Грузоведение

где S_п - площадь наветренной поверхности груза (проекции поверхности груза, выступающей за пределы продольных бортов платформы, на продольную плоскость симметрии вагона) подверженной действию ветра, м² (для цилиндрической поверхности, ось которой расположена вдоль вагона, принимается равной половине площади проекции).

1) Металлические изделия в ящичной упаковке  

W_п = (50 * (2,09 - 0,5) * 5)/1000 = 0,397 тс;

 

2) Вторые металлические изделия в ящичной упаковке

W_п = (50 * (2,09 - 0,5) * 5)/1000 = 0,397 тс.

 

Определение силы трения F_тр.

Сила трения, действующая  на груз, размещенный на однородной поверхности пола вагона, определяется по формулам:

 - в продольном направлении:

                                                      F^пр_тр= Q_гр *µ  , тс ;             (11)

- в поперечном направлении:

                                           F^п_тр= Q_гр * µ *(1- а_в),          (12)

где: µ - коэффициент трения между контактирующими поверхностями груза и пола вагона (или подкладок, прокладок).

Значения коэффициента трения между поверхностями, очищенными от грязи, снега, льда и смазки, а  в зимний период - при посыпке  тонкого слоя песка на поверхность подкладок и пол вагона в местах опирания подкладок и груза, принимается равным [ 1 ]:

• дерево по дереву - 0,45;
• сталь по дереву - 0,4;
• сталь по стали - 0,3;
• железобетон по дереву - 0,55.

 

В нашем примере  груз погружен на один вагон без  применения подкладок.

1) Металлические изделия в ящичной упаковке

F^пр_тр =7*0,40 = 2,8 тс,

F^п_тр = 7* 0,40 (1 - 0,41) = 1.652 тс;

2) Вторые металлические  изделия в ящичной упаковке

F^пр_тр =7*0,40 = 2,8 тс,

F^п_тр = 7* 0,40 (1 - 0,41) = 1.652 тс;

1.3. Определение устойчивости груза от опрокидывания.

Иногда возникает опасность поперечного опрокидывания вагона вместе с грузом. Это может произойти в тех случаях, когда общий центр масс вагона вместе с грузом находится на высоте более 2,3 м над УГР или когда наветренная поверхность 4-х-осного вагона с грузом превышает 50м².

Высоту общего центра масс вагона и груза определяли ранее  по формуле (3). В нашем примере  Н⁰_цм = 1,4 м,  1,4 м < 2,3 м - условие выполняется.

Поперечная  устойчивость вагона с грузом обеспечивается, если выполняется условие:

Р_ц +Р_в  ≤ 0,55

                                                              Р_ст (13)

 

где (Р_ц + Р_в) - дополнительная нагрузка на колесо от действия центробежных сил и ветровой нагрузки, тс;

Р_ст - статическая нагрузка от колеса на рельс, тс. Статическая нагрузка Р_ст определяется по следующим формулам: - при расположении центра тяжести груза на пересечении продольной и поперечной плоскостей симметрии вагона:

                     Р _ст = Q_т +Q⁰_гр , тс;                                    (14)

                                                          n_к

- при смещении центра  тяжести груза только поперек  вагона:

                     Р _ст =  1  [ Q_т +Q⁰_гр( 1,0 - b_с )], тс;           (15)

                                                     n_к                                       S

 

- при смещении центра  тяжести груза только вдоль  вагона - для менее нагруженной тележки:

 

                  Р _ст =  2  [ Q_т +Q⁰_гр( 0,5 - l_с )], тс;           (16)

                                                   n_к    2                                l_в

 

- при одновременном  смещении центра тяжести груза  вдоль и поперек вагона для менее нагруженной тележки:

                  Р _ст =  2  [ Q_т +Q⁰_гр( 0,5 - l_с ) ( 1,0 - b_с )], тс;           (17)

                                             n_к    2                           l_в              S

где        n_к - число колес грузонесущего вагона;

S = 790 мм - половина расстояния между кругами катания колесной пары

вагона колеи 1520 мм.

