1、鐵路貨物運輸裝載加固方案設計姓 名： 學 號： 專 業： 年 級： 學 院： 指導教師： 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc453525061 第一篇 鐵路貨物運輸裝載加固方案設計任務書 頁第二篇 鐵路貨物運輸裝載加固方案設計說明書第一章 分析貨物的特點及運輸要求一、貨物特點本次裝載加固的貨物為鋼制均重等斷面圓柱體貨物一件，其重量為40t，長15.9m。由半徑不同的兩個圓柱體構成，大半徑一端長12.9m，直徑為3.38m；小半徑一端長3m,直徑為2.5m。貨物支重面長度為：7.8+5.1=12.9(m)，貨物的重心距離大半徑一端為7.8m。貨物的具體外形尺寸

2、如下圖所示：7800mm7800mm5100mm3000mmD=3380mmmD=2500mmQ=40t二、運輸要求本貨物為圓柱形貨物，在列車運行中或調車過程中容易發生滾動。所以必須使用掩木、三角木或其他加固材料進行加固。本設計采用在貨物底部放置鞍座，鞍座凹口底部高度為40mm，凹口深度為280mm，貨物與鞍座間墊有橡膠墊其厚度為5mm。此外必要時使用掩木和橫墊木，同時采用腰箍加固的方式，腰箍兩端拉直部分與縱向垂直平面之間夾角。為防止貨物發生移動，橫腰箍可以用扁鋼帶或鋼絲繩以緊固部件做成，利用其拉力，增加貨物對車地板的壓力，以增大貨物的摩擦力。本設計中采用扁鋼帶。由于貨物本身長度較大，還應注意

3、游車的選用及區間速度和過岔速度的限制。第二章 確定裝車類型本課程設計中其準用貨車不限，但選擇的裝車類型必須考慮經濟合理。首先排除長大貨物列車，其使用起來不劃算。通過對貨物特點的綜合分析，本設計中選用N17型I56Q平車，車體材質為木地板。車底板面高1209mm，自重19.1t，載重60t，固定軸距1750mm，銷距l=9000mm，車底板長度L=13000mm，車底板寬度2980mm，空車重心高723mm。具體尺寸見下表：車型自重（t）載重（t）車底架長寬（mm）固定軸距（mm）轉向架中心距（mm）地板面至軌面高度（mm）重心高度（mm）19.160175090001209723第三章 確定裝

4、載方案一、闊大貨物裝載必須遵守的基本技術條件一般情況下，貨物裝車后其重心或總重心（一車裝幾件貨物時）應能垂直投影到車地板縱、橫中心線的交叉點上（簡稱“落在車輛中央”）。特殊情況下必須偏離車輛中央時，橫向偏離（即離開車地板縱中心線）不得超過100mm，超過時必須采取配重措施；縱向偏離（即離開車地板橫中心線）要保證車輛轉向架承受的貨物重量不超過貨車標記載重的1/2，同時要保證車輛兩轉向架負重之差不大于10t，另有規定者除外。一車裝載兩件或多件貨物時，應避免對角線裝載。重車重心高度從軌面起，一般不得超過2000mm，超過時可采取配重措施降低重車重心高度或限制該重車的運行速度。二、裝載方案比選經過分析

5、，該貨物的裝載方案有以下幾種，下面分別對此進行分析 = 1 * GB3 方案一：貨物重心落到車輛中央貨物重心落在平車車底板中心位置，如圖1所示（單位：mm）。大半徑端突出1300mm，小半徑端突出1600mm（紅色標注）由于突出部分均大于300mm，故需要加掛兩輛游車。 圖 11）貨物重心縱向偏離量：無，重心在車底板橫中心線上。2）貨物重心橫向偏離量：無，重心在車底板縱中心線上。3）橫墊木需要高度：貨物所需橫墊木的高度按通過駝峰的要求考慮，可得： 式中：a貨物突出端至負重車最近輪對軸心所在垂直平面的距離（mm）；游車地板與負重車地板高度差，游車高時取正，反之取負； f突出貨物撓度，設計中均取為

