5 Определение сил действующих на груз

Объёмы и места расположения центра тяжести простых

геометрических фигур

Рисунок 5.1 Рисунок 5.2

Таблица 5.1

Наименование	Изображение	Объём	Положение центра тяжести
Куб	Рис. 1.1.	V=a	x=a/2, y=a/2, z=a/2, x=y=z=a/2
Прямоугольный параллелепипед	Рис. 1.2.	V=abc	x=a/2, y=c/2, z=b/2

Во избежание опасных перегрузок рам и ходовых частей вагонов вес груза, размещаемого в вагоне, должен распределяться равномерно по длине и ширине, то есть ЦТ груза размещается на пересечении продольной и поперечной осей вагона.

Допускаемая величина смещения ЦТ ° в продольном на­правлении lс (относительно поперечной плоскости симметрии ваго­на) в зависимости от общей массы груза в вагоне определяется в соответствии с таблицей 5.2

Таблица 5.2 - Допускаемое продольное смещение общего центра тяжести груза в вагоне (в миллиметрах)

Масса груза, т	lс. мм	Масса груза, т	lс. мм
<10	3000	50	1700
15	2480	55	1330
20	2230	60	860
25	2070	62	690
30	1970	67	300
35	1890	70	110
40	1840	>70	100
45	1800

Допускаемая величина смещения ЦТ ° в поперечном на­правлении b_с (относительно продольной плоскости симметрии ваго­на) в зависимости от общей массы груза в вагоне и высоты общего центра тяжести вагона с грузом ЦТ над уровнем головок рельсов определяется в соответствии с таблицей 5.3

Таблица 5.3 - Допускаемое поперечное смещение общего центра тяжести груза в вагоне (в миллиметрах)

Масса груза.	Высота общего центра тяжести вагона с грузом над УТР, им	b , мм	Масса груза, т	Высота общего центра тяжести вагона с грузом над УГР, мм	bс, мм
<10	<1200 1500 2000	620 550 410	55	<1500 2000 2300	220 170 150
30	<1200 1500 2000 2300	550 450 350 290	67	<1500 2000 2300	180 140 120
50	<1200 1500 2000 2300	350 280 250 200	>67	<2300	100

Контроль положения общего центра тяжести груза.

(5.1)

мм

(5.2)

мм

Из расчетов видно, что смещение общего центра тяжести отсутствует.

Определяем допускаемое значение продольного смещения. Согласно таблице 10 главы № 1 ТУ, продольное смещения общего центра тяжести груза в вагоне составит:

мм.

Высота общего центра тяжести вагона с грузом определяется по следующей формуле:

, мм, (5.3)

где: Q_m — масса тары вагона, т;

h_Mm1, h_цт2 ... h_цтп — высоты ЦТ единиц груза от уровня головок

рельсов (далее — УГР), мм;

— высота ЦТ порожнего вагона от УГР, мм (таблица 5.4 настоящей главы).

мм.

Таблица 5.4 - Значения площади наветренной поверхности, высоты центра тяжести, коэффициента р для универсальных полувагонов и платформ

Тип вагона	Площадь наветренной поверхности, м²	Высота ЦТ порожнего вагона над уровнем головки рельса, мм	Значение коэффициента р
Полувагон: - с объёмом кузова до 76 м³ - с объёмом кузова до 83 м³	34 37	1130	5,61
Платформа: - с закрытыми бортами - с открытыми бортами	12 7	800	3,34

Определяем допускаемое значение поперечного смещения. Согласно таблице 11 главы № 1 ТУ , поперечное смещение общего цента тяжести груза в вагоне составит:

При =2000 мм.

(5.4)

мм.

При размещении на платформе груза на двух подкладках, уложенных поперёк её рамы симметрично относительно поперечной плоскости симметрии платформы, расположение подкладок определяется в зависимости от нагрузки на подкладку и ширины В распределения нагрузки.

Ширина В распределения нагрузки на раму платформы:

(5.5)

1867,5 мм

Если подкладки расположены в пределах базы платформы (рис.5.3), минимальное допускаемое расстояние а между продольной осью подкладки и поперечной плоскостью симметрии платформы определяется в соответствии с таблицей 5.5.

Таблица 5.5 - Расположение подкладок, находящихся в пределах базы платформы

Нагрузка на одну подкладку, тс	Минимальное допускаемое расстояние а (мм) при ширине В, (мм) распределения нагрузки
	880	1780	2700
20	550	325	0
22	950	750	500
25	1200	1100	900
27	1425	1350	1200

Рисунок 5.3. Размещение груза на двух подкладках в пределах базы платформы

Подкладка шириной 100 мм и высотой 50 мм.

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.

Продольная инерционная сила F определяется по формуле:

, тс (5.6)

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:

, тс/т (5.7)

где 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. (таблица 5.6.)

Таблица 5.6 - Значения удельной продольной инерционной силы

Тип крепления	Значения а , (тс/т) при опирании груза на
	один вагон		два вагона
	а	а	а	а
Упругое (например, крепление растяжками и обвязками, деревянными упорными, распорными брусками)	1,2	0,97	1,2	0,86
Жесткое (например, крепление груза к вагону болтами, шпильками, а также в случаях размещения груза с непосредственным упором в элементы конструкции вагона)	1,9	1,67	1,9	1,56

Q - общая масса груза в вагоне, т.

При упругом типе креплении:

=1,04 тс/т.

Продольная инерционная сила равна:

=52 тс;

Поперечная инерционная сила F c учётом действия центробежной силы определяется по формуле:

, тс (5.8)

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

Для грузов с опорой на один вагон а определяется по формуле:

, м (5.9)

где - расстояние от ЦТ до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, мм.

0,33 м;

16,5 тс.

Вертикальная инерционная сила:

, тс (5.10)

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

, тс/т (5.14)

При погрузке с опорой на один вагон принимают к=5 10 .

0,29 тс/т

тс.

Ветровая нагрузка W определяется по формуле:

, тс (5.15)

,

м²

тс.

где S - площадь наветренной поверхности груза (проекции поверхности груза, выступающей за пределы продольных бортов платформы, на продольную плоскость симметрии вагона), м².

Величину силы трения , действующая на груз, размещённый на однородной поверхности пола вагона, определяется по формулам:

• в продольном направлении:

, тс (5.16)

=22,5 тс.

где μ – коэффициент трения между контактирующими поверхностями груза и вагона (или подкладок, прокладок). Значении коэффициента трения между поверхностями от грязи, снега, льда, а в зимний период – посыпанными тонким слоем песка принимается равным дерево по дереву – 0,45.

• в поперечном направлении:

, тс (5.17)

=13,8 тс.