Файл: А.Ю. Тюрин Грузоведение. Методические указания к практическим занятиям для студентов специальности 240100.03.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.06.2024
Просмотров: 67
Скачиваний: 0
20
Расчет прочности полимерных пленок
Параметры пленок для скрепления пакетов определяют в зависимости от величины продольных инерционных сил как наибольших, возникающих в процессе движения подвижного состава, фрикционных свойств груза, массы пакета, а также от свойств самой пленки.
Рассмотрим принципиальную схему сил, действующих на транспортный пакет, скрепленный термоусадочной пленкой (рис. 6). На пакет массой Q действует продольная инерционная сила Fпр = aпрQ, ко-
торая стремится сдвинуть пакет относительно поддона. Считаем, что поддон не проскальзывает по полу вдоль кузова автомобиля. Пленка оказывает на пакет равномерное давление Pпл. Равнодействующая это-
му давлению сила PплS прижимает пакет к поддону и зависит от
свойств пленки и площади верхней плоскости пакета S . На боковые плоскости пакета действуют силы натяжения пленки, равные по величине и обратные по направлениям, поэтому они в расчет не принимаются.
PплS
R |
Fпр |
|
|
R |
|
G |
Fтр |
|
Рис. 6. Принципиальная схема действия сил на пакет, скрепленный термоусадочной пленкой
В результате действия силы тяжести G = gQ и силы PплS возникает сила трения Fтр:
Fтр = f (G + PплS ), |
(41) |
где f − коэффициент трения между поддоном и пакетом.
21
Если Fпр > Fтр , пакет сдвигается относительно поддона и при этом
происходит деформация пленки, т.е. ее растяжение на вертикальных гранях. Усилие, возникающее в пленке R , не должно быть больше допустимого:
R ≤ [σ] δ Hпл, |
(42) |
где [σ] − допускаемое напряжение на растяжение |
пленки, Н/см2 |
([σ] =1700 Н/см2); δ − толщина пленки, см; Hпл − длина пленки в сечении разрыва, т.е. по вертикальной грани пакета, равная высоте пакета, см.
Реакция пленки может быть найдена из уравнения сил, действующих на пакет (см. рис. 6), Fпр − f (G + PплS )− 2R = 0 . Тогда толщину
пленки определяют из соотношений: |
|
|
|||
[σ] δ H пл = |
Fпр − f (G + PплS ) |
; |
(43) |
||
|
|
||||
2 |
|
|
|
||
δ = |
Fпр − f (G + PплS ) |
|
|
(44) |
|
2 [σ] H пл |
|
||||
|
|
|
|||
Необходимо также определить толщину пленки при изменении коэффициента трения и степень влияния изменения толщины пленки на допустимую массу пакета при различных коэффициентах трения.
Рассмотрим контрольный пример. Для перевозок используют пакет массой 400 кг, высотой 110 см на поддоне размером 120×80 см. Давление на пакет принимают равным 7800 Н/м2 или 0,78 Н/см2, коэффициент трения принимают равным 0,53. Допускаемое напряжение на растяжение пленки принимают равным 1700 Н/см2, продольное ускорение 23,8 м/с2. В условных обозначениях: Q = 400 , H пл = 110 , a = 120 ,
b = 80 , Pпл = 0,78 , f = 0,53, [σ]= 1700 и aпр = 23,8 .
Прямая задача. Необходимо определить толщину пленки.
1. Определение площади верхней плоскости пакета
S = a b = 120 80 = 9600 см2 .
22
2. Определение толщины пленки
δ |
= |
Fпр − f (G + PплS ) |
= |
400 23,8 −0,53(400 9,81 +0,78 9600) |
= |
|||||
2 |
[σ] H пл |
|
2 |
1700 110 |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||
= 0,0093 см или 93 мкм.
3. Определение влияния изменения коэффициента трения на толщину пленки. Коэффициент трения изменяют в пределах 0,3-0,6 с ша-
гом 0,1.
Например, при коэффициенте трения 0,3 толщина пленки равна |
|||||||||
δ = |
Fпр − f (G + PплS ) |
= |
400 |
23,8 |
−0,3(400 9,81 +0,78 9600) |
= |
|||
2 |
[σ] H пл |
|
|
|
2 1700 110 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||||
= 0,0163 |
см или 163 мкм. |
|
|
|
|
||||
Аналогично рассчитывают толщину пленки при других коэффициентах трения. Результаты заносят в табл. 5.
Таблица 5 Зависимость толщины пленки от коэффициента трения
f |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
δ , мкм |
163,0 |
132,5 |
102,0 |
71,5 |
На основе табл. 5 строят рис. 7. |
|
|
||
|
180 |
|
|
|
|
,мкм |
160 |
|
|
|
140 |
|
|
|
|
|
пленки |
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
Толщина |
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
|
|
Коэффициент трения |
|
|
Рис. 7. Влияние изменения коэффициента трения на толщину пленки
4. Определение влияния изменения толщины пленки на допустимую массу пакета при различных коэффициентах трения. Коэффициент трения изменяют в пределах 0,3-0,5 с шагом 0,1 и толщину пленки изменяют в пределах 80-240 мкм с шагом 40 мкм.
