А.Ю. Тюрин Грузоведение. Методические указания к практическим занятиям для студентов специальности 240100.03

10

nк20

=

P

=

17

= 2 ; n40 =

P

=

17

= 1; n40 =

P

=

17

= 1.

qк20

qк40

24

11

к1 qк40

23

к2

Затем определяют степень загрузки контейнеров:

γ 20

=

P

=

17

= 0,773;

γ140 =

P

=

17

= 0,739 ;

qк20 nк20

11

2

qк40 nк40

23 1

γ 240

=

P

=

17

= 0,708 .

qк40 nк40

24

1

По максимальному значению γ = 0,773 делают вывод, что необхо-

димо два 20-футовых контейнера при укладке по 11 поддонов в каждом.

В дальнейшем проводят аналогичные расчеты для поддона размерами 1200×1000 мм с высотой пакетирования 1350 мм, т.е. в условных обозначениях a = 1200 , b = 1000 и c = 1350 для 14 моделей.

1. Определение количества единиц груза на поддоне

N1			1200			1000													1350						= 2			5			3 = 30
		= ε			ε								ε
		550				200												340
N2			1200				1000												1350						= 6			1 3 = 18
		= ε			ε										ε
		200				550												340
N3			1350							1000											1200 −550											1000						= 3 [5 +3						1]= 24
		= ε			ε												+ε															ε
			340							200													200												550
N4			1350									1000									1200 −2										550					1000
		= ε			2ε													+ε																	ε					=
			340									200													200											550
= 3 [2 5 +0 1]= 30
																																							1200
			1350							1200									1000											1200 −550 ε														1000
																																								550
N	5	= ε			ε													ε							+		ε																ε				=
																																			200
		340									550										200																							550
= 3 {2 5 +0 1}= 30
N6			1350							1200											1200							1000 −550										= 3 [6 + 2						2]= 30
		= ε			ε												+ε										ε
			340							200											550											200

11

N7 = ε 1350 2ε 1200 +ε 1000 −2 550 ε 1200 =

340 200 200 550 = 3 [2 6 −0 2]= 36

																																								1000
			1350											1200										1000							1000 −				550 ε														1200
																																								550
N	8		= ε				ε											ε									+ε																					ε			=
					340									200										550											200														550
	= 3 {6 1 + 2 2}= 30
N9			1200						1000											1350 / 2											1200						1000
			= ε				ε											ε										+ε							ε							×
																								340
					550								200																		200						550
									1350 / 2
			1350		−340 ε
														340
×ε																								= 2 5 1 +6 1 2 = 22
								340
N10					1200								1000										1350 / 2								1200						1000
			= ε						ε											ε									+		ε						ε							×
					200																			340
														550																	550						200
									1350 / 2
			1350		−340 ε
														340
×ε																								= 6 1 1 + 2 5 2 = 26
								340
N					1200								1000										1350				= 2			2 6 = 24
	11		= ε						ε										ε
					550									340										200
N					1200								1000										1350				= 3			1 6 = 18
	12		= ε						ε										ε
					340									550										200
N	13		= ε		1200				ε				1000						ε				1350				= 6 2 2 = 24
					200									340										550
N					1200								1000										1350				= 3			5 2 = 30
	14		= ε						ε										ε
					340									200										550

Из приведенных расчетов следует, что лучшая схема 7 с количеством единиц груза N7 = 36 .

2. Определение теоретически возможной массы груза на поддоне при максимальной укладке

12

Gт = N7 40 10−3 = 36 40 10−3 = 1,44 т.

3. Определение вместимости поддона по условиям складского хра-

нения.

Вначале определяют k :

k =

V1

=

1200

1000 1350

= 10,91 ≈ 11.

V2

550

200 1350

Из табл. 1 при k =11 выбирают

fТ

= 0,98 , затем определяют вме-

стимость поддона:

G =

a b c fТ qг

=

1200 1000 1350

0,98

40

= 1,7

т.

α β δ 103

550 200

340 103

4. Определение максимальной массы груза на поддоне при теоретической укладке и по условиям складского хранения

Gmax = max[Gт; G]= max[1,44; 1,7]= 1,7 т.

Так как 1,7>1,25 (грузоподъемность поддона), то необходим пересчет слоев груза на поддоне.

