точкой приложения инерционных сил действующих на груз является
Основные силы, действующие на груз при перевозке
Габариты погрузки
Погруженный на подвижной состав груз с учетом упаковки и крепления должен находиться в пределах установленного габарита погрузки при условии нахождения вагона на прямом горизонтальном участке пути. Техническими условиями размещения и крепления грузов в вагонах (далее ТУ) установлены следующие габариты погрузки: основной, льготный и зональный.
А.3. Какие силы действуют на элементы креплений груза при перевозке?
Основные силы, действующие на груз при перевозке.
При определении способов размещения и крепления груза должны наряду с его массой учитываться следующие силы и нагрузки:
– продольная инерционная сила, возникающая при движении в процессе разгона и торможения поезда, при соударении вагонов во время маневров и роспуске с сортировочных горок;
– поперечная инерционная сила, возникающая при движении вагона и при вписывании его в кривые и переходные участки пути;
– вертикальная инерционная сила, вызывающаяся ускорением при колебаниях движущегося вагона;
Точкой приложения инерционных сил является центр тяжести груза, а силы ветра – центр наветренной поверхности груза.
Продольная инерционная сила определяется по формуле
,
где – удельная продольная инерционная сила на 1 т массы груза.
Значения удельной продольной инерционной силы определяются по формулам:
где – общая масса груза в вагоне, т;
– общая масса груза на сцепе, т; а22, а94, а44, а144 – удельная продольная инерционная сила
Поперечная инерционная сила с учетом действия центробежной силы определяется по формуле
, тс,
где – удельная поперечная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т.
Вертикальная инерционная сила определяется по формуле
,
где – удельная вертикальная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т.
Ветровая нагрузка определяется по формуле
,
где – площадь проекции поверхности груза, подверженной воздействию ветра, на вертикальную плоскость, проходящую через продольную ось вагона, м 2
Величины сил трения определяются по формулам:
,
,
где – коэффициент трения груза по полу вагона, подкладкам (принимается для дерева или металла по дереву – 0,4, для железобетона по дереву – 0,55, для металла по металлу – 0,3).
Продольные инерционные силы.Эти силы возникают при переходных режимах движения поезда, во время маневров и роспуска с горок, а также при колебаниях подергивания движущегося вагона в поезде. В этих случаях скорость движения вагона изменяется и на груз действует инерционная сила, вызываемая ускорением (замедлением).
Инерционные силы, действующие на подвижной состав и грузы, могут быть ударного воздействия, передаваемого через автосцепку при соударении вагонов, подходе локомотива к составу, трогании и осаживании поезда, неустановившемся режиме торможения поезда, маневрах, роспуске вагонов с горки, и безударного воздействия, возникающего во время установившегося режима торможения поезда, торможения вагонов башмаками и горочными замедлителями.
Продольное ускорение груза, возникающее при соударении вагонов, зависит в основном от масс т1 и т2 соударяющихся вагонов, жесткости поглощающих аппаратов автосцепок, жесткости крепления грузов, скорости набегающего вагона перед соударением (скорости соударения вагонов).
Рисунок – Схема положения вагонов при соударении
Наиболее неблагоприятные воздействия грузы испытывают при соударении вагонов. Продольные воздействия в поездах, а также при обработке на станциях могут передаваться вагону то с одной, то с другой стороны. Вагоны испытывают также воздействия повторных ударов, которые следуют один за другим в одном направлении, и груз стремится сдвинуться в одну сторону. Установлено, что вагоны в поезде испытывают неодинаковые воздействия как по их числу, так и по интенсивности. Наименьшее число их испытывают вагоны в головной части состава (примерно до 10 вагонов). Вагоны в хвостовой части поезда получают в несколько раз больше продольных воздействий, чем в головной. Продольные ускорения грузов в вагонах в головной части поезда также меньше, чем в хвостовой. В расчете на 1000 км пробега число изменений режимов движения, при которых грузы могли сдвинуться относительно вагона, при испытаниях составило для случаев расположения вагонов в голове поезда 33, в середине— 132, в последней трети — 334. Интенсивность воздействия на груз и его крепление в хвостовой части поезда больше, чем в головной.
