- •Министерство путей сообщения рф
- •Самарская государственная академия путей сообщения
- •Подписано в печать 10.12.2003. Формат 60х90 1/16.
- •2.1. Выбор подвижного состава
- •2.2. Размещение груза
- •2.3. Проверка габаритности погрузки
- •2.4. Определение сил, действующих на груз
- •2.5. Оценка запаса устойчивости вагона с грузом
- •Высота общего центра тяжести вагона с грузом определяется по формуле
- •2.6. Проверка устойчивости груза, выбор и расчет крепления
- •2.7. Чертежи размещения и крепления грузов, оформление эскизов
- •2.8. Порядок чтения схем и чертежей при проверке правильности размещения и крепления груза
- •Приложение
2.4. Определение сил, действующих на груз
В процессе перевозки на груз действуют: продольные и поперечные горизонтальные инерционные силы; вертикальные инерционные силы; давление ветра и силы трения. Точками приложения инерционных сил является центр тяжести груза, а силы ветра — центр наветренной поверхности.
Отметим четыре основных фактора, которые могут опасно воздействовать на груз:
-
При ускорении движения груз в силу инерции стремится сдвинуться назад, при этом на груз действует сила, направленная в противоположную сторону, величина которой зависит от массы груза и ускорения.
-
При торможении (отрицательное ускорение) эта сила направлена в противоположную сторону. Она воздействует на груз в направлении движения и стремится переместить груз.
-
При движении по кривой на груз действует центробежная сила, направленная от центра к периферии. Ее величина зависит от собственной массы груза, скорости транспортного средства и радиуса кривой.
-
Вертикальные силы, вызванные ускорениями при колебаниях движущегося вагона.
Общий центр тяжести должен располагаться по возможности ниже, т.е. тяжелые грузы должны укладываться внизу, а легкие сверху; нагрузку необходимо распределять равномерно по сторонам кузова. На железнодорожном транспорте для груза наиболее опасны горизонтальные нагрузки, возникающие при маневровой работе.
Величина инерционной продольной силы определяется:
, (7)
где апр — удельная величина продольной инерционной силы, кгс/т; принимается для разных типов крепления при весе брутто одиночных вагонов и сцепов по табл. 4.
Таблица 4
Тип крепления |
Удельная продольная инерционная сила при весе брутто, т |
|||
с опорой груза на один вагон |
с опорой груза на два вагона |
|||
22 |
94 |
44 |
188 |
|
Упругое (проволочные растяжки, обвязки, деревянные упорные, распорные бруски, металлические полосовые обвязки)
Жесткое (болтовые и сварные соединения) |
1200
1900 |
1000
1700 |
1200
1900 |
900
1600 |
Промежуточные значения удельной продольной инерционной силы:
; (8)
, (9)
где — общий вес груза в вагоне, т; — общий вес груза на сцепе, т;
а22, а94, а44, а188— значения удельной продольной инерционной силы, кгс/т, принимаются соответственно при весе брутто вагона 22, 94 и сцепа 44 и 188 т по табл. 5.
Поперечная горизонтальная инерционная сила с учетом действия центробежной силы определяется по формуле
, (10)
где ап — удельная поперечная инерционная сила, кгс/т; принимается по табл.
4, если ЦТгр находится в вертикальных поперечных плоскостях, проходящих через середину вагона ас или шкворневую балку ащ.
При расположении ЦТгр в других вертикальных плоскостях величина ап вычисляется:
, (11)
lсм — расстояние от ЦТгр до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, м.
Таблица 5
Способ размещения груза |
Величина ап для скорости движения, км/ч |
100 |
|
С опорой на один вагон и расположением ЦТгр в вертикальной поперечной плоскости, проходящей через: середину вагона ас шкворневую балку аш С опорой на два вагона |
330 550 400 |
Вертикальная инерционная сила
, (12)
где ав — удельная вертикальная инерционная сила, кгс, на 1 т веса груза. Для четырехосных вагонов на тележках ЦНИИ-ХЗ-0 и скорости движения 100 км/ч, величина ав определяется по формуле
(13)
В случаях загрузки вагона грузом весом менее 10 т значение принимается равным 10 т. Коэффициент k принимается при погрузке с опорой на 1 вагон — 5, с опорой на два вагона — 20.
Ветровая нагрузка принимается нормальной к поверхности груза и определяется из расчета удельного давления-ветра, равного 50 кгс/м2, по формуле:
, (14)
где Sп — площадь проекции поверхности груза, подверженной воздействию ветра, на вертикальную плоскость, проходящую через продольную ось вагона, м2 (для цилиндрической поверхности эта площадь принимается равной половине площади проекции).
Величину силы трения определяют по формулам:
— в продольном направлении
; (15)
— в поперечном направлении
, (16)
где μ — коэффициент трения груза по полу вагона, подкладкам (принимается для дерева по дереву — 0,45, для железобетона по дереву — 0,55, для стали по стали — 0,3).
В расчетах устойчивости груза, когда определяют продольную силу трения, вертикальное инерционное усилие не учитывают вследствие его незначительности.