普通平車避免集重的研究

[摘要] 對平車中梁的受力狀況進行分析，推導出平車底架的許用彎矩公式，提出平車避免集重的2種新方法。

[關(guān)鍵詞] 平車 集重 受力分析

1 平車中梁的受力分析

1.1 平車中梁承受集中載荷

圖1為平車中梁中部承受集中載荷受力圖。A、B點為車輛銷心位置，C為集中載荷F的作用點，l表示車輛銷距，x表示中梁任意橫截面。

圖1

1.1.1 中梁受力

∵，

∴，

1.1.2 中梁彎矩

AC段：

BC段：

Mx與x均為線性關(guān)系，因此，集中載荷作用點C處的彎矩最大。

當F值保持不變，C點在AB間移動時，中梁彎矩為：

M與c成二次線性關(guān)系，當 時，M為最大值：

1.1.3 結(jié)論

平車中梁承受固定的集中載荷時，集中載荷施加在正中部所產(chǎn)生的彎矩最大；當集中載荷向中梁兩端偏移時，所產(chǎn)生的彎矩就會減小。

1.2 平車中梁承受均布載荷

圖2為平車中梁中部承受均布載荷受力圖。k為均重貨物的支重面長度，Q為貨物重量， 為貨物重心偏離平車橫中心線距離，f表示中梁任意橫截面處承受的作用力。

1.2.1 中梁受力

，

∵，

圖2

1.2.2 中梁彎矩

AC段：

Mx與x為線性關(guān)系。

CD段：

Mx與x成二次線性關(guān)系。

DB段：

Mx與x為線性關(guān)系。

當貨物重量Q保持不變，在AB間移動時，中梁承受的最大彎矩為：

（1）

與a成二次線性關(guān)系，當 時， 為最大值：

（2）

1.2.3 結(jié)論

當單件貨物裝在平車正中部時，所產(chǎn)生的彎矩最大；當單件貨物向中梁兩端偏移時，所產(chǎn)生的彎矩就會減小。即平車要避免集重，可通過改變貨物縱向裝載位置的方法來實現(xiàn)，可以不使用橫墊木。

1.3 平車中梁承受對稱集中載荷

圖3為平車中梁中部承受對稱集中載荷受力圖。C、D為對稱集中載荷F的作用點， 為對稱集中載荷偏離平車橫中心線距離。

圖3

1.3.1 中梁受力

1.3.2 中梁彎矩

AC段：

Mx與x為線性關(guān)系。

CD段：

Mx與x的變化無關(guān)。

DB段：

Mx與x為線性關(guān)系。

當F值保持不變，中梁彎矩的最大值為：

（3）

1.3.3 結(jié)論

當對稱集中載荷的作用點向中梁兩端偏移時，所產(chǎn)生的彎矩就會減小。所以當2件重量小于平車標記載重二分之一的貨物，對稱地裝于平車橫中心線兩側(cè)一定范圍之外時，就能起到避免集重的效果。

2 確定平車的許用彎矩

根據(jù)式（2），平車許用彎矩為：

（4）

式中：—— 平車局部地板負重面長度；

—— 平車局部地板面承受均布載荷時的最大容許載重量；

l —— 平車銷距，mm。

所以，根據(jù)《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》規(guī)定的平車局部地板面承受均布載荷時容許載重量，就可計算出在承受不同支重面長度的貨物時，平車的許用彎矩（見表1）。

表1 平車承受不同支重面長度貨物時的許用彎矩

平車型號N60N17

車輛銷距9300mm9000mm

平車地板負重面

長度(mm)最大容許載重

（t）許用彎矩

(kgf.mm)最大容許載重

（t）許用彎矩

(kgf.mm)

100025550000002553125000

200027.5570625003060000000

250028.5573562503567812500

300030585000004075000000

400033602250004578750000

500035595000005081250000

600040630000005379500000

700045652500005575625000

800050662500005771250000

900055660000006067500000

100006064500000

3 縱向位移貨物避免平車集重的條件

為避免集重必須滿足： ≤ ，根據(jù)式（1）和式（4）推導可得貨物重心縱向偏離量 為：

≥

∵≥

∴≥

式中： —— 貨物重量，t。

根據(jù)《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》規(guī)定，貨物重心縱向偏離車輛橫中心線的容許距離 ：

（1）當 ＜10t時， ≤ ；

（2）當 ≥10t時， ≤ 。

式中：—— 平車的容許載重量，t；

因此通過縱向位移使平車避免集重的條件為：

（1）當 ＜10t時， ≤ ≤ ；

（2）當 ≥10t時， ≤ ≤。

4 兩件貨物對稱式裝載避免平車集重的條件

為避免集重必須滿足： ≤

根據(jù)式（3）和式（4）推導可得到每件貨物重心與車輛橫中心線間的距離 為：

≥

當 ≈2 時， ≥ 。

5 總結(jié)

普通平車為避免集重裝載，應按貨物重量、貨物支重面長度和平車局部地板面承受均布載荷時的最大容許載重量，確定所選用的車型及裝載方案。當貨物重量較大，且貨物支重面長度不能滿足規(guī)定條件時，除了可以按照《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》的規(guī)定，采用橫墊木或縱橫墊木的方法使平車避免集重，還可以采用縱向位移（或加配重）和對稱式裝載的方法來達到避免集重的目的。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文