Дополнительная  вертикальная нагрузка на колесо вагона от действия центробежных сил и ветровой нагрузки определяется по формуле:

Р_ц +Р_в =   1  [0,075(Q_т +Q⁰_гр) Н^о_цт +W_п*h+1000p], тс;           (18)

                                  n_к S    

где W_п - ветровая нагрузка, тс (рассчитывается по формуле (10));

p - коэффициент, учитывающий ветровую нагрузку на кузов и тележки грузонесущего вагона и поперечное смещение ЦТ груза за счет деформации рессор (для платформ р=3,34, для полувагонов р=5,61);

h - высота над УГР точки приложения ветровой нагрузки, мм. Точка приложения определяется как геометрический центр наветренной поверхности груза, выступающей за пределы продольных бортов вагона (рис. 5).

 

 

Определениё высоты точки приложения ветровой нагрузки

Рис. 5.

 

Статическая нагрузка Р_ст определяется по формуле (14), т.к. центр тяжести груза расположен на пересечении продольной и поперечной плоскостей симметрии вагона: (l_с= 0 мм, b_с=0 мм). Металлические изделия в ящичной упаковке h =2605 мм.

                                   Р _ст = 22 +14 =4,5 тс;                                   

                                                  8

Дополнительная  вертикальная нагрузка на колесо вагона от действия центробежных сил и ветровой нагрузки определяется по формуле 18:

Р_ц +Р_в =     1   [0,075(22 +14) 1404,7+0,397*2605+1000*3,34] = 1,29 тс;          

                         8*790    

1,29 = 0,28 < 0,55                          

4,5                                                            

Условие выполняется, следовательно, поперечная устойчивость вагона с грузом обеспечивается.

 

1.4. Расчет устойчивости груза от сдвига.

Устойчивость  груза в вагоне от сдвига проверяется  по величине коэффициента запаса устойчивости, который определяется по формулам: - в направлении вдоль вагона (рис. 6):                

                                                   η_пр =      l⁰_пр      .                      (19)

                                                            (h_цт – h^пр_y)  

 

 

 

 

 

Варианты  расположения упоров от опрокидывания  груза в продольном направлении

 

Рис. 6.

- в направлении поперек  вагона (рис. 7):

                                                   η_п =                Q_гр b⁰_п                    .                      (20)

                                                             F_п (h_цт – h^п_y)+W_п( h^п_нп – h^п_y)  

где l°_пр, b°_п - кратчайшие расстояния от проекции ЦТ_гр на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания соответственно вдоль и поперек вагона, мм;

h_цт - высота ЦТ груза над полом вагона или плоскостью подкладок, мм;

 h^пр_y , h^п_y — высота соответственно продольного и поперечного упора от пола вагона или плоскости подкладок, мм;

h^п_нп - высота центра проекции боковой поверхности груза от пола вагона или плоскости подкладок, мм;

 

Варианты  расположения упоров от опрокидывания  груза в поперечном направлении

 

 

 

Рис. 7.

Груз является устойчивым и не требует дополнительного  закрепления от опрокидывания, если значения η_пр и η_п не менее соответственно: при упругом креплении груза- 1,25, при жестком - 2,0.

 

 

 Если при упругом креплении груза значение η_пр либо η_п составляет менее 1,25, устойчивость груза должна быть обеспечена соответствующим креплением:

• если значение η_пр либо η_п менее 0,8, а также если η_пр и η_п одновременно 
  менее 1,25, груз следует перевозить с использованием специальных устройств 
  (металлических кассет, каркасов и пирамид), конструкция и параметры которых должны быть обоснованы грузоотправителем;
• если значение η_пр либо η_п находятся в пределах от 0,8 до 1,0 включительно, 
      то закрепление груза от поступательных перемещений и от опрокидывания 
  рекомендуется выполнять раздельно, независимыми средствами крепления;

-если значение η_пр либо η_п находится в пределах от 1,01 до 1,25 включительно, допускается закреплять груз от опрокидывания и от поступательных перемещений едиными средствами крепления, воспринимающими как продольные, так и поперечные инерционные силы.

Определим  устойчивость  груза в  поперечном  и  продольном  направлениях  через коэффициент устойчивости и предварительно выберем вид крепления.

