5. Определение сил, действующих на груз, выбор и расчет крепления

При определении способов размещения и крепления груза должны наряду с его массой учитываться следующие силы и нагрузки (рис.3):

- продольная горизонтальная инерционная сила, возникающая при движении в процессе разгона и торможения поезда, при соударении вагонов во время маневров и роспуска с сортировочных горок;

- поперечная горизонтальная инерционная сила, возникающая при движении вагона и при вписывании его в кривые и переходные участки пути;

- вертикальная инерционная сила, вызывающаяся ускорением при колебаниях движущегося вагона;

- ветровая нагрузка;

- сила трения.

Точкой приложения продольных, поперечных и вертикальных инерционных сил является центр тяжести (ЦТгр).

Точкой приложения ветровой нагрузки принимается геометрический центр наветренной поверхности груза. Направление действия ветровой нагрузки принимается перпендикулярным продольной плоскости симметрии вагона.

Продольная

ось вагона

Рисунок 5 – Силы, действующие на груз при перевозке

5.1. Определение инерционных сил и ветровой нагрузки, действующих на груз

1.Продольная инерционная сила Fпр определяется по формуле:

(14) [2]

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

Q – масса груза, т.

Значение а для конкретной массы груза при погрузке на одиночный вагон определяется по формуле:

(15) [2]

где Q – общая масса всех грузов в вагоне, т;

а , а – значения удельной продольной инерционной силы в зависимости

от типа крепления и условий размещения груза при массе брутто одиночного вагона – 22 т и 94 т[1, гл. 1, табл. 17].

2. Поперечная инерционная сила Fn с учетом действия центробежной силы определяется по формуле:

(16) [2]

(17) [2]

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

Для грузов с опорой на один вагона определяется по формуле:

, тс/т (18) [2]

где lВ – база вагона, мм;

lгр_1,3, l₂ – расстояние от ЦТгр до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, мм.

(19) [2]

Принимаем l₂ = 0

3.Вертикальная инерционная сила определяется по формуле:

(20) [2]

(21) [2]

где – удельная вертикальная сила на 1 т массы груза, кгс/т, которая определяется по формуле:

(22) [2]

(23) [2]

При погрузке с опорой на один вагон принимают

4. Ветровая нагрузка определяется по формуле:

(24) [2]

где Sn – площадь наветренной поверхности груза (проекции поверхности груза, выступающей за пределы продольных бортов платформы, либо боковых стен полувагона, на продольную плоскость симметрии вагона), м .

Разобьем площадь наветренной поверхности груза на элементарные составляющие(треугольник и прямоугольник) и вычислим их площади.

(25) [2]

где – высота бортов платформы, ;

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

– в продольном направлении

(26) [2]

– в поперечном направлении

(27) [2]

(28) [2]

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

Значение коэффициента трения между поверхностями, очищенными от грязи, снега, льда, а в зимний период – посыпанными тонким слоем песка принимается равным согласно ТУ [1, гл. 1].