В настоящее время в области автомобильных перевозок для обеспечения надежной фиксации груза все большую роль играют крепежные средства. Надежная фиксация перевозимого объекта перевозки позволяет избежать потерь, связанных с порчей груза.

Согласно требованиям Постановления министерства транспорта и коммуникаций Республики Беларусь от 10 октября 2005 г. № 58 об утверждении Правил безопасного размещения и крепления грузов в кузове автомобильного транспортного средства (далее – «Постановление») при осуществлении перевозки автомобильными транспортными средствами, грузы должны закрепляться в кузове независимо от расстояния перевозки, а выбор средств крепления зависит от типа и состава груза.

Способы крепления груза

Фиксация груза может осуществляться различными способами крепления. Средства крепления по характеру воздействия на груз можно разделить

— прижимные (ремни, цепи, тросы и другое),
— растяжные (ремни, тросы и другое),
— распорные (деревянные устройства, бруски, упоры и другое),
— фрикционные (противоскользящие маты и другое).

Крепление груза стяжными ремнями

Наибольшее распространение получил способ крепления груза стяжными ремнями, ввиду его простоты и надежности.

При использовании стяжных ремней у водителя и работников склада встает вопрос о выборе их типа и количества. Тип используемых стяжных ремней будет зависеть от типа и состава груза, а необходимое их количество – от веса груза.

Согласно требованиям Постановления, для устойчивости груза необходимо использовать не менее двух крепежных ремней при креплении к платформе и двух пар крепежных ремней при креплении растяжками в продольном и поперечном направлении.

Однако, следует учитывать, что для надежного крепления тяжелых грузов прижимом двух стяжных ремней будет явно не достаточно. Для обеспечения безопасности перевозки груза следует нейтрализовать силы инерции, которые возникают или могут возникнуть в процессе его перевозки.

При перевозке на груз действуют следующие инерционные силы:

-в продольном направлении Fm1 в направлении движения, Fm2 против направления движения (возникают при резком торможении и разгоне);
-в поперечном направлении Fm3 и Fm4 в обе стороны направления движения (возникают при движении в поворотах).

Инерционные силы определяются по следующей формуле:

Fmi = Сi × Fg,

где Сi – соответствующий коэффициент ускорения инерционной силы,

Fg – вес груза (Fg = m × g – масса, умноженная на ускорение свободного падения).

Согласно положения Постановления, значения коэффициентов ускорения инерционной силы Ci, составляют 0.8, 0.5, 0.5 и 0.5 для F1, F2, F3 и F4 соответственно.

Силой, уравновешивающей инерционные силы является сила трения Ft, которая определяется как сила реакции опоры, умноженная на коэффициент трения:

Fµ = N × µ,

где N – сила реакции опоры,

µ – коэффициент трения.

Коэффициенты трения, согласно положениям Постановления, составляют:

Нагружаемая поверхность/груз	Сухое сцепление материала	Мокрое сцепление материала	Масляное сцепление материала
Дерево/дерево	0,20-0,50	0,20-0,25	0,05-0,15
Металл/дерево	0,20-0,50	0,20-0,25	0,02-0,10
Металл/металл	0,10-0,25	0,10-0,20	0,01-0,10
Бетон/дерево	0,30-0,60	0,30-0,50	0,10-0,20
Противоскользящие маты	0,60	0,60	0,60

Для того, чтобы груз остался неподвижным, необходимо соблюсти следующее требование: сила трения должна быть больше либо равна инерционной силе, т.е. Fµ ≥ Fm.

Чтобы увеличить силу реакции опоры N без увеличения массы, необходимо дополнительное прижимание груза к платформе. Когда груз ничем не прижат, сила реакции опоры N равна весу груза Fg. Когда появляется дополнительная прижимающая сила Fv, сила реакции опоры равна сумме веса Fg и дополнительной прижимающей силы Fv.

N = Fg + Fv.

Обеспечение достаточной прижимающей силы и есть основная задача крепления груза прижимом стяжными ремнями. Использование стяжных ремней позволяет увеличить силу прижима и, как следствие, силу реакции опоры и соответственно силу трения.

Расчет количества стяжных ремней для надежной фиксации груза

Рассмотрим, непосредственно, расчет количества стяжных ремней, необходимых для надежной фиксации груза при перевозке.

Для того, чтобы груз остался неподвижен, например, при резком торможении необходимо:

Fµ ≥ Fm,

N × µ ≥ С × Fg,

Fg + Fv) × µ ≥ С × Fg.

Тогда, необходимая прижимающая сила определяется как:

Fv ≥ (С – µ) / µ × Fg.

