20(2)货物稳定性计算

1．钢铁制品 其中，型材如各种型钢（角钢、槽钢、工字 钢），常用以做成挡铁、座架等，多用于焊接加 固；线材如镀锌铁线、盘条、钢丝绳等，多用于 拉牵或下压捆绑加固；制品如铁钉、扒锔钉、螺 栓、螺旋紧固器等。 2．木材制品 木材制品主要有支柱、垫木、挡木、掩木、三 角木、凹木、支撑方木、隔木及木楔等。此外， 还有用稻草帘、稻草绳把、草支垫、橡胶垫等垫 在货物的底部，增大货物与车地板间的摩擦力， 以防止货物发生位移，这主要是用于对敞车装运 货物的加固。
认知常用加固材料及加固装置
一、加固材料 加固材料是保证平、敞车装载货物安全运输脑要物质条件。 在铁路运输中，若加固材料使用不当，数量和强度不能 满足要求，就会造成货物和车辆的损坏。因此，在装载 加固工作中，必须充分重视加固材料的合理使用，了解 材料的特点、性能和强度。 加固材料种类很多，一般可根据运送货物的性质、重量、 重心位置及可能发生位移的情况按表12—2选择使用。 （一）加固材料的分类 阔大货物常用的加固材料主要分为钢铁制品和木材制品两 大类。
6．钢丝绳和固定捆绑铁索 钢丝绳是由多股细钢丝经过机械加工制成的，一般中间有 有机物心，因此比较柔软，拉力均匀，同时有机物心能 吸收油脂，可以防止氧化生锈，作加固材料使用时，利 用钢丝绳夹头和紧线器作连接，不但便于装拆，还可多 次循环使用。钢丝绳价格比较贵 钢丝绳型号规格较多，捆绑加固货物使用的钢丝绳，应优 先选用柔性较好的起重、提升和牵引用钢丝绳。规格为 ６×１９、公称抗拉强度为1670N／mm２钢丝绳的破 断拉力见表 12—11。进行加固强度计算时，钢丝绳的 许用拉力取起破断拉力的50％。 固定捆绑铁索是配合支柱拦护货物，是可以周转使用的加 固材料，其结构见图12—6。固定捆绑铁索应用8、９号 镀锌铁线3股或10号镀锌铁线4股制做，长度2６００ｍ ｍ，其两端的环状铁线必须拼齐缠绕，见图 12—6 捆绑用的绳索，拉力需在7840N以上，加固轻浮货物的绳 子拉力不得小于2 940 N。使用绳网加固货物时，网眼 为正方形，边长最大规格为350ｍｍ。
纵向:η＝F纵摩/T＞1 横向:η＝F横摩/N+W＞1.25 例:某站用标重为60 t的N16型车装运木质箱型均重货物一 件，货重20t，外部尺寸8000㎜X2400mmX1800mm， 货物均匀对称顺装，装后货物重心投影落在车地板的中 央处。试确定货物是否会发生移动。 解:纵向惯性力 T＝217．287 kN，横向惯性力 N=58．800 kN，风力 W=7.056KN F纵摩=88.200KN F横摩=48.157KN 纵向:η＝F纵摩/T=88.200/217.287﹤1 横向:η＝F横摩/N+W=48.157/(58.800+7.056)﹤1.25 该货物纵横方向均可能发生移动,需加固
3．挡木、掩木、三角木、凹木和凹型座架 挡木多用来加固平底货物，防止货件在纵向和横向移动，对防止货 物倾覆也起一定作用。掩木、三角木、凹木和凹型座架是加固轮 式走行机械和圆柱形货物的加固材料。 挡木宽度与高度相等，其规格为 400mm×100mm×100mm。掩木、 三角木的高度和凹木的凹部深度不得小于被掩垫货物直径的15％， 三角木的底宽不得小于高度的1．5倍，其高度经计算不足 100mm时按100mm取用。 凹木可用坚实的横垫木与掩木配合制做，此时，掩木的斜面应尽可 能按被掩圆柱体半径制做成弧面，并根据掩本厚度用螺栓或多枚 铁钉与横垫木牢固连接。凹木的宽度按凹木底面至凹部最低点高 度的1．2 倍掌握。 凹型座架的底面宽度应大于其底面至凹部最低点的高度，达不到时 凹型座架两侧必须八字形拉牵加固或者用斜支撑加固。 挡木、掩木、三角木、凹木在使用前应严格检查，不得使用有断痕、 裂纹及腐朽木材。在使用铁钉时，应注意钉后不得使木材发生裂 纹。
