Примеры расчетов крепления грузов.
Расчет крепления груза с плоской опорой.
Исходные данные для расчета крепления принимаются согласно номеру варианта, заданного преподавателем (прил. 5). При этом первая цифра номера варианта определяет параметры груза и положение его центра масс (табл. 1, прил. 5), вторая – массу груза и тип платформы (табл. 2, прил. 5). Например, для варианта 1.1 будут следующие исходные данные:
к перевозке предъявлен агрегат в ящичной упаковке с параметрами:
длина
,
ширина
,
высота
;
центр масс находится на расстоянии от
края груза по длине на 3,5 м, по ширине на
1,7 м, высота ЦТ над опорной поверхностью
0,8 м; масса груза 26,0 т, а соответствующая
сила тяжести:
;
для перевозки используется четырехосная платформа первого типа со следующими характеристиками (прил. 3): грузоподъемность 70 т; тележка типа ЦНИИ-Х3-0; база 9,72 м; тара 20,9 т; внутренняя ширина 2,77 м; высота ЦТ платформы в порожнем состоянии 0,8 м; заданная расчетная скорость поезда 90 км/ч.
Размещение груза производится (рис. 9) симметрично относительно продольной и поперечной осей платформы, а затем проверяется правильность его размещения и соблюдение габаритов погрузки.
Смещение ЦТ груза в продольном направлении от вертикальной плоскости, в которой лежит поперечная ось платформы, составляет:
что допускается (см. табл. 2).
В связи с продольным смещением ЦТ груза тележки платформы нагружены неравномерно. Величины нагрузок определяются по формуле (10) и составляют:
Разность нагрузок на правую и левую тележки составляет менее 100 кН или 10 тс, что соответствует требованиям ТУ.
Проверка возможности перевозки груза заданной массы без поперечных подкладок определяется путем сравнения изгибающих моментов, действующего на раму вагона и допустимого по ТУ. В соответствии со схемой нагружения (рис. 4) максимальный момент возникает в плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, и по формуле (5) равен:
Допустимый максимальный изгибающий момент определяется по прил. 2. В данном случае при ширине груза больше 2700 мм допустимый изгибающий момент равен 1000 кНм и больше действующего, следовательно, груз размещен в соответствии с требованиями ТУ.
Проверка габаритности погрузки производится с учетом координат наиболее выступающих точек и прил. 1. Наиболее выступающие точки расположены симметрично от продольной оси груза и имеют координаты по высоте от уровня головок рельсов /УГР/ 1320+1800=3120 мм, и по ширине от оси пути 3400/2=1700 мм. Таким образом, груз имеет двухстороннюю боковую негабаритность I степени и двухстороннюю нижнюю негабаритность I степени.
Проверка поперечной устойчивости груза с вагоном. Высота общего ЦТ вагона с грузом определяется по формуле (6):
.
Наветренная поверхность платформы с грузом:
Так как высота ЦТ вагона с грузом меньше 2,3 м, а площадь наветренной поверхности платформы с грузом меньше 50 , то устойчивость платформы с грузом относительно головок рельсов обеспечивается.
Силы, действующие на груз при перевозке, определяются по формулам п. 4.
Продольная инерционная сила:
Поперечная инерционная сила при заданной скорости поезда 90 км/ч:
Ветровая нагрузка:
Сила трения в продольном направлении:
Сила
трения в поперечном направлении при
Проверка устойчивости груза от поступательных перемещений вдоль и поперек вагона производится по формулам (22) и (23).
Устойчивость в продольном направлении не обеспечивается, так как:
;
117
;
в поперечном направлении груз также не устойчив:
; 84,7 1,25 (78,2+7,2) = 107,4.
Следовательно, груз необходимо крепить от поступательных перемещений в том и другом направлении.
От опрокидывания в продольном направлении груз устойчив, так как:
1,25;
в поперечном направлении груз тоже устойчив:
1,25.
Крепление груза (рис. 9) от продольных перемещений производится упорными брусками (по одному с каждой стороны), распорными брусками (по два с каждой стороны), которые упираются в короткие углы груза и торцевые скобы. Крепление от поперечных перемещений только растяжками.
Общая величина продольного усилия, воспринимающего всеми видами крепления составляет:
Продольные сдвигающие усилия воспринимаются и передаются упорными и распорными брусками на торцовые короткие стойки. Максимальное усилие, выдерживаемое одной стойкой, согласно ТУ, равно 11 кН, следовательно, две стойки могут погасить продольную инерционную силу в 22 кН.
Растяжки должны воспринимать около 50% оставшейся продольной инерционной силы, их параметры (диаметр проволоки и число нитей) определяются из выражений (30) и (31), а также табл. 12. Значения углов наклона растяжки к полу вагона, между проекцией растяжки на горизонтальную плоскость и продольной (поперечной) осью платформы или их тригонометрические функции определяются геометрическими строениями.
Усилие в растяжке, возникающее от продольных инерционных сил:
Усилие в растяжке, возникающее от поперечных инерционных сил, определяется по формуле (31):
что меньше, чем усилие растяжках от продольных инерционных сил. Следовательно, расчет (выбор) параметров растяжки производится по продольной инерционной силе. По табл. 12 определяем, что усилие в 44 кН выдержит растяжка из проволоки диаметром 8 мм в 8 нитей. Тогда усилие, которое должны воспринимать гвозди, вбиваемые в распорные и упорные бруски, будет равно:
а потребное число гвоздей для крепления брусков к полу вагона с одной стороны груза будет равно:
Гвозди вбиваются равномерно в упорные и распорные бруски в соответствии с требованиями ТУ.