Загрузка транспортного средства

5. Схема загрузки грузового помещения

В качестве оптимального варианта загрузки полуприцепа была выбрана коробочная загрузка. В этом случае полуприцеп используется на 63.3% своего объема, а по грузоподъемности на 99.7%. Максимальное количество коробок 1044, масса груза 26100 кг. Расположение коробок в полуприцепе показано на рисунках 19 и 20.

Оставшееся свободное место по высоте составит: 2635-5.8*300=895 мм

Оставшееся свободное место по длине составит: 13620-45*300=120 мм

Оставшееся свободное место по ширине составит: 2480-4*600=80 мм, по 40 мм с каждой стороны, так как груз размещается посередине относительно стенок полуприцепа.

Количество слоев при данной загрузке составляет 5.8, по длине кузова 45 коробок в одном ряду, по ширине кузова 4 коробки – всего в одном слое 180 коробок. Последний верхний слой неполный – 144 коробки, что составляет 36 коробок в одном ряду по длине кузова.

Вывод: способ загрузки полуприцепа коробками без использования паллетов, 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 возрастут.

6. Определение нагрузок на оси и сцепное устройство транспортного средства

Для упрощения расчетов разделим автопоезд на две составные части – тягач и полуприцеп, которые рассчитаем отдельно.

6.1 Расчет нагрузок на оси и сцепное устройство полуприцепа

Для расчетов необходимо знать, какие силы действуют на полуприцеп:

Снаряженная масса Fпп 7300 кг; Длина полуприцепа A13800 мм

Колесная высота G8000 мм; Передний свес L1675 мм

Масса груза Fгр26100 кг

Так как полуприцеп загружен одинаковыми коробками, то центр приложения силы Fгр будет находиться на пересечении диагоналей прямоугольника груза (рис. 21).

Следовательно:

Xгр= =6750 мм

Xпп=0.8*G=0.8*8000=6400 мм

X1= Xгр-L=6750-1675=5075 мм

Рис. 21. Схема загрузки полуприцепа

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

Рис. 22. Схема сил действующих на полуприцеп

Необходимо записать условия равновесия для полуприцепа:

Из уравнения моментов сил определим нагрузку па тележку полуприцепа Rз:

R3===22397 кг

Из уравнения проекций сил на ось Y найдем Rсу:

Rсу=Fгр+Fпп-R3=26100+7300-22397=11003 кг

6.2 Расчет нагрузок на оси тягача

Для расчетов необходимо знать, какие силы действуют на тягач (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 ∑R40000 кг

b3800 мм

b1 0 мм

x 640 мм

Рис. 23. Схема сил, действующих на тягач

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

Координаты сил в принятой системе координат равны:

xсу=b+x

x2=b+

Составляем 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===14891 кг

Нагрузка на переднюю ось тягача:

R1=Fтяг+ Fсу- R2=6515+11003-14891=2627 кг

Проверим полученные результаты:

R1+ R2+ R3= Fтяг+ Fгр+Fпп

2627+14891+22397=6515+26100+7300

39915=39915

Равенство полученных результатов означает, что расчеты выполнены правильно, теперь необходимо сравнить расчетные нагрузки с допустимыми ограничениями (табл. 4)

Таблица 4 Сравнение результатов расчета с допустимыми ограничениями

Вывод: при коробочной загрузке транспортного средства превышается одно из допустимых параметров нагрузки – на заднюю ось тягача. Но при этом есть небольшой запас по нагрузке на заднюю ось полуприцепа. Следовательно, необходимо произвести коррекцию размещения груза в полуприцепе.

7. Коррекция размещения груза в полуприцепе

В первоначальном варианте загрузки груз размещался вплотную к передней стенке грузового отделения. В задней части полуприцепа есть свободное место, на которое мы можем сдвинуть груз, таким образом, уменьшив нагрузку на заднюю ось тягача.

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==≈5.57 м

Груз в кузове можно сдвинуть на:

∆X= X1.1- X1=5570-5075=495 мм

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

∆Xmax=13620-45*300=120 мм

Сдвинем груз на 120 мм и пересчитаем нагрузки на оси и сцепное устройство состава транспортных средств. Новая координата центра тяжести груза в принятой системе координат (см. рис. 22) для полуприцепа равна:

=5075+120=5195 мм

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

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

==≈22789 кг

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

=Fгр+Fпп-=26100+7300-22789=10611 кг

Условия равновесия для тягача:

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

===14433 кг

Вывод: перегрузка на заднюю ось тягача по-прежнему остается высокой.

По высоте полуприцепа есть большой запас 2635-5.8*300=895 мм. Воспользуемся этим пространством, уменьшив количество коробок в одном ряду по длине полуприцепа с 45 до 40 штук. Всего в слое будет 160 коробок (40*4). Мы перевозим 1044 коробки, следовательно, количество слоев = ≈6.525. Допустим, что загружаем ровно 6.5 слоев (хотя 4 коробки, которые мы не берем, не потребуют дополнительных креплений, но 4*25=100 кг при коррекции нагрузок дадут превышение на заднюю ось тягача).

Таким образом, появится больше места по длине кузова (13620-40*300=1620 мм) и мы сможем уменьшить нагрузку на заднюю ось тягача, переместив груз к задней стенке полуприцепа.

Реально загруженное количество упаковок = 6.5*160=1040 шт.

Масса и объем груза: M=N*mкоробки=1040*25=26000 кг

V=N*=1040*0.054=56.16 м3

Оставшееся свободное место по высоте составит: 2635-6.5*300=685 мм

Оставшееся свободное место по длине составит: 13620-40*300=1620 мм

Оставшееся свободное место по ширине составит: 2480-4*600=80 мм, по 40 мм с каждой стороны, так как груз размещается посередине относительно стенок полуприцепа.

Последний верхний слой неполный – 80 коробок, что составляет 20 коробок в одном ряду по длине кузова.

Измененный вариант загрузки приведен на рисунках 24 и 25.

Рис. 24. Загрузка полуприцепа коробками - вид сверху

Рис. 25. Загрузка полуприцепа коробками - вид сбоку

Поскольку изменилось количество перевозимых коробок, изменится и маркировка (рис. 26)

Рис. 26. Маркировка коробок

Теперь вновь необходимо рассчитать коэффициенты использования транспортного средства (коэффициенты загрузки):

исходя из объема груза

==≈0.631

=63.1%

исходя из максимальной грузоподъемности

==≈0.993

=99.3%

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 A13800 мм

Колесная высота G8000 мм

Передний свес L1675 мм

Масса груза Fгр26000 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 ∑R40000 кг

b3800 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

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

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.