В поездах вагоны и грузы в них испытывают воздействия в результате троганий, торможений, осаживаний, рывков при увеличении скорости движения поезда и толчков при уменьшении его скорости. В поездах значительные ударные воздействия на вагон не всегда оказывают неблагоприятное влияние на устойчивость груза, чаще всего такие удары появляются в середине состава при прохождении ударной волны через вагон. Анализом опытных данных установлено, что в поездах чаще возникают соударения вагонов от троганий и рывков, вызывающих смещение груза в вагоне в сторону хвостовой части поезда, чем от торможений и осаживаний.
На сортировочных станциях значительные продольные воздействия вагоны испытывают не только во время соударений при роспуске с горок, но и при формировании поездов, особенно при перестановке составов из подгорочных парков в парки отправления. Сопоставляя усилия в автосцепке и продольные ускорения, зафиксированные в поездах, а также при испытаниях на соударение вагонов (далее «ударных испытаниях») можно сделать вывод, что в поездах при обычных эксплуатационных условиях могут возникать такие же воздействия, как при соударениях вагонов со скоростями до 4—5 км/ч.
Поперечные и вертикальные инерционные силы.Кузов вагона с грузом во время движения совершает сложные колебательные перемещения вследствие взаимодействия пути и подвижного состава. Главными видами колебаний вагона являются подпрыгивание, галопирование или продольная качка, боковое параллельное колебание или поперечный относ, боковая качка и виляние. Кузов вагона совершает и другие виды колебаний, но они не оказывают существенного влияния на устойчивость грузов.
Вертикальные инерционные силы, действующие на груз, зависят от скорости движения, состояния пути и других факторов. Поперечная горизонтальная инерционная сила зависит в основном от скорости движения, типа рессорного подвешивания вагонов, ме стоположения груза на раме вагона, состояния и плана железнодорожного пути.
При движении вагона по кривым наряду с поперечной горизонтальной инерционной силой на груз действует также центробежная сила, зависящая от скорости движения поезда и радиуса кривой. В то же время из-за возвышения наружного рельса в кривых появляется горизонтальная составляющая силы тяжести, направленная внутрь кривой и в значительной степени погашающая действие центробежной силы.
Рисунок – Схема приложения сил к грузу при проходе вагоном кривого участка пути
Возвышение наружного рельса hp зависит от радиуса кривой и допустимой скорости движения поезда. Исследованиями по оценке поперечной устойчивости различных грузов при скоростях 80—110 км/ч установлено, что сдвиги грузов поперек вагона возможны как в кривых, так и в прямых участках пути. Грузы, у которых отношение высоты центра массы (ЦМ) над опорной поверхностью к кратчайшему расстоянию от проекции его на эту поверхность и ребром опрокидывания больше единицы, подвержены боковым колебаниям. Поперечные горизонтальные и вертикальные инерционные силы могут действовать одновременно на груз, расположенный в вагоне.
Силы трения и ветровая нагрузка.Поступательному перемещению груза по поверхности вагона или других грузов препятствует сила трения, которая зависит от многих факторов, в том числе от состояния, размеров и температуры соприкасающихся поверхностей, давления, скорости перемещения. Сопротивление, возникающее при перемещении груза по полу вагона, зависит не только от материалов соприкасающихся поверхностей груза и вагона, но и в значительной степени от их состояния: загрязненности, покрытия смазкой и др. Загрязнение соприкасающихся поверхностей смазочными маслами, жирами, мазутом, а также их увлажнение и обледенение резко понижают силу трения. Посыпка поверхностей песком, шлаком, наоборот, увеличивает силу трения. В связи с этим следует тщательно очищать поверхности груза и пол вагона от грязи, смазки и посыпать их песком, металлическими опилками, дробленым шлаком, а также использовать другие средства — шлифовальные шкурки, металлические пластины с шипами, увеличивающие трение между грузом и полом вагона.
А.4. Перечислить основные причины сдвига груза относительно пола вагона при перевозке.
А.5. Перечислить основные правила построения динамической модели гибких элементов креплений груза.
А.9. По каким формулам определяются натяжения в креплениях при воздействии продольных и вертикальных сил, поперечных и вертикальных сил?
Точкой приложения инерционных сил действующих на груз является
Группа транспортных компаний Альфа Транс
Цены предложат владельцы транспорта и терминалов без посредников!
Telegram-чат:
Методика расчета способа размещения и крепления грузов в вагонах
Содержание материала
10.1 При определении способов размещения и крепления груза должны наряду с его массой учитываться следующие силы и нагрузки:
– продольная инерционная сила, возникающая при движении в процессе разгона и торможения поезда, при соударении вагонов во время маневров и роспуске с сортировочных горок;
– поперечная инерционная сила, возникающая при движении вагона и при вписывании его в кривые и переходные участки пути;
– вертикальная инерционная сила, вызывающая ускорением при колебаниях движущегося вагона;
– ветровая нагрузка;
– сила трения.