6、0 80負重車地板空重高度差（30mm）與安全距離（50mm）之和。上式中：（mm） 車底板長度；車輛銷距； 轉向架固定軸距；貨物突出車端外方長度 由于兩邊均有突出，因此分別計算如下： 大半徑端:； H墊=0.0312425+0+0+80=155.18(mm) 由于鞍座高度為40mm，外加5mm的厚橡膠墊，所需橫墊木高度為：155.18-40-5=110.175取120mm。 小半徑端：同理，由上式公式得a=2725(mm), =0.0312725+0+0+80-（1690-1250）=-275.525(mm)，所以不需墊高。綜上，該方案需要的橫墊木高度為120mm。4）計算重車重心高度： 貨

7、物裝車后貨物重心自軌面高為：重車重心據軌面的高度：H=重心超過了2000mm，因此若能滿足配重技術條件可進行配重。但是考慮到貨物尺寸較大不易配重，此時重車重心高度在20002400mm之間，查表得區間限速50km/h，通過側向道岔時限速15km/h。5）超限等級確定：因為貨物為均重等斷面圓柱體，在大半徑貨物端部時至車輛橫中心線距離x=7.8m，小半徑貨物貨端至車輛橫中心線距離x=8.1m。則2x/l均大于1.4，所以檢定斷面為端部。選定三個計算點A、B、C，如圖2（藍色部分）所示，并對其進行分析： 圖2A點其高度最高，但其實測半寬為0，因此不可能超限。B、C點其高度相同但B點的實測半寬大于C，

8、C點的偏差量大于B。因此對B、C兩點進行比較：B點：該點至車輛橫中心線的距離：x=7.8m，2x=15.6m距軌面高為：3380/2+1209+120+45=3064mm。C外= (2x)2-l28R1000K= 752xl-1.4 =75(15.6X外=B+ C外+K-36=1690+67.65+25-36=1746.65（mm）查超規知，通過查表在高度為3064時，超過了機車車輛限界1700未超過一級限界1900。所以屬于中部一級超限。C點：該點至車輛橫中心線的距離：x=8.1m，2x=16.2m。距軌面高為：3064mm。C外=(2x)2-l28R1000=(16.216.2-9K=75

9、2xl-1.4=75X外=B+ C外+K-36=1250+75.60+30-36=1319.6（mm）查超規可知，該點未超限。綜上所述，采用該裝載方案時，貨物為中部一級超限。 6）裝載方案集重檢查：通過查普通平車局部地板面承受均布載荷或對稱集中載荷時容許載重量表可得，對于型平車，當Q=40t時，車地板的負重面長度為3000mm，可避免集中。對于本貨物，若將其直接置于車地板上，車地板負重面長度為12900mm，遠大于3000mm，而且本設計還將貨物放在鞍座上且有橫墊木因此不會產生集重現象。兩橫墊木中心線間最小距離為1500mm。 = 2 * GB3 方案二：大半徑端貨物偏離車輛橫中心線最大容許偏

10、離量 P容=60t ,Q=40t, P容 a容=5lQ=59401000=1125大半徑端貨物重心偏離平車車底板中心最大容許量，如圖3所示（單位：mm）。大半徑端突出175mm，小半徑端突出2725mm（紅色標注）由于小半徑端突出部分大于300,需要加掛一輛游車。 圖31）貨物重心縱向偏離量：無，重心在車底板橫中心線上。2）貨物重心橫向偏離量：1125mm。3）橫墊木需要高度：貨物所需橫墊木的高度按通過駝峰的要求考慮，可得：大半徑端:； H墊=0.0311300+0+0+80=40.3(mm) 由于鞍座高度為40mm，外加5mm的厚橡膠墊，所以鞍座即可滿足要求，不需橫墊木。小半徑端：同理，由上

