Взаимодействие грузов и ПС

тов, запорных устройств и др. элементов вагона. Результаты осмотра записывают в Книгу предъявления вагонов к техническому осмотру (форма ВУ-14).

Коммерческий осмотр вагонов должен гарантировать сохранность груза в пути следования.

Исправность вагонов для перевозки, например, тяжеловесных грузов, в коммерческом отношении характеризуется:

качеством очистки от ранее перевезенного груза; полным закрытием и надежностью закрепления люков; исправностью увязочных устройств (стоечных скоб).

Контрольные вопросы для самоподготовки

1.Перечислите основные средства перевозок, которые используются для транспортировки тяжеловесных и легковесных грузов.

2.Перечислите основные виды устройств обеспечения безопасности перевозки грузов, применяемых для крепления груза на открытом подвижном составе (ОПС).

3.Дайте определение растяжки и обвязки.

4.Для чего предназначены растяжки и обвязки?

5.Для чего предназначены подкладки, прокладки? Из каких материалов их изготавливают?

6.Для чего предназначены упорные и распорные бруски? Из каких материалов их изготавливают?

7.Какие должны быть рекомендуемые высоты подкладок и прокладок? От чего они зависят?

8.Какие должны быть рекомендуемые высоты распорных и упорных брусков? Зависят ли они от высоты деревянных подкладок под груз?

9.Как обозначают по ГОСТ 283–75 крепежные детали (гвоздь)? Какие должны быть минимальные допускаемые расстояния между крепежными деталями вдоль и поперек упорных и распорных брусков?

10.Допускают ли размещение штучных твердотельных грузов, не имеющих грузовых (монтажных) петель (проушин), непосредственно на пол платформы?

11.Какие грузозахватные приспособления применяют для застропки (захвата) и отстропки (освобождения) штучных твердотельных грузов, имеющих грузовые петли?

12.Какие грузозахватные приспособления применяют для застропки (захвата) и отстропки (освобождения) грузов различной конфигурации, не имеющих монтажных проушин?

13.Какие грузозахватные приспособления применяют для застропки (захвата) и отстропки (освобождения) длинномерных изделий?

14.Каким требованиям безопасности движения и сохранности груза должен отвечать подвижной состав, подаваемый железной дорогой под погрузку?

21

2.ТЕХНОЛОГИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ГРУЗОВ В ВАГОНЕ

Вданном разделе изложена технология размещения грузов с заданными геометрическими параметрами (длина, ширина, высота и сечения в различных плоскостях), предъявленными к перевозке в вагоне. Если в Технических усло-

виях размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах (в дальнейшем ТУ)11 не предусмотрена технология размещения заданного груза, то расчеты по размещению выполняют с учетом веса груза, его габаритных размерах и расположении центра тяжести относительно продольной и поперечной осей симметрии вагона. При этом груз следует разместить в вагоне так, чтобы его габариты не выходили за пределы либо габарита погрузки, либо за пределы установленной негабритности.

С целью соблюдение требования технологии размещения грузов в вагоне в разделе описано нахождение центра тяжести штучного твердотельного груза сложной конфигурации. На основе использования метода разбиения более сложных плоских фигур на совокупность простых тел и теоремы Вариньона (теорема о равенстве равнодействующей пространственной (и/или плоской) системы сил) изложено нахождение центра тяжести нескольких грузов, размