5.4 Оценка запаса устойчивости платформы с грузом

Поперечная устойчивость гружёного вагона проверяется в случаях, когда высота центра тяжести вагона с грузом от уровня головки рельс превышает 2300 мм либо наветренная поверхность вагона с грузом превышает при опирании груза на один вагон - 50 м²

Поперечная устойчивость вагона с грузом обеспечивается, если удовлетворяется условие:

(5.11)

где: (Р_ц +Р_в) - дополнительная вертикальная нагрузка на колесо от действия центробежных сил и ветровой нагрузки, тс;

Р_ст - статическая нагрузка от колеса на рельс, тс,

Статическая нагрузка Р_ст при смещении центра тяжести груза только вдоль вагона - для менее нагруженной тележки определяется по следующей формуле:

(5.12)

где n_к - число колёс грузонесущего вагона;

Дополнительная вертикальная нагрузка на колесо от действия центробежных сил и ветровой нагрузки определяется по формуле:

(5.13)

где: W_n - ветровая нагрузка, действующая на части груза, выступающие за пределы кузова вагона, тс;

р - коэффициент, учитывающий ветровую нагрузку на кузов и тележки грузонесущих вагонов и поперечное смещение ЦТ груза за счёт деформации рессор (по таблице 5.2);

h - высота над уровнем головки рельса точки приложения ветровой нагрузки, мм. Точка приложения ветровой нагрузки определяется как геометрический центр наветренной поверхности груза, выступающей за пределы продольных бортов либо боковых стен вагона.

S = 790 мм - половина расстояния между кругами катания колёсной пары вагона колеи 1520 мм.

Условие выполняется, значит, поперечная устойчивость вагона с грузом обеспечивается.

5.5 Выбор и расчет элементов крепления.

При закреплении груза цилиндрической формы и грузов на колесном ходу от перекатывания только упорными брусками необходимая высота упорных брусков определяется по формулам:

• от перекатывания вдоль вагона;

h_y^пр=D/2×(1-1/√1+(1,25 а_пр)²), мм (5.14)

где D-диаметр круга катания груза,мм

1,25-коэффициент запаса устойчивости при перекатывании груза.

h_y^пр=2300/2×(1-1/√1+(1,25×0,97)²)= 417,52, мм

• от перекатывания поперек вагона;

h_y^п=D/2×(1-1/√1+ε²), мм (5.15)

h_y^п=2300/2×(1-1/√1+1,049²)=356,90, мм

ε =а_п+W_п/Q_гр/0,8-а_в (5.16)

ε =0,511+0,175/12/0,8-0,299=1,049

Определяем количество гвоздей для крепления брусков.

Марку гвоздей выбираем в соответствии с высотой бруска, равной 70 мм. Следовательно, гвозди выбираем диаметром 5 мм и длиной 150 мм (допускаемое усилие на такие гвозди -75 кгс).

При закреплении груза от смещений деревянными брусками количество гвоздей для крепления каждого бруска к полу вагона определяют по формулам:

• от перекатывания вдоль вагона:

(5.17)

где n^пр_б, n^п_б - количество упорных брусков, одновременно работающих в одном направление;

R_гв - допускаемое усилие на один гвоздь, кгс (принимается но таблице 5.5)

μ - коэффициент трения скольжения между упорным бруском и подкладкой.

Округление значений n^пр_гв, n^п_гв производят до ближайшего целого большего числа.

• от перекатывания поперек вагона:

(5.18)

Таблица 5.5 - допускаемые усилия на гвозди

Диаметр гвоздя, мм	Длина гвоздя, мм	Допускаемые усилия, кгс, на 1 гвоздь при толщине деталей 40 мм и более
5,0	120 - 150	75
6,0	150 - 200	108
8,0	250	192

В случае, когда крепление цилиндрического груза от перекатывания только упорными брусками невозможно либо нецелесообразно по технологическим причинам, допускается наряду с брусками применение обвязок или растяжек.

В этом случае высота упорных брусков должна составлять:

- для крепления от перекатывания в продольном направлении - не менее 0,1D;

- для крепления от перекатывания в поперечном направлении-не менее 0,05 D.

Усилие в обвязке определяют по формулам:

• для крепления в продольном направлении:

R_пр^об=1,25F_пр×(D/2-h_y^п)-Q_грb_п^о/ п_об^п×b_пер (5.19)

R_пр^об=1,25F_пр×(D/2-h_y^п)-Q_грb_п^о/ 2×b_пер

• для крепления в поперечном направлении:

R_пр^об=1,25[F_п×(D/2-h_y^п)+W_п(h_нп^п - h_y^п )] - Q_грb_п^о/ 1×b_пер (5.20)

где n^пр_об n^п_об - число обвязок;

D-диаметр круга катания груза, мм

R_пр^об=1,25[6,13×(2300/2-356,90)+0,175(1506,9- 356,90 )] - 12×b_п^о/ 1×b_пер

Расчет на изгиб, сжатие и смятие деревянных элементов крепления производится по формулам:

• напряжение смятия:

(5.21)

где S_о-суммарная площадь деталей,см²,на которую действует нагрузка F.

F - нагрузка сжатия (смятия), действующая на деталь крепления

Нагрузка F определяется для упорных и распорных брусков по формулам:

(5.22)

(5.23)

где: n - коэффициент, значения которого принимаются: n =1,0 при разработке СТУ и МТУ; n =1,25 при разработке НТУ.

а для подкладок и прокладок нагрузка F определяется по формуле:

(5.24)

где n - количество обвязок или пар растяжек, удерживающих груз от смещения и перекатывания и одновременно работающих в одном направлении

В процессе перевозки на груз действуют: продольные и поперечные горизонтальные инерционные силы; вертикальные инерционные силы; ветровая нагрузка и силы трения. Точками приложения инерционных сил является центр тяжести груза, а ветровой нагрузки - центр наветренной поверхности.

Нагрузка тележек четырёхосного вагона составит:

(5.17)