1.2 Определение местоположения центра тяжести груза по высоте, длине и ширине

Для нахождения высоты центра тяжести груза, разбиваем груз на 2 фигуры (рисунок А.2, Приложение А), находим их площади по формулам:

	(1.3)
	(1.4)

где b_гр – ширина груза, мм, h_гр – высота груза, мм, a_гр – толщина груза, мм.

(1.5)

Рассчитываем высоту центра тяжести каждой фигуры отдельно по формуле:

	(1.6)
	(1.7)

Находим высоту центра тяжести груза относительно его основания по формуле:

(1.8)

Рассчитываем высоту ЦТ груза над уровнем пола платформы по формуле:

(1.9)

где _под – высота подкладки, мм; _в – глубина вырубки, мм.

Рассчитываем смещения центров тяжести грузов относительно торцового и продольного бортов по формулам [1, гл.1, п.6.3.3]:

	(1.10)
	(1.11)

где Q_гр – масса груза, т, L и B − длина и ширина кузова вагона, мм, l и b – координаты центров тяжести грузов относительно торцового и бокового торцов соответственно, мм.

Так как l_с = 0 мм, а b_с = 0 мм, то общий центр тяжести груза не смещен, условное размещение груза выполняется.

1.3 Определение устойчивости вагона с грузом

Высота общего центра массы определяется по формуле [1, гл.1, п.10.4.1]:

(1.12)

где Q_гр – общая масса груза в вагоне, т; Q_т – масса тары вагона, т; h_п – высота уровня пола платформы над УГР, мм; – высота центра тяжести порожней платформы, мм.

= 1520 мм < [ ] = 2300 мм – допустимое значение высоты общего центра тяжести платформы с грузом от УГР, согласно ТУ [1, гл.1, п.10.4.1].

Площадь наветренной поверхности вагона с грузом рассчитывается по формуле:

(1.13)

где S_в = 12 м² – наветренная поверхность платформы с закрытыми боковыми бортами [1, гл.10 п.4.1]; S_п – площадь наветренной поверхности груза, рассчитываемая по формуле:

(1.14)

где где h_борт – высота борта платформы; h_подкл – высота деревянной подкладки.

(1.15)

S_о = 27,18 м² < [S_о] = 50 м² – допускаемое значение площади наветренной поверхности вагона с грузом [1, гл.1, п.10.4.1].

Таким образом, можно сделать вывод, что вагон с грузом устойчив относительно уровня головки рельсов.

Ширина распределения нагрузки на раму платформы рассчитывается по формуле [1, гл.1, п.6.4]:

(1.16)

где b_гр − ширина груза в месте опирания, мм; h_o − высота подкладки, мм.

1.4 Расчет крепления груза от продольных и поперечных сил

Продольная инерционная сила рассчитывается по формуле [1, гл.1, п.10.2.1]:

	(1.17)
	(1.18)

где а_пр – удельная продольная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т, Q_гр – масса груза, т; а₂₂, а₉₄ – значения удельной продольной инерционной силы в зависимости от типа крепления и условий размещения груза (с опорой на один вагон) [1, гл.1, п.10.2.1].

Сила трения в продольном направлении рассчитывается по формуле [1, гл.1, п.10.3.1]:

(1.19)

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

Поперечная инерционная сила рассчитывается по формуле [1, гл.1, п.10.2.2]:

	(1.20)
	(1.21)

где а_пр – удельная поперечная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т, l_в – база вагона, l_гр – расстояние от ЦТ_гр до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось, мм.

Сила трения в поперечном направлении рассчитывается по формуле [1, гл.1, п.10.3.1]:

(1.22)

Вертикальная продольная сила рассчитывается по формуле [1, гл.1, п.10.2.3]:

	(1.23)
	(1.24)

где а_в – удельная вертикальная сила на 1 т массы груза, тс/т, 𝑘 = 5 10⁻⁶  коэффициент при погрузке с опорой на один вагон [1, гл.1, п.10.2.3].

Ветровая нагрузка определяется по формуле [1, гл.1, п.10.2.4]:

(1.25)

где S_гр − площадь наветренной поверхности груза (проекции поверхности груза, выступающей за пределы продольных бортов платформы либо боковых стен полувагона, на вертикальную плоскость симметрии вагона), м2, определяемая по формуле:

(1.26)

Груз считается устойчивым от сдвига в продольном и поперечном направлениях соответственно, если выполняются условия:

	(1.27)
	(1.28)

где n = 1,25 – коэффициент при разработке НТУ [1, гл.1, п.10.5.2].

Условие устойчивости груза от сдвига в поперечном направлении не выполняется. Таким образом, необходимо закрепить груз растяжками для обеспечения его устойчивости на платформе. Расчет усилий в растяжках от сил, действующих в продольном и поперечном направлениях, производится по формулам, [1, гл.1, п.10.5.3]:

	(1.29)
	(1.30)

где , – количество растяжек, работающих одновременно в одном направлении, расположенных под одинаковыми углами , , ; – угол наклона i-той растяжки к полу вагона; , – углы между проекцией i-той растяжки на пол вагона и, соответственно, продольной, поперечной плоскостями симметрии вагона;  – коэффициент трения между контактирующими поверхностями груза и вагона (подкладок), ,  – усилия, которые должны воспринимать средства крепления в продольном и поперечном направлениях, определяющиеся по формулам [1, гл.1, п.10.5.2]:

	(1.31)
	(1.32)

На рисунке А.3, Приложения А приведена расчетная схема продольных и поперечных усилий в растяжке, а результаты расчетов – в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Параметры растяжек

№	h, мм	b, мм	a, мм
1, 5, 3, 7	2000	185	2050	2058	2870	0,697	0,717	0,996	0,089
2, 4, 6, 8	2000	185	2050	2058	2870	0,697	0,717	0,996	0,089

Рассчитаем усилия в растяжках:

По наибольшему усилию, равному 4,3 тс, выбираем растяжки из низкоуглеродистой стали по ГОСТ 3282-74 диаметром 8 мм с 8 нитями в растяжке (Таблица 20), согласно [1, гл.1, п.10.5.3].

Коэффициент запаса устойчивости от опрокидывания в поперечном и продольном направлениях, согласно [1, гл.1, п.10.4.2]:

	(1.33)
	(1.34)

где , – кратчайшие расстояния от проекции ЦТгр на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания соответственно вдоль и поперек 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.

Так как , значит груз устойчив в поперечном и продольном направлениях от опрокидывания. Дополнительное крепление упорными и распорными брусками не требуется.