5.2 Проверка устойчивости вагона с грузом и груза в вагоне

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, при опирании груза на два вагона – 100 м².

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

, мм (5.11)

где: — масса тары вагона, т;

— высоты ЦТ единиц груза от уровня головок рельсов (далее — УГР), мм;

— высота ЦТ порожнего вагона от УГР, мм (таблица 5.2).

Таблица 5.2 – значение площади наветренной поверхности, высоты центра тяжести, коэффициента р для универсальных вагонов 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

Поперечная устойчивость вагона с грузом обеспечивается, если удовлетворяется условие:

(5.12)

При расположении центра тяжести груза на пересечении продольной и поперечной плоскостей симметрии вагона:

(5.13)

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

Р_ст — статическая нагрузка от колеса на рельс, тс;

- число колёс грузонесущего вагона;

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

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

, тс (5.14)

где: - 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 (таблица 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;

Нагрузка тележек четырёхосного вагона составит:

, т (5.15)

5.3 Проверка устойчивости груза, выбор и расчет крепления

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

• в направлении вдоль вагона (рисунок 5.1):

(5.16)

Рисунок 5.1-Варианты расположения упоров от опрокидывания груза

в продольном направлении

• в направлении поперёк вагона (рисунок 5.2):

(5.17)

где: - кратчайшее расстояние от проекции ЦТ на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания соответственно вдоль и поперёк вагона, мм;

h_цт - высота ЦТ груза над 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.

Рисунок 5.2-Варианты расположения упоров от опрокидывания груза в поперечном направлении

Продольное и поперечное усилия, которые должны воспринимать средства крепления, определяют по формулам:

, тс (5.18)

, тс (5.19)

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

Для крепления грузов от продольного смещения предпочтительно применять средства крепления одного типа. С помощью таблицы 5.3 выбираем средства крепления.

Таблица 5.3 – Рекомендации по выбору элементов и средств крепления различных грузов

Грузы	Возможные Перемещения груза	Рекомендуемые элементы и средства крепления
Штучные с плоскими опорами	Поступательные продольные и поперечные перемещения	Упорные, распорные бруски; рас- тяжки, обвязки.
	Опрокидывание продольное, поперечное	Растяжки, обвязки; упорные бруски; кассеты, каркасы, пирамиды и пр.
С плоским опорами размещаемые штабелями	Поступательные продольные и поперечные перемещения всего штабеля или отдельных единиц	Упорные, распорные бруски; увязки, растяжки, обвязки; щиты ограждения; стойки; кассеты.

Продолжение таблицы 5.3

Длинномерные	Продольные и поперечные поступательные перемещения	Растяжки, обвязки; турникетные опоры, стойки.
	Поперечное опрокидывание	Обвязки, растяжки; подкосы, упорные бруски; ложементы.
Цилиндрической формы, размещаемые на образующую	Продольное (поперечное) по- ступательное перемещение	Упорные, распорные бруски; растяжки, обвязки.
	Перекатывание поперек (вдоль) вагона	Упорные бруски, ложементы; Обвязки, растяжки.
На колесном ходу	Перекатывание вдоль (поперек) вагона	Упорные бруски; растяжки; много- оборотные колесные упоры (баш- маки)
	Продольное, поперечное по- ступательное перемещение	Упорные, распорные бруски; рас- тяжки.

Рисунок 5.3 – Расчетная схема продольных и поперечных усилий в растяжке

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

• напряжение изгиба:

(5.20)

где М – изгибающий момент, кгс/см²; М=110

W=bh²/6 – момент сопротивление изгибу бруска, см³;

b– ширина бруска,см;

h – высота бруска, см;

• напряжение смятия:

(5.21)

F – нагрузка сжатия (смятия), действующая на деталь крепления, кгс;

– суммарная площадь деталей,см², на которую действует нагрузка F.

Усилие в обвязке для крепления груза, размещаемого на одиночных вагонах или сцепах от продольного и поперечного смещения, определяется по формуле:

                                                 ,                                      (5.22)

где   – количество обвязок.

Количество нитей проволоки в обвязке определяется по большему усилию (таблица 5.4).

Таблица 5.4 – Допускаемые растягивающие нагрузки на проволочные элементы крепления в зависимости от диаметра проволоки и числа нитей 

Число нитей в растяжке (обвязке)	Диаметр проволоки, мм
	44,0	44,5	55,0	55,5	66,0	66,3	66,5	77,0	77,5	88,0
2	2270	3350	4430	5530	6620	6680	7730	8850	9970	11100
4	5540	7600	8860	11060	11240	11360	11460	11700	11940	22200
6	8810	11050	11290	11590	11860	22040	22190	22550	22910	33300
8	11080	11400	11720	22120	22480	22720	22920	33400	33880	44400

Вычисления: