1.3 Определение устойчивости вагона с грузом

II условие устойчивости вагона с грузом относительно УГР: общая наветренная поверхность вагона с грузом должна быть не более 50 м².

(1.6)

где – площадь наветренной поверхности платформы, по таблице 18 ТУ принимаем равной 12 м²;

– общая площадь наветренной поверхности грузов, м².

Площадь наветренной поверхности груза:

(1.7)

где – длина груза, равная 6000 мм;

– высота груза, равная 850 мм;

– высота борта платформы, принимаем равной 500 мм.

Так как общая наветренная поверхность вагона 16,2 м²<50 м², то условие соблюдается.

Оба условия устойчивости соблюдаются. Из этого следует, что вагон с грузом устойчив относительно УГР.

Определим нагрузку на вагон. Раму вагона рассматриваем как балку на двух опорах. Если грузов несколько, то нагрузка определяется из уравнения моментов.

Реакции опор R_A и R_B определяются по формулам:(1.6)

Проведем расчет изгибающих моментов в раме вагона.

Максимальный изгибающий момент равен М_max = .

Определим ширину распределения нагрузки на раму платформы:

(1.10)

Так как ширина распределения нагрузки максимальное допускаемое значение момента равно:

Должно выполняться условие:

Условие выполняется, так как . Следовательно, изгибающие моменты в раме вагона имеют допустимые значения.

Эпюра изгибающих моментов в раме вагона представлена на рисунке А.1 Приложения А.

1.4 Расчет крепления груза от продольных и поперечных сил

Определим продольную инерционную силу:

(1.7)

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

– масса груза, т.

Удельная продольная инерционная сила:

(1.8)

где , – удельные продольные инерционные силы для упругого типа крепления, равные 1,2 тс/т и 0,97 тс/т соответственно;

– общая масса груза, т.

Определим поперечную инерционную силу:

, (1.9)

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

(1.10)

где – база вагона, мм;

– расстояние от ЦТ груза до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, мм.

Определим вертикальную инерционную силу:

(1.11)

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

(1.12)

где при погрузке на один вагон принимают 𝑘 = 5 10⁶.

Определим ветровую нагрузку:

(1.13)

где – площадь наветренной поверхности груза, равная 4,2 м².

Определение сил трения в продольном и поперечном направлении.

Определим силу трения в продольном направлении. При размещении на платформе с деревометаллическим полом груза с применением подкладок, центр тяжести которого совпадает с его геометрическим центром, силы трения, препятствующие перемещению груза, определяются:

(1.14)

где 𝜇– коэффициент трения части груза о деревянно-металлическую поверхность пола, равная 0,55;

Определим силу трения в поперечном направлении:

(1.15)

Проверим условия устойчивости груза от сдвига поперек и вдоль вагона.

1. ;

26,4 тс 50,4 тс– не выполняется.

Определим продольные усилия, которые должны воспринимать средства крепления:

(1.16)

2. 𝑛 ( + );

1,25 ( + ) тс – не выполняется;

Определим поперечные усилия, которые должны воспринимать средства крепления:

(1.17)

В качестве средств крепления от продольных и поперечных смещений были выбраны растяжки.

Расчёт усилий в растяжках

Рисунок 1.1 Расчетная схема крепления растяжки

В таблицеА.1 Приложения А указаны геометрические соотношения элементов проволочных креплений.

Усилия в растяжках в продольном и поперечном направлениях:

(1.18)

(1.19)

где , – число растяжек, работающих в одном направлении и расположенных под одинаковым углами 𝛼, 𝛽_пр и 𝛽_п ;

𝛼 – угол наклона i-той растяжки к полу вагона;

𝛽_пр, 𝛽_п – углы между проекцией i-той растяжки на пол вагона и соответственно продольной, поперечной плоскостями симметрии вагона;

𝜇 – коэффициент трения между контактирующими поверхностями груза и вагона.

,

(для штабеля 1)

(для штабеля 2)

По таблице 20 ТУ для закрепления груза выбираем растяжки из проволоки диаметра 6 мм с 8 нитями, способные выдержать растягивающие нагрузки 2,48 тс.

Устойчивость груза в вагоне проверяется по величине коэффициента запаса устойчивости:

(1.20)

(1.21)

где , – высота соответственно продольного и поперечного упора от пола вагона или плоскости подкладок, равные 0 мм, т.к. нет брусков;

– высота ЦТ груза над полом вагона или плоскостью подкладок, мм;

, – кратчайшие расстояния от проекции ЦТ на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания соответственно вдоль и поперек вагона, мм;

– высота центра проекции боковой поверхности груза от пола вагона, мм.

Груз является устойчивым в продольном направлении и не требует дополнительного закрепления от опрокидывания, т.к. значения коэффициентов запаса устойчивости при упругом креплении груза более 1,25.

Груз является устойчивым в поперечном направлении и не требует дополнительного закрепления от опрокидывания, т.к. значения коэффициентов запаса устойчивости при упругом креплении груза более 1,25.