Точкой приложения инерционных сил является центр тяжести груза (ЦТгр).
Точкой приложения ветровой нагрузки принимается геометрический центр наветренной поверхности груза. Направление действия ветровой нагрузки принимается перпендикулярным продольной плоскости симметрии вагона.
10.2 Определение инерционных сил и ветровой нагрузки, действующих на груз.
10.2.1 Продольная инерционная сила Fпр определяется по следующей формуле:
Таблица 17- Значения удельной продольной инерционной силы
Тип крепления
Значения апр (тс/т) при опирании груза на
Упругое (например, крепление растяжками и обвязка-
ми, деревянными упорными, распорными брусками)
Жесткое (например, крепление груза к вагону болтами,
шпильками, а также в случаях размещения груза с непо-
средственным упором в элементы конструкции вагона)
Поперечная инерционная сила Fп рассчитывается для каждого отдельно расположенного по длине вагона грузового места (укрупненного грузового места, перемещение отдельных частей которого друг относительно друга исключено применением специальных средств).
Для длинномерных грузов, перевозимых на сцепах с опорой на два вагона, принимается ап = 0,40 тс/т.
10.3 Определение силы трения
Значения коэффициента трения между поверхностями, очищенными от грязи, снега, льда, а в зимний период – посыпанными тонким слоем песка, принимаются равными:
– дерево по дереву 0,45;
– сталь по дереву 0,40;
– сталь по стали 0,30;
– пакеты чушек свинца, цинка по дереву 0,37;
– пакеты отливок алюминия по дереву 0,38;
– железобетон по дереву 0,55;
– вертикально устанавливаемые рулоны листовой стали (штрипсы) с неупакованными (открытыми) торцами по дереву 0,61;
– пачки промасленной листовой стали по дереву 0,21.
В случае применения прокладок из шлифовальной шкурки на тканевой основе с зерном No-20-200, сложенной вдвое абразивным слоем наружу, значение коэффициента трения для дерева по дереву или стали по дереву принимается равным 0,6.
Применение в расчетах иных значений коэффициента трения (для других контактирующих материалов или при особых условиях контактирования) должно быть обосновано в соответствии с требованиями, изложенными в приложении No7 к настоящей главе.
Особенности определения силы трения, действующей на длинномерный груз при их размещении с применением турникетных опор, рассмотрены в разделе 11 настоящей главы.
10.3.2 Сила трения, действующая на груз, размещенный на платформе с деревометаллическим полом (рисунок 28),
Груз, расположенный несимметрично относительно продольной плоскости симметрии платформы (рисунок 29), может испытывать дополнительное воздействие момента вращения Мтр в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси, проходящей через его центр тяжести.
10.4 Проверка устойчивости вагона с грузом и груза в вагоне
Высота общего центра тяжести вагона с грузом (рисунок 30) определяется
Таблица 18-Значения площади наветренной поверхности, высоты центра тяжести, коэффициента p для универсальных полувагонов и платформ.
Тип вагона
Площадь наветренной
поверхности, м2
Высота ЦТ порожнего
вагона над уровнем
головки рельса, мм
Значение
коэффициент p
Полувагон:
–с объемом кузова до 76 м 3
–с объемом кузова до 83 м 3
Платформа:
–с закрытыми бортами
–с открытыми бортами
Поперечная устойчивость вагона с грузом обеспечивается, если удовлетворяется условие:
Статическая нагрузка Рст определяется по следующим формулам.
При расположении центра тяжести груза на пересечении продольной и поперечной плоскостей симметрии вагона:
Qт + Qгр о
Рст = ————–, тс (21)
nк
Дополнительная вертикальная нагрузка на колесо от действия центробежных сил и ветровой нагрузки определяется по формуле:
1
Рц + Рв = ——— [0,075(Qт +Qгр о ) Нцт о + Wпхh +1000 р], тс (25)
nк S
где Wп – ветровая нагрузка, действующая на части груза, выступающие за пределы кузова вагона, тс (рассчитывается по формуле (10)); p – коэффициент, учитывающий ветровую нагрузку на кузов и тележки грузонесущих вагонов и поперечное смещение ЦТ груза за счет деформации рессор (таблица 18); h – высота над уровнем головки рельса точки приложения ветровой нагрузки, мм. Точка приложения ветровой нагрузки определяется как геометрический центр наветренной поверхности груза, выступающей за пределы продольных бортов либо боковых стен вагона.
