Vzaimodeystvie_OPS_i_gruza

( hцтi ) и не имеющими ( hцтi + h0 ) грузовых (монтажных) петель (мм); H в – высота пола вагона от УГР (1 310 мм); G1 ,…, Gi – вес каждого груза (кН).

Рис. 2.13. Определение положения ЦТо нескольких грузов относительно УГР

Пример 4. Для исходных данных примера 3 определить положение (высоту) общего центра тяжести вагона с пятью грузами ЦТо , уложенных в вагоне на подкладки, относительно УГР.

Макет-документ исходных данных и результаты вычислений искомой величины приведены ниже.

31

2.2.2. Проверка устойчивости вагона с грузами от опрокидывания

Поперечная устойчивость вагона с грузом от опрокидывания обеспечивается в случаях, когда центр тяжести груженого вагона находится на расстоянии не более 2 300 мм от уровня головок рельсов и площадь наветренной поверхности четырехосного вагона с грузом не превышает 50 м2, а при перевозке длинномерного груза на сцепе с опорой на два четырехосных вагона – 80 м2.

Положение (высота) общего центра тяжести груза(ов) относительно пола

вагона и УГР ( ЦТогр ) оказывает непосредственное влияние на поперечную ус-

тойчивость вагона с грузом(ами), которая связана с обеспечением безопасности движения и сохранностью груза в пути следования и надежностью деталей подвижного состава.

Проверку груженого вагона на поперечную устойчивость согласно ТУ15 выполняют в случаях, когда положение (высота) общего центра тяжести вагона

с грузом ( Hцто ) от УГР превышает 2 300 мм, либо наветренная поверхность ва-

гона ( Aв ) с грузом ( Aгр ) превышает, например, при опирании груза на один вагон – 50 м2, т. е., когда существует неравенство

где Aв – площадь наветренной поверхности вагона, м2 (для платформы с закрытыми бортами 12 м2, а с открытыми бортами 7 м2; для полувагона с объемом кузова 76 м3 – 34 м2, а с объемом кузова 83 м3 – 37 м2).

Поперечную устойчивость вагона с грузом(ами) согласно ТУ считают обеспеченной, если имеется неравенство Hцто < 2 300 мм, или Aв + Aгр < 50 м2.

В связи с этим отметим, что для примера 4 поперечную устойчивость вагона с грузами можно не определять, поскольку общий центр тяжести вагона с грузами, равный 2 225 мм, не превышает допустимого – 2 300 мм согласно ТУ.

Если поперечная устойчивость груженого вагона не обеспечивается, то потребуется осуществление следующих мероприятий для понижения центра тяжести:

а) догрузка вагона попутным грузом или балластом; б) демонтаж груза;

в) замена платформы транспортёром с пониженной погрузочной площадкой. Если существует неравенство Hцто > 2 300 мм, то обеспечение поперечной устойчивости вагона с грузом достигается либо разработкой, например метал-

15 Технические условия размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. Указ. соч. − 544 с.

Приложение 14 к СМГС. Указ. соч. − 191 с.

32

лических кассет различных конструкций (рис. 2.14), способствующих уменьшению высоты общего центра тяжести и обеспечению устойчивости груза увеличением его плеча опрокидывания, либо специальными расчетами16.

Рис. 2.14. Одна из возможных конструкций металлических кассет:

1 − стойка расточного станка; 2 − металлическая кассета; 3 − электродвигатель, использованный в качестве балластировочного груза

Пример 5. Определите наветренные поверхности каждого груза и вагона, м2, и сравните полученное значение с допускаемыми по ТУ. Сделайте вывод об устойчивости (или неустойчивости) груженого вагона с несколькими грузами.

Макет-документ расчета устойчивости груженого вагона с несколькими грузами представлен ниже.

Определение высоты центра тяжести и длины каждого груза в вагоне, м:

16 Туранов Х.Т., Бондаренко А.Н., Власова Н.В. Указ. соч. − 286 с.

33

.

Вычисление общей длины грузов, м:

.

Вычисление наветренных поверхностей каждого груза Aгр , м2:

Нахождение наветренных поверхностей каждого груза Aгр и вагона Aв , м2:

По данным вычислений отметим, что наветренная поверхность вагона с грузом меньше допустимого (50 м2). Платформа с грузом устойчива.

34

2.3. Разработка технологии размещения грузов на открытом подвижном составе

Для исключения случаев появления потенциально опасных ситуаций, создающих угрозу безопасности движения грузовых поездов, и для обеспечения сохранности перевозимых на открытом подвижном составе (платформы, полувагоны и транспортеры) различного рода грузов с плоским основанием и цилиндрической формы важным является разработка научно обоснованных технологий их рационального размещения и крепления.

