Turanov_Bondarenko_Vlasova_Kreplenie_gruzov_v_vagonakh

Для грузов с цилиндрической формой, ось которой расположена вдоль вагона, Ап принимается равной половине упомянутой площади.

Ветровую нагрузку, как силу воздушного давления на груз, следует опре- делять по аэродинамической формуле19

F	= 0.5cρAv2	,	(5.6)
в

где с − экспериментальный коэффициент сопротивления воздуха (обычно при- нимают в зависимости от формы поверхности в пределах от 0.55 до 1.2);

ρ − средняя плотность воздуха, кг/м3 (обычно принимают 1.26 − 1.29);

A − максимальная площадь сечения плоскостью, перпендикулярной воз- душному потоку, м2 (см. пояснение к формуле [(10), ТУ]);

v − скорость воздуха относительно груза, м/с (можно принять 38 м/с). Если вычисляется сила воздушного давления на груз в поперечном направ-

лении, то v=vу − поперечная составляющая скорости воздуха относительно гру- за, а, если в продольном направлении, то v = vх − продольная составляющая этой скорости.

5.5. Силы трения

Frictional force

Часть силы трения (см. нижеприведенное замечание), возникающая меж- ду контактирующими поверхностями груза и пола вагона, в тс определятся по

формулам

в продольном направлении –

Fпртр = µ Qгр,

[(11), ТУ]

где µ – статический коэффициент трения между контактирующими поверхно- стями груза и пола вагона (или подкладок), например, железобетон по дереву µ=0.55, дерево по дереву - 0.45, сталь по дереву - 0.4, сталь по стали - 0.3, паке- ты отливок алюминия по дереву - 0.38, пакеты чушек свинца, цинка по дереву - 0.37, пачки промасленной листовой стали по дереву - 0.21, вертикально уста- навливаемые рулоны листовой стали (штрипсы) с неупакованными (открыты- ми) торцами по дереву – 0.61 (см. С.42 ТУ);

в поперечном направлении –

Fптр = µ Qгр(1 - ав).

[(12), ТУ]

19 Комаров К.Л., Яшин А.Ф. Теоретическая механика в задачах железнодорожного транс- порта. − Новосибирск: Наука, 2004. − 296 с.

100

=======================================================================

Замечания, профессора Х.Т. Туранова к выводу формул (11 и [(12) по ТУ. В пп.11.2 и 11.3 будет доказан, что по этим формулам вычисляются одна из составляющей сил трения (как касательная составляющая реакции связи) только от веса груза, а другая составляющая сил трения от проекции усилий в растяжках на вертикальную ось учитывается при определе- нии усилий в них отдельно от действия продольных и поперечных сил. Причем составляю- щая силы трения от вертикальной силы инерции, возникающей из-за волны неровности пути, косвенно учитывается только при определении сил трения в поперечном направлении (см. формулу (12) ТУ), а в продольном направлении вовсе и не упоминается.

При движении поезда под уклон (подъем) как по прямым, так и по кривым участкам пути определение сил трения в продольном и поперечном направлении становится самостоя- тельной задачей.

Туранов Хабибулла Туранович родился в 1942 г. в Ташкент-

ской области Узбекистана. Окончил с отличием механический фа-

культет Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта (ТашИИТ) по специальности “Тепловозы и тепловоз- ное хозяйство” в 1965 г.

Доктор технических наук (1984), профессор (1986).

Область научных исследований – теоретическая и экспери-

ментальная механика машин различных технологических назначе- ний и, в частности, математическое моделирование колебательных систем сложной конфи- гурации при действии на них динамических нагрузок импульсного характера; разработка основ теории размещения и крепления грузов на открытом подвижном составе при различ-

ных условиях формирования поезда с применением вычислительных средств и современных программных продуктов.

Имеет свыше 200 научных работ в указанной области, в том числе 5 монографий, 22 авторских свидетельства и 3 патента на изобретения РФ.