Особенности проверки устойчивости сцепа вагонов с размещенным на нем длинномерным грузом рассматриваются в разделе 11 настоящей главы.
10.4.2 Устойчивость груза в вагоне проверяется по величине коэффициента запаса устойчивости, который определяется по формулам:
– в направлении вдоль вагона (рисунок 31):
Рисунок 31-Варианты расположения упоров от опрокидывания груза в продольном направлении
Рисунок 32-Варианты расположения упоров от опрокидывания груза в поперечном направлении
Груз является устойчивым и не требует дополнительного закрепления от опрокидывания, если значения ηпр и ηп не менее соответственно: при упругом креплении груза – 1,25, при жестком креплении – 2,0.
Если при упругом креплении груза значение ηпр либо ηп составляет менее 1,25, устойчивость груза должна быть обеспечена соответствующим креплением:
– грузы, значение ηпр либо ηп которых менее 0,8, а также грузы, для которых одновременно ηпр и ηп менее 1,25, следует перевозить с использованием специальных устройств (металлических кассет, каркасов и пирамид), конструкция и параметры которых должны быть обоснованы грузоотправителем расчетами;
– если значение ηпр либо ηп находится в пределах от 0,8 до1,0 включительно, то закрепление груза от поступательных перемещений и от опрокидывания рекомендуется выполнять раздельно, независимыми средствами крепления. При закреплении груза от опрокидывания в поперечном направлении растяжками следует стремиться к их установке таким образом, чтобы проекция растяжки на пол вагона была перпендикулярна к продольной оси вагона, а место закрепления растяжки на грузе находилось на максимальной высоте от уровня пола;
– если значение ηпр либо ηп находится в пределах от 1,01 до 1,25 включительно, допускается закреплять груз от опрокидывания и от поступательных перемещений едиными средствами крепления, воспринимающими как продольные, так и поперечные инерционные силы.
Если при жестком креплении груза значение ηпр либо ηп составляет менее 2,0, устройства жесткого крепления должны быть рассчитаны с учетом дополнительных нагрузок от некомпенсированного опрокидывающего момента.
10.4.3 При закреплении груза растяжками усилие в растяжках от опрокидывания определяется по формулам:
− в продольном направлении (рисунок 33):
Рисунок 33-Углы наклона растяжки для крепления от опрокидывания груза в продольном направлении
− в поперечном направлении (рисунок 34):
Рисунок 34-Углы наклона растяжки для крепления от опрокидывания груза в поперечном направлении
Методика расчета размещения и крепления грузов в вагонах (стр. 1 )
| Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 |
11. Методика расчета размещения и крепления грузов в вагонах
11.1. Вводные положения к Методике расчета
При определении способов размещения и крепления груза должны наряду с его массой учитываться следующие силы и нагрузки:
– продольные горизонтальные инерционные силы, возникающие при движении в процессе разгона и торможения поезда, при соударении вагонов во время маневров и роспуске с сортировочных горок;
– поперечные горизонтальные инерционные силы, возникающие при движении вагона и при вписывании его в кривые и переходные участки пути;
– вертикальные инерционные силы, вызываемые ускорениями при колебаниях движущегося вагона;
Точкой приложения продольных, поперечных и вертикальных инерционных сил является центр тяжести груза (ЦТгр). Точкой приложения равнодействующей ветровой нагрузки принимается геометрический центр наветренной поверхности груза.
Особенности расчета размещения и крепления длинномерных грузов приведены в п. 12 настоящей главы.
