《铁路货运技术》第二次作业全解

货物规格为：钢制圆柱体货物一件，重34t，货物总长为15.4 m，属于非均重货物。

Q=34t

由于货物形状为圆柱体，因此在装载运输过程中，为了防止货物发生滚动，需在货物底部放置鞍座，必要时可加掩木，同时为了防止货物发生移动，利用扁钢带作为腰箍加固，以增大货物对鞍座与车地板间的压力，增大货物摩擦力。由于货物本身长度较大，应注意游车的选用及区间速度和过岔速度的限制。

2． 确定装车类型：

本货物选用60t普通平车装载运输，经以上分析货物特点，本设计选用N16型平车（自重19.7t，载重60t，轴距1750mm，销距9300mm，车底板长度13000mm，车底板高度1210mm，重心高730mm），其车底板长度与货物长度较接近，载重也满足要求。

3． 确定装载方案：

在考虑阔大货物装载时，除必须满足普通货物装载的一般要求（如经济合理地使用车辆，装载量不超过货车标记载重量等）之外，要特别注意确保重车运行安全和避免损伤车底架，以保证货车的正常使用寿命，同时要注意避免集重装载。

阔大货物装载必须遵守的基本技术条件：

（1） 在一般情况下，货物装车后其重心或总重心（一车装几件货物时）应能垂直投影到

车地板纵、横中心线的交叉点上（简称“落在车辆中央”）；

（2） 特殊情况下必须偏离车辆中央时，横向偏离（即离开车地板纵中心线）不得超过

100mm，超过时必须采取配重措施；纵向偏离（即离开车地板横中心线）要保证车辆转向架承受的货物重量不超过标记载重的1/2，同时要保证车辆两转向架负重之差不大于10t，但另有规定者除外；

（3） 一车装载两件或多件货物时，应避免对角线装载；

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（4） 重车重心高度从轨面起，一般不得超过2000mm，超过时可采取配重措施降低重车重

心高度或限制该重车的运行速度。

该货物有以下三种可能装载方案，经分析后，将遵循以上原则，最终选出最优方案。

方案一：使用N16型平车一辆，一端突出装载，加挂N16型（车地板高度为1210mm）游车一辆，装载方案如图：

C 900mm B A （1） 需使货物重心在纵向偏离车辆横中心线的距离： a需740013000900(mm)0.9(m)

2因P标Q603426t10t，故货物重心在车辆纵向最大允许偏离距离：

a容55l9.301370(mm)1.37(m) Q34因a容a需，允许使货物一端突出（另一端与车端对齐）装载。 （2） 横垫木需要高度：

由于货物运输过程中需加挂游车，为了使车辆经过驼峰或线路变坡点时，货物突出车端部分的底部与游车地板不相接触，以保证运输安全，超长货物装车时应使用符合要求高度的横垫木。

本货物所需横垫木的起码高度（按通过驼峰的要求考虑）：

H垫atanh空重差h车差h安f货

(15400130001300093001750)0.031300500184.6(mm)

2式中 a——货物突出端至负重车最近轮对轴心所在垂直平面的距离（mm）；

tan=0.031；

h空重差——负重车地板空、重高度差，对普通平车可取30（mm）； h车差——游车地板高度大于负重车地板高度的尺寸（mm）； h安——安全距离，可取50（mm）；

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f货——货物突车端的弹性挠度（mm）。

因突出端货物底部距车地板高度为：

33602200 405625(mm)184.（6mm）2所以不需垫横垫木即可满足要求。 （3） 计算重车重心高度：

货物装车后重心距轨面高度：

h126040516802985(mm)

HQ车h车QhQ车h229003629852195(mm)

2236由于重车重心高度在2001～2400mm之间，运输区间限速50km/h，通过侧向道岔时限速15km/h。

（4） 货物超限检查：

检定断面位于货物突出端部端面和左端部端面，需要通确定A、B、C三点的计算宽度比较，来确定货物的超限等级。

货物突出端端部的计算长度L=2×8.9=17.8m,车辆销距l=9.3m，L/l=17.8/9.3=1.91>1.41。

A 点：该点的计算长度L(7400900)213000(mm)13(m)

C

L2l21329.32C外1000()1000()34.4(mm) 8R8R83008300因L/l13/9.31.41,故不需计算附加偏差量K。

A B XBC外36034.4361.6(mm)

