西南交通大学铁路货物运输装载加固课程设计报告说明书

1、铁路货物运输装载加固方案设计XX：学号：专业:交通运输年级：201级学院：交通运输与物流学院指导教师：2018年7月目录铁路货物运输装载加固方案设计任务书1一、货物运输组织装载加固方案课程设计任务书1二、设计要求1三、装载加固材料规格4铁路货物运输装载加固方案设计说明书81货物的特点及运输要求81.1货物特点81.2货物的运输要求82确定装车类型93确定装载方案93.1可能的装载方案93.2装载方案超限检测113.3装载方案集重检测203.4选择的装载方案204.计算作用于货物上的力及需要加固装置承受的力214.1纵向惯性力214.2横向惯性力214.3垂直惯性力214.4风力224.5摩擦力

2、225货物稳定性计算225.1货物倾覆的稳定系数225.2货物水平移动的稳定性236确定加固强度237货物装载加固方案的示意图248自我评价24铁路货物运输装载加固方案设计任务书2018货物运输组织装载加固方案课程设计任务书一、货物运输组织装载加固方案课程设计任务书1货物规格：钢制圆柱体货物一件，如下图所示，长度单位均为印印。重35t, 请依据铁路货物装载加固规则，选择经济合理的装载加固方案。车辆参 数见铁路货物装载加固规则附件，限界尺寸参见铁路超限超重货物运 输规则。2准用货车可用任何一种普通平车装运(常见货车参阅铁路货物装载加固规则中的 附录部分，56-60)3加固材料与加固方法参见铁路货

3、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握制定方案时依据的有关货物的所有技术数据，加重量、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，T = Q x 10(KN)

4、刚性加固的单位纵向惯性力：10 = 26.69 - 0.13Q总(KN /1)Q总一一重车总重，t。当。总 130t时，按130t计算Q 货物重量，t。柔性加固的单位纵向惯性力：10 = 0.0012Q总-0.32Q 总 + 29.85(KN/t)Q总一一重车总重，t，跨装运输时，按跨装车组总重计算。当130t Q 产150t 时，t0 = 6.78 kN/t ；当。总150t 时，t = 5.88 kN/t。Q 货物重量，t。横向惯性力N = n0 x Q (KN)式中，00每吨货物的横向惯性力，kN/t。an = 2.82 + 2.2 - (KN /1)0la货物重心偏离车辆横中心线的距离

5、。l车辆销距。Q 货物重量，t。垂直惯性力Q = q x Q (KN) 垂 垂用普通货车装载时：q垂=3.54 + 3.781(kN/t)用长大货物车装载时：q垂=4.53 + 7.841(kN/t)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。风力W = qF (kN)式中：F一货物在车辆侧向迎风面投影面积；q 一计算风压。受风面为平面时，q=0.49kN/m2受风面为圆柱体或球体的侧面时，q=0.245 kN/m2摩擦力纵向摩擦力：F纵=9.8pQ (KN)摩横向摩擦力：F摩横=h (9.8Q-Q垂)(KN)U一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

6、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、装载加田材料规格表1各类货物加固材料适用X围货物种类防止货物不稳定状态可使用的加固材料有平支承平面 的货物纵向或横向倾覆拉牵铁线、绞棍、钢丝绳、紧固器、拉杆纵向或横向位移挡木，拉牵铁线，绞棍、钢丝绳、紧固器、钉子 或扒锔钉圆柱形货物纵向或横向滚动四形垫木、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 或扒锔钉带轮货物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

7、挡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（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6789101112直径（mm）5.04.54.03.53.22.92.6破断拉力（kN）6.75.44.33.292.752.261.82许用拉力（kN）3.352.72.151.641.371.130.91(2

8、)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)盘条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常用盘条的破浙拉力和许用拉力直径（mm）5.566.5破断拉力（kN）7.969.4711.12许用拉力（kN）3.984.735.56（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产品标签上的数据为准，许用拉力 去其破断拉

9、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挤拉强度1670N/mm2的6x19(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公称抗拉强度伯冲枷成格6x19般的最邮浙拉力丽用拉力钢丝绳直径(mm )677.7899.310111212.513最小破断拉力(kN)18.25.131.732.841.645.651.36273.881.0486.6许用拉力(kN)9.212.515.816.420.822.825.63136.940.5243.3钢丝绳直径(mm )1415.516171818.520

