Расчет нагрузок на оси и сцепное устройство полуприцепа

7.1 Расчет нагрузок на оси и сцепное устройство полуприцепа

Силы, действующие на полуприцеп, остались те же, за исключением массы груза:

Снаряженная масса Fпп 7300 кг

Длина полуприцепа A 13800 мм

Колесная высота G 8000 мм

Передний свес L 1675 мм

Масса груза Fгр 26000 кг

Xгр= =6000 мм

Xпп=0.8*G=0.8*8000=6400 мм

X1= Xгр-L=6000-1675=4325 мм

Для расчета нагрузок Rсу и R3 примем прямоугольную систему координат XY, начало которой расположено в точке сцепного устройства (см. рис. 22).

Условия равновесия для полуприцепа:

Из уравнения моментов сил определим нагрузку па тележку полуприцепа Rз:

R3===19896 кг

Из уравнения проекций сил на ось Y найдем Rсу:

Rсу=Fгр+Fпп-R3=26000+7300-19896=13404 кг

7.2 Расчет нагрузок на оси тягача

Для расчетов необходимо знать, какие силы действуют на тягач (см. рис. 23):

Масса в снаряженном состоянии Fт 6515 кг

В том числе на заднюю ось R2 2035 кг

Допустимая нагрузка на ССУ Rсу 13682 кг

Полная масса автопоезда ∑R 40000 кг

b 3800 мм

b1 0 мм

x 640 мм

Для определения нагрузок на оси тягача, примем прямоугольную систему координат (см. рис. 23), начало которой совместим с передней осью тягача.

Координаты сил в принятой системе координат равны:

xсу=b+x

x2=b+

Условия равновесия для тягача:

Рассчитаем координату центра тяжести тягача, используя уравнение моментов нагрузок на оси (от собственной массы тягача) относительно центра тяжести тягача:

Fтяг*c-R2*(b+) =0 c===1186.95 мм ≈1.187 м

Из уравнения моментов сил определим нагрузку на заднюю ось тягача R2:

R2===17697 кг

Нагрузка на переднюю ось тягача:

R1=Fтяг+ Fсу- R2=6515+13404-17697=2222 кг

Проверим полученные результаты:

R1+ R2+ R3= Fтяг+ Fгр+Fпп

2222+17697+19896=6515+26000+7300

39815=39815

Равенство полученных результатов означает, что расчеты выполнены правильно, теперь необходимо сравнить расчетные нагрузки с допустимыми ограничениями (табл. 5)

Таблица 5 Сравнение результатов расчета с допустимыми ограничениями

Тягач	Допустимая нагрузка, кг	Расчетная нагрузка, кг
На переднюю ось R1	4480	2222
На заднюю ось R2	13000	17697
На седельно-сцепное устройство Rсу	13682	13404
Полуприцеп
На седельно-сцепное устройство Rсу	14000	13404
На заднюю ось R3	24000	19896
Состав ТС (тягач + полуприцеп)
Фактическая масса ∑R	40000	39815

Вывод: в данном случае тоже есть превышение допустимого параметра нагрузки на заднюю ось тягача. Но теперь у нас есть большой запас по нагрузке на заднюю ось полуприцепа. Произведем коррекцию размещения груза в полуприцепе, то есть сдвинем груз в заднюю часть кузова.

Используя схему сил, действующих на полуприцеп (см. рис. 22), рассчитаем новое расположение центра тяжести груза, учитывая максимальную допустимую нагрузку на заднюю ось полуприцепа R3:

X1.1==≈5.588 м

Груз в кузове можно сдвинуть на:

∆X= X1.1- X1=5588-4325=1263 мм

Реальные габариты груза и внутренний размер грузового отделения позволяют переместить весь груз на:

∆Xmax=13620-40*300=1620 мм

Так как ∆Xmax ≥ ∆X, то мы можем сдвинуть груз на ∆X, то есть на 1263. Значит == 24000 кг

Условия равновесия для полуприцепа (см. рис. 22):

Из уравнений проекций сил на ось Y определим нагрузку на сцепное устройство:

=Fгр+Fпп-=26000+7300-24000=9300 кг

Условия равновесия для тягача:

Из уравнения моментов сил определим новую нагрузку на заднюю ось тягача:

===12901 кг

Нагрузка на переднюю ось тягача:

=Fтяг+ - =6515+9300-12901=2914 кг

Проверим полученные результаты:

+ + = Fтяг+ Fгр+Fпп

2914+12901+24000=6515+26000+7300

39815=39815

Равенство полученных результатов означает, что расчеты выполнены правильно, теперь необходимо сравнить расчетные нагрузки с допустимыми ограничениями (табл. 6)

Таблица 6 Сравнение результатов расчета с допустимыми ограничениями

Тягач	Допустимая нагрузка, кг	Расчетная нагрузка, кг
На переднюю ось R1	4480	2914
На заднюю ось R2	13000	12901
На седельно-сцепное устройство Rсу	13682	9300
Полуприцеп
На седельно-сцепное устройство Rсу	14000	9300
На заднюю ось R3	24000	24000
Состав ТС (тягач + полуприцеп)
Фактическая масса ∑R	40000	39815

Вывод: ни одно из ограничений не нарушено. Транспортное средство загружено правильно.

