![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
Turanov_Bondarenko_Vlasova_Kreplenie_gruzov_v_vagonakh
.pdf![](/html/2706/429/html_hPW_nCGarp.a2LF/htmlconvd-8clq60101x1.jpg)
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
![](/html/2706/429/html_hPW_nCGarp.a2LF/htmlconvd-8clq60102x1.jpg)
=======================================================================
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
![](/html/2706/429/html_hPW_nCGarp.a2LF/htmlconvd-8clq60103x1.jpg)
102
![](/html/2706/429/html_hPW_nCGarp.a2LF/htmlconvd-8clq60104x1.jpg)
=============================================================
103
![](/html/2706/429/html_hPW_nCGarp.a2LF/htmlconvd-8clq60105x1.jpg)
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
![](/html/2706/429/html_hPW_nCGarp.a2LF/htmlconvd-8clq60106x1.jpg)
==================================================================
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
![](/html/2706/429/html_hPW_nCGarp.a2LF/htmlconvd-8clq60107x1.jpg)
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
![](/html/2706/429/html_hPW_nCGarp.a2LF/htmlconvd-8clq60108x1.jpg)
==================================================================
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 |
|
|
|
![](/html/2706/429/html_hPW_nCGarp.a2LF/htmlconvd-8clq60110x1.jpg)
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