m0972
.pdf
Центр тяжести груза размещен над пересечением продольной
ипоперечной осей вагона, значит, lсм = 0, bсм = 0.
Вдальнейших расчетах используются формулы из Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах [17].
Определение устойчивости вагона с грузом
Площадь наветренной поверхности вагона с грузом, м2, со-
ставит |
|
So = Sв + Sп, |
(3.2) |
где Sв = 12 м2 – наветренная поверхность платформы с закрытыми боковыми бортами (табл. 18 [17]); Sп = 20,48 м2 – наветренная поверхность груза (20,48 = 0,5 · 12,8 · 3,2, где 0,5 – для грузов с цилиндрической поверхностью, ось которой расположена вдоль вагона; 12,8 – длина груза, м; 3,2 – диаметр груза, м).
So = 12 + 20,48 = 32,48 м2.
Sо = 32,48 м2 [Sо] = 50 м2 – допускаемое значение площади наветренной поверхности вагона с грузом. Полученное значение является допустимым.
Высота общего центра массы платформы с грузом, мм, определяется по формуле
|
|
|
Q |
о |
(h |
n |
|
h ) Q H |
в |
|
|||
|
о |
|
|
|
|
ЦТ |
|
||||||
H |
|
гр |
ЦТ |
|
|
п |
т |
, |
|||||
ЦТ |
|
|
|
|
Q |
о |
Q |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
гр |
т |
|
|
|
|
(3.3)
где
Qо гр
– общая масса груза в вагоне, т; Qт – масса тары вагона
(Qт = 21,4), т; hп – высота уровня пола платформы над уровнем
|
|
|
|
в |
|
|
головки рельса (hп = 1 310), мм; HЦТ – высота центра тяжести по- |
||||||
|
|
|
в |
|
|
|
рожней платформы ( HЦТ = 800), мм. |
|
|||||
H |
о |
|
13,5(1 745 1 310) 21,4 800 |
1 672 мм. |
||
|
|
|||||
ЦТ |
13,5 |
21,4 |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
HЦТо = 1 672 мм [ HЦТо ] = 2 300 мм – допускаемое значение
высоты общего центра тяжести платформы с грузом. Полученное значение является допустимым.
Таким образом, можно сделать вывод, что вагон с грузом устойчив относительно уровня головки рельсов.
Расчет крепления груза от продольных и поперечных сил
Продольная инерционная сила груза, тс:
19
Fпр = апрQгр , |
(3.4) |
где апр – удельная продольная инерционная сила на 1 т массы груза при упругом креплении, тс/т:
a |
a |
22 |
|
пр |
|
|
Qгр – масса груза, т.
Сила трения в продольном
F пр тр
Q |
о |
(a |
|
a |
) |
|
|
22 |
|
||||
гр |
|
94 |
|
, |
||
|
|
72 |
|
|||
|
|
|
|
|||
направлении, тс:
Q |
, |
гр |
|
(3.5)
(3.6)
где
– коэффициент трения между контактирующими поверх-
ностями (
= 0,4 для стали по дереву).
Продольное усилие, воспринимаемое креплением, тс:
F |
F |
F пр . |
(3.7) |
пр |
пр |
тр |
|
Коэффициент запаса устойчивости груза от опрокидывания вдоль вагона
где
l о пр
|
|
lо |
|
|
|
пр |
|
пр |
|
[1,25], |
(3.8) |
|
|
|
|||
|
а |
(h |
hпр ) |
|
|
|
пр |
ЦТ |
у |
|
|
– кратчайшее расстояние от проекции ЦТ груза на гори-
зонтальную плоскость до ребра опрокидывания вдоль вагона, мм; hЦТ – высота центра тяжести груза над полом вагона или плоско-
стью подкладок, мм;
hпр у
– высота продольного упора от пола ва-
гона или плоскости подкладок, мм.
a |
|
1,2 |
13,5(1,2 0,97) |
1,157 |
||
пр |
72 |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
Fпр 1,157 13,5 15,62 |
тс; |
|||
тс/т;
Fтрпр 13,5 0,4 5,4 тс,
Fпр 15,62 5,4 10,22 тс;
пр
|
5 300 |
|
|
1,157(1 600 |
0) |
||
|
2,86
[1,25]
.
