Расчет сил, действующих на груз в процессе перевозки

 

Содержание: определение и расчет сил, действующих на груз в процессе перевозки.

 

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;

- ветровая нагрузка;

- сила трения.

Точкой приложения инерционных сил является центр тяжести груза . Точкой приложения ветровой нагрузки принимается геометрический центр наветренной поверхности груза. Направление действия ветровой нагрузки принимается перпендикулярным продольной плоскости симметрии вагона.

Продольная инерционная сила определяется по следующей формуле:

 

, тс (4)

 

где - удельная продольная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т;

- масса груза, т (приложение А, таблицы А1,А2).

Значения для конкретной массы груза определяются по формулам:

- при погрузке на одиночный вагон:

 

, тс/т (5)

- при погрузке на сцеп из двух грузонесущих вагонов:

 

, тс/т (6)

 

где - общая масса груза в вагоне, т;

- общая масса груза на сцепе, т;

, , , - значения удельной продольной инерционной силы в зависимости от типа крепления и условий размещения груза (с опорой на один вагон, с опорой на два вагона) при массе брутто, соответственно: одиночного вагона — 22т и 94т; сцепа двух грузонесущих вагонов - 44 т и 188 т (таблица 6).

 

 

Таблица 6

Значения удельной продольной инерционной силы

Тип крепления	Значения (тс/т) при опирании, груза на
один вагон	два вагона
а22	а94	а44	а188
Упругое (например, крепление растяжками и обвязками, деревянными упорными, распорными брусками)	1,2	0,97	1,2	0,86
Жестокое (например, крепление груза к вагону болтами, шпильками, а также в случаях размещения груза с непосредственным упором в элементы конструкции вагона)	1,9	1,67	1,9	1,56

 

Поперечная инерционная сила с учетом действия центробежной силы определяется по формуле:

 

, тс (7)

 

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

 

Для грузов с опорой на один вагон определяется по формуле:

 

, тс /т (8)

 

где - расстояние от ЦТ_ГР до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, мм;

- база вагона, мм (приложение Б, таблицы Б1,Б2).

 

Поперечная инерционная сила 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 = 0,40 тс/т.

Вертикальная инерционная сила определяется по формуле:

 

, тс (9)

 

где - удельная вертикальная сила на 1 т массы груза, тс/т, которая определяется по формуле:

, тс (10)

При погрузке с опорой на один вагон принимают ,с опорой на два вагона . В случаях загрузки вагона грузом массой менее 10 т принимают т.

Ветровая нагрузка определяется по формуле:

 

,тс (11)

 

где 50 - ветровая нагрузка, кгс/м²;

- площадь наветренной поверхности груза (проекции поверхности груза, выступающей за пределы продольных бортов платформы либо боковых стен полувагона, на продольную плоскость симметрии вагона), м². Для грузов с цилиндрической поверхностью, ось которой расположена вдоль вагона, принимается равной половине упомянутой площади (приложение А, таблицы А1,А2).

Сила трения, действующая на груз, размещенный на однородной поверхности пола вагона, определяется по формулам:

- в продольном направлении:

 

, тс (12)

 

- в поперечном направлении:

 

, тс (13)

 

где - коэффициент трения между контактирующими поверхностями груза и вагона (или подкладок, прокладок).

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;

- железобетон по стали – 0,35;

- вертикально установливаемые рулоны листовой стали (штрипсы) с неупакованные (открытами) 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 №20-200, сложенной вдвое абразивным слоем наружу, значение коэффициента трения для дерева по дереву или стали по дереву принимается равным 0,6.

Студенту необходимо выполнить:

1. Определить продольную инерционную силу.

2. Определить поперечную инерционную силу.

3. Определить вертикальную инерционную силу.

4. Определить ветровую нагрузку.

5. Определить силу трения в продольном и поперечном направлении.