Объемно-массовые характеристики грузов и использование грузоподъемности транспортных средств

Потребность в измерении возрастала по мере развития и совершенст­вования автомобильных грузовых перевозок. Чем больше расширялся круг измеряемых физических величин, тем больше становилось единиц измерений. В настоящее время грузы характеризуются линей­ными размерами, массой, объемной массой, плотностью и удельным объемом.

Плотностью вещества называется физическая величина, равная от­ношению массы т - груза к его объему V .

Единицу плотности р_г определяют

где: m- масса однородного груза, кг;

V - объем этого груза, м³.

За единицу плотности груза принят кг/м или т/м .

Относительной плотностью груза называется отношение его плот­ности к плотности «стандартного вещества» при определенных физиче­ских условиях. Таким стандартным веществом является вода при 4 °С и нормальном атмосферном давлении.

Для определения относительной плотности газов в качестве «стан­дартного» вещества принимается сухой воздух при 20 °С и нормальном атмосферном давлении.

Относительная плотность находится по формуле

где: р_г - плотность груза, кг/м ;

р⁰_г - плотность стандартного груза, кг/м³ .

Относительная плотность - величина безразмерная.

Расчет плотности нефтепродуктов при изменении температуры опре­деляется по формуле

где: р'_н, р°_н - соответственно плотность жидкости при температуре t и t₀ ;

Δ - средняя температурная поправка, кг/(м³ ° С) .

При организации перевозок навалочных и насыпных грузов их плот­ность характеризуется объемной массой.

Под объемной массой груза понимается величина, равная отношению массы груза т к занимаемому объему V

объемная масса насыпного и навалочного груза зависит от его влажно­сти, способа формирования штабеля, сроков и условий хранения и других факторов. Коэффициент, учитывающий уплотнение от статической на­грузки при хранении удобрений: для азотосодержащих удобрений 0,004- 0,021; суперфосфатов 0,002-0,014; калийных удобрений 0,006-0,016.

Удельным объемом груза называется величина, равная отношению объема V груза, к его массе т и определяется

За единицу удельного объема принимается удельный объем такого однородного вещества, 1 кг массы которого занимает объем 1 м³.

Под грузовместимостью автомобиля понимается наи­большее количество грузов, которое может единовременно перевозиться, определяемое его прочностью и размерами кузова. Для грузового авто­мобиля грузовместимость зачастую называют грузоподъемностью. Гру­зоподъемность автомобиля зависит от объемной массы перевозимого груза, внутренних размеров кузова и от особенностей его устройства. По­этому грузовместимость автомобиля оценивается следующими измерителями: грузоподъемностью, удельной объемной грузоподъемностью и коэффициентом грузовместимости.

Полная масса автомобиля складывается из его собственной массы в снаряженном состоянии, массы водителя и грузоподъемности. Грузо­подъемность является фактором определяющим размеры основных узлов и деталей автомобиля, мощность двигателя, размер колес и шин и т. д.

Номинальной принято называть полезную грузоподъемность базовой модели с кузовом бортовая платформа. В начальный период развития ав­томобильного транспорта, когда автомобили предназначались для работы в различных дорожных условиях, заводы изготовители рекомендовали различную грузоподъемность для одной и той же модели. В настоящее время каждая разновидность грузового автомобиля имеет единую вели­чину грузоподъемности.

Удельная объемная грузоподъемность определяется отношением но­минальной грузоподъемности к внутреннему объему кузова.

(3.6)

где q _уд - удельная объемная грузоподъемность, т/м³;

q - номинальная грузоподъемность, т; а - внутренняя ширина кузова, м;

b - внутренняя длина кузова, м;

h - внутренняя высота кузова, м;

h' - расстояние от верхнего края борта платформы до допустимого уровня загрузки груза в кузов, м.

Величина h' учитывает фактически используемый объем кузова. Уровень навалочных грузов должен быть ниже края бортов платформы, чтобы предотвратить их потери при перевозке из-за неровностей дороги, уклонов и т. д. Погрузка штучных грузов может производиться выше уровня бортов платформы.

Показатель удельная объемная грузоподъемность показывает при ка­ких значениях объемной массы груза номинальная грузоподъемность автомобиля будет использоваться полностью, а при каких нет.

Использование грузоподъемности оценивается коэф­фициентом статического использования грузоподъемности

где у_с - коэффициент статического использования грузоподъемности;

q_ф - масса фактически перевозимого груза.

Невозможность использования полного объема кузова может иметь место по следующим причинам:

при перевозке в кузове открытого типа навалочных грузов - зерно, картофель, свекла и т. д.;

недоиспользование верхней части закрытого кузова-фургона из-за трудности загрузки;

из-за отсутствия кратности размеров штучного груза (тары) и разме­ров кузова автомобилей и др. На рис. 3.7 показано использование площа­ди пола кузова при перевозке штучных грузов

Рис. 3.7. Использование площади пола кузова при перевозке штучных грузов, в зависимости от способа укладки: а - мешков и кулей; б - бочек и рулонов; в - ящиков и кип; г - бревен, брусков и дров (черным показана неиспользованная площадь).