Груз устойчив в продольном направлении от опрокидывания. Величина возникающих в растяжках усилий (табл. 20 [17]) от
сил, действующих в продольном направлении, тс, равна:
Rпрр |
|
|
F пр |
|
, |
(3.9) |
|
nпрpi |
( sin i cos i cos пр i) |
||||||
|
|
|
|
||||
20
где
nпр p
– количество растяжек, работающих одновременно в од-
ном направлении; – угол наклона растяжки к полу вагона; пр – угол между проекцией растяжки на горизонтальную плоскость и поперечной осью вагона.
Для закрепления груза принимаем растяжки из проволоки6 мм.
Геометрические соотношения в элементах растяжек представлены на рис. 3.3, а результаты расчетов – в табл. 3.2.
Рис. 3.3. Геометрические соотношения элементов проволочных креплений
Груз (I) от продольных перемещений крепится растяжками (поз. 2, № 1). Усилие, тс, которое могут воспринимать растяжки:
[ F |
] 2,48 4(0,3 0,702 0,712 0,949) |
пр |
|
= 8,792.
Таблица 3.2
Геометрические соотношения проволочных креплений емкости
Номер |
а, мм |
b, мм |
c, мм |
sin |
cos |
cos пр |
cos п |
|
пр |
п |
L, мм |
|
растяжки |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
750 |
250 |
780 |
0,702 |
0,712 |
0,949 |
0,316 |
44,61 |
18,43 |
71,57 |
1 111 |
|
2 |
0 |
0 |
0 |
1 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
3 500 |
Недостаток усилия компенсируется обвязками (поз. 4): 10,22 – 8,792 = 1,428 тс.
Усилие в обвязке, тс, определяется по формуле
|
|
Rпр |
|
|
Fпр |
|
, |
(3.10) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
об |
2nоб sin |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||||
Rпр |
|
1,428 |
|
|
1,19 |
[1,24]. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||
об |
2 |
2 0,3 |
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||||
21
Для закрепления груза от продольных смещений достаточно восьми растяжек из проволоки 6 мм в 8 нитей и двух обвязок в 4 нити.
Груз (I) от продольных перемещений закреплен.
Поперечная инерционная сила с учетом действия центробежной силы, тс, равна:
F |
a |
Q |
, |
п |
п |
гр |
|
где ап – удельная поперечная инерционная сила, тс/т:
a |
0,33 |
0,44 |
l |
|
, |
|
гр |
||||
п |
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
(3.11)
(3.12)
где lгр – расстояние от ЦТгр до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, мм; lв – база платформы
(lв = 9 720), мм.
Вертикальная инерционная сила, тс:
F a Q |
, |
|
в |
в гр |
|
(3.13)
где ав – удельная вертикальная сила, тс/т, для четырехосных вагонов на тележках ЦНИИ-Х3 при скорости 100 км/ч:
a |
0,25 kl |
|
2,14 |
, |
|
o |
|||||
в |
гр |
|
|
||
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
гр |
|
(3.14)
где k = 5 10–6 – коэффициент при погрузке на один вагон.
Сила трения, тс, для груза в поперечном направлении равна:
п |
). |
(3.15) |
Fтр Qгр (1 a |
||
в |
|
|
Поперечная нагрузка, тс, воспринимаемая креплением: |
|
|
|
п |
(3.16) |
Fп n(Fп W ) Fтр , |
||
где n – коэффициент, значение которого принимается равным 1,25 для НТУ; W – ветровая нагрузка, тс:
W 100050 Sn .