这件货物的偏差量小于建筑接近限界加宽值，以致其计算宽度小于实测宽度，表明该货物在直线上的超限程度，比其在曲线上时大，故应按实测宽度确定超限等级。

H121040533604615(mm)

查《超规》，该点不超限。

B点：该点的计算长度L(7400900)213000(mm)13(m)

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L2l21329.32C外1000()1000()34.4(mm)

8R8R83008300因L/l13/9.31.41,故不需计算附加偏差量K。

XBC外36168034.4361678.4(mm)

这件货物的偏差量小于建筑接近限界加宽值，以致其计算宽度小于实测宽度，表明该货物在直线上的超限程度，比其在曲线上时大，故应按实测宽度确定超限等级。

H1210405(3360/2)2935(mm)

查《超规》，该点不超限。

C点：计算长度：L(8000900)217800(mm)17.8(m)

L2l217.829.32C外1000()1000()96.0(mm)

8R8R83008300因L/l17.8/9.31.41,故需计算附加偏差量K。 货车标记载重为60t，

L17.8K75(1.41)75(1.41)37.8(mm)l9.3XBC外K362200/296.037.8361197.8(mm)

H1210405(3360/2)2935(mm)

查《超规》，该点不超限。 （5） 集重检查：

在使用N16型普通平车，当重34t的货物直接装载在车地板上时，需要的负重面长度为6m，为了避免集重装载，货物下两鞍座间距取为6m。

方案二：使用N16型平车一辆，另一端突出装载，加挂挂N60型（车地板高度为1170mm）游车一辆，装载方案如图：

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A 1500mm B （1） 需使货物重心偏离车辆横中心线的距离：

a需8000130001500(m)1.5(m)

2因P标Q603624t10t，故货物重心在车辆纵向最大允许偏离距离：

a容55l9.721.43(m) Q34因a容a需，所以不允许使货物另一端与车端对齐，为不允许使用的方案。

方案三：使用N16型平车一辆，采取货物两端突出装载，使货物重心落在车辆中央，两端分别加挂N60型（车地板高度为1170mm）游车各一辆，装载方案如图：

A

（1） 这种装载方法没有重心的横、纵性偏离。 左端突出：740013000/2900(mm)

右端突出：800013000/21500(mm) （2） 横垫木需要高度：

与方案一对比可知，依据左端计算则不需要横垫木，所以此方案应根据右端计算。 由此可得：

B C a90013000930017502850(mm)

2H垫28500.03130(11701210)500128.35(mm)

因鞍座凹口底部高度为40mm，外加5mm厚橡胶垫，所以需要的横垫木的高度为

H垫128.354583.35100(mm)

（3） 计算重车重心高度：

货物装车后重心距轨面高度：

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h121040510016803035(mm)

重车重心高度为：

HQ车h车QhQ车h19.77303430352189(mm)

19.734由于重车重心高度在2001～2400mm之间，因此区间限速50km/h，通过侧向道岔时限速15km/h。

（4） 货物超限检查：

货物突出端端部的计算长度L=2×8.9=17.8m,车辆销距l=9.3m，L/l=17.8/9.3=1.91>1.41，检定断面位于货物突出端部端面和左端部端面，需要通确定A、B、C三点的计算宽度比较，来确定货物的超限等级。

A 点：该点的计算长度L7400214800(mm)14.8(m)

C L2l214.829.32C外1000()1000()55.2(mm)

8R8R83008300因L/l14.8/9.31.41,需计算附加偏差量K。

A B L14.8K75(1.41)75(1.41)13.6(mm)

l9.3XBC外K36055.213.63632.8(mm)

其计算高度为：

H121040510033604715(mm)

查《超规》，该点不超限。

B点：该点的计算长度L7400214800(mm)14.8(m)

L2l214.829.32C外1000()1000()55.2(mm)

8R8R83008300因L/l14.8/9.31.41,需计算附加偏差量K。

L14.8K75(1.41)75(1.41)13.6(mm)

l9.3XBC外K36168055.213.6361712.8(mm)

其计算高度为：

H1210405100(3360/2)3035(mm)

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查《超规》，该点不超限。

C点：计算长度：L8000216000(mm)16(m)

L2l21629.32C外1000()1000()70.6(mm)

8R8R83008300因L/l16/9.31.41,故需计算附加偏差量K。 货车标记载重为60t，

L16K75(1.41)75(1.41)23.3(mm)l9.3XBC外K362200/270.623.3361157.9(mm)