10、22242628最小破断拉力(kN)100126.131153.2166182.3205248295346402许用拉力(kN)5063.365.576.638391.18102.124147.173201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教木与木0.45木与钢板0.40木与铸铁0.60钢板与钢板0.30履带走行机械与车辆木地板0.70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1.1货物特点待运货物为一钢

11、制均重等断面圆柱体货物。此货物总长15.6米，高3.35米，重心位于 圆心平面，重心距离最左端7.2米，重35吨。，本设计采用鞍座支承该圆柱体货物。支重面 尺寸：鞍座四口底部高度为40mm，四口深度为260mm，货物与鞍座之间可垫有5mm厚的 橡胶垫。采用腰箍加固，已知腰箍两端拉直部分与纵向垂直平面之间夹角y=4.27图1-1-1待加固货物示意图其中，左侧圆柱体的直径为3250mm，长为13200mm；右侧圆柱体的直径为3350mm，长为2400mm。1.2货物的运输要求本次装载加固方案，可以选用任何一种普通平车进行装运作业。对于圆柱形货物，为了 防止集重，应进行垫高。另外，为了防止在运输过程

12、中货物产生的纵向或横向滚动与位移、 货物的上下跳动，应配套使用拉牵材料，以确保货物的稳定。另外,由于货物过长，可以采 用两端突出，加挂游车，或者使用货物转向架，采用两车负重的模式，进行货物的装载加固。 由于货物本身长度较大，应注意游车的选用及区间速度和过岔速度的限制。2确定装车类型本次设计要求使用任何一种普通平车，因此选用.了.-,型木地板平车，其基本参 数如下表所示：表2-1-1 .乙“型（H512）木底板平车部分基本参数表自重（t）20.8我重（t）60面积（m2）38.7空车重心高（mm）723固定轴距（mm）1750底板距轨面高（mm）1211转向架中心距（ mm）9000车底架长宽（

13、mm）13000 x2980钩舌内侧距离（mm）139383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。3.1可能的装载方案方案1：使用用二-型平车一辆，一车负重，右端突出装载，右端加挂游车一辆，货物 左端与车端对齐，货物重心与重车横中心线相差700mm，装载方案如图:方案2：使用型平车一辆，一车负重，两端突出装载，加挂游车两辆，货物重心落在负重车横中心线上，装载方案如图:方案3：使用疽型平车一辆，一车负重，左端突出装载，左

14、端加挂游车一辆，货物右端与车端对齐，货物重心与重车横中心线相差1900mm，装载方案如图:方案4：使用.7.-.型平车一辆，一车负重，一端突出装载（根据加规中的规定，此货物半宽大于车辆半宽，因此货物突出端的长度不得超过200mm，因此小头一端突出 200mm不需加挂游车），加挂游车一辆，货物重心与重车横中心线相差500mm，装载方案 如图：3.2装载方案超限检测对于方案1：横向偏移量的计算：由于待运货物为均质圆柱体，且最大宽度为3350mm,大于车辆宽度2980mm,于是， 可以保证待运货物的重心刚好在车辆纵向中心线所在平面。因此，横向偏移量为零。纵向偏移量的计算：由于，车辆的载重量为60t，

15、货物重35t,则:P标-Q = 60 - 35 = 251 101于是，纵向容许偏移量为：a容 = Q l = x 9000 = 1285(mm)货物重心与重车横中心线相差700mm，a需=700mm a容，此方案可行；确定垫高高度横垫木的合理高度H垫可按下式计算：H垫=0.031 a + h车差 + f + 80 ( mm)式中&货物突出端至负重车最近轮轴轴心所在垂直平面的距离，mm；h车差一游车地板高度与负重车地版高度差，游车地板比负重车地版高时，取正值，反之取负值，mm；f货物突出端的挠度，mm。注：若货物突出车端部分底部低于其支重面时，垫木高度还应加该突出部分低于货物 支重面的尺寸；如