Коэффициент запаса устойчивости от опрокидывания в поперечном направлении
|
|
Qо bо |
|
|
|
|
п |
|
гр |
п |
|
[1,25], |
(3.17) |
|
hп ) W (hп |
|
||||
|
F (h |
hп ) |
|
|||
|
п ЦТ |
у |
п нп |
у |
|
|
где bпо – кратчайшее расстояние от проекции центра тяжести груза на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания поперек вагона, мм; hЦТ – высота центра тяжести груза над полом ва-
22
гона или плоскостью подкладок, мм;
hп у
– высота поперечного
упора от пола вагона или плоскости подкладок, мм; |
п |
– высота |
hнп |
центра проекции боковой поверхности груза от пола вагона или плоскости подкладок, мм.
aп
0,33 |
0,44 |
0 |
0,33 тс/т; |
||
9720 |
|||||
|
|
|
|
||
Fп 0,33 13,5 4,455 |
тс; |
||||
aв 0,25 5 10 6 0 13,52,14 0,409 тс/т;
F п тр
Fв 0,409 13,5 5,522 тс;
13,5 0,4(1 0,409) 3,191 тс;
W
0,05 20,48 1,024
тс;
Fп 1,25(4,455 1,024) 3,191 3,658 тс.
От перекатывания груз крепят упорными брусками (поз. 3). Необходимую высоту упорного бруска, мм, определим по формуле
где D – диаметр круга
h |
п |
|
D |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
, |
||||
у |
|
2 |
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
катания груза, мм; |
, |
||
1,25 а |
W |
/ Q |
|
п |
п |
гр |
|
(3.18)
(3.19)
1,25 – коэффициент запаса устойчивости при перекатывании груза.
|
п |
|
3 200 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
173 мм 180 мм , |
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||
у |
|
2 |
|
|
1 0,507 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1,024 |
0,507. |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1,25 0,33 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13,5 |
|
|
|
|||
Для закрепления груза от перекатывания принимаем бруски |
|||||||||||||||
размером не менее 180×200 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Число гвоздей для крепления одного упорного бруска (поз. 3) |
|||||||||||||||
определяется по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
п |
|
F W 1 tg |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
1 |
|
|
, |
(3.20) |
|
|
|
|
nгв |
|
n |
п |
R |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
б |
|
гв |
|
|
|
|
|
||
где 1 коэффициент трения скольжения между упорным бруском и опорной поверхностью, к которой он прикреплен,1 0,45 дерево по дереву [17].
23
В целях обеспечения запаса и надежности крепления для закрепления брусков (поз. 3) примем гвозди К8×250 по 5 шт. в каждый брусок. Бруски необходимо подтесать по месту.
tg α = 1 335 / 748 = 1,78 (рис. 3.4).
nп гв
4,455
1,024 1 0,45 2 0,192
1,78
= 3 шт.
Рис. 3.4. Схема к расчету tg α
Число гвоздей для закрепления подкладок (поз. 1), необходимое для компенсации сдвигающего усилия, составит
где
Fпр
–
|
F |
|
|
|
nгв |
пр |
, |
(3.21) |
|
R |
||||
|
|
|
||
|
гв |
|
|
|
дополнительное сдвигающее усилие в |
продольном |
|||
направлении, тс; Rгв = 108 кгс – допускаемое усилие на гвоздь К6×200 (табл. 22 [17]).
n |
|
3,658 |
33,97 |
34 шт. |
|
||||
гв |
|
0,108 |
|
|
|
|
|
|
Для компенсации поперечного усилия принимаем 34 гвоздя К6×200. Каждую подкладку (поз. 1) закрепляем к полу 17 гвоздя-
ми К6×200.
Расчет подкладок на смятие
Напряжение смятия подкладок (поз. 1) от действия груза, кг/см2:
24
|
|
|
F |
, |
|
см |
S |
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
oп |
|
(3.22)
где Sоп – площадь опоры, м2; F – нагрузка на подкладку, кгс: |
|
F = Qгр + Fв + 2nRпрsin , |
(3.23) |
Fв
0,409 13,5 5522
кгс;
F 13,500 5,522 2 2,48 2 0,702 2 1,24 2 1 30946 кгс.