Соавтор 4 учебных пособии, в. т. ч. 3 учебных пособий с грифом УМО машинострои-

тельных специальностей втузов по автоматизированному проектированию плоских рычаж- ных механизмов для студентов машиностроительных специальностей втузов с общим объ-

емом 28.3 печ. л.

На данное время подготовил 30 кандидатов и был научным консультантом 5 докторов технических наук.

Является учеником заслуженного деятеля науки и техники Узбекистана, доктора тех- нических наук, профессора Алексея Дмитриевича Мошкова и академика АН Узбекистана доктора технических наук, профессора Алексея Даниловича Глушенко.

=============================================================

5. 6. Вычисления продольных и поперечных сил инерции, ветровых нагрузок и сил трения

Calculation of longitudinal and transverse force of inertia, wind loads and frictional force

Ниже приведены макет-документы, где изложены последовательность вычислений продольных и поперечных сил инерции, ветровых нагрузок и сил трения по вышеприведенным формулам.

101

102

=============================================================

103

6. УСТОЙЧИВОСТЬ ВАГОНА С ГРУЗОМ И ГРУЗА В ВАГОНЕ

STABILITY OF A WAGON WITH CARGO AND CARGO A WAGON

В данном разделе, используя п.10.4 главы 1 ТУ по размещению и крепле- нию грузов в вагонах и контейнерах [2], подробно изложены последователь-

ность проверки устойчивости вагона с грузом и груза в вагоне с приведением формул от опрокидывания вдоль и поперек вагона от усилий в креплениях, а также доказательство их вывода. Все выкладки сопровождены конкретными примерами расчета.

6.1. Проверка устойчивости вагона с грузом

Testing of stability of a wagon with cargo

6.1.1. Поперечная устойчивость груженного вагона, согласно ТУ [2], проверяется в случаях, когда высота общая центра тяжести вагона с грузом (Hоцт) от уровня головок рельса (УГР) превышает 2300 мм, либо наветренная поверх- ность вагона (Ав) с грузом (Ап) превышает, например, при опирании груза на

один вагон – 50 м2, т. е., когда имеет место неравенство:

Hоцт > 2300 мм или Ап + Ав > 50 м2,

где Ав – площадь наветренной поверхности вагона, м2 (для платформы с закры- тыми бортами 12 м2, а с открытыми бортами 7 м2; для полувагона с объемом кузова 76 м3 - 34 м2, а с объемом кузова 83 м3 - 37 м2).

В случае, если Hоцт < 2300 мм или Ап + Ав < 50 м2, то согласно ТУ попереч-

ная устойчивость груженного вагона не проверяется.

==================================================================

Для примера ниже представлен макет-документ расчета устойчивости груженного ваго-

на с одним грузом:

Для примера ниже представлен макет-документ расчета устойчивости груженного ваго- на с несколькими грузами. В этом случае следует вычислять наветренную поверхность каж- дого груза в м2, что и представлено ниже.

104

==================================================================

6.1.2. Высота общего центра тяжести вагона с грузом в мм, согласно тео-

реме о моменте равнодействующей плоской системы сил (теорема Вариньона), определяется по формуле (рис. 6.1)

о	Q	h	+ Q	h		+ ...+ Q H в
		гр1 цт1	гр2		цт2		т цт
Hцт =								, [(19), по ТУ]
			Qо		+ Q		т
			гр

где hцт1, hцт2… hцт – высоты ЦТ единиц груза от УГР в мм;

Hвцт – высоты ЦТ порожнего вагона от УГР в мм (для платформы 800 мм, а для полувагона 1130 мм);

105

Qгр1,…, Qгр1 – вес каждого груза в тс;

Qогр – общий вес груза в вагоне в тс;

Qт – вес тары вагона в тс (например, для платформы 22 тс).

Рис.6.1. Определение высоты центра тяжести вагона с грузом

относительно УГР

=======================================================================

Для примера ниже представлен макет-документ расчета устойчивости груженого ва- гона с одним грузом:

Для примера представлен макет-документ расчета устойчивости груженого вагона с не- сколькими грузами. В этом случае вначале следует вычислить вес каждого груза, что и пред- ставлено ниже.

