Turanov_Bondarenko_Vlasova_Kreplenie_gruzov_v_vagonakh

В следующем макет-документе приведены результаты расчетов проекции длин рас- тяжек на координатные оси в м.

Проекции растяжек на ось х:

Проверка проекции растяжек на ось у:

Проверка проекции растяжек на ось z:

В следующем макет-документе приведены результаты расчетов длин растяжек в м. Длины растяжек в м:

В следующем макет-документе приведены результаты расчетов тригонометрических функции.

Косинусы углов растяжек с плоскостью х, у:

140

Косинусы углов плоскостей растяжек с осью х:

Синусы углов плоскостей растяжек с осью х:

В следующем макет-документе приведены результаты расчетов продольных сил, воспринимаемых креплениями, по формулам (3), (11) и (30) ТУ в тс:

Усилия в креплениях от действия продольной силы инерции по формуле (34) ТУ или

(7.14) в тс:

Такой же результат можно получить по формуле (11.14,а) без использования тригоно- метрической функции:

141

.

Полученное значение усилий в растяжках больше, чем допустимое (2.28 тс) в случае, если схема размещения и крепления груза соответствует схеме, непредусмотренной техниче- скими условиями (НТУ).

В следующем макет-документе приведены результаты расчетов поперечных сил, воспринимаемых креплениями, по формулам (6), (12) и (31) ТУ в тс:

Усилия в креплениях от действия поперечной силы инерции по формуле (35) ТУ или

(11.17) в тс:

или что одно и то же по формулам (7.17,а) без использования тригонометрической функции:

.

Примечание. Отрицательный знак усилий в креплениях связан с правиль- ным построением геометрии креплений и, в частности, из-за учета знака проек- ции длин креплений на продольную ось вагона. Поэтому здесь не следует об- ращать внимание на знак усилий.

В соответствии с таблицей 20 главы 1 ТУ, для крепления груза от смеще- ния в продольном направлении необходимы растяжки из проволоки Ø 6 мм в 6 нитей, для крепления груза от смещения в поперечном направлении – растяжки из проволоки Ø 6 мм в 2 нити с учетом того, что количество нитей должно быть четное.

=======================================================================

7.3. В случае, когда растяжки используются для закрепления груза одновременно от

смещения и опрокидывания, они должны рассчитываться по суммарным усилиям: (Rпрр +

Rопр) и (Rпр + Rоп).

142

=====================================================================

7.3.1. Для примера, рассмотренного в пп.10.2.3.3 (см. рис.11.4), результаты вычислений усилий в гибких элементах креплений от сдвига по формулам (34) и (35) ТУ приведены в следующих макет-документах в тс:

,

.

По данным пп.6.2.3.3 (см. С.124. 125), результаты вычислений усилий в гибких элемен-

тах креплений от опрокидывания от действия продольных и поперечных сил соответственно равны: Rопр = 0.463 тс и Rопр = 0.255 тс.

143

В связи с этим, гибкие элементы крепления (растяжки и обвязки), используемые для за- крепления груза одновременно от смещения и опрокидывания, должны рассчитываться по суммарным усилиям (см. п.7.3):

(Rпрр + Rопр) = 2.537 + 0.463 = 3.0 тс;

(Rпр + Rоп) = 0.91 + 0.255 = 1.165 тс.

Поэтому для усилия (Rпрр + Rопр) = 3.0 тс или (Rпр + Rоп) = 1.165 тс, в соответствии с таблицей 20 ТУ, для удержания груза от смещения в продольном направлении можно вы- брать диаметр проволоки 5.5 мм в 8 нитей. Учтем, что количество нитей должно быть чет- ное. Значение действующего усилия 3.0 тс меньше, чем допустимое ([3.36] тс для ТУ и МТУ) для диаметра проволоки 5.5 мм в 8 нитей.

Вычисленное значение усилий в гибких элементах креплений (Rпрр + Rопр) = 3.0 тс для НТУ больше, чем допустимое ([2.48] тс для НТУ) на величину 0.52 тс. Смещение груза от действия такой величины усилий в креплениях можно удержать упорным бруском (расчет крепления упорного бруска см. пп.11.7.1).

В соответствии с таблицей 20 главы 1 ТУ, для удержания груза от смещения в попереч- ном направлении по максимальному значению усилия (Rпр + Rоп) = 1.165 тс следует использо-

вать растяжки из проволоки Ø 6 мм в 8 нитей.

Если, например, значения усилия (Rпрр + Rопр) = 1.46 тс или (Rпр + Rоп) = 0.86 тс, то в со- ответствии с таблицей 20 ТУ, можно выбрать диаметр проволоки 6 мм в 6 нитей (учитывая,

что количество нитей должно быть четное). Значение действующего усилия 1.46 тс намного меньше, чем допустимое ([1.86] тс) для диаметра проволоки 6 мм в 6 нитей.

