Определение сил, действующих на груз при перевозке

На груз находящийся в процессе перевозки, действуют динамические силы, в результате которых с ним может произойти поступательное перемещение, опрокидывание или перекатывание в кузове подвижного состава. Указанные виды перемещений груза приводят к несохранности и небезопасности перевозки. Силы и нагрузки, которые учитывают при размещении и креплении груза в подвижном составе, являются следующие:

- продольная инерционная сила, возникающая при изменении скорости движения подвижного состава (начало движения, ускорение, торможение, соударение вагонов во время маневров и их роспуске с сортировочных горок) и вызванная действием силы инерции;

- поперечная инерционная сила, возникающая при изменении направления движения (прохождение кривых, стрелочного перевода) и вызванная действием центробежной силы инерции, а также при движении вследствие взаимодействия пути и подвижного состава (колебания виляния, поперечного относа и боковой качки вагона);

- вертикальная инерционная сила, возникающая при движении (колебания подпрыгивания и продольной качки вагона, межрельсовые стыки) и уменьшающая силу трения;

- ветровая нагрузка, возникающая при движении подвижного состава (действующая на выступающие за пределы вагона части груза в направлении поперек пути) и вызванная воздействием ветрового потока;

- сила трения, возникающая между грузом и полом кузова подвижного состава и вызванная зацеплением между собой частиц поверхностей груза и кузова. Сила трения удерживает груз от возможных перемещений в кузове подвижного состава.

Продольная инерционная сила , тс, определяется по формуле

(4.1)

где – масса груза в вагоне, т; – удельная продольная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т; при погрузке груза в одиночный вагон определяется по формуле

(4.2)

– значения удельной продольной инерционной силы в зависимости от типа крепления груза в вагоне (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Значения удельной продольной инерционной силы

Тип крепления	Значения ,тс/т,
Упругое (например, крепление растяжками и обвязками, деревянными упорными, распорными брусками)	1,2	0,97
Жёсткое (например, крепление груза к вагону болтами, шпильками, а также в случаях размещения груза с непосредственным упором в элементы конструкции вагона)	1,9	1,67

Поперечная инерционная сила , тс, определяется по формуле

(4.3)

где – удельная поперечная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т; для грузов, перевозимых с опорой на один вагон определяется по формуле

(4.4)

– база вагона, мм (у одиночного вагона – расстояние между вертикальными осями подпятников тележек); – расстояние между центром тяжести груза и вертикальной плоскостью, проходящей через поперечную ось вагона, мм.

Вертикальная инерционная сила , тс, определяется по формуле

(4.5)

где – удельная вертикальная инерционная сила на 1 т массы груза, тс/т; определяется по формуле

(4.6)

– поправочный коэффициент: для грузов, перевозимых с опорой на один вагон принимают . В случаях загрузки вагона грузом массой менее 10 т в расчетах принимают = 10 т.

Ветровая нагрузка , тс, определяется по формуле

(4.7)

где – удельная ветровая нагрузка, принимается равной 0,05 т/м²; – площадь проекции поверхности груза, выступающей за пределы продольных стен вагона, на вертикальную плоскость, проходящую через продольную ось вагона, м²; – коэффициент обтекаемости грузов; для грузов с цилиндрической поверхностью, ось которой расположена вдоль вагона, принимается равным 0,5, для остальных грузов – 1,0.

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

- в продольном направлении:
	(4.8)
- в поперечном направлении:
	(4.9)

где – коэффициент трения между контактирующими поверхностями груза и вагона (дерево по дереву – 0,45; сталь по дереву – 0,40; сталь по стали – 0,30; железобетон по дереву – 0,55).

Типовая задача

Определить значения сил, действующих на транспортные пакеты кулинарного жира, перевозимые в рефрижераторном вагоне.

Решение

Количество укрупненных грузовых мест в вагоне – 60, общей массы – 25,62 т брутто (см. табл. 1.1). Транспортные пакеты уложены вплотную друг к другу в два яруса, поэтому расчет действующих сил производится для всей партии груза, находящегося в вагоне.

По формулам (4.1) и (4.2) рассчитывается продольная инерционная сила, действующая на груз. Принимаем упругий тип крепления груза в вагоне.

тс/т.

тс.

По формулам (4.3) и (4.4) рассчитывается поперечная инерционная сила, действующая на груз. Груз уложен симметрично относительно торцевых стен вагона, поэтому центр его тяжести совпадает с поперечной осью вагона, принимаем мм.

тс/т.

тс.

По формулам (4.5) и (4.6) рассчитывается вертикальная инерционная сила, действующая на груз.

тс/т.

тс.

По формуле (4.7) рассчитывается ветровая нагрузка, действующая на груз. Груз перевозится в рефрижераторном вагоне, поэтому не выступает за пределы продольных стен вагона, принимаем = 0 м².

тс.

По формулам (4.8) и (4.9) рассчитывается сила трения, действующая на груз. Груз перевозится в рефрижераторном вагоне, имеющем металлический пол, и находится на деревянных поддонах, принимаем = 0,40.

тс;

тс.

Задание

Определить значения сил, действующих на груз, перевозимый в железнодорожном подвижном составе. Параметры груза принять по результатам выполнения второго задания.