16、果货物突出车端部分底部高于货物支重面时，垫木高度应减去货物突出 车端部分高于货物支重面的尺寸。当货车运行上下窜动及连挂车组通过变坡点时，为保证货物底部同游车地板不相接触， 应加横垫木或支座，高度为：(1)对于大头端，突出长度为1600mm，则：h垫=0.031a 土 h车差 + f + 80=(2600 +130009000 T750) x 0.031+80 + 0 + 0 = 195.475(mm) 2因此，方案由于鞍座与橡胶垫的厚度和为 45mm，H此需要另外将货物垫高 195.475+50-45=200.475mm,H 此选用高 210mm，长 2700mm，宽 1500mm 的横垫木将

17、货 物垫高。确定重车重心高35 + 20.8h =性 + 乌h车=35 x (1625+1211 + 40 + 5 + 210) + 20.8 x 723 = 2208.30(mm) Q + Q35 + 20.835 + 20.8车由于重心高度在20002400之间，需限速运行。根据相关规定，运行限速为50km/h， 通过侧向道岔限速15km/h。重车重心高度理 (mm)p运行限速# (km/hX且申：通对刨司道限(km/li 片2000/72400*5315，2400 1.4l 9000小头一端：2x 7200 x 2 =1.6 1.4l 9000根据计算结果可知，计算点应分别为货物两端断面

18、上的上顶点与最大侧宽处的点， 共计4个点。小头端计算点示意图大头端计算点示意图A计算点：中心高度为4716mm,侧宽为0mm；B计算点：侧高3091mm,侧宽为1625mm；C计算点：中心高度为4816mm,侧宽为0mm；D计算点：侧高3091mm,侧宽为1675mm。A点：B = 0mmX外=B + C外 + K - 36(2x)2 -12 (2 X 7.2)2 -92C =)=X1000 = 52.65(mm)外8R8 x 3002x7.2 X 2K = 75( -1.4) = 75 x (1.4) = 15(mm)19X 外=52.65 +15 - 36 = 31.65mmB点：B =

19、1250mmX外=B + C外 + K - 36(2x)2 -12 (2 X 7.2)2 -92C =)=X1000 = 52.65(mm)外8R8 x 3002x72 X 2K = 75(了 -1.4) = 75 x (9 -1.4) = 15(mm)X 外=1625 + 52.65 +15 - 36 = 1656.65mmC点：B = 0mmX = B + C外+ K - 36(2 x)2 -12 (2 X 8.4)2 - 92C = -)=X1000 = 83.85(mm)外 8R8x3002 -84x2K = 75(丁 -1.4) = 75 x (1.4) = 35( mm)X = 8

20、3.85 + 35 - 36 = 82.85mm外D点：B = 1690mmX外=B + C外 + K - 36(2 x)2 -12(2 X 8.4 - 92C外=8 = 8300 X1000 = 83.85(mm)2 x84x2K = 75(了 -1.4) = 75 x (9 -1.4) = 35( mm)X 外=1690 + 83.85 + 35 - 36 = 1772.85mm自轨面起算的高度(mm)限界距线路中心线所在垂直平面的距离(mm)机车车辆限界一级超限限界二级超限限界建筑限界*30901700190019402413根据计算可知D点一级超限。对于方案2：横向偏移量的计算：由于待

21、运货物为均质圆柱体，且最大宽度为3350mm,大于车辆宽度2980mm,于是， 可以保证待运货物的重心刚好在车辆纵向中心线所在平面。因此，横向偏移量为零。纵向偏移量的计算：由于，车辆的载重量为60t，货物重35t,则:% - Q = 60 - 35 = 251 101于是，纵向容许偏移量为：a容 = Q1 = x 9000 = 1285(mm)货物重心与重车横中心线重合，a需=0mm 1.4l 9000小头一端：2x 7200 x 2 =1.6 1.4l 9000根据计算结果可知，计算点应分别为货物两端断面上的上顶点与最大侧宽处的点， 共计4个点。小头端计算点示意图大头端计算点示意图A计算点：

22、中心高度为4716mm,侧宽为0mm；B计算点：侧高3061mm,侧宽为1625mm；C计算点：中心高度为4816mm,侧宽为0mm；D计算点：侧高3061mm,侧宽为1675mm。A点：B = 0mmX外=B + C外 + K - 36(2x)2 -12 (2 X 7.2)2 -92C =)=X1000 = 52.65(mm)外8R8 x 3002x7.2 X 2K = 75( -1.4) = 75 x (1.4) = 15(mm)19X 外=52.65 +15 - 36 = 31.65mmB点：B = 1250mmX外=B + C外 + K - 36(2x)2 -12 (2 X 7.2)2