106

==================================================================

6.1.3. Если имеют место неравенства Hоцт > 2300 мм или Ап + Ав > 50 м2, то поперечная устойчивость вагона с грузом обеспечивается, если удовлетворяет- ся условие [2]

107

Pц + Pв	≤ 0.55,	[(20), ТУ]
Pст

где (Pц + Pв) – дополнительная вертикальная нагрузка на колесо от действия центробежных сил и ветровой нагрузки в тс;

Pст – статическая нагрузка от колеса на рельс в тс.

Статическая нагрузка в тс определяется по следующим формулам:

● при расположении ЦТгр на пересечении продольной и поперечной плос-

костей симметрии вагона

P =	Q + Qо
	т гр	,	[(21), по ТУ]
ст	nк

где nк – число колес грузонесущего вагона в шт.;

● при смещении ЦТгр только поперек вагона

P =	1	éQ + Qо		(1- bс )ù,		[(22), по ТУ]
ст	ê		т гр	S	ú
	nк ë				û

где S – половина расстояния между кругами катания колесной пары вагона ко-

леи 1520 мм в мм (S =790 мм);

● при смещении ЦТгр только вдоль вагона (для менее нагруженной тележ-

ки)

P	=	2	é	Qт	+ Qо	(0.5 -	lс	)ù;	[(23), по ТУ]
ст			ê	2	гр	ú
		nк ë					lв û

● при одновременном смещении ЦТгр только вдоль и поперек вагона (для менее нагруженной тележки)

P	=	2	é	Qт	+ Qо	(0.5 -	lс	)(1- bс )ù.		[(24), по ТУ]
ст			ê	2	гр		lв	S	ú
		nк ë							û

Дополнительная вертикальная нагрузка на колесо от действия центробеж-

ных сил и ветровой нагрузки определяется по формуле

P + P =	1	[0.075(Q + Qо )H о			+Wh +1000p],	[(25), поТУ]
ц в	nк S	т	гр	цм
где W – ветровая нагрузка, действующая на части груза, выступающие за пре-
делы кузова вагона в тс (см. формулу (10)				по ТУ);
			108

h – высота точки приложения ветровой нагрузки над УГР в мм;

p – момент сил в тс·м, учитывающий воздействие боковых сил (ветровой нагрузки на кузов и тележки грузонесущих вагонов) и поперечное смещение ЦТгр за счет вертикальной деформации рессорных комплектов (табл. 18 по ТУ – для платформы p = 3.34 и для полувагона p = 5.61).

6.2. Проверка устойчивости груза в вагоне

Testing of stability of cargo in a wagon

6.2.1. Устойчивость груза в вагоне проверяется по величине коэффициента запаса устойчивости не закрепленного в вагоне груза [2]:

● в направлении вдоль вагона −

ηпр =	lпро
		,	[(26), ТУ]
	пр
	hцм − hу

где lопр – кратчайшее расстояние от проекции ЦТгр груза на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания вдоль вагона в мм (рис.6.2,а);

hцт – высота ЦТгр груза над полом вагона или плоскости подкладок в мм; hпру – высота продольного упора от пола вагона или плоскости подкладок

в мм.

Рис.6.2. К определению устойчивости груза

● в направлении поперек вагона −

		Q bо
ηп =		гр	п		,	[(27), ТУ]
	F (h	− hп ) +W (hп		− hп )
	п цм	у	нп	у

где bоп – кратчайшее расстояние от проекции ЦТгр груза на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания поперек вагона в мм (рис.6.2,б);

hпнп – высота центра проекции боковой поверхности груза от пола вагона или плоскости подкладок в мм;

hпу – высота поперечного упора от пола вагона или плоскости подкладок в мм.

Груз является устойчивым и не требует дополнительного закрепления от опрокидывания, если при упругом креплении груза ηпр и ηп не менее 1.25, т. е.

ηпр > 1.25 и ηп > 1.25, а при жестком креплении - ηпр (и ηп) = 2.

109