1. 作用力的定義
當運輸車輛在起動、煞車、轉彎、以及在路況不良的路面上行駛時,都會因為行駛狀態的改變,產生各種不同的作用力作用於載貨上。採用載貨安全方法的目的就是為了抵抗這些作用力,亦即防止運輸車輛裝載貨物滑動、掉落、或滾動。瞭解各種作用力的大小及作用方式是選擇正確的載貨安全方法的先決條件。以下將逐一說明各種作用力(重力、慣性力、摩擦力的定義):
重力G:
個物體的重力是指地球做用於該物體上的地心引力。重力的作用方向永遠是垂直向下,與物體所處的位置無關。一個物體的重力相當於該物體的質量m(單位kg)與重力加速度g(=9.18m/s2)的乘積:G=m x g。
慣性力F:
個物體的慣性力在物理學上的意義是指該物體以直線運動時具有的動量。之所以會有慣性力產生,是因為每一個質量(如載貨)都具有慣性(反抗改變目前之運動情況的作用力)。慣性例會反抗改變目前之運動情況的作用力,例如當車輛起動時,慣性力的作用方向是向後;煞車時,慣性力的作用方向則是向前。當直線運動的變化(請與離心力Fw作一比較)發生時,慣性力的大小相當於質量(如載貨)與運動的變化(即加速度a,如起動加速度、煞車加速度、自由落體加速度)
F = m x a
摩擦力Fw:
摩擦力作用於載貨和承載面之間,會阻止載貨的移動。摩擦力可區分為靜摩擦力和動摩擦力;其摩擦係數分別稱為靜磨擦係數m0和動摩擦係數m。要將載貨推動時會產生靜磨擦力。動摩擦力則出現於已存在運動狀態之物體與其接觸面之間(如載貨和承載面之間)。動摩擦力遠小於靜摩擦力。在計算載貨安全時僅考慮動摩擦力。動摩擦力的大小由重力G和動摩擦係數m決定。
Fw = m x G
動摩擦係數的大小完全由載貨和承載面的表面性質(粗糙度)決定。動摩擦係數越大,摩擦力就越大,越能阻止載貨和承載面之間的相對移動,因此所需的載貨安全作用力也越小。SpanSet止滑墊(亦稱RH墊)可以提供的動摩擦係數m=0.6。請務必使用原廠的SpanSet止滑墊,因為並非每一種橡膠/塑膠止滑墊皆能提供像SpanSet止滑墊那麼高的動摩擦係數。
離心力Fz:
離心力是一種當運動中的物體轉彎時,對物體作徑向朝外作用的慣性力,之所以會有離心力的形成,是因為每一個質量(如載貨)都有反抗運動狀態改變的傾向(請與慣性力作一比較)。不論物體作的是單純的轉彎運動或是偏移運動,離心力的作用方向一定是使物體往離開徑向中心的方向移動。當運輸車輛行駛彎道上,或是為閃避來車而轉彎時,由於慣性的關係,載貨都會試圖保持其原有的運動方向(通常是向直線運動的方向)。當載貨被迫隨著車輛作轉彎運動時,自然就會產生離心力。離心力的大小由載貨的質量、運輸車輛的速度、以及轉彎半徑等因素決定:Fz=m x v2/r。載貨質量及車速越大,以及轉彎半徑越小,離心力就越大。
Fz = m x v2 / r
2. 計算所需的綑綁強度
以張力束緊帶將載貨束緊(繫緊法)是公路運輸最常用的載貨安全方法。束緊帶需具備夠的預備張力Fv及摩擦力Fv,才足以抵抗作用於載貨上的各種作用力,提供載貨足夠的安全性。將束緊帶挷在載貨上,束緊帶的預拉張力加上載貨本身的重力,不帶可以改善載貨 的放置情形,亦足以抵抗作用於載貨上的各種作用力,使載貨不會在承載面上被各種作用力推移。運輸業者應設置可供讀取預拉張力大小的預拉張力顯示儀,VDI 2702建議的最大預拉張力相當於束緊帶容許拉應力的50%。即將實施的歐洲規範規定業者必須將束緊帶的預拉張力大小標示於束緊帶標籤上。預拉張力的計算可依下式進行(近似計算值):
Fv = m (0.8 - m ) / m
計算範例:載貨重量4000kg,動摩擦係數u=0.4(木材與木材之間),則所需的預拉張力:Fv = 4,000 (0.8 - 0.4) / 0.4 = 4,000daN
也就是說,束緊帶需提供4000daN的預拉張力,才能提供4000kg載貨足夠的安全性。由於市面上各式各樣用來將束緊帶束緊的裝置,因此對使用者而言,最重要的是要知道他應該對束緊帶施以多大的預拉張力(可參考束緊戴上的標籤)。
以棘輪板手張拉(而非按壓)束緊帶形成預拉張力:因係採用張拉(而非按壓)方式將預拉張力導入束緊帶,故SpanSet ErgoABS能夠達到很大的預拉張力。SpanSet ErgoABS應用的SpanSet雙滑專利技術及加長型槓桿,對於提高預拉張力有顯著的效果。
如果僅在束緊帶的一邊有束緊裝置,則應假設沒有束緊裝置的那一邊僅達到50-70%的預拉張力,但是若載貨性質特殊,或者是另外採取適當的措施,則可認為沒有束緊裝置的那一邊也能達到100%預拉張力。
請注意:請將所有的束緊帶均勻拉緊,並在運輸車輛行駛一小段距離後再檢查一次每一條束緊帶的預拉張力。所有束緊帶之預拉張力的總和至少要達到足以為載貨提供足夠的安全性的程度。
在計算預拉張力時,應將束緊帶的拉緊點與載貨之間的夾角考慮進去。您可以在VDI的資料以及本公司製作的ZurrSoft軟體2.0版中獲得關於束緊帶的詳細資料,也可以向本公司的服務部門要求索取最新的資料和建議。
斜張/對角線束緊帶和張拉束緊帶的最大區別在於他們的主要任務是將載貨定位。因此在綁斜張/對角線束緊帶時,務必要使作用於載貨上的各種作用力都能夠均勻的被斜張/對角線束緊帶的預算抵銷掉。斜張/對角線束緊帶在卡車/載貨上的拉緊點必須能夠承受作用於此點上的作用力。斜張/對角線束緊帶並不需要很高的預拉張力,但必須被均勻的拉緊。在計算斜張/對角線束緊帶的預拉張力時,必須將途中的a角和b角考慮進去。
當a角在20-45度之間,以及b角在30-90度之間時,斜張/對角線束緊帶可以發揮最大的束緊及定位效果。利用下式可計算出束緊帶的最大承載能力(LC),以供計算斜張/對角線束緊帶的需要數量。
LC = G [daN] x (0.8 - m) /
nw (m - cosb + sinb x cosb)
另一種繫緊法是先以捆綁式束緊帶將載貨捆綁成一個個載貨單元,然後在用束緊帶將這些載貨單元束緊在運輸車輛上。管子、木條、合板/粗紙板等物品都很適合採用這種繫緊法。
當然也可以將拘束法和繫緊法合在一起使用。例如可利用車斗來防止在或在運輸車輛行駛方向上的移動(拘束法),同時以束緊帶來防止載貨的側向移動(繫緊法)。
不論採用何種安全方法,載貨在任何一個方向上都必須有足夠的拘束/繫緊力。如果運輸車輛的車斗、車箱側板及支柱設計都有考慮到拘束法的要求,則合併使用拘束法繫緊法可以達到非常經濟、有效的效果。