►Особо обращаем внимание разработчиков схем размещения и крепле-

ния грузов в вагонах на то, что с целью обеспечения безопасности движения по-

ездов и сохранности перевозок груза в пути следования следует удерживать груз от продольного и поперечного сдвигов растяжками из проволоки Ø 6 мм в

8 нитей с дополнительными креплениями в виде упорных брусков.

=======================================================================

7.4. В соответствии с рекомендацией п.3 Приложения №8 ТУ, после вы- полнения всех расчетов по методике, и изложенной в разделе 10 главы 1 ТУ (или п.11.2 и 11.3 настоящего пособия), следует выполнить уточненный расчет, разработанный проф. В.Б. Зылевым, в соответствии с пунктами 1 и 2 П8 ТУ.

При закреплении единичного груза с растяжками из проволоки одинаково- го диаметра, с различным количеством нитей, различных длин и расположения (топологии) усилия Rpi в рассматриваемой i-ой растяжке в тс определяется по формулам:

● от продольной силы инерции –

или с учетом формул (1.4) в удобном для вычисления виде

144

Rпрpi и Rпpi – усилие в i-ой растяжке соответственно от продольной и попе- речной сил инерции, тс;

nпрp и nпp – количество растяжек, работающих одновременно в одну сторо- ну соответственно вдоль и попрек вагона, шт;

li и nнi – длина в м и количество нитей (проволок) в i-ой растяжке в шт. Остальные обозначения соответствуют обозначениям формул (34) и (35)

ТУ (см. рис.7.2 и 7.3).

►Согласно рекомендациям п.4 П8 ТУ, выбор количества нитей в каждой

растяжке производится по максимальному значению усилия от продольной и поперечной силы инерции в соответствии с таблицей 20 главы 1 ТУ. При этом

количество нитей для каждой растяжки принимается сравнением полученных значений по двум методикам (по формулам (34), (35) ТУ и (1), (3) П8 ТУ). При- чем за количество нитей принимается большее из вычисленных по этим мето- дикам.

=============================================================

7.4.1. Пример уточненного расчета по формулам проф. В.Б. Зылева. В качестве при-

мера рассмотрим расчет крепления того же груза с весом Qгр = 14.7 тс, что и приведено в п.7.2 (см. рис.7.4, который соответствует рис. П8.3 ТУ).

Вычисление усилий в креплениях выполним с использованием вычислительной среды

MathCAD.

Усилия в креплениях от действия продольной силы инерции вычисляются по формулам

(1) и (2) П8 ТУ в тс:

или что одно и то же по формулам (1,а) и (2,а) П8 ТУ без использования тригонометри- ческой функции:

146

.

Усилия в креплениях от действия поперечной силы инерции рассчитываются по форму- лам (3) и (4) П8 ТУ в тс:

Такой же результат вычисления можно получить по формулам (3,а) и (4,а) П8 ТУ без использования тригонометрических функции:

.

Примечание. Отрицательный знак усилий в креплениях связан с правильным построе- нием геометрии креплений и, в частности, из-за учета знака проекции длин креплений по продольной оси вагона. Поэтому на знак усилий не следует обращать внимание.

Анализируя полученные результаты расчетов усилий в гибких элементах креплений, убеждаемся, что в пологом (длинном) креплении №2 значение усилия от действия продоль- ных сил инерции получился больше (4.271 тс), чем допустимое значение (3.92 тс для ТУ и МТУ; 2.48 тс для НТУ) на величину 0.351 тс (или на 1.791 тс для схемы по НТУ).

147

Смещение груза от действия такой величины усилий в креплениях можно удержать упорным бруском (расчет крепления упорного бруска см. пп.11.7.1).

Значение усилия в крепление №2 (4.271 тс) получилось больше, чем по результатам расчета по П8 ТУ (3.334 тс) на величину 0.957 тс из-за того, что проекция растяжки №2 на продольную ось равна 2331 мм вместо 2640 мм. Проекция этой растяжки на продольную ось стала короче на 309 мм (см. рис. 11.2).

Кроме того, замечено, что усилия в креплениях №1 (1.60 тс) и №2 (4.271 тс) резко от- личаются от значений усилий в креплениях, полученных по формулам (34) ТУ(2.537 тс) (см.

пример 1).

Таким образом, замечено расхождение результатов расчетов по формулам (34) ТУ и (1), (3) П8 ТУ. Причиной тому является то, что, используя формулы (34) ТУ, сделана попыт- ка решение задачи статической неопределимой системы “груз – крепление - вагон”, как ста- тической определимой системы.

В соответствии с таблицей 20 главы 1 ТУ, для удержания груза от смещения в про-

дольном направлении по максимальному значению усилий следует использовать растяжки из проволоки Ø 6 мм в 8 нитей с дополнительным креплением упорным бруском. Для удержания груза от смещения в поперечном направлении необходимы растяжки из проволоки Ø 6 мм в 2 нити с учетом того, что количество нитей должно быть четное.