Определение параметров выемки в подкладке
Расчетная схема для определения параметров выемки представлена на рис. 3.5.
Рис. 3.5. Расчетная схема для определения параметров выемки
Длина вырубки, см:
в |
F |
|
30946 |
25,79, |
(3.24) |
|
|
|
|
||||
гр |
nb[ см ] |
|
2 20 30 |
|
||
|
|
|
||||
где n – количество точек опоры на подкладки; b – ширина подкладок, – допустимое напряжение смятия (табл. 23 [17]).
Глубина вырубки, см:
h |
R Rcos 160 160 0,997 0,48, |
в |
|
где R – радиус груза;
(3.25)
cos |
1 sin |
2 |
1 |
2 |
0,997, |
||||
|
0,081 |
||||||||
sin |
вгр |
|
25,79 |
|
0,081. |
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2R |
|
|
2 160 |
|
|||
Принимаем вырубку длиной 26 см и глубиной 0,5 см.
Технические требования к размещению и креплению емкости металлической
(3.26)
(3.27)
25
Работа ведется в соответствии с требованиями главы 1 Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах.
Под погрузку использовать платформу со сплошным настилом пола из досок или с деревометаллическим настилом с базой
9,72 м.
Погрузку производить на технически исправную платформу, очищенную от остатков ранее перевозимого груза, средств крепления, мусора, грязи, снега и льда. В зимнее время года пол вагона в местах опирания груза посыпать тонким слоем сухого песка до 2 мм.
Торцевые и боковые борта закрыть и запереть на запоры (п. 3.5 ТУ). Допускается использовать платформу без бортов.
Перед погрузкой в каждой подкладке (поз. 1) сделать вырубку глубиной 5 мм, длиной 260 мм по радиусу 1 600 мм.
Уложить подкладки (поз. 1) и закрепить к полу 17 гвоздями (поз. 5) каждую.
На подкладки установить груз.
От продольных смещений емкость крепить восемью растяжками (поз. 2) и двумя обвязками (поз. 4). Растяжки (поз. 2) крепить одним концом за скобы груза, другим – за боковые стоечные скобы платформы. Концы обвязок (поз. 4) крепить за противоположные стоечные скобы платформы.
От поперечного перекатывания груз (I) крепить упорными брусками (поз. 3).
Бруски (поз. 3) закрепить к подкладкам (поз. 1) пятью гвоздями (поз. 6) каждый (допускается использовать бруски 200×200×740 мм). При установке брусков груз должен плотно прилегать к бруску (поз. 3) по всей площади стеса.
При погрузке на платформу с деревометаллическим полом использовать выравнивающие подкладки из пиломатериалов, фанеры (s×150×785) – 4 шт. (s уточнить по месту).
Общая масса груза с учетом элементов крепления составляет 13 690 кг, в том числе масса элементов крепления – 190 кг.
3.3.2.Расчет размещения и крепления здания инвентарного контейнерного типа
Схема размещения и крепления здания инвентарного контейнерного типа представлена в прил. Д (рис. Д2).
26
Настоящая техническая документация предусматривает размещение и крепление здания инвентарного контейнерного типа на железнодорожной платформе. Используются платформы с базой 9,72 м, г/п 62-71 т, на тележках ЦНИИ-Х3 с литыми приварными стоечными скобами, с деревянным или деревометаллическим полом.
Характеристика груза
К перевозке предъявляется здание инвентарное контейнерного типа массой 4 500 кг, имеющее максимальную длину 6 100 мм, ширину 3 040 мм и высоту 2 800 мм. Количество – 1 шт.
Определение места нахождения центра тяжести груза по высоте, длине и ширине
Высота ЦТ груза над уровнем пола платформы составляет hЦТ = 1360 мм. Центр тяжести груза размещен над пересечением продольной и поперечной осей вагона, значит, lсм = 0, bсм= 0.