5. Определение коэффициента пересчета

n = Gmax = 1,7 = 1,36 . qп 1,25

6. Определение старого количества слоев груза на поддоне. Так как лучшая схема-модель 7, то используют формулу:

= c = 1350 =

S δ 340 3.

7. Определение нового количества слоев груза на поддоне

S' = Sn = 1,336 = 2 .

8.Определение высоты пакетирования после уменьшения слоев

с′ = δ S' = 340 2 = 680 мм.

9.Определение нового количества единиц груза на поддоне

Nmax′ = NmaxS S′ = 363 2 = 24 .

10. Определение теоретически возможной массы груза на поддоне при максимальной укладке и новом количестве слоев

Gт′ = Nmax′ 40 10−3 = 24 40 10−3 = 0,96 т.

11. Определение вместимости поддона по условиям складского хранения

13

G′ =

a b c′ fТ qг

=

1200 1000 680 0,98

40

= 0,86 т.

α β δ 103

550 200 340 103

12. Определение максимальной массы груза на поддоне при новом

количестве слоев груза

]= max[0,96; 0,86]= 0,96 т.

′

′

; G

′

Gmax

= max[Gт

13. Определение количества поддонов

P =

Qт

=

16

= 17 .

′

0,96

Gmax

14. Определение типа и количества контейнеров.

Вначале определяют количество контейнеров каждого типа

n20 =

P

=

17

= 2 ; nк202

=

P

=

17

= 2 ;

qк20

9

qк20

10

к1

nк40 =

P

=

17

= 1; nк40 =

P

=

17

= 1.

qк40

20

qк40

21

1

2

Затем определяют степень загрузки контейнеров

γ120 =

P

=

17

= 0,944 ; γ120

=

P

=

17

= 0,85 ;

qк20 nк20

9 2

qк20 nк20

10 2

γ140 =

P

=

17

= 0,85;

γ 240 =

P

=

17

= 0,809 .

qк40 nк40

20

1

qк40 nк40

21

1

По максимальному значению γ = 0,944 делают вывод, что необходимо два 20-футовых контейнера при укладке по 9 поддонов в каждом.

Практическое занятие № 2

Расчет прочности транспортной тары

Цель: определение параметров тары, влияющих на сохранность грузов при хранении и транспортировке

Прочность конструкции транспортной тары определяется:

• характером груза и его допустимой массой в единице тары, зависящей от способа выполнения перегрузочных работ (вручную или с помощью механизмов) и от грузоподъемности погрузочноразгрузочных машин;

14

•размерами тары и ее отдельных деталей. При этом необходимо соблюдать оптимальное соотношение длины, ширины и высоты тары, обеспечивающее минимальный расход материала;

•механическими свойствами материала, используемого для изготовления тары;

•условиями эксплуатации транспортной грузовой единицы, т. е. климатическими, химическими, биологическими и механическими воздействиями.

В процессе обращения каждая единица тары должна выдерживать статические нагрузки при штабелировании на складе и в кузове автомобиля, а также динамические и вибрационные нагрузки, возникающие при механизированном формировании и расформировании транспортных пакетов, выполнении перегрузочных операций и движении транспортных средств.

Расчет прочности картонной тары

При расчете сжимающего усилия, которое должна выдерживать картонная транспортная тара при штабелировании, учитывают коэффициент запаса прочности k зап и принимают его равным 1,7. Тогда сжи-

мающее усилие Pсж, H, действующее на картонный ящик, составит
P	=	kзап g Q (H − h)	,	(36)
сж		h

где Q − масса тары с грузом, кг; g − ускорение свободного падения ( g = 9,81 м/с2); H − высота штабелирования, см; h − высота единицы

тары, см.

С другой стороны, сопротивление сжатию картонной тары зависит от параметров ящика и прочности гофрированного картона на торцовое сжатие

Pсж = 2,55 Pт δ Z ,	(37)
где Pт − торцовая жесткость, Н/см; δ − толщина картона,	см; Z −

периметр ящика, см.

Для изготовления ящиков используют следующие марки картона:

•«Д» − двухслойный, состоящий из одного плоского и одного гофрированного слоев;

•«Т» − трехслойный, состоящий из двух плоских и одного гофрированного слоя;

•«П» − пятислойный, состоящий из трех плоских и двух гофрированных слоев.