►Особо обращаем внимание разработчиков схем размещения и крепле-

ния грузов в вагонах на то, что с целью обеспечения безопасности движения по-

ездов и сохранности перевозок груза в пути следования следует удержать груз от продольного и поперечного сдвигов растяжками из проволоки Ø 6 мм в 8 ни-

тей с дополнительным креплением упорным бруском.

Обращаем внимание разработчиков схем размещения и крепления грузов в вагонах на то, что:

►пологие (т. е. длинные) растяжки воспринимают большие усилия от действия продольной силы инерции;

► усилия в растяжках, вычисленные по формулам (1) и (3) П8 ТУ, всегда больше, чем вычисленные по формулам (34) и (35) ТУ. По этой причине при расчете усилий в растяжках по формулам (1) и (3) П8 ТУ груз следует допол- нительно закреплять гибкими элементами крепления.

=======================================================================

►Замечание к выводу формул (1)…(4), П8 ТУ. Они выведены без учета усилий предва- рительных натяжений гибких элементов креплений в предположении, что эти элементы ра- ботают только в одном направлении и на них действуют либо продольные, либо поперечные силы инерции.

Кроме того, в формулах (1)…(4), П8 ТУ продольные и поперечные силы инерции опре- делены, как и в формулах (34) и (35) ТУ, по усредненным экспериментальным данным удельной величины. Силу трения предложено определять по методике ТУ, т. е. путем умно- жения коэффициента трения на вес груза, что противоречит закону Кулона-Амонтона, со- гласно которому, сила трения скольжения пропорциональна нормальной реакции связи, ве-

личина и координаты точки приложения которых подлежат определению в зависимости от значений предварительного натяжения гибких элементов (в виде растяжек и обвязок).

Общеизвестно (см. п.1.2.7.1), что, как только происходит сдвиг груза, то лишь в этот момент возникают усилия в гибких элементах креплений. Иначе, нет сдвига груза, нет и усилия в креплениях. В соответствии с этим, по формуле (1) и (3) П8 ТУ невозможно опре-

148

делить, какому перемещению груза соответствуют полученные значения усилий в растяж- ках.

Помимо этого, формулы (1)…(4), П8 ТУ исключают возможность определения усилия в i-ой растяжке от одновременного действия на груз продольных, поперечных и вертикаль- ных сил инерции.

Анализируя результаты, полученные в табл. П8.1 ТУ, можно сделать вывод о том, что в них учтены лишь жесткости креплений без учета состояния пути, предварительной закрутки растяжек и дополнительной нагрузки на пол вагона от действия растяжек.

Помимо того, следует иметь в виду, что при вписывании вагона в кривые и переходные участки пути на груз помимо поперечных и вертикальных сил еще будут действовать и про- дольная сила инерции. Один из недостатков данных формул − это невозможность расчета растяжек и обвязок, размещенных перпендикулярно к боковой поверхности груза, от дейст- вия продольной силы инерции.

Возможен учет диаметра проволоки растяжек. Определение усилий в растяжках реше-

но как статически неопределимая задача.

Особо подчеркнем, что, применяя для расчета усилий в растяжках формулы (1)…(4) П8 ТУ, сделан весьма важный шаг к совершенствованию методики расчета элементов крепле- ний груза на открытом подвижном составе, хотя по этим формулам невозможно рассчитать усилия в обвязках от действия продольных сил.

=======================================================================

7.5. При использовании одного вида крепления должны всегда соблюдать-

ся условия: (Rпрр + Rопр) < [2.48] или (Rпр + Rоп) < [2.48] для диаметра проволоки 6 мм в 8 нитей или (Rпрр + Rопр) < [1.86] или (Rпр + Rоп) < [1.86] для диаметра

проволоки 6 мм в 6 нитей.

7.6. В случае, когда не соблюдаются вышеприведенные условия одного ви-

да крепления, т. е (Rпрр + Rопр) > [2.48] или (Rпр + Rоп) > [2.48] для диаметра про- волоки 6 мм в 8 нитей или (Rпрр + Rопр) > [1.86] или (Rпр + Rоп) > [1.86] для диа-

метра проволоки 6 мм в 6 нитей, то следует использовать второй вид крепле- ния, например обвязку.

В этом случае продольные и поперечные сдвигающие груз силы, которые могут быть восприняты обвязками, с использованием формул (32) и (33) ТУ оп-

где Fрпр = Fпр и Fрп = Fп, продольные и поперечные силы, которые будут восприниматься креплениями (см. формулы (30) и (31) ТУ);

[Rрпр] и [Rрп] - допустимые значения продольных и поперечных сил, кото- рые в действительности могут быть восприняты растяжками.

Допустимые значения продольных и поперечных сил, которые в действи-

тельности могут быть восприняты растяжками могут быть вычислены по формулам:

● для диаметра проволоки, например, 6 мм в 8 нитей –

149