Определение сил, действующих на груз

Выбор типа подвижного состава

 

Исходя из параметров цистерн, для перевозки может быть использована четырёхосная платформа грузоподъёмностью 63 т, имеющая тележки ЦНИИ-Х3. Длина базы 9.72 м, тара т, ширина м, длина м, высота ЦМ порожней платформы от уровня головок рельсов  м, высота пола  м, площадь боковой поверхности  м².

 

Определение места нахождения ЦМ груза

 

Место нахождения общего центра масс груза по длине, ширине и высоте и величину его смещения определим по следующим формулам:

а) в продольном направлении:

,

где – внутренняя длина вагона, мм; – расстояние от торцевого борта вагона до вертикальной плоскости, в которой находится общий ЦМ грузов, мм;

,

, – расстояния от торцевого борта вагона до вертикальной плоскости, в которой находится ЦМ каждого грузового места, мм; , – масса соответствующего грузового места, т;

 мм; ;

б) в поперечном направлении:

,

где – внутренняя ширина вагона, мм; – расстояние от продольного борта вагона до вертикальной плоскости, в которой находится общий ЦМ грузов, мм;

,

, – расстояния от продольного борта вагона до вертикальной плоскости, в которой находится ЦМ каждого грузового места, мм;

 мм; ;

в) в вертикальном направлении:

,

где – расстояние от пола вагона до горизонтальной плоскости, в которой находится общий ЦМ грузов, мм; , – расстояния от пола вагона до горизонтальной плоскости, в которой находится ЦМ каждого грузового места, мм;

 мм.

 

Определение загрузки тележек

 

Максимальная нагрузка на тележку вагона при наличии смещения ЦМ в случае размещения груза одним штабелем по длине вагона определяется по формуле:

,

где – общая масса груза в вагоне, т; – база вагона, мм; так как , то

 т.

 

Определение устойчивости вагона относительно головки рельса

Вагон с грузом является устойчивым, если выполняются два условия:

1) высота общего ЦМ груза и вагона м;

2) общая наветренная поверхность вагона с грузом м².

Общая высота ЦМ груза и вагона определяется по формуле:

,

где – общая масса груза в вагоне, т; – масса тары вагона; – высота над уровнем головки рельса ЦМ порожнего вагона;

 мм;  – условие выполняется.

Общая наветренная поверхность определяется по формуле:

,

где – площадь боковой поверхности платформы, при закрытых бортах м²; – площадь наветренной поверхности груза, м²;

,

где  и – соответственно длина и высота единицы груза, м; – высота бортов платформы,  м;

 м²;  м²;  м²;

 – условие выполняется.

Вывод: вагон с грузом относительно головки рельса является устойчивым.

Определение сил, действующих на груз

 

На груз действует 2 группы сил: сдвигающие и удерживающие. Точкой приложения всех сил будем считать ЦМ груза. Точкой приложения ветровой нагрузки примем геометрический центр наветренной поверхности груза.

Продольную инерционную силу  определим по следующей формуле:

,

где – удельная величина продольной инерционной силы, тс/т;

,

где , – удельные величины продольной инерционной силы при массе брутто 22 т и 94 т, тс/т, тс/т;

 тс/т;  тс/т;

 тс/т;  тс/т.

Поперечная инерционная сила  определяется по следующей формуле:

,

где – удельная величина поперечной инерционной силы, тс/т;

,

где – расстояние от ЦМ груза до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, м;

 тс/т;  тс/т;

 тс;  тс.

Вертикальная инерционная сила  определяется по следующей формуле:

,

где – удельная величина вертикальной инерционной силы, тс/т;

,

где при опоре груза на один вагон ; – расстояние от ЦМ груза до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, м;

тс/т;

тс/т; тс/т.

Ветровая нагрузка W определяется по следующей формуле:

;

 тс;  тс.

Сила трения , действующая на груз в продольном направлении, определяется по формуле (подкладки прибиты к полу):

,

где – коэффициент трения стали по дереву, ;

 тс.

Сила трения , действующая на груз в поперечном направлении, определяется по формуле:

,

где – коэффициент, принимаемый ;

тс;

 тс.