23、 -92C =)=X1000 = 52.65(mm)外8R8 x 3002x72 X 2K = 75(了 -1.4) = 75 x (9 -1.4) = 15(mm)X 外=1625 + 52.65 +15 - 36 = 1656.65mmC点：B = 0mmX = B + C外+ K - 36(2 x)2 -12 (2 X 8.4)2 - 92C = -)=X1000 = 83.85(mm)外 8R8x3002 -84x2K = 75(丁 -1.4) = 75 x (1.4) = 35( mm)X = 83.85 + 35 - 36 = 82.85mm外D点：B = 1690mmX外=B +

24、 C外 + K - 36(2 x)2 -12 (2 X 8.4 - 92C外=8 = 8300 X1000 = 83.85(mm)2 x84x2K = 75(了 -1.4) = 75 x (9 -1.4) = 35( mm)X 外=1690 + 83.85 + 35 - 36 = 1772.85mm自轨面起算的高度(mm)限界距线路中心线所在垂直平面的距离(mm)机车车辆限界一级超限限界二级超限限界建筑限界*30601700190019402422根据计算可知D点一级超限。对于方案3：横向偏移量的计算：由于待运货物为均质圆柱体，且最大宽度为3350mm,大于车辆宽度2980mm,于是, 可以保

25、证待运货物的重心刚好在车辆纵向中心线所在平面。因此，横向偏移量为零。纵向偏移量的计算：由于，车辆的载重量为60t，货物重35t，则:P标-Q = 60 - 35 = 251 101于是，纵向容许偏移量为：a容 = Q1 = x 9000 = 1285(mm)货物重心与重车横中心线相差1900mm，a需=1900mm a容，此方案不可行；对于方案4：横向偏移量的计算：由于待运货物为均质圆柱体，且最大宽度为3350mm，大于车辆宽度2980mm，于是， 可以保证待运货物的重心刚好在车辆纵向中心线所在平面。因此，横向偏移量为零。纵向偏移量的计算：由于，车辆的载重量为60t，货物重35t，则:P标-Q

26、 = 60 - 35 = 251 101 于是，纵向容许偏移量为：1 容=Q l = 3- x 9000 = 1285(mm)货物重心与重车横中心线相差700mm，a需 = 500mm 1.4l 9000小头一端:7200 x 29000=7200 x 29000=1.6 1.4根据计算结果可知，计算点应分别为货物两端断面上的上顶点与最大侧宽处的点, 共计4个点。小头端计算点示意图大头端计算点示意图A计算点：中心高度为4716mm，侧宽为0mm；B计算点：侧高3081mm，侧宽为1625mm；C计算点：中心高度为4816mm，侧宽为0mm；D计算点：侧高3081mm，侧宽为1675mm。A点：

27、B = 0mmX外=B + C外 + K - 36(2x)2 -12 (2 x 7.2-92C外=28- = 800 X1000 = 52.65(mm)2x72 x 2K = 75(丁 -1.4) = 75 x (9 -1.4) = 15(mm)X 外=52.65 +15 - 36 = 31.65mmB点：B = 1250mmX外=B + C外 + K - 36(2x)2 -12(2 x 7.2)2 -92C外=28- = 8300 x1000 = 52.65(mm)2x72 x 2K = 75( -1.4) = 75 x (1.4) = 15(mm)l9X 外=1625 + 52.65 +1

28、5 - 36 = 1656.65mmC点：B = 0mmX = B + C外+ K - 36(2 x)2 -12 (2 X 8.4 - 92C外=-8- = 8300 X1000 = 83.85(mm)2 x84x2K = 75(了 -1.4) = 75 x (9 -1.4) = 35( mm)X = 83.85 + 35 - 36 = 82.85mm外D点：B = 1690mmX外=B + C外 + K - 36(2 x)2 -12 (2 X 8.4)2 - 92C外=-8- = 8300 X1000 = 83.85(mm)2 x84x2K = 75(了 -1.4) = 75 x (9 -1

