Расчет сил, действующих на груз и на крепления

2.3 Расчет сил, действующих на груз и на крепления

Для расчетов устойчивости груза и прочности груза и прочности крепления принимаются следующие наиболее невыгодные сочетания действующих одно- временно сил:

первое сочетание – продольная инерционная сила, возникающая при соударениях движущихся вагонов с неподвижно стоящими, а также при трогании и осаживании поезда и сила трения;

второе сочетание – сила ветра, инерционные силы (вертикальная, поперечная) и сила трения.

Силы по первому сочетанию действуют на груз при выполнении маневровой работы на станциях толчками или роспуске вагонов на сортировочных горках, а силы по второму сочетанию- при движении поезда по перегону с максимальной скоростью.

Точками приложения инерционных сил является центр тяжести груза, а сила ветра- центр наветренной поверхности.

Для определения величин сил, действующих на грузы различного веса, установлены удельные значения этих сил на основании экспериментального мате- риала.

Величина продольной инерционной силы определяется по формуле:

, кгс

где - масса одного места, т;

- удеоьная величина продольной инерционной силы в кгс на 1 т массы груза; принимается для различных типов крепления при массе брутто одиночных вагонов 22 и 94 т.

Промежуточные значения удельных величин продольной инерционной силы определяется путем линейной интерполяции:

,

где ,- удельные величины продольного усилия в кгс/т для вагонов массой брутто соответственно 22 94 т.

- общая масса груза на вагоне, т.

Согласно техническим условиям

кгс/т;  кгс/т

 кгс

 кгс

Поперечную горизонтальную инерционную силу с учетом действия центробежной силы находят по формуле:

,

где -база вагона, 9,72м;

С- расстояние от центра тяжести груза до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, С=0 м;

- удельная величина поперечной инерционной силы в кгс на 1 т веса груза при расположении центра тяжести груза в вертикальной плоскости, в которой проходит поперечная ось вагона(для V= 100 км/ч, =330 кгс/т)

- удельная величина поперечной инерционной силы в кгс на 1 т веса груза при расположении центра тяжести груза над шкворневой балкой(для V=100 км/ч, =550 кгс/т).

кгс

Вертикальная инерционная сила:

где -удельная величина вертикальной силы в кг на 1 т веса груза для V=100 км/ч, определяется по формуле:

, кгс/т,

 кгс/т,

Ветровая нагрузка

,

где g- удельное давление ветра, принимаемое равным 50 кгс/(для грузов с хорошей обтекаемостью (трубы и т.д.) 25);

- площадь проекции поверхности груза, подверженной действию ветра на вертикальную плоскость, проходящую через продольную ось вагона в

,

Величину сил трения определяют по формулам:

а)при первом сочетании сил (в продольном направлении) для грузов, размещенных с опорой на один вагон:

,

б)при втором сочетании сил (в поперечном направлении) для грузов, размещенных с опорой на один вагон:

,

где - коэффициент трения груза по полу вагона, =0,55.

2.4 Определение типа креплений и требуемого их количества

Для решения этого вопроса необходимо, прежде всего, установить устойчивость груза от опрокидывания вдоль вагона, которая определяется неравенством:

,

где - расстояние от проекции ЦТ груза до ребра опрокидывания в продольном направлении;()

-высота упорного бруска (0,15м).

То же в поперечном направлении:

,

где - расстояние от проекции ЦТ груза до ребра опрокидывания в поперечном направлении;( )

- высота центра наветренной поверхности груза от пола вагона.

Усилие в растяжках, расположенных под углом к продольной и поперечной осям определяется из рис.4 по формулам:

а) в продольном направлении:

,кг;

кг

б) в поперечном направлении:

,

где 1,25-коэффициент запаса устойчивости;

,-количество растяжек, работающих одновременно в продольном и

поперечном направлениях;(согласно техническим условиям = 6 нитей)

 - угол наклона растяжек к полу вагона;(согласно техническим условиям )

,- углы между проекциями растяжки на горизонтальную плоскость и продольной или поперечной осями вагона,( согласно техническим условиям принимаем угол)

 кг

Количество гвоздей для крепления груза определяется по формулам:

а) в продольном направлении:

;

б)в поперечном направлении:

,

где - допустимая нагрузка на 1 гвоздь, работающий на срез-180 кг(диаметр гвоздя 6 мм, длина 120 мм).

Гвозди соединяют упорные бруски с полом вагона.