Грузовместимость автомобиля или автопоезда при перевозке грузов с различной объемной массой может оцениваться графическим методом. Для этой цели строят график, рис. 3.8, на котором по оси ординат откла­дывают грузоподъемность, а по оси абсцисс - объемную массу груза.

Каждой модели автомо­биля на графике соответст­вует ломаная линия, состоя­щая из наклонного и гори­зонтального участков.

Точки наклонной линии, выходящей из начала систе­мы координат, показывают неполное использование гру­зоподъемности, а горизон­тальный участок - объем­ную массу грузов, при кото­рой полностью используется номинальная грузоподъем­ность.

На рис. 3.9 показана за­висимость изменения удель­ной объемной грузоподъем­ности от номинальной гру­зоподъемности отечествен­ных автомобилей. Из графи­ка видно, что объем кузова многих моделей не отвечает требованиям ГОСТа. Это привело к тому, что на пере­возке многих грузов, осо­бенно сельскохозяйственной продукции, их грузоподъем­ность полностью не исполь­зуется.

Степень возможного использования грузоподъемности автомобиля зависит от соотношения между внутренними геометрическими размера­ми кузова, объемной массы груза и его особенностей, а также конструк­ции кузова

где ή_v - коэффициент использования объема кузова.

Для штучных грузов значение коэффициента использования объема кузова находится в следующих приделах:

ящики, кипы 0,60 - 0,95;

мешки, кули 0,90 - 1,00;

бочки, рулоны 0,40 - 0,70;

бревна, брусья, дрова 0,70 - 1,00.

При возможности использования погрузки груза выше уровня бортов кузова значение коэффициента использования объема кузова может быть больше единицы.

Для повышения использования грузоподъемности автомобиля-самосвала необходимо учитывать, что практически все сыпучие грузы грузятся с «шапкой», т. е. при механизированной погрузке образуется пирамидальное возвышение от бортов к центру кузова (рис. 3.10). Высота «шапки» зависит от угла естественного откоса перевозимого груза.

Возможный объем груза, перевозимый автомобилем-самосвалом

где V_г - объем перевозимого груза, м³;

q - номинальная грузоподъемность автомобиля, т;

р_г - объемная масса груза, т/м³; Ур - рабочий объем кузова, м³;

V_ш - объем «шапки» груза, м³.

Если принять, что в основании пирамиды («шапки») лежит квадрат со стороной, равной внутренней ширине кузова а, то

где S - площадь пола платформы, м²

Учитывая, что величина h' в зависимости от вида груза и дорожных условий принимается в пределах 0,05-0,15 м, то рабочий объем кузова будет определяться

Расчеты показывают, что для грузов, у которых естественный откос равен 30°, фактический объем груза может быть больше геометрического объема кузова на 20-25 %.

В табл. 3.4 и табл. 3.5 представлены соответственно углы естествен­ного откоса насыпных и навалочных строительных грузов и коэффициен­ты грузовместимости базовых отечественных автомобилей при перевозке некоторых навалочных и насыпных грузов.

Углы естественного откоса насыпных и навалочных строительных грузов

Таблица 3.4

Наименование груза	При движении автомобиля	В состоянии покоя
Булыжник	-	38
Грунт глинистый:
сухой	-	40-45
влажный	-	35
мокрый	-	15-20
Гравий	30	45
Земля:
сухая	-	40
влажная	-	35
мокрая	-	25
Известь гашеная	-	25
Песок	30	45
Цемент	-	40
Шлак	35	50
Щебень	35	45

Коэффициенты грузовместимости базовых отечественных автомобилей при перевозке некоторых навалочных и насыпных грузов

Таблица 3.5

Наименование груза	Объемная масса, т/м^3	Расстояние уровня груза от верхнего борта, мм	Коэффициенты грузовместимости
			ГАЗ-52-ОЗ	ГАЗ-5ЭА	ЗИЛ-130	КамАЗ- 5320
Арбузы	0,60	0	0,98	0,83	0,71	0,48
Гравий, щебень	1,60	0	2,87	2,20	1,89	1,60
Дрова лиственных пород	0,55	0	0,95	0,76	0,65	0,55
Земля сухая	1,20	0	2,15	1,65	1,41	1,20
Земля влажная	1,70	0	3,04	2,70	2,04	1,70
Картофель	0,70	-50	1,17	0,90	0,78	0,65
Капуста свежая	0,24	0	0,44	0,33	0,28	0,24
Комбикорма	0,45	-50	0,75	0,58	0,50	0,42
Огурцы	0,40	-50	0,72	0,51	0,44	0,37
Пшеница	0,76	-50	1,27	0,98	0,84	0,71
Свекла	0,65	-50	1,08	0,83	0,72	0,60
Силос	0,80	0	1,43	1,10	0,94	0,80