绳夹的质量应分别符合国家标准GB/T20118一般用途钢 丝绳和GB/T5976钢丝绳夹的要求。 2）实际使用时，钢丝绳的破断拉力应以

8、产品标签上的数据为准，许用拉 力去其破断拉力的1/2。 3）钢丝绳的型号规格较多，为便于现场掌握和操作，本规则以上述标准 中公称抗拉强度1670N/mm2的619（b）（1+6+12）型钢丝绳为例，列出常用钢 丝绳直径及其相应的最小破断拉力和许用拉力，具体见表4。 表4 公称抗拉强度1670N/mm 2规格619 （b） 钢丝绳的最小破断拉力和许用拉力 钢丝绳 直径 （mm） 6 7 7.7 8 9 9.3 10 11 12 12.5 13 最小破 断拉力 （kN） 18. 5 25.1 31.7 32.8 41.6 45.6 51.3 62 73.8 81.0 4 86. 6 许用拉 力 （

9、kN） 9.2 5 12.5 5 15.8 5 16.4 20.8 22.8 25.6 5 31 36.9 40.5 2 43. 3 钢丝绳 直径 （mm） 14 15.5 16 17 18 18.5 20 22 24 26 28 最小破 断拉力 （kN） 100 126.6 131 153.27 166 182.37 205 248 295 346 402 许用拉 力 （kN） 50 63.3 65.5 76.63 83 91.18 102.5 124 147.5 173 201 （4）铁路货物常用摩擦系数表 表 5 铁路货物常用摩擦系数表 物体名称 磨擦系 数 木与木 0.45 木与钢板

10、0.40 木与铸铁 0.60 钢板与钢板 0.30 履带走行机械与车辆 0.70 木地板 橡胶轮胎与车辆木地 板 0.63 橡胶垫与木 0.60 橡胶垫与钢板 0.50 稻草绳把与钢板 0.50 稻草绳把与铸钢 0.55 稻草垫与钢板 0.44 草支垫与钢板 0.42 铁路货物运输装载加固方案设计说明书 1、货物的特点及运输要求 本次运输的为圆柱形，不规则货物。本货物总长 15.9 米，高 3.38 米，重心 距离最左端 7.8 米，重 35 吨。如下图所示： 其重心位置距离左端边界的距离为 7800mm，距离右端边界的距离为 8100mm， 支重面长度为 12900mm，在本次设计中其加固作

11、用点位置详见附图。 2、确定装车类型、装载方案 本次设计要求采用任何一种 60t 普通平车装运，选车标准： 1，尽量降低货车超限等级。 2，尽量降低重车重心高度。 经以上分析货物特点，本设计选用 N9 型平车（自重 22t，载重 60t，轴距 1800mm，销距 9720mm，车底板长度 13400mm，车底板高度 1260mm，重心高 7800mm 5100mm 3000mm D=3380mmm D=2500mm Q=35t 900mm） ，其车底板长度与货物长度最为接近，载重也满足要求。 三、确定装载方案 在考虑阔大货物装载时，除必须满足普通货物装载的一般要求（如经济合 理地使用车辆，装载

12、量不超过货车标记载重量等）之外，要特别注意确保重车 运行安全和避免损伤车底架，以保证货车的正常使用寿命，同时要注意避免集 重装载。 阔大货物装载必须遵守的基本技术条件： （1） 在一般情况下，货物装车后其重心或总重心（一车装几件货物时）应能 垂直投影到车地板纵、横中心线的交叉点上（简称“落在车辆中央” ） ； （2） 特殊情况下必须偏离车辆中央时，横向偏离（即离开车地板纵中心线） 不得超过 100mm，超过时必须采取配重措施；纵向偏离（即离开车地板 横中心线）要保证车辆转向架承受的货物重量不超过标记载重的 1/2，同 时要保证车辆两转向架负重之差不大于 10t，但另有规定者除外； （3） 一车

13、装载两件或多件货物时，应避免对角线装载； （4） 重车重心高度从轨面起，一般不得超过 2000mm，超过时可采取配重措 施降低重车重心高度或限制该重车的运行速度。 方案 1：使用 N9 型平车一辆，一端突出装载，加挂 N9 型（车地板高度为 1260mm）游车一辆，也采用 N9 型，装载方案如图： （1）需使货物重心偏离车辆横中心线的距离： = 因 =60-35=25t10t，故货物重心在车辆纵向最大允许偏离距离：标pQ = (m)容a5 B C A1100mm 因为 ，因此方案中使货物一端突出（另一端与车端对齐）装载，需容 a 重心偏离车辆横中心线 1100mm，因为右端突出车端部分长度为

