Методика расчета сил, действующих на груз. Выбор конструкции креплений грузов и их расчет.

При определении способов размещения и крепления груза должны наряду с его массой учитываться следующие силы и нагрузки:

- продольная инерционная сила, ;

- поперечная инерционная сила, ;

- вертикальная инерционная сила, ;

- ветровая нагрузка, ;

- силы трения, .

1) ,

где – удельная продольная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т; – масса груза, т.

при погрузке на одиночный вагон:

, тс/т,

– общая масса груза в вагоне, т; , – значения удельной продольной инерционной силы в зависимости от типа крепления и условий размещения груза при массе брутто одиночного вагона – 22 т и 94 т.

2) , тс;

где – удельная поперечная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т;

, тс/т, где – расстояние от ЦТ_грдо вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, мм; – база вагона, мм.

3) , тс, где - удельная вертикальная сила на 1 т массы груза, тс/т;

, тс/т.

4) , тс,

где – площадь наветренной поверхности груза ( проекции поверхности груза, выступающей за пределы продольных бортов платформы либо боковых стен полувагона, на продольную плоскость симметрии вагона), м². Для грузов с цилиндрической поверхностью, ось которой расположена вдоль вагона, принимается равной половине упомянутой площади.

5) , тс, , тс,

где – коэффициент трения между контактирующими поверхностями груза вагона (или подкладок, прокладок).

6) Проверка устойчивости вагона с грузом и груза в вагоне.

Поперечная устойчивость груженого вагона проверяется в случаях, когда высота центра тяжести вагона (сцепа) с грузом от УГР превышает 2300 мм либо наветренная поверхность вагона (сцепа) с грузом превышает: при опирании груза на один вагон – 50 м², при опирании на два вагона – 100 м².

Высота общего центра тяжести вагона с грузом определяется по формуле:

, мм, где – масса тары вагона,т;

, … – высоты ЦТ единиц груза от УГР, мм;

– высота ЦТ порожнего вагона от УГР , мм.

Если хотя бы одно из условий не выполняется нужно сделать проверку поперечной устойчивости вагона. Поперечная устойчивость вагона с грузом обеспечивается, если удовлетворяется условие:

, где – дополнительная вертикальная нагрузка на колесо от действия центробежных сил и ветровой нагрузки, тс; – статическая нагрузка от колеса на рельс, тс.

7) Устойчивость груза в вагоне проверяется по величине коэффициента запаса устойчивости, который определяется по формулам:

- в направлении вдоль вагона

- в направлении поперек вагона

где , – кратчайшие расстояния от проекции ЦТ_гр на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания соответственно вдоль и поперек вагона, мм; – высота ЦТ_грнад полом вагона или плоскостью подкладок, мм; , – высота соответственно продольного и поперечного упора от пола вагона или плоскости подкладок, мм; – высота центра проекции боковой поверхности груза от пола вагона или плоскости подкладок, мм; – ветровая нагрузка, тс.

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

8) Расчет числа креплений.

Если при расчете коэффициента запаса устойчивости от опрокидывания установлено, что и поперечная и продольная устойчивость обеспечивается, то в этом случае достаточно крепление груза упорными и распорными брусками. Для брусков выбирается сечение по ТУ, длина и длина, диаметр гвоздей и определяется число гвоздей по формуле:

; ;

где , – количество упорных брусков, одновременно работающих в одном направлении;

– допускаемое усилие на один гвоздь, тс;

, тс, ,тс.

Если один из коэффициентов запаса устойчивости не удовлетворяет условию, то требуется комбинированное крепление, то есть бруски в сочетании с обвязками, растяжками, стойками и т.д. При закреплении груза растяжками определяется угол наклона растяжки к полу вагона и величину возникающих в растяжках усилий:

от сил, действующих в продольном направлении

, тс