11、式公式得a=3850(mm), =0.0313850+0+0+80-（1690-1250）=-240.65(mm)，所以不需墊高。綜上，該方案不需要橫墊木。4）計算重車重心高度： 貨物裝車后貨物重心自軌面高為：重車重心據軌面的高度：H=重心超過了2000mm，因此若能滿足配重技術條件可進行配重。但是考慮到貨物尺寸較大不易配重，此時重車重心高度在20002400mm之間，查表得區間限速50km/h，通過側向道岔時限速15km/h。5）超限等級確定：因為貨物為均重等斷面圓柱體，在大半徑貨物端部時至車輛橫中心線距離x=6.675m，小半徑貨物貨端至車輛橫中心線距離x=9.225m。則2x/l均大于1

12、.4，所以檢定斷面為端部。選定三個計算點A、B、C，如圖3（藍色部分）所示，同理經分析只需比較B、C兩點。 B點：該點至車輛橫中心線的距離：x=6.675m，2x=13.35m距軌面高為：3380/2+1209+45=2944mm。C外= (2x)2-l28R1000 =(178.2225-81)K= 752xl-1.4 =75(13.35X外=B+ C外+K-36=1690+40.5+6.25-36=1700.75（mm）查超規知，通過查表在高度為2944時，超過了機車車輛限界1700未超過一級限界1900。所以屬于中部一級超限。C點：該點至車輛橫中心線的距離：x=9.225m，2x=18.

13、45m。距軌面高為：2944mm。C外=(2x)2-l28R1000=(340.4025-81)K=752xl-1.4=75(18.45X外=B+ C外+K-36=1250+108.08+48.75-36=1370.83（mm）查超規可知，該點未超限。綜上所述，采用該裝載方案時，貨物為中部一級超限。 6）裝載方案集重檢查：通過查普通平車局部地板面承受均布載荷或對稱集中載荷時容許載重量表可得，對于型平車，當Q=40t時，車地板的負重面長度為3000mm，可避免集中。對于本貨物，若將其直接置于車地板上，車地板負重面長度為12900mm，遠大于3000mm，因此不會產生集重現象。 = 3 * GB3

14、 方案三：小半徑端貨物偏離車輛橫中心線最大容許偏離量小半徑端貨物重心偏離平車車底板中心最大容許量，如圖4所示（單位：mm）。大半徑端突出2425mm，小半徑端突出475mm（紅色標注）由于突出部分均大于300,需要加掛兩輛游車。圖41）貨物重心縱向偏離量：無，重心在車底板橫中心線上。2）貨物重心橫向偏離量：1125mm。3）橫墊木需要高度：貨物所需橫墊木的高度按通過駝峰的要求考慮，可得：大半徑端:； H墊=0.0313550+0+0+80=190.05(mm) 由于鞍座高度為40mm，外加5mm的厚橡膠墊，所以橫墊木高度為145.05，取150mm。 小半徑端：同理，由上式公式得a=1600(

15、mm), =0.0311600+0+0+80-（1690-1250）=-310.4(mm)，所以不需墊高。綜上，該方案需要橫墊木高為150mm。4）計算重車重心高度： 貨物裝車后貨物重心自軌面高為：重車重心據軌面的高度：H=重心超過了2000mm，因此若能滿足配重技術條件可進行配重。但是考慮到貨物尺寸較大不易配重，此時重車重心高度在20002400mm之間，查表得區間限速50km/h，通過側向道岔時限速15km/h。5）超限等級確定：因為貨物為均重等斷面圓柱體，在大半徑貨物端部時至車輛橫中心線距離x=8.925m，小半徑貨物貨端至車輛橫中心線距離x=6.975m。則2x/l均大于1.4，所以檢