14、2500mm，超过 了 200mm，故需加挂一辆游车，采用 N9 型。 （2）横垫木需要高度 由于货物运输过程中需加挂游车，为了使车辆经过驼峰或线路变坡点时， 货物突出车端部分的底部与游车地板不想接触，以保证运输安全，超长货物装 车时应使用符合要求高度的横垫木。 本货物所需横垫木的合理高度为：a=3340mm H 垫 =atanr+h 空重差 +h 车差 +h 安 +f 货 =183.54mm 式中 货物突出端至负重车最近轮对轴心所在垂直平面的距离（mm） ；a =0.031；tn 负重车地板空、重高度差，对普通平车可取 30（mm） ；空 重 差h 游车地板高度大于负重车地板高度的尺寸（mm

15、） ；车 差 安全距离，可取 50（mm） ；安 货物突车端的弹性挠度（mm） 。货f 因突出端货物底部距车地板高度为： 440+40+5=485183.54 所以不需垫横垫木即可满足要求。 （3）计算重车重心高度 货物装车后重心距轨面高度： h=1260+40+5+ =2995mm2380 由于重车重心高度在 20012400mm 之间，运输区间限速 50km/h，通过侧 向道岔时限速 15km/h。 （4）货物超限检查 检定断面位于货物突出端部和左端部，需要通确定突出部分 A 点和左端 B 点和 C 点的计算宽度比较，来确定货物的超限等级。 A 点： 计算长度：L=18.4mm 因车辆检定

16、断面 A 位于货物的端部，切货物的计算长度 车底板长度，且 ,故需要计算外偏差量 C 外 ，同时还需要计算附加偏差量18.491.72Ll K。 mm70.3082.外c 因货车标记载重为 60t，K=75(1.89-1.41)=36mm 查超规 ，该点不超限。 B 点： 计算长度：L=13.4mm 同理，因车辆检定断面 A 位于货物的端部，货物的计算长度 车底板长度， 但 ，故需要计算车辆的内加偏差量如下：13.4972Ll)(36.90872.102 mRlC内 因 ,故不需计算附加偏差量 K。13.497Ll 所以， cBx 1706933169内 该点计算宽度小于实测宽度，故应按实测宽

17、度确定超限等级。 查超规 ，该点不超限。 C 点：该点的高度 H= 3380+1260+45=4685mm, 查机车车辆上部界限为 4800mm, 所以该点不超限。 （5）集重检查 使用 N9 型普通平车，其负重面长度为 9000mm，支重面长度为货物地面长 度 12900mm，负重面小于支重面长度，因此不集重。 A B C 方案 2：使用 N9 型平车一辆，采取货物另一端突出装载，加挂 N60 型（车地板 高度为 1170mm）游车一辆，装载方案如图： （1）需使货物重心偏离车辆横中心线的距离： 1340=78-1.2am需 因 =60-40=20t10t，故货物重心在车辆纵向最大允许偏离距

18、离：标pQ = (m)容a5 ,允许使货物一端突出（另一端与车端对齐）装载。容a需 （2）横垫木需要高度 货安车 差空 重 差垫 fhhHtn =97.5mm， 因鞍座凹口底部高度为 40mm，小于 97.5mm，97.5405=52.5mm,取整为 50mm，故需 50mm 横垫木。 （3）计算重车重心高度 货物装车后重心距轨面高度： h=1260+40+5+50+1690=3045mm H=2217.11mm 由于重车重心高度在 20012400mm 之间，运输区间限速 50km/h，通过侧 向道岔时限速 15km/h。 （4）货物超限检查 检定断面位于货物突出端部，需要通确定突出部分 A

19、 点和 B 点的计算宽度 比较，来确定货物的超限等级。 A 点：该点的高度 H= 3380+1260+45+50=4735mm, 查机车车辆上部 A B 1100mm B A C 界限为 4800mm,该点不超限。 B 点： 计算长度：L=13.4mm 同理，因车辆检定断面 A 位于货物的端部，货物的计算长度 车底板长度， 但 ，故需要计算车辆的内加偏差量如下：13.4972Ll)(36.90872.102 mRlC内 因 ,故不需计算附加偏差量 K。13.497Ll 所以， cBx 1706933169内 H= +40+5+50+1260=2605mm250 该点计算宽度小于实测宽度，故应按

20、实测宽度确定超限等级。 查超规附件四机车车辆限界表，各级超限限界和建筑限界表可知该点 不超限。 （5）集重检查 使用 N9 型普通平车，此时，其负重面长度为 9000mm，支重面长度为 10400mm，因此也不集重。 方案三：使用 N9 型平车一辆，采取货物两端突出装载，使货物重心落在车辆中 央，两端分别加挂 N60 型（车底板高度至轨面高度为 1170mm）游车各一辆，装 载方案如图： （1） 左端突出：7800-6700=1100mm 右端突出：8100-6700=1400mm（ （2）横垫木需要高度 因右端突出货物底部距车地板高度大于左端，故采用左端计算横垫木高度。 A B C 货安车

