6.2 Силы, действующие на груз

При определении способов размещения и крепления грузов должны учитываться нагрузки, действующие в процессе перевозки, а именно:

1. Продольные – горизонтальные инерционные силы, возникающие в процессе разгона и торможения поезда, при соударении вагонов при движении поезда, во время маневров и при роспуске с горок.

2. Поперечные – горизонтальные инерционные силы, возникающие при движении вагона и при вписывании его в кривые и переходные участки пути.

3. Вертикальные – силы, вызванные ускорениями при колебаниях движущегося вагона.

4. Ветровая нагрузка.

5. Сила трения.

6. Вес груза.

Точкой приложения продольных, поперечных и вертикальных сил является центр тяжести груза (ЦТ_гр).

Точкой приложения ветровой нагрузки принимается геометрический центр наветренной площадки груза, подверженной действию ветра.

Продольная инерционная сила

, (6.1) Где апр – удельная продольная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т;

Q_гр – масса груза, т.

Промежуточное значение удельной продольной силы для конкретной массы груза определяется

, (6.2)

Где Qгро– общая масса груза в вагоне;

а₂₂, а₉₄ – значения удельной продольной инерционной силы в зависимости от типа крепления, принятые при массе брутто 22 т и 94 т (с опорой на один вагон), тс/т (ТУ, таблица 17).

Поперечная горизонтальная инерционная силас учетом действия центробежной силы

, (6.3)

где а_п – удельная поперечная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т.

При расположении ЦТ в других вертикальных плоскостях а_Пвычисляется по формуле:

, (6.4)

_{где lв – база вагона, мм;}

_{lгр – расстояние от ЦТгр до вериткальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона (смещение), мм.}

Вертикальная инерционная сила

, (6.5)

где а_В – удельная вертикальная сила на 1 т массы груза, тс/т.

Удельная вертикальная сила определяется по формуле

, (6.6)

Ветровая нагрузкапринимается направленной перпендикулярно вертикальной плоскости, в которой находится продольная ось пути, и определяется из расчета удельной ветровой нагрузки, равной 50 кгс/м², по формуле:

, (6.7)

где S_п – площадь проекции наветренной поверхности груза, подверженной действию ветра, на вертикальную плоскость, проходящую через продольную ось вагона.

, (6.8)

Для грузов цилиндрической формы

, (6.9)

Продольная сила трения,препятствующая смещению груза в продольном направлении

, (6.10)

где μ – коэффициент трения между контактирующими поверхностями груза и вагона (или подкладок) (ТУ, п. 10. 3. 1.)

Поперечная сила трения, препятствующая смещению груза в поперечном направлении

, (6.11)

П Р И М Е Р.

К перевозке предъявлен тяжеловесный груз, упакованный в ящик массой Q_гр = 40т ; высотой 2,5 м; длинойL = 12 м. Центр тяжести ящика находится на высотеи смещен от поперечной оси вагона на 1 м.

Требуется выбрать тип подвижного состава, схему размещения груза в вагоне, определить силы, действующие на груз, и дать оценку поперечной устойчивости вагона с грузом.

Выбор подвижного состава

Исходя из параметров груза для его перевозки целесообразно использовать 4–осную платформу грузоподъемностью 63 т, имеющую длину базыl_в = 9,72 м, таруQ_т = 21 т, высоту центра тяжести порожней платформы от уровня головки рельса (УГР)Н_цт^в = 0,8 м (ТУ, таблица 18), высоту плоскости пола от УГРh_в = 1,294 м, боковую поверхность, подверженную действию ветра,S_в = 12 м² (ТУ, таблица 18). Скорость движения 100 км/ч.