Прижимающая сила стяжного ремня определяется как результирующая сила, развиваемая натяжным устройством с двух сторон груза, направленная вертикально вниз. В связи с тем, что не всегда есть возможность установки ремня для крепления грузов под вертикальным углом равным 90º, в расчет следует внести корректировку:

Fv ≥ (С – µ) / (µ × sin α) × Fg,

где α– вертикальный угол установки ремня.

Наибольшей эффективности прижима ремнями для крепления груза можно достичь при их установке под вертикальным углом от 75º до 90º.

Имея значения всех данных в формуле, можно определить прижимающую силу, необходимую для надежного крепления груза известной массы. Затем, для определения числа стяжных ремней, обеспечивающих надежную фиксацию перевозимого груза, необходимо полученную прижимающую сила разделить на прижимающую силу одного ремня:

K = Fv / Fvст.р.

ВНИМАНИЕ! Некоторые, при определении необходимого количества ремней, путают прижимающую силу ремня для крепления груза с его максимальной рабочей нагрузкой, LC (максимальная допустимая сила, которая может быть многократно приложена к ремню без последующих его деформаций). Прижимающая сила стяжного ремня определяется исходя из силы предварительного натяжения ремня, STF, силы натяжения, передаваемой от натяжного элемента ремню. Данная сила характеризуется как сила, остающаяся на ремне после отпуска натяжного элемента.

Согласно требованиям Постановления, при расчете сил крепления груза к платформе, коэффициент передачи при использовании одного приспособления предварительного натяжения равен 1,5. Прижимающая сила стяжного ремня, имеющего одно приспособление предварительного натяжения, складывается из прижимающих сил с двух сторон груза. С той стороны крепления груза, где размещен элемент предварительного натяжения будет действовать прижимающая сила, равная 1 STF, с другой стороны – сила, равная 0,5 STF.

Рассмотрим вариант определения необходимого числа ремней при креплении груза массой 1000 кг для предотвращения его смещения в продольном направлении.

Условия: С = 0,8, µ=0,3 (в среднем, без использования противоскользящих материалов), α=80º, для груза массой 1000кг, ремни с храповым механизмом STF = 250 daN.

Необходимая прижимающая сила будет определяться как:

Fv = (С – µ) / (µ × sin α) × Fg = (0,8 – 0,3) / (0,3 × 0,9848) × 1000 × 9,8 = 16585 daN.

Тогда, число ремней, необходимых для крепления груза массой 1000 кг для предотвращения его смещения в продольном направлении составит:

K = Fv / Fvст.р = 16585 / (250 × 1,5) = 44,2 т.е 45 стяжных ремней.

Рассмотрим вариант определения необходимого числа ремней при креплении груза массой 1000 кг для предотвращения его смещения в поперечном направлении.

Условия: С = 0,5, µ=0,3 (в среднем, без использования противоскользящих материалов), α=80º, для груза массой 1000кг, ремни с храповым механизмом STF = 250 daN.

Необходимая прижимающая сила будет определяться как:

Fv = (С – µ) / (µ × sin α) × Fg = (0,5 – 0,3) / (0,3 × 0,9848) × 1000 × 9,8 = = 6635 daN.

Тогда, число ремней, необходимых для крепления груза массой 1000 кг для предотвращения его смещения в поперечном направлении составит:

K = Fv / Fvст.р = 6635 / (250 × 1,5) = 17,69 т.е 18 стяжных ремней.

В итоге, для надежной фиксации груза массой 1000кг, для предотвращения его смещения в продольном и поперечном направлениях необходимо 45 стяжных ремней с храповым механизмом, обеспечивающим STF = 250 daN.

Использование такого числа ремней для крепления груза весьма трудоемко и экономически не всегда оправдано. Уменьшения числа стяжных ремней можно достигнуть использованием противоскользящих материалов, т.е. увеличением коэффициента трения. Использование противоскользящих матов с коэффициентом трения 0,6 позволяет сократить число необходимых стяжных ремней почти в пять раз:

Fv = (С – µ) / (µ × sin α) × Fg = (0,8 – 0,6) / (0,6 × 0,9848) × 1000 × 9,8 = 3317 daN.

K = Fv / Fvст.р = 3317 / (250 × 1,5) = 8,84 т.е. 9 стяжных ремней.

Крепление грузов методом прижима стяжными ремнями возможно комбинировать и с другими методами фиксации груза. Например, этот метод особенно эффективен при его использовании совместно с элементами распорных и фрикционных систем фиксации груза.

Обоснованное определение необходимого числа стяжных ремней поможет избежать возможных потерь при перевозке массивных грузов.