Заключение по результатам работы

Курсовая работа состоит из двух частей. В первой части было необходимо подготовить груз к погрузке в транспортное средство. Во второй - для выбранного варианта загрузки рассчитать фактические нагрузки на оси и сцепное устройство состава транспортных средств, а также из-за превышения одного из ограничений по массе произвести коррекцию груза.

Для выполнения данной работы было дано четыре типа паллетов разных размеров: 1200*800, 1200*1000, 1200*1600 и 1200*1800. Необходимые действия для формирования грузовой единицы:

рассмотреть возможное размещение груза на этих паллетах;

рассчитать количество слоев, которые будут укладываться на каждом из типов паллетов с учетом ограничений по максимально допустимой высоте и максимально допустимой массе;

рассчитать возможное количество перевозимых паллетов, исходя из грузоподъемности;

рассмотреть возможные варианты размещения паллетов в полуприцепе.

Из всех вариантов загрузки полуприцепа грузом на паллетах был выбран вариант использования паллетов с размерами 1200*1000. Количество перевозимых коробок – 780, масса груза 20540 кг. Общий объем груза составляет 51.792 м3.

Коэффициенты использования транспортного средства при загрузке на паллетах:

исходя из объема груза =58,2%

исходя из максимальной грузоподъемности=78.4%

Так как коэффициенты использования транспортного средства при загрузке на паллетах достаточно низкие, то было принято решение рассмотреть вариант загрузки полуприцепа коробками без паллетов. С учетом ограничений по грузоподъемности и объему, можно загрузить 1044 коробки - 180 коробок в одном слое, 45 коробок в одном ряду по длине кузова и 4 ряда коробок по ширине, 5.8 слоев. Последний верхний слой неполный – 144 коробки, что составляет 36 коробок в одном ряду по длине кузова.

Масса и объем груза: M= 26100 кг, V= 56.376 м3.

Оставшееся свободное место по высоте составляет 895 мм.

Оставшееся свободное место по длине составляет 120 мм.

Оставшееся свободное место по ширине составляет 80 мм, по 40 мм с каждой стороны, так как груз размещается посередине относительно стенок полуприцепа. Коэффициенты использования транспортного средства (коэффициенты загрузки) равны:

исходя из объема груза =63.3%

исходя из максимальной грузоподъемности=99.7%

Такой способ загрузки позволяет максимально использовать данный полуприцеп, но при этом значительно усложняются процедуры погрузки и разгрузки, крепления груза в полуприцепе. Для верхнего неполного слоя необходимы дополнительные крепления, вследствие чего общие расходы на крепление груза возрастают.

При определении фактических нагрузок на оси и сцепное устройство состава транспортных средств, оказалось превышено одно из допустимых параметров нагрузки – на заднюю ось тягача. Небольшой запас по нагрузке на заднюю ось полуприцепа позволил сделать коррекцию размещения груза в полуприцепе – сдвинуть коробки к задней части кузова на 120 мм, но перегрузка на заднюю ось тягача по-прежнему осталась высокой.

Тогда было принято решение использовать пространство в 895 мм по высоте полуприцепа, уменьшив количество коробок в одном ряду по длине кузова с 45 до 40 штук. Всего к погрузке было подготовлено 1040 коробок - в одном слое 160 штук (40*4), 6.5 слоев. Последний верхний слой неполный – 80 коробок, что составляет 20 коробок в одном ряду по длине кузова.

Масса и объем груза: M= 26000 кг, V= 56.16 м3

Оставшееся свободное место по высоте составляет 685 мм.

Оставшееся свободное место по длине составляет 1620 мм.

Оставшееся свободное место по ширине составляет 80 мм, по 40 мм с каждой стороны, так как груз размещается посередине относительно стенок полуприцепа.

Таким образом, было освобождено место по длине кузова на 1620 мм, чтобы уменьшить нагрузку на заднюю ось тягача, переместив груз к задней стенке полуприцепа. Это позволило добиться соблюдения всех допустимых ограничений.

Окончательные значения коэффициентов использования транспортного средства:

исходя из объема груза =63.1%

исходя из максимальной грузоподъемности =99.3%

Список использованной литературы

1.  Конспект лекций

2.  А. Н. Медведев, Задания и методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Грузы и обработка грузов", Рига: Институт Транспорта и Связи, 2008. 28 с.