2．加固材料受到弯曲力时，应根据计算所得的弯 曲力矩和加固材料的抗弯截面系数，求算实际受 到的弯曲应力，它不能大于材料的许用弯曲应力。 σ＝１０Ｍ/Ｗ σ≤[σ] 3．加固材料承受剪切力时，根据材料的许用剪切 应力，可求得所需的剪切断面面积。 Ｆ≥10P/[τ] 与加固计算有关的常用许用应力数据见表12—3 和表12—4。
8．型钢焊接 使用型钢焊接制成的加固材料对构件加固时， 经常采用焊接的方法。由于使用的钢材大多为低 碳钢，其可焊性比其他类型的钢材为好，可采用 手工电弧焊的方法，焊接工艺和技术比较简单。 为保证焊接质量，对完成的焊缝应进行外观检查， 不允许有裂纹、咬边、未焊透、气孔等现象。
二、常用加固方法的加固强度计算 常用的加固方法有：拉牵、横腰箍下压式捆绑、阻挡、掩 垫等。 1．采用铁线、盘条和钢丝绳拉牵加固 拉牵加固可以防止货物产生移动或倾覆，常采用八字形 （如图12—8所示）、倒八字形或交叉形拉牵。 采取拉牵加固时，需要注意下列问题： （1）拉牵绳与车地板面的夹角大小，应根据加固目的而 定。若主要用于防止水平移动，则应适当小些；若主要 用于防止货物倾覆时，则可适当大些。 （2）同一件货物上的拉牵绳的抗拉强度应该相同，且长 度也应力求一致。 （3）使用镀锌铁线作拉牵绳时，最好用8号铁线，同一根 拉牵绳的数股铁线长度要一致，并且用绞棍绞紧，防止 在运输途中散开或松动。 （4）用钢丝绳拉牵时，须使用紧线器将钢丝绳张紧。紧 线器的许用拉力不得小于拉牵绳应能承受的拉力。
一、货物倾覆的稳定性 1、当货物不进行任何加固时:如下图所示， 货 物免于倾覆的条件为： 在纵方向 η＝稳定力矩/纵向倾覆力矩 =9.8Qa/Th≥1.25 在横方向 η＝稳定力矩 / 横向倾覆力矩 =9.8Qb/Nh+Wh风≥1.25 货物倾覆的稳定性主要取决于货物支重 面的长度、宽度和重心高度。
确定货物的稳定性
• 货物在运送过程中，使货物产生纵、横方向倾覆、 滚动或移动的力:作用于货物上的纵向惯性力、 横向力、垂直惯性力和风力。 阻止货物产生纵、横方向的倾覆、滚动和移动的力: 货物本身的重力及其与车地板之间的摩擦力 。 货物在运送过程中能否保持稳定，必须通过计算才 能确定。衡量货物免于倾覆（滚动）的条件是稳 定系数。稳定系数:货物重力所形成的稳定力矩 与作用于货物上的外力所形成的倾覆（滚动）力 矩之比值。通常要求稳定系数不低于1．25，此 时货物才不会发生倾覆（滚动）。
（１）木支柱：应以坚实的圆形木料制成。支柱大头直径 为 120～180mm，将其大头砍削成四方形，紧插在支 柱槽内，并适当露出支柱槽下，露出的长度不得超过 200mm。支柱不得倒插（内插时除外）。 （２）钢管支柱：直径不得小于65 mm，管壁厚度不得小 于4mm。钢管下部有焊接处，可与支柱槽用铁线捆绑； 顶部有孔，可穿封顶绳，也可用 8kg以上的轻轨代用。 （３）竹支柱：只限装运竹子及轻浮货物时使用，需用节 密、瓤实、圆直的竹子，直径不得小于80mm。 每对支柱捆绑腰线的道数，平车不得少于4道；敞车视侧 极高度而定，小于1600mm的不少于3道，1600～ 1900mm的为2道，1900mm及其以上为1道。不论车种 均使用封顶线1道。腰线间距适当，不得卡侧板，捆绑 松紧适度，应使上层木材与下层木材密贴。
例:铸钢结构圆柱形货物一件，货重 12 t，长 17 000㎜，直径3 200㎜，采用 N16型车一车负 重，均匀顺向卧装，两端用同样车型作游车，货 物下面垫凹口深为8mm，凹部高为150㎜的凹木， 两凹木中心线间距与车辆转向架中心销间距相等， 凹木上钉高为150 ㎜的掩木。试检验该货物在滚 动方面的稳定性。
（三）常用加固材料的使用规定 1．支柱 支柱是拦护货物的加固材料，一般用于加固原木、 木材制品及轻浮货物。使用时，两根相对的支柱 之间，用铁线进行横向捆绑，可利用铁线的拉应 力及支柱本身的弯曲应力来拦护加固货物。支柱 根据其制作材料，一般分为木支柱、钢管支柱和 竹支柱三种。各种支柱的长度一般为3 000ｍｍ。 装载重质货物能达到货车标记载重量时，支柱的 长度可适当减短；装载轻浮货物时，支柱的长度 可根据规定的装载高度和宽度来确定，但均需保 证安插后不超过装载限界。