其计算高度为：

H1210405100(3360/2)3035(mm)

查《超规》，该点不超限。 （5） 集重检查：

在使用N16型普通平车，当重34t的货物直接装载在车地板上时，需要的负重面长度为6m，为了避免集重装载，货物下两鞍座间距取为6m。

比较以上各方案，在三种方案都满足超限和集重检查的条件下，方案一货物重心偏离车辆横中心线距离在允许偏离距离内，使用一辆游车，重车重心高度较低，遵循降低重车重心高度和少用车的原则，故选择方案一。

4． 计算作用于货物上的力及需要加固装置承受的力：

（1） 纵向惯性力：

重车总重：Q总223456t

由于货物采用柔性加固，故单位纵向惯性力：

2t00.0012Q总0.32Q总29.850.0012562-0.325629.8515.69(KN/t)TQt03415.69533.46(KN)

式中Q总——重车总重；Q —— 货物重量 （2） 横向惯性力：

货物重心偏离车辆横中心线的距离：a0.7m

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每吨货物的横向惯性力：n02.822.2a0.72.822.22.98(KN/t) l9.72Nn0Q2.9834101.32(KN)

式中n0——每吨货物的横向惯性力；

a——货物重心偏离车辆横中心线的距离；。

l——车辆销距；

Q —— 货物重量。 （3） 垂直惯性力：

本货物用普通货车装载：q垂3.543.78a0.73.543.783.81(kN/t) l9.72Q垂q垂Q3.8134129.54(KN)

（4） 风力：

因货物受风面为圆柱体侧面，q=0.245(kN/m2)

货物在车辆侧向迎风面投影面积：F3.3612.42.2348.264(m)

2WqF0.24548.26411.82(kN)

式中q——计算风压。 （5） 摩擦力：

查表11-4，货物与车地板间滑动摩擦系数取0.40。

纵纵向摩擦力：F摩9.8Q9.80.4034133.28(KN)

横横向摩擦力：F摩（9.8QQ垂）0.40(9.834129.54)81.46(KN)

5． 进行稳定性计算：

在运输过程中作用于 货物上的纵向惯性力、横向力和风力，可能使货物产生纵、横方向的倾覆、滚动或移动，而货物的重力及其与车地板间的摩擦力，属于稳定因素，可阻止货物产生纵、横方向的倾覆、滚动和移动。重力和摩擦力能否保证货物稳定，需通过以下计算。 （1） 货物倾覆的稳定性：

因货物长度较长，为15.4m，不可能产生纵向倾覆，因货物为圆柱体，则要防止其横向发生滚动。

（2） 货物滚动的稳定性：

因鞍座凹口深度较大，故不需掩木。

货物重心所在横向垂直平面至凹口与货物接触点之间的距离为：

b(D/2)2(D/2h凹)2(3360/2)2(3360/2280)2929(mm)

横向滚动的稳定系数：

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9.8Qb9.8369291.971.25

(NW)(D/2h凹)(107.2811.82)(3360/2-280)所以，货物在横向满足滚动的稳定性。 （3） 货物水平移动的稳定性：

纵（KN）在纵方向：TTF摩551.88141.12410.76

横在横方向：N1.25 （NW）F摩1.25（107.2811.82）86.2662.62（KN）当纵向惯性力大于纵向倾覆时，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，因而必须对货物进行加固。

6． 确定加固方法的材料：

采用横腰箍下压式捆绑加固防止货物移动。 设用四道腰箍，每道应承受的拉力为：

PmaxT,N400125.86(KN)

2ncos240.4cos6.710P扁钢带的截面积：F(cm2)

使用普通钢时，137.2MPa， 扁钢带截面积最小应为：F10P10125.869.18(cm2)

137.2设扁钢带有厚度为8mm， 则宽度不得小于11.5cm。 每条扁钢带的长度为：

lD/2D33603.14/233608635.2(mm)864(cm)

腰箍两端联结螺杆的内径（查表11-6，螺栓的拉应力为117.6MPa）：

d210P210125.863.69(cm)

3.14117.6根据以上计算结果，选用M36×4的螺杆，共需8个，每个长约520mm，其中螺纹长度为250mm，和扁钢带搭接长度为100mm，柱插下部的垫板选用厚度为20mm的钢板制板，共8个。

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