15

Торцовая жесткость принимается в зависимости от марки картона (табл. 2), а толщина практически равна высоте гофр.

Таблица 2 Значения торцовой жесткости в зависимости от марки картона

Марка кар-	T11	T12	T13	T14	T15	T21	T22	T23	T24	T25
тона
Торцовая
жесткость,	30	30	32	36	40	22	30	38	46	54
Н/см

Продолжение табл. 2

Марка кар-	Т26	Т27	П31	П32	П33	П34	П35	П36	П37
тона
Торцовая
жесткость,	62	70	50	60	80	100	120	150	170
Н/см

Сопоставляя формулы 36 и 37 и зная параметры ящика, можно определить допустимую высоту штабелирования на складах и в кузове автомобиля, а также на основе оптимальной высоты штабелирования – необходимые параметры и марку картона.

Рассмотрим контрольный пример. Для перевозок используют груз размерами 30×28×21 см, массой 20 кг в таре толщиной 0,85 см и с торцовой жесткостью 54 Н/см. В условных обозначениях: α = 30 , β = 28 , h = 21, Q = 20, δ = 0,85 и Pт = 54 (марка картона Т25). Коэффициент запаса прочности принимают kзап = 1,7 .

Прямая задача. Необходимо определить высоту штабелирования груза на складе или в транспортном средстве.

1. Определение периметра ящика

Z = 2 (α + β ) = 2 ( 30 + 28 ) = 116 см. 2. Определение сжимающего усилия

	Pсж = 2,55 Pт		δ Z = 2,55 54		0,85 116 =1367,3 Н.
	3. Определение высоты штабелирования
	H =	Pсж h	+ h =	1367,3 21	+ 21 = 107 см.
		kзап g Q		1,7 9,81 20

16

Для перевозок груза используют автомобили-фургоны с максимальной высотой штабелирования 150-200 см.

Обратная задача. Необходимо определить толщину и марку картона, при которых максимальная высота штабелирования составит 200 см.

Максимальную толщину картона принимают 1 см для ящика, изготовленного из картона типа Т, и 2 см – из картона типа П.

1.

Определение сжимающего усилия

P

=

kзап g Q (H − h)

=

1,7 9,81 20 (200 − 21)

= 2843 Н.

сж

h

21

2.

Определение толщины картона

δ = (

Pсж

)2 / Z = (

2843

)2

/ 116 = 3,67

см.

2,55 P

2,55 54

т

Так как толщина картона больше допустимой для картона типа Т (3,67>1), то принимают толщину картона δ = 2 см и определяют марку пятислойного картона типа П.

3. Определение торцовой жесткости

Pт =	Pсж	=	2843	=73,2 Н/см.
	2,55 δ Z		2,55 2 116

В табл. 2 подбирают значение торцовой жесткости для картона типа П, ближайшее большее, чем Pт =73,2 Н/см. Это будет картон марки

П33 с Pт = 80 Н/см.

Расчет прочности картонных навивных барабанов

Расчет прочности барабанов производят на основе статического сжимающего усилия, определенного с учетом оптимальной высоты штабелирования

Pб	= k	зап	g 0,25 π d 2	H ρ ,	(38)
сж			в

где dв − внутренний диаметр барабана, м; ρ - объемная масса груза, кг/м3; kзап − коэффициент запаса прочности ( k зап=1,7); H − высота

штабелирования, м; g	−	ускорение				свободного падения,			м/с2
( g = 9,81м/с2).
Сопротивление сжимающему усилию картонного барабана Pб										за-
								сж
висит от жесткости, числа слоев картона и диаметра барабана
Pб	= k	кл	π d	в	Ж n		сл	,	(39)
сж

17

где kкл − коэффициент, увеличивающий жесткость за счет клеевого слоя ( kкл=1,2); Ж − жесткость картона по кольцу, Н/см; nсл − число

слоев картона.

В условиях равенства сжимающего усилия и сопротивления этому усилию можно определить допустимую высоту штабелирования данного груза в барабанах определенных параметров или на основании оптимальной высоты штабелирования и принятой технологии навивки барабанов – диаметр, который обеспечит необходимую прочность.