21、差空 重 差垫 fhhaHtn ， 1340972180( ).30(17260)53.24m 因鞍座凹口底部高度为 40mm，外加 5mm 厚橡胶垫， 40+5=45mm53.24mm,53.24-45=8.24。取整 8，故要 8mm 的横垫木。 （3）计算重车重心高度 货物装车后重心距轨面高度： h=1260+40+5+ +8=3003mm2380 H= 由于重车重心高度在 20012400mm 之间，运输区间限速 50km/h，通过侧 向道岔时限速 15km/h。 （4）货物超限检查 检定断面位于货物突出两端部，需要通确定突出部分 A 点、B 点和 C 点的 计算宽度比较，来确定货物的

22、超限等级。 A 点：中心高：H=1260+40+5+8+3380=4693mm 计算长度：L=15.6m 因 ，故需计算其外偏差量和计算附加偏差量 K 值。2=10=6m8LlCR外 （ ） 因货车标记载重为 60t， 75(1.4).62LKmlXB+3602外 查超规 ，该点不超限。 B 点：中心高：h=1260+40+5+ +8=3003mm2380 A C B 计算长度：L=15.6m 2=10=6m8LlCR外 （ ）75(.4)1.Kl30XB+6+24.6-3=170.2m外 查超规 ，该点不超限。 C 点： 中心高：h=1260+40+5+ +8=3003mm8 计算长度：L=

23、16.2mm 2=10=69.8mLlCR外 （ ） 因 ,故需计算附加偏差量 K。.4l 货车标记载重为 60t， 75(1.4)9.25Lml 查超规 ，该点不超限。 （5）集重检查 使用 N9 型普通平车，其负重面长度为 9720mm，支重面长度为货物地面长 度 11700mm，负重面小于支重面长度，因此不集重。 方案比较： 在方案 1 和方案 2 中，都是采用的一端突出，且均不超限。方案 2 要用横 垫木，因此选择方案 1。 由于方案 1 和方案 3 相比，少用一辆游车，在该车过曲线的时候，会更加 安全，更少受到冲击。且不需要用横垫木，其装车后重车重心高度也比较低。 故采用方案 1 为

24、本设计的装载方案。 四、计算作用于货物上的力及需要加固装置承受的力 1. 柔性加固的纵向惯性力：Q=35t Q 总 =35+22=57t 2. =40 Q 总 重车总重，t。当 Q 总 130t 时按 130 计算。 Q货物重量，t。 3. 横向惯性力 tKNlan /07.32.918.2.8.20 式中： 每吨货物的横向惯性力，KN/t0n a 货物重心偏离车辆横中心线的距离。 l 车辆销距。 Q货物重量，t 。 4. 垂直惯性力 t/3.97KN2.178354.l a78.354q垂 式中： a 货物重心偏离车辆横中心线的距离。 l 车辆销距。 Q货物重量，t 。 5. 风力 W=qF

25、=0.245(12.93.38+32.5)=12.52KN 式中：q受风面为圆柱体或球体的侧面时计算风压，KN/ 。2m F货物在车辆侧向迎风面投影面积。 6. 摩擦力 1 纵向摩擦力： 横向摩擦力： 式中： 货物与车底板间滑动摩擦系数。查表得： =0.6 Q货物重量。 五、稳定性计算 由于该货物长度较大，不可能产生纵向倾覆，为了防止横向滚动，下面加 有鞍座，横向滚动稳定系数为： 纵向水平移动的稳定性： 横向水平移动的稳定性： 检查结果表明，货物连同其鞍座一起有可能在车底板上发生纵，横方向上的水 平移动。 六、确定加固强度 本设计采用柔性加固，所以采用横腰箍下压式捆绑加固防止货物移动，且 用扁

26、钢带作腰箍。已知腰箍两端拉直部分与纵向垂直平面之间夹角 r=6.7。 设用 四道腰箍，则每道应承受的拉力为： 若用扁钢带做腰箍，扁钢带的截面积为： F =5.15 设扁钢带有厚度为 6mm，宽度不小于 9.4cm，每条扁钢带的长度为：cmdl 8643214.2 腰箍两端联结螺杆的内径可按下式计算： 选用 M363 的螺杆，共需 8 个，每个长约 520mm，其中螺纹长度为 250mm， 和扁钢带搭接长度为 100mm，柱插下部的垫板选用厚度为 20mm 的钢板制板， 共 8 个。 七、货物装载加固方案示意图（见附图） 八、自我评价 在这次的课程设计中 我发现了自己有很多方面的不足，刚刚开始做时 感觉还可以，越到后面发现自己还有很多公式没有掌握。在经过了这次的学习 和设计加深了我对铁路货物运输这方面的知识了解。学到了在运输一个大型货 物时不时随随便便的，其中还是有很多学问的，了解了怎么去装载才能达到合 理又经济又安全的运输。