23
Например, при коэффициенте трения 0,3 и толщине пленки в 80 мкм допустимая масса пакета равна
Q = |
2 [σ] H пл δ + f Pпл S |
= |
2 1700 110 0,008 +0,3 0,78 9600 |
= |
|
aпр − fg |
23,8 −0,3 9,81 |
||||
|
|
|
|||
= 251,2 кг. |
|
|
|
||
Аналогично рассчитывают допустимую массу пакета при других размерах пленки и коэффициентах трения. Результаты заносят в табл. 6.
Таблица 6 Зависимость допустимой массы пакета от толщины пленки
при различных коэффициентах трения
δ , мкм |
|
80 |
120 |
160 |
200 |
240 |
|
|
|
Допустимая |
масса пакета, кг |
|
|
f |
0,3 |
251,2 |
322,9 |
394,6 |
466,3 |
538,1 |
0,4 |
301,2 |
376,5 |
451,8 |
527,0 |
602,3 |
|
|
0,5 |
356,5 |
435,7 |
514,8 |
594,0 |
673,2 |
На основе табл. 6 строят рис. 8. |
|
|
|||
|
800 |
|
|
|
|
|
, кг |
700 |
|
|
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
пакета |
|
|
|
f=0,3 |
|
|
|
|
|
||
500 |
|
|
|
f=0,4 |
|
|
Масса |
400 |
|
|
|
f=0,5 |
|
|
|
|
||
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|
80 |
120 |
160 |
200 |
240 |
|
|
|
Толщина пленки, мкм |
|
|
Рис. 8. Влияние изменения толщины пленки на допустимую массу |
|||||
|
пакета при различных коэффициентах трения |
||||
Обратная задача. Необходимо определить предельно допустимое ускорение, при котором не произойдет разрыва пленки.
1. Определение предельно допустимого ускорения при максимальной высоте пакета в 135 см
aпр = |
2 [σ] H пл δ + f |
(Q g + Pпл S) |
= |
Q |
|
||
|
|
|
24
= 2 1700 135 0,0093 +0,53 (400 9,81 +0,78 9600) = 25,77 м/с2. 400
2. Определение влияния изменения предельно допустимого ускорения при максимальной высоте пакета в 135 см на допустимую массу пакета. Предельно допустимое ускорение изменяют в пределах (0,5-1,5) aпр с шагом 0,1 aпр.
Например, 0,5aпр = 12,89. Тогда допустимая масса пакета равна
Q = |
2 [σ] H пл δ + f Pпл S |
= |
2 1700 135 0,0093 +0,53 0,78 9600 |
= |
|
aпр − fg |
12,89 −0,53 9,81 |
||||
|
|
|
|||
= 967,9 кг. |
|
|
|
||
Аналогично рассчитывают допустимую массу пакета при других значениях ускорения пакета. Результаты заносят в табл. 7.
Таблица 7 Зависимость допустимой массы пакета от ускорения груза
aпр, |
12,89 |
15,46 |
18,04 |
20,62 |
23,20 |
25,77 |
28,35 |
30,93 |
33,50 |
36,08 |
38,66 |
м/с2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q , |
967,9 |
724,9 |
579,4 |
482,5 |
413,4 |
361,6 |
321,4 |
289,2 |
262,9 |
240,9 |
222,4 |
кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На основе табл. 7 строят рис. 9. |
|
|
|
|
||||
|
кг |
1040 |
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
940 |
|
|
|
|
|
|
|
|
пакета |
|
|
|
|
|
|
||
840 |
|
|
|
|
|
|
||
740 |
|
|
|
|
|
|
||
640 |
|
|
|
|
|
|
||
|
масса |
|
|
|
|
|
|
||
540 |
|
|
|
|
|
|
||
440 |
|
|
|
|
|
|
||
|
Допустимая |
|
|
|
|
|
|
||
340 |
|
|
|
|
|
|
||
240 |
|
|
|
|
|
|
||
140 |
|
|
|
|
|
|
||
40 |
|
|
|
|
|
|
||
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
||
|
||||||||
|
|
|
Ускорение пакета, м/с2 |
|
|
|||
Рис. 9. Влияние изменения ускорения пакета на его допустимую массу
25
Составители
Алексей Юрьевич Тюрин Юлия Николаевна Тимощенко
ГРУЗОВЕДЕНИЕ
Методические указания к практическим занятиям для студентов специальности 240100.03 “Организация перевозок
и управление на транспорте (автомобильном)” заочной формы обучения
(в том числе сокращенные сроки обучения)
Редактор З.М. Савина
Подписано в печать 14.06.2003.
Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 1,6. Тираж 170 экз.
Заказ ГУ КузГТУ. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.
Типография ГУ КузГТУ. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.