Для рассчитанного диаметра необходимо определить массу груза в барабане:

Q = 0,25 π d 2	h ρ ,	(40)
в	в

где hв − внутренняя высота барабана, см; dв − внутренний диаметр барабана, см; ρ − объемная масса груза, г/см3.

Также можно проследить степень влияния изменения объемной массы на высоту штабелирования и диаметр барабана.

Рассмотрим контрольный пример. Для перевозок используют груз в барабанах диаметром 40 см и высотой 67 см. Объемная масса груза составляет 1,35 г/см3. Количество слоев картона составляет 1, а жесткость

картона по кольцу − 14,5		Н/см. В условных обозначениях: dв = 40 ,
hв = 67 , ρ = 1,35, nсл	= 1 и	Ж = 14,5. Коэффициент запаса прочности
принимают kзап = 1,7	и коэффициент, увеличивающий жесткость за

счет клеевого слоя kкл = 1,2 .

Прямая задача. Необходимо определить высоту штабелирования груза на складе или в транспортном средстве.

1. Определение сжимающего усилия

Pсжб = kкл π dв Ж nсл = 1,2 3,14 40 14,5 1 = 2185,4 Н. 2. Определение высоты штабелирования

		Pб
H =		сж	1000 =
		kзап g 0,25 π dв2 ρ
=		2185,4		1000	=77	см.
	1,7 9,81 0,25 3,14 402 1,35

18

3. Определение влияния изменения объемной массы на высоту штабелирования. Объемную массу изменяют в пределах (0,5-1,5) ρ с

шагом 0,1 ρ.

Например, 0,5ρ = 0,68 . Тогда высота штабелирования будет равна

		Pб
H =		сж	1000 =
		kзап g 0,25 π dв2 ρ
=		2185,4		1000	= 154,6	см.
	1,7 9,81 0,25 3,14 402 0,68

Аналогично рассчитывают высоту штабелирования при других объемных массах. Результаты заносят в табл. 3.

Таблица 3 Зависимость высоты штабелирования от объемной массы груза

ρ,	0,68	0,81	0,95	1,08	1,22	1,35	1,49	1,62	1,76	1,89	2,03
г/см3
H ,	154,6	128,8	110,4	96,6	85,9	77,3	70,3	64,4	59,5	55,2	51,5
см

	На основе табл. 3 строят рис. 4.
	, см	180
		160
	штабелирования
		140
		120
		100
		80
	Высота	60
		40
		0,5	0,7	0,9	1,1	1,3	1,5	1,7	1,9	2,1
					Объемная масса, г/см3

Рис. 4. Влияние изменения объемной массы на высоту штабелирования груза

Обратная задача. Необходимо определить толщину и марку картона, при которых максимальная высота штабелирования составит 200 см.

1. Определение диаметра барабана

								19
d	в =		kкл Ж nсл			1000		=
			kзап g 0,25		H ρ
=			1,2 14,5 1				1000 = 15 см.
		1,7 9,81 0,25 200 1,35
2. Определение массы груза
Q = 0,25 π d 2				h	ρ = 0,25 3,14 152 67 1,35 = 15975 г или 16 кг.
			в	в

3. Определение влияния изменения объемной массы на диаметр барабана. Объемную массу изменяют в пределах (0,5-1,5) ρ с шагом 0,1 ρ.

Например, 0,5ρ = 0,68 . Тогда диаметр барабана будет равен

d	в		=	kкл	Ж nсл	1000 =
				kзап g	0,25 H ρ
=				1,2 14,5 1			1000	= 30,9	см.
		1,7 9,81 0,25 200 0,68

Аналогично рассчитывают диаметр барабана при других объемных массах. Результаты заносят в табл. 4.

Таблица 4 Зависимость диаметра барабана от объемной массы груза

ρ,	0,68	0,81	0,95	1,08	1,22	1,35	1,49	1,62	1,76	1,89	2,03
г/см3
dв,	30,9	25,8	22,1	19,3	17,2	15,5	14,1	12,9	11,9	11,0	10,3
см

На основе табл. 4 строят рис. 5.
	35
см	30
,
барабана	25
	20
Диаметр	15
	10
	5
	0,5	0,7	0,9	1,1	1,3	1,5	1,7	1,9	2,1
				Объемная масса, г/см3

Рис. 5. Влияние изменения объемной массы на диаметр барабана