Определение устойчивости вагона с грузом
Площадь наветренной поверхности вагона с грузом (см. (3.2)), м2, составит
So = Sв + Sп,
где Sв = 8,65 м2 – наветренная поверхность платформы с двумя закрытыми бортами (8,65 = 12 – 3,35 · 0,5 · 2, где 12 – площадь наветренной поверхности платформы с закрытыми бортами, м2; 3,35 – длина бокового борта платформы, м; 0,5 – высота бокового борта платформы, м; 2 – количество открытых боковых бортов платформы); Sп – наветренная поверхность груза, м2:
Sп = 6,1 · 2,725 = 16,623,
где 6,1 – длина груза, м; 2,725 – ширина груза, м.
So = 8,65 + 16,623 = 25,273 м2.
Sо = 25,273 м2 [Sо] = 50 м2 – допускаемое значение площади наветренной поверхности вагона с грузом. Полученное значение является допустимым.
В дальнейших расчетах используются формулы из Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах [17].
Высота общего центра массы платформы с грузом определяется по формуле (3.3)
27
|
|
|
|
|
Q |
о |
(h |
п |
|
h ) Q H |
в |
|
|||
|
|
|
o |
|
|
|
|
ЦТ |
|
||||||
|
|
H |
|
гр |
ЦТ |
|
|
п |
т |
. |
|||||
|
|
ЦТ |
|
|
|
|
Q |
о |
Q |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гр |
т |
|
|
|
|
H |
о |
|
4,5(1360 1310) 21,3 800 |
1126 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ЦТ |
|
|
|
4,5 21,3 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
мм.
H о ЦТ
= 1
126 мм [
H |
o |
|
ЦТ |
||
|
] = 2 300 мм – допускаемое значение
высоты общего центра тяжести платформы с грузом. Полученное значение является допустимым.
Таким образом, можно сделать вывод, что вагон с грузом устойчив относительно уровня головки рельсов.
где
Расчет крепления груза от продольных и поперечных сил
Продольная инерционная сила составит (см. (3.4))
|
|
|
|
|
|
F |
|
a |
Q |
, |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
пр |
|
|
пр |
гр |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
о |
(a |
|
a |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
94 |
|
|
||||
|
|
|
a |
|
a |
|
|
гр |
|
|
|
. |
|
|||||
|
|
|
пр |
22 |
|
|
|
72 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Сила трения в продольном направлении, тс, равна: |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
пр |
|
пр |
|
|
|
пр |
|
|
|
пр |
(3.28) |
|||
|
|
|
Fтр |
|
Fтр1 |
|
Fтр 2 |
... Fтрn , |
||||||||||
пр |
пр |
пр |
– |
силы трения, |
действующие на участках |
|||||||||||||
Fтр1 |
, Fтр 2 |
, , Fтрn |
||||||||||||||||
опирания груза на поверхность пола, тс. Их значение определяется по формулам:
пр |
Qгр |
а |
1 , |
|
(3.29) |
||||||
Fтр1 |
d |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
F пр |
Q |
b |
|
|
|
|
, |
(3.30) |
|||
|
|
|
|
|
|||||||
тр 2 |
гр d |
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
F пр |
Q |
|
c |
|
|
|
|
, |
(3.31) |
||
|
|
|
|
|
|
||||||
трn |
гр d |
|
|
|
n |
|
|
||||
где 1, 2 , , n – коэффициенты трения части груза о соответ-
ствующие участки поверхности пола; a/d, b/d, c/d – доли массы груза, которые приходятся на соответствующие участки поверхности пола.
Продольное усилие, воспринимаемое креплением, тс, равно
(см. (3.7)):
Fпр Fпр Fтрпр .
Коэффициент запаса устойчивости груза от опрокидывания вдоль вагона (см. (3.8))
28