Расчет сил, действующих на груз и на крепления

Для расчетов устойчивости груза и прочности крепления принимаются следующие наиболее невыгодные сочетания действующих одновременно сил:

первое сочетание – продольная инерционная сила, возникающая при соударениях движущихся вагонов с неподвижно стоящими, а также при трогании и осаживание 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 материала.

Величина продольной инерционной силы определяется по формуле:

, кгс, (2.6.)

где – масса одного места, т;

- удельная 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 определяем путем линейной интерполяции:

, (2.7.)

где – удельные величины продольного усилия в кгс/т для вагонов массой

брутто соответственно 22 и 94 т;

- общая масса мест груза на вагоне, т.

Согласно техническим условиям [4].

a_пр22 = 1200 кгс/т; a_пр94 = 970 кгс/т.

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

, кгс (2.8.)

где – база вагона, м;

С - расстояние от центра тяжести груза до вертикальной плоскости, проходящей

через поперечную ось вагона, м;

- удельная величина поперечной инерционной силы в кгс на 1т веса груза при

расположении центра тяжести груза в вертикальной плоскости, в которой

проходит поперечная ось вагона (для V = 100 км/ч, a_ср = 330кгс/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

a_ш = 550 кгс/т);

Вертикальная инерционная сила:

, (2.9.)

где – удельная величина вертикальной силы в кг на 1 т веса груза для V = 100 км/ч,

определяется по формуле:

, кгс/т (2.10.)

где К – коэффициент, учитывающий способ погрузки (с опорой на один вагон К = 5).

Ветровая нагрузка

, (2.11.)

где g – удельное давление ветра, принимаемое равным 50 кгс/м² (для грузов с хорошей

обтекаемостью (трубы и т.д.) 25 кгс/м²);

S_в - площадь проекции поверхности груза, подверженной действию ветра на

вертикальную плоскость, проходящую через продольную ось вагона в м².

Величину сил трения определяют по формулам:

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

, (2.12.)

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

, (2.13.)

где m – коэффициент трения груза по полу вагона.

Величина коэффициента трения между опорными поверхностями груза, подкладок и пола вагонов, очищенным от грязи, снега, льда и смазки при посыпке тонкого слоя песка на поверхность подкладок и пол вагона в местах опирания подкладок груза, принимается равным: для дерева по дереву – 0,45; для железобетона по дереву – 0,55; для стали по дереву – 0,4; для стали по стали – 0,3.