Общеизвестно17, что существуют следующие технологии размещения грузов с плоскими основаниями на открытом подвижном составе (ОПС):

симметричное размещение общего центра тяжести груза ( ЦТогр ) относи-

тельно продольной ( lсм ) и поперечной ( bсм ) осей симметрии вагона (т. е. lсм = = bсм = 0);

несимметричное размещение со смещением ЦТогр относительно поперечной оси симметрии вагона (т. е. lсм > 0, а bсм = 0), что соответствует смещению ЦТогр вдоль вагона;

несимметричное размещение со смещением ЦТогр относительно продольной оси симметрии вагона (т. е. lсм = 0, а bсм > 0), что соответствует смещению ЦТогр поперек вагона;

несимметричное размещение с одновременным смещением ЦТогр относи-

тельно продольной и поперечной осей симметрии вагона (т. е. lсм > 0, а bсм > 0) , что соответствует смещению ЦТогр как вдоль, так и поперек вагона;

каждая из перечисленных технологий предусматривает размещение многоярусных (штабельных) грузов в вагоне по высоте и стопами по длине вагона;

каждая из перечисленных технологий предусматривает размещение грузов в вагоне посредством подкладок при отсутствии монтажных (или грузовых) петель у грузов;

каждая из перечисленных технологий предусматривает размещение грузов в вагоне без подкладок непосредственно на пол вагона при наличии таких петель;

17 Технические условия размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. Указ. соч. − 544 с.

Приложение 14 к СМГС. Указ. соч. − 191 с.

35

размещение грузов в вагоне, у которых общая высота центра тяжести над

УГР ( Hцто ) превышает 2 300 мм, осуществляется разработкой, например, ме-

таллических кассет различных конструкций (см. рис. 2.14) и др.

Также общеизвестно, что существуют следующие технологии размещения грузов цилиндрической формы на открытом подвижном составе (ОПС):

симметричное или несимметричное (рис. 2. 15) размещение общего центра тяжести груза ( ЦТогр ) относительно продольной и поперечной осей симметрии

вагона (т. е. lсм ³ 0, bсм ³ 0) также, как и грузов с плоскими основаниями;

Рис. 2.15. Несимметричное размещение грузов цилиндрических форм вдоль вагона

симметричное или несимметричное размещение грузов как вдоль, так и поперёк вагона без подкладок непосредственно на пол вагона при наличии или отсутствии грузовых петель у грузов;

симметричное или несимметричное размещение грузов как вдоль, так и поперёк вагона через подкладки с вырубками при наличии или отсутствии грузовых петель у грузов (рис. 2.16);

симметричное или несимметричное размещение грузов на специальные устройства, например, на упорные рамки из дерева (см. рис. 2.16) и металлические пластины с упорами (рис. 2.17) различных конструкций, размещаемые между грузом и полом вагона, а также распорные рамки из дерева, размещаемых между грузами (рис. 2.18 и 2.19), грузами и торцовыми бортами (или стенками)

36

вагона. Такие конструкции могут быть жестко соединены с увязочными устройствами (или стоечными скобами) вагона и др.

Рис. 2.16. Несимметричное размещение грузов цилиндрических форм вдоль вагона через подкладки

Рис. 2.17. Симметричное размещение грузов цилиндрических форм вдоль вагона через металлические упоры

37

Рис. 2.18. Распорная рама для размещения грузов цилиндрических форм:

1 – упорные бруски; 2 – распорные бруски; 3 – обвязки; 4 – подкладка; 5 – скобы металлические

Рис. 2.19. Распорная рама для размещения грузов цилиндрических форм:

1 – упорные бруски; 2 – крепежные детали (гвоздь); 3 – распорные бруски

38

Согласно п. 4.3 Приложения 14 к СМГС, как правило, все грузы на ОПС должны быть размещены, по первой технологии (симметричное размещение

ЦТогр относительно осей симметрии вагона). В случаях, когда данная техноло-

гия неосуществима по ряду причин, т.е. геометрические параметры груза, а также условия размещения и крепления груза таковы, что невозможно вписывание груза в габарит погрузки, используются остальные технологии размещения грузов в вагоне.

Однако существующие технологии размещения грузов на ОПС до сих пор аналитически не обоснованы (см. далее раздел 3).

Определение положения общего центра тяжести вагона с грузами по продольной оси

Положение общего центра тяжести груза ЦТогр относительно торцевого

борта вагона (координата по оси x ) – xC = lцт (мм) (см. рис. 2.9) определим согласно теореме Вариньона (см. формулу (2.25))

где x1 , x2 ,…, xi – координаты центров тяжести грузов относительно торцевого борта вагона (применительно к рис. 2.9) (мм):

где Lв – половина полезной внутренней длины вагона (мм) (например, для основных моделей универсальных платформ 13-401, 13-4012, 13-4019, 13-

Н451 – Lв = 0,5×13 300 = 6 650 мм).

39

Пример 6. Определить положение общего центра тяжести нескольких (пяти) единиц грузов, уложенных в вагоне на подкладки, относительно торцевого борта вагона.

Макет-документ координаты центров тяжести грузов относительно торцевого борта платформы (м):

Макет-документ результатов вычислений продольного смещения ЦТогр относительно торцового борта платформы (м):

Поскольку продольное смещение общего центра тяжести грузов относительно поперечной оси симметрии платформы получилось меньше (5 897 мм), чем половина внутренней длины платформы (0,5·13 400 = 6 700 мм), то для рас-

сматриваемого примера ЦТогр находится левее относительно поперечной оси симметрии вагона на величину 802,9 мм.

40