16、定斷面為端部。選定三個計算點A、B、C，如圖4（藍色部分）所示，此時B處其實測寬度和偏差量都最大，因此只需確定B處超限等級即可。B點：該點至車輛橫中心線的距離：x=8.925m，2x=17.85m距軌面高為：3380/2+1209+45+150=3094mm。C外= (2x)2-l28R1000 =(318.6225-81)K= 752xl-1.4 =75(17.85X外=B+ C外+K-36=1690+99.0+43.75-36=1796.76（mm）查超規知，通過查表在高度為3094mm時，超過了機車車輛限界1700未超過一級限界1900。所以采用該方案時屬于中部一級超限。6）裝載方案集重

17、檢查：通過查普通平車局部地板面承受均布載荷或對稱集中載荷時容許載重量表可得，對于型平車，當Q=40t時，車地板的負重面長度為3000mm，可避免集中。對于本貨物，若將其直接置于車地板上，車地板負重面長度為12900mm，遠大于3000mm，而且本設計還將貨物放在鞍座上且有橫墊木因此不會產生集重現象。兩橫墊木中心線間最小距離為1500mm。 = 4 * GB3 方案四：兩端均突出車端且突出距離相等 兩端均突出車端且突出距離相等，如圖5所示（單位：mm）。大半徑端突出1450mm，小半徑端突出1450mm（紅色標注）由于突出部分均大于300,需要加掛兩輛游車。圖51）貨物重心縱向偏離量：無，重心在

18、車底板橫中心線上。2）貨物重心橫向偏離量：150mm。3）橫墊木需要高度：貨物所需橫墊木的高度按通過駝峰的要求考慮，可得：大半徑端:； H墊=0.0312575+0+0+80=159.825(mm) 由于鞍座高度為40mm，外加5mm的厚橡膠墊，所以橫墊木高度為114.825，取120mm。 小半徑端：同理，由上式公式得a=2575(mm), =0.0311600+0+0+80-（1690-1250）=-280.175(mm)，所以不需墊高。綜上，該方案需要橫墊木高為120mm。4）計算重車重心高度： 貨物裝車后貨物重心自軌面高為：重車重心據軌面的高度：H=重心超過了2000mm，因此若能滿足

19、配重技術條件可進行配重。但是考慮到貨物尺寸較大不易配重，此時重車重心高度在20002400mm之間，查表得區間限速50km/h，通過側向道岔時限速15km/h。5）超限等級確定：因為貨物為均重等斷面圓柱體， x=7.95m。2x/l大于1.4，所以檢定斷面為端部。選定三個計算點A、B、C，如圖5（藍色部分）所示，此時B處其實測寬度和偏差量都最大，因此只需確定B處超限等級即可。B點：該點至車輛橫中心線的距離：x=7.95m，2x=15.9m距軌面高為：3380/2+1209+45+120=3064mm。C外= (2x)2-l28R1000 =(252.81-81)K= 752xl-1.4 =75

20、(15.9X外=B+ C外+K-36=1690+71.59+27.5-36=1753.09（mm）查超規知，通過查表在高度為3064mm時，超過了機車車輛限界1700未超過一級限界1900。所以采用該方案時屬于中部一級超限。6）裝載方案集重檢查：通過查普通平車局部地板面承受均布載荷或對稱集中載荷時容許載重量表可得，對于型平車，當Q=40t時，車地板的負重面長度為3000mm，可避免集中。對于本貨物，若將其直接置于車地板上，車地板負重面長度為12900mm，遠大于3000mm，而且本設計還將貨物放在鞍座上且有橫墊木因此不會產生集重現象。兩橫墊木中心線間最小距離為1500mm。 = 5 * GB3