11.2. Определение инерционных сил и ветровой нагрузки, действующих на груз
11.2.1. Продольная инерционная сила ( F пр ) определяется по формуле:
Значения апр для конкретной массы груза определяются по формулам:
— при погрузке с опорой на один вагон:
— при погрузке с опорой на два вагона:
Значения удельной продольной инерционной силы в зависимости от типа крепления груза
Значения апр (тс/т) при опирании груза на
– проволочные растяжки и обвязки, тросовые растяжки и обвязки с натяжным устройством, металлические полосовые обвязки;
– деревянные упорные, распорные бруски;
– крепление груза в кассете, пирамиде и т. п. с упором груза в их элементы через деревянные бруски;
– крепление металлическими упорными конструкциями, закрепленными к вагону болтами: груза, упакованного в деревянный ящик, неупакованного груза в случае, когда между грузом и металлическим упором уложен деревянный брусок
– крепление груза к вагону болтами, шпильками, иными аналогичными средствами крепления;
– в случае размещения груза (за исключением упакованного в деревянный ящик) с непосредственным упором в элементы конструкции вагона;
– крепление кассеты, пирамиды и т. п. к стоечной скобе платформы болтами, при помощи металлических стоек или металлических упоров;
– крепление металлическими упорными конструкциями, закрепленными к вагону болтами, неупакованного груза из металла, железобетона
11.2.2. Поперечная горизонтальная инерционная сила Fп с учетом действия центробежной силы определяется по формуле:
Fп = ап Qгр / 1000 (тс), (7)
Для грузов с опорой на один вагон ап определяется по формуле:
Для длинномерных грузов, перевозимых на сцепах с опорой на два вагона, ап принимается по таблице 27.
Значения удельных поперечных инерционных сил, кгс/т
С опорой на один вагон и расположением ЦТгр в вертикальной поперечной плоскости, проходящей через:
— середину вагона, ас
— шкворневую балку, аш
С опорой на два вагона
11.2.3. Вертикальная инерционная сила Fв определяется по формуле:
ав = 250 + к lгр + ——— (кгс/т). (10)
11.2.4. Ветровая нагрузка Wп определяется с учетом удельной ветровой нагрузки, равной 50 кгс/м2, по формуле:
где Sп – площадь наветренной поверхности груза (проекции поверхности груза, выступающей за пределы продольных бортов платформы либо боковых стен полувагона, на продольную плоскость симметрии вагона), м2. Для цилиндрической поверхности Sп принимается равной половине площади наветренной поверхности груза.
11.3. Определение сил трения
11.3.1. Силы трения, препятствующие перемещению груза, опирающегося на один или два вагона без применения турникетных опор, определяются по формулам:
– в продольном направлении:
– в поперечном направлении:
Значения коэффициентов трения скольжения между очищенными от грязи, снега, льда опорными поверхностями груза, подкладок и пола вагона (в зимний период посыпанных тонким слоем песка) принимаются равными:
— дерево по дереву 0,45;
— сталь по дереву 0,40;
— сталь по стали 0,30;
— железобетон по дереву 0,55;
— вертикально устанавливаемые рулоны листовой
стали (штрипсы) с открытыми торцами по дереву 0,61;
— пачки промасленной листовой стали по дереву 0,21;
— резина по дереву (для колесной техники) 0,50;
— свинец и цинк по дереву 0,37.
Коэффициент трения качения принимается равным 0,10.
Применение в расчетах иных значений коэффициента трения (для других контактирующих материалов или при особых условиях контактирования) должно быть обосновано в соответствии с требованиями, изложенными в Приложении 2 к настоящей главе.
Особенности определения сил трения, препятствующих перемещению длинномерных грузов при их размещении с применением турникетных опор, рассмотрены в п. 12.8 настоящей главы.
11.3.2. При размещении на платформе с деревометаллическим полом груза без применения подкладок, центр тяжести которого совпадает с его геометрическим центром (рисунок 32), силы трения, препятствующие перемещению груза, определяются по формулам:
— в продольном направлении:
Fтрпр = Fтр1пр + Fтр2пр + Fтр3пр (тс), (14)
– в поперечном направлении:
деревометаллического пола платформы
Груз, расположенный несимметрично продольной плоскости симметрии платформы (рисунок 33), может испытывать дополнительное воздействие момента вращения (Мтр) в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси, проходящей через его центр тяжести.
1 – растяжка; 2 – распорный брусок
Момент вращения Мтр определяется по формуле:
При r = 0 момент вращения груза отсутствует и расчет проводят только для плоско-параллельного движения.
Дополнительные усилия ( Fдоп ), которые должны создаваться средствами крепления для предотвращения разворота груза, определяют по формуле:
11.4. Определение устойчивости груженого вагона и груза в вагоне
11.4.1. Высота общего центра тяжести вагона с грузом (рисунок 34) определяется по формуле:
Площадь наветренной поверхности и высота центра тяжести вагонов, значения коэффициентов p и q
Площадь наветренной поверхности, м2
Высота ЦТ порожнего вагона от УГР, м
- точкой приложения ветровой нагрузки принимается
- точкой приложения местного анестетика является