三、货物水平移动的稳定性 当纵向惯性力大于纵向摩擦力时，货物会产生纵向 水平移动；横向力和风力之和大于横向摩擦力时， 货物会产生横向水平移动，因而必须进行加固。 加固材料所承受的力，按下式计算： 在纵方向 △T＝T-F纵摩 在横方向 △N＝1.25(N+W)-F横摩 由于货物横向位移的危险性较大，并且横向力 的最大值是当重车以比较高的速度在曲线上运行 时产生的。为了确保安全，在考虑横向加固时， 将横向力和风力之和，加大了25％，以增加横向 的加固强度。
（二）加固材料的强度 加固材料的强度是根据材料的应力来确定的。 材料的应力可分为“破坏应力”（极限强度）和 “许用应力”。在进行加固材料强度计算时，应 以“许用应力”为标准，即作用于加固材料的外 力，不能超过所使用材料的许用应力。 外力作用于加固材料的形式有拉伸、压缩、 剪切、弯曲和扭转五种。这五种形式的外力，有 时只产生一种，有时同时产生几种。例如支柱在 使用中，将受到弯曲、剪切、扭转等外力作用。 1．加固材料受到压缩（或拉伸）时，根据材料的 许用压应力（或拉应力），可求得所需的承压 （或承拉）面积。 Ｆ≥10P/[σ]
4．铁钉、扒锔钉和螺栓 铁钉、扒锔钉和螺栓是利用其与车地板之间的剪切应力和 与木材之间的握裹力对货物进行加固的。钉子的尺寸与 使用钉子的数目，应根据货物所受外力的大小来确定。 5．铁线和盘条 铁线是运用最广泛的一种加固材料，其特点是适应性强、 来源广、成本低，绝大多数货物均可利用铁线捆绑加固。 加固用的铁线应选用镀锌铁线。最常用的镀锌铁线有8 号、９号、１0号三种，盘条有直径6㎜和6.5㎜的两种。 除有明确规定外，镀锌铁线和盘条应数股拧成一根使用， 禁止使用受过伤的、已捆绑加固过的镀锌铁线和盘条以 及直径小于2.6ｍｍ（１2号）的镀锌铁线捆绑加固货物。 常用国产镀锌铁线和盘条的破断拉力见表12—10。进行 加固强度计算时，镀锌铁线和盘条的许用拉力木 垫木用于支承货物并将其重量合理分布在车地板上。 垫木分为纵垫木和横垫木两种。 隔木是货物分层装载时，铺垫在层间用于防止货物 滑动的加固材料。 垫木和隔木应以坚实木材制做，但也可使用相当规 格和强度的混凝土梁或金属梁代替垫木。 纵垫木长度应依据平车地板负重面长度最大容许载 重量确定；横垫木长度应与平车地板宽度相等， 使货物的重量能合理分配到中梁及侧梁上。 垫木的宽度应大于高度，可按高度的1．2倍掌握。
例:某站用标重为60t的N16型车装运木质箱型均重 货物一件，货重20t，货物重心高 800 mm，外 部尺寸 8 000 mm X 2 400 mm X I800 mm，货 物均匀对称顺装，装后货物重心投影落在车地板 的中央处。试确定货物是否会发生倾覆。
二、货物滚动的稳定性 圆柱形货物、球形货物以及带轮货物等，装车后 如不进行加固，在运送过程中受到各种力的作用 就特别容易发生滚动。所以，必须使用掩木、三 角木或其他加固材料进行加固，如下图: 在使用掩木或三角木后，货物免于滚动的条件是： 在纵方向 η＝稳定力矩/纵向滚动力矩 =9.8Qa/T(D/2-h掩)≥1.25 在横方向 η＝稳定力矩/横向滚动力矩 =9.8Qb/(N+W)( D/2-h掩)≥1.25
7．横腰箍 横腰箍是经常采用的一种加固材料，主要用于 防止圆柱形货物（如锅炉、炼油塔、大型化工设 备等）的滚动和移动，也可防止箱体货物的倾覆 和移动。 制做横腰箍的材料有两类：一类是由扁钢和螺 栓制成，使用时两端的螺栓插入支柱槽内，下面 衬以钢铁垫板，用螺母加以固定，或用焊接的方 法进行焊固，如图12—7所示；另一类是用铁线 或钢丝绳制做。用钢丝绳作横腰箍时，应用钢丝 绳夹头卡紧，以防松动。 为增加横腰箍与货物之间的摩擦力，一般在横腰 箍与货物之间村有橡皮或毛毡，以阻止货物窜动。