普通平车避免集重的研究

[摘要] 对平车中梁的受力状况进行分析，推导出平车底架的许用弯矩公式，提出平车避免集重的2种新方法。

[关键词] 平车 集重 受力分析

1 平车中梁的受力分析

1.1 平车中梁承受集中载荷

图1为平车中梁中部承受集中载荷受力图。A、B点为车辆销心位置，C为集中载荷F的作用点，l表示车辆销距，x表示中梁任意横截面。

图1

1.1.1 中梁受力

，

，

1.1.2 中梁弯矩

AC段：

BC段：

Mx与x均为线性关系，因此，集中载荷作用点C处的弯矩最大。

当F值保持不变，C点在AB间移动时，中梁弯矩为：

M与c成二次线性关系，当 时，M为最大值：

1.1.3 结论

平车中梁承受固定的集中载荷时，集中载荷施加在正中部所产生的弯矩最大；当集中载荷向中梁两端偏移时，所产生的弯矩就会减小。

1.2 平车中梁承受均布载荷

图2为平车中梁中部承受均布载荷受力图。k为均重货物的支重面长度，Q为货物重量， 为货物重心偏离平车横中心线距离，f表示中梁任意横截面处承受的作用力。

1.2.1 中梁受力

，

，

图2

1.2.2 中梁弯矩

AC段：

Mx与x为线性关系。

CD段：

Mx与x成二次线性关系。

DB段：

Mx与x为线性关系。

当货物重量Q保持不变，在AB间移动时，中梁承受的最大弯矩为：

（1）

与a成二次线性关系，当 时， 为最大值：

（2）

1.2.3 结论

当单件货物装在平车正中部时，所产生的弯矩最大；当单件货物向中梁两端偏移时，所产生的弯矩就会减小。即平车要避免集重，可通过改变货物纵向装载位置的方法来实现，可以不使用横垫木。

1.3 平车中梁承受对称集中载荷

图3为平车中梁中部承受对称集中载荷受力图。C、D为对称集中载荷F的作用点， 为对称集中载荷偏离平车横中心线距离。

图3

1.3.1 中梁受力

1.3.2 中梁弯矩

AC段：

Mx与x为线性关系。

CD段：

Mx与x的变化无关。

DB段：

Mx与x为线性关系。

当F值保持不变，中梁弯矩的最大值为：

（3）

1.3.3 结论

当对称集中载荷的作用点向中梁两端偏移时，所产生的弯矩就会减小。所以当2件重量小于平车标记载重二分之一的货物，对称地装于平车横中心线两侧一定范围之外时，就能起到避免集重的效果。

2 确定平车的许用弯矩

根据式（2），平车许用弯矩为：

（4）

式中：―― 平车局部地板负重面长度；

―― 平车局部地板面承受均布载荷时的最大容许载重量；

l ―― 平车销距，mm。

所以，根据《铁路货物装载加固规则》规定的平车局部地板面承受均布载荷时容许载重量，就可计算出在承受不同支重面长度的货物时，平车的许用弯矩（见表1）。

表1 平车承受不同支重面长度货物时的许用弯矩

平车型号 N60 N17

车辆销距 9300mm 9000mm

平车地板负重面

长度(mm) 最大容许载重

（t） 许用弯矩

(kgf.mm) 最大容许载重

（t） 许用弯矩

(kgf.mm)

1000 25 55000000 25 53125000

2000 27.5 57062500 30 60000000

2500 28.5 57356250 35 67812500

3000 30 58500000 40 75000000

4000 33 60225000 45 78750000

5000 35 59500000 50 81250000

6000 40 63000000 53 79500000

7000 45 65250000 55 75625000

8000 50 66250000 57 71250000

9000 55 66000000 60 67500000

10000 60 64500000

3 纵向位移货物避免平车集重的条件

为避免集重必须满足： ≤ ，根据式（1）和式（4）推导可得货物重心纵向偏离量 为：

≥

≥

≥

式中： ―― 货物重量，t。

根据《铁路货物装载加固规则》规定，货物重心纵向偏离车辆横中心线的容许距离 ：

（1）当 ＜10t时， ≤ ；

（2）当 ≥10t时， ≤ 。

式中：―― 平车的容许载重量，t；

因此通过纵向位移使平车避免集重的条件为：

（1）当 ＜10t时， ≤ ≤ ；

（2）当 ≥10t时， ≤ ≤。

4 两件货物对称式装载避免平车集重的条件

为避免集重必须满足： ≤

根据式（3）和式（4）推导可得到每件货物重心与车辆横中心线间的距离 为：

≥

当 ≈2 时， ≥ 。

5 总结

普通平车为避免集重装载，应按货物重量、货物支重面长度和平车局部地板面承受均布载荷时的最大容许载重量，确定所选用的车型及装载方案。当货物重量较大，且货物支重面长度不能满足规定条件时，除了可以按照《铁路货物装载加固规则》的规定，采用横垫木或纵横垫木的方法使平车避免集重，还可以采用纵向位移（或加配重）和对称式装载的方法来达到避免集重的目的。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文