29、.4) = 35( mm)X 外=1690 + 83.85 + 35 - 36 = 1772.85mm自轨面起算的高度(mm)限界距线路中心线所在垂直平面的距离(mm)机车车辆限界一级超限限界二级超限限界建筑限界*30801700190019402416根据计算可知D点一级超限。3.3装载方案集重检测通过查普通平车局部地板面承受均布载荷或对称集中载荷时容许载重量表可得，对 于 “如型平车，当Q=35t时，车地板的负重面长度为2500mm,可避免集重装载。而本货 物若直接置于平车上，负重面长度远远大于3000mm，T避免集重装载，货物下两鞍座中 心线间距应不小于1250mm。再将其置于货物转向架

30、上，因此不会产生集重的现象。经分析， 上述四种方案都不会发生集重现象。3.4选择的装载方案由上述超限计算进行比较可知，方案三不满足纵向偏移容许，因此首先被排除；方案一、 二、四均需要用到横垫木对货物进行垫高处理，同时这三个方案也都是一级超限，但是方案二需使用两辆游车，故排除方案二；方案一与方案四均使用一辆游车但方案一横垫木加高要 比方案四横垫木加高高，因此选择方案四为本次设计的最终方案。4.计算作用于货物上的力及需要加固装置承受的力4.1纵向惯性力重车总重：Q,20.8 + 35 = 55.8t由于货物采用柔性加固，故单位纵向惯性力:t0 = 0.0012=言-0.32Q总 + 29.85 =

31、 0.0012 x55.82-0.32x55.8 + 29.85 = 15.73(KN/t)纵向惯性力：T = Q x t0 = 35 x 15.73 = 550.55(KN)式中：Q总重车总重，单位：t，当。总 130t时，按130t计算；Q 货物重量，单位：t。4.2横向惯性力货物重心偏离车辆横中心线的距离：a = 0mm每吨货物的横向惯性力：n = 2. 82 + 2.2 a = 2.82 + 2. 2 x = 2. 82(KN /t)0l9000横向惯性力：N =七 x Q = 2.82 x 35 = 98.7( KN)式中: /车辆销距；4.3垂直惯性力本货物用普通货车装载。每吨货物

32、的垂直恨性力:q = 3. 54 + 3.78 * = 3. 54 + 3. 78 x = 3. 54(kN/t)垂l9000垂直惯性力：Q = q xQ = 3.54x35 = 123.9(KN)垂 垂4.4风力因货物受风面为圆柱体侧面，q = 0.245( KN / m 2)货物在车辆侧向迎风面投影面积：F = (7200 + 6000) x 3250 + 3350 x 2400 = 50.94( m 2)W = qF = 0.245 x 50.94 = 12.48(kN)式中：q 计算风压。4.5摩擦力因货物为钢制，并与鞍座上的橡胶垫相接触，比较钢制货物与橡胶垫间、橡胶垫 与钢制鞍座、鞍

33、座与横垫木，一级横垫木与木质车地板间的摩擦系数，取较小者为 u = 0.40。则纵向摩擦加 F纵=9.8uQ = 9.8x0.40 x35 = 137.20(KN)摩横向摩擦加 F横= (9.8Q-Q ) = 0.40 x(9.8x35-123.9) = 87.64(KN)摩垂5货物稳定性计算在货物运输的过程中作用于货物上的纵向惯性力、横向力和风力，可能使货物产生纵、 横方向的倾覆、滚动或移动，而货物的重力及其与车地板间的摩擦力，属于稳定因素，可阻 止货物产生纵、横方向的倾覆、滚动和移动。重力和摩擦力能否保证货物稳定，需通过以下 计算。5.1货物倾覆的稳定系数9.8Qa 门=Th=2.40 1

34、.259.8 x 35 x 72009.8Qa 门=Th=2.40 1.25550.55 x (1625 + 45 + 200)根据计算货物的纵向倾覆系数为2.40，高于1.25因此不可能产生纵向倾覆。因货物为圆柱体，不可能在横向产生倾覆，但要防止其横向发生滚动。因鞍座四口深度较大，故不需掩木。货物重心所在横向垂直平面至四口与货物接触点之间的距离为：b =、:(D/2)2-(D/2 h凹)2 = &3250/2)2 -(3250/2 260)2 = 881.70(mm) 其中凹=0.08D=3250*0.08=260mm横向滚动的稳定系数：门=9Q =9.8x35x881.7。 川“心(N + W)(D/2 - h凹)(98.7 +12.48)(3250/2-260)所以，货物在横向满足滚动的稳定性。5.2货物水平移动的稳