1) Металлические изделия в ящичной упаковке:

- в направлении вдоль вагона (бруски для поперечного упора отсутствуют)

 

                                                   η_пр =      2500     . = 2,03 > 1,25 условие выполняется                  

                                                                 1230 

- в поперечном направлении (бруски для поперечного упора отсутствуют)

                               η_п =              7*1230             . = 1,28 > 1,25 условие выполняется                                      

                                      6,2*1000 +0,397*1295

2) Металлические изделия в ящичной упаковке:

- в направлении вдоль вагона (бруски для поперечного упора отсутствуют)

 

                                                   η_пр =      2500     . = 2,03 > 1,25 условие выполняется                  

                                                                 1230 

- в поперечном направлении (бруски для поперечного упора отсутствуют)

                               η_п =              7*1230             . = 1,28 > 1,25 условие выполняется                                      

                                       6,2*1000 +0,397*1295

Вывод:  т.к.  коэффициент опрокидывания,  как  в  продольном, так  и поперечном направлении больше 1,25, то нет необходимости дополнительно закреплять груз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5. Выбор и расчет элементов крепления.

В зависимости от конфигурации, параметров груза, характера возможных его перемещений и других факторов крепление грузов осуществляется растяжками, обвязками, упорными и распорными брусками, ложементами и другими средствами крепления (таблица 1).

 

Таблица. 1. Рекомендации по выбору элементов и средств крепления

 

Грузы	Возможные перемещения  груза	Рекомендуемые элементы и средства крепления
Штучные с плоскими опорами	Поступательные продольные и поперечные перемещения	Упорные, распорные бруски; растяжки, обвязки
		Опрокидывание продольное, поперечное	Растяжки, обвязки; упорные бруски; кассеты, каркасы и т.д.
Цилиндрической формы, размещаемые на образующую	Продольное (поперечное) поступательное перемещение	Упорные, распорные бруски; растяжки, обвязки
		Перекатывание поперек (вдоль) вагона	Упорные бруски, ложементы; обвязки, растяжки

1.5.1. Расчет усилий в креплениях.

Продольное ΔF_пp и поперечное ΔF_п усилия, которые должны воспринимать средства крепления, определяют по формулам:

ΔF_пp = F_пp – F^пр_тр, тс                                                                            (21)

ΔF_п =n (F_п + W_п) – F^п_тр, тс                                                                  (22)

 

где n - коэффициент, значение которого принимаются:

n = 1,0 при разработке сетевых и местных технических указаний;

 n = 1,25 при разработке технических указаний для нерегулярных перевозок; Усилия могут восприниматься как одним, так и несколькими видами крепления:

         ΔF_пр =ΔF^р_пр +ΔF^б_пр +ΔF^об_пр,                                                                  (23)

 

         ΔF_п =ΔF^р_п +ΔF^б_п +ΔF^об_п,                                                                        (24)

где ΔF^р_пр, ΔF^р_п, ΔF^б_пр, ΔF^б_п, ΔF^об_пр, ΔF^об_п - части продольного или поперечного усилия, воспринимаемые соответственно растяжками, брусками, обвязками и др.

1) Металлические изделия  в ящичной упаковке:

для продольного  усилия ΔF_пр = 6,7-2,8 = 3,9 тс

Определим усилия, которые должны воспринимать растяжки, т.е.

ΔF_пр = ΔF^р_пр , т.к. в нашем примере от продольных смещений груз будут удерживать только растяжки, то ΔF^р_пр=3,9 тс;

для поперечного  усилия

ΔF_п =1,25 (6,2 +  0,397) – 1.652 = 6,594 тс.

ΔF_п =ΔF^р_п, т.к. в нашем примере от поперечных смещений груз будут удерживать только растяжки, то ΔF^р_п=6,594 тс.

 

 

 

2) Вторые металлические изделия в ящичной упаковке:

для продольного усилия ΔF_пр = 6,7-2,8 = 3,9 тс

Определим усилия, которые должны воспринимать растяжки, т.е.

ΔF_пр = ΔF^р_пр , т.к. в нашем примере от продольных смещений груз будут удерживать только растяжки, то ΔF^р_пр=3,9 тс;

для поперечного  усилия

ΔF_п =1,25 (6,2 +  0,397) – 1.652 = 6,594 тс.

ΔF_п =ΔF^р_п, т.к. в нашем примере от поперечных смещений груз будут удерживать только растяжки, то ΔF^р_п=6,594 тс.

1.5.2. Расчет усилий, возникающих в растяжках.

При закреплении груза  растяжками (рис. 8) величину возникающих  в растяжках усилий определяет по формулам:

-   от сил, действующих  в продольном направлении:

R^пр_р=                    ΔF^р_{пр                                  ,} тс;                                                (25)