21、 方案5：貨物大頭端與車端平齊此時貨物重心偏離車輛橫中心線距離為7800-6500=1300mm1125mm，所以該方案不可行。 = 6 * GB3 方案6：貨物小頭端與車端平齊此時貨物重心偏離車輛橫中心線距離為3000+5100-6500=1600mm1125mm，所以該方案不可行。比較以上6種方案，方案二貨物重心偏離車輛橫、縱中心線距離在允許偏離距離內，且只使用一輛游車，重車重心高度較低，不需要墊橫墊木。遵循降低重車重心高度和少用車的原則，故選擇方案二作為最終方案。第四章 作用于貨物上的力及需加固裝置承受的力一、作用于貨物上的力本裝載加固方案用扁鋼帶加固，且車體材質為木地板，故屬于柔性加固

22、。1）縱向慣性力（T）柔性加固的單位縱向慣性力為：=0.0012（19.1+40）2-0.3259.1+29.85=15.129（KN/t）縱向慣性力為：=15.12940=605.2（KN）式中：Q總重車總重；Q 貨物重量。2）橫向慣性力（N）每噸貨物的橫向慣性力為： =2.82+2.21125/9000=3.095(KN/t)橫向慣性力為： =403.095=123.8(KN)式中：貨物重心偏離車輛橫中心線的距離；車輛銷距；Q 貨物重量。3）垂直慣性力用普通貨車裝載時：用長大貨物車裝載時：貨物重心偏離車輛橫中心線的距離。車輛銷距。Q 貨物重量，t。本設計采用普通貨車裝載，故Q垂=（3.54

23、+3.781125/9000）40=160.5(KN)。4）風力 式中： F貨物在車輛側向迎風面投影面積； q計算風壓。受風面為平面時： q=0.49kN/m2受風面為圓柱體或球體的側面時：q=0.245kN/m2故：W=0.245(3.3812.9+2.53)=12.5(KN) 摩擦力當貨物與車底板之間加有墊木或襯墊時，應取貨物與墊木或襯墊間及墊木或襯墊與車地板間摩擦系數較小者計算。本貨物與車地板間加有鞍座，且貨物與鞍座間還隔有5mm的橡膠墊。而貨物（鋼板）與橡膠墊間的摩擦系數，鞍座與橡膠墊間的摩擦系數，鞍座與車地板（木）間的摩擦系數故摩擦系數，取三者間的最小值，即。縱向摩擦力： =9.80

24、.4540=176.4（KN） 橫向摩擦力： =0.45(9.840-160.5)=104.2（KN）式中： 貨物與車地板間滑動摩擦系數。 Q 貨物重量，t。二、需加固裝置承受的力 鞍座凹口深度足以保證貨物不會發生橫向滾動。僅需要防止貨物發生縱向移動和帶著鞍座橫向移動。需要加固裝置承受的縱向和橫向水平力如下：縱向：T=T-F摩縱 QUOTE F摩縱 =605.2-176.4=428.8（KN橫向：N=1.25（N+W）-F摩橫=1.25第五章 貨物穩定性計算在運輸過程中作用于貨物上的縱向慣性力、橫向力和風力，可能使貨物產生縱、橫方向的傾覆、滾動或移動，而貨物的重力及其與車地板間的摩擦力，屬于穩

25、定因素，可阻止貨物產生縱、橫方向的傾覆、滾動和移動。重力和摩擦力能否保證貨物穩定，需驗算。由于本貨物為長大圓柱形貨物，故主要考慮其水平移動的穩定性和橫向滾動的穩定性。一、貨物水平移動的穩定性為防止貨物在車輛上發生縱向水平移動，需要加固材料或裝置承受的縱向水平力為：T=T-F摩縱 QUOTE F摩縱 =605.2-176.4=428.8（KN為防止貨物在車輛上發生橫向水平移動，需要加固材料或裝置承受的橫向水平力為：N=1.25（N+W）-F摩橫=1.25由于和的值均大于零，故僅僅依靠摩擦力不足以阻止貨物發生縱向或橫向的移動，需要進行加固。二、貨物滾動的穩定性用掩擋（鞍座）進行加固后，貨物免于橫向滾動（本貨物縱向不會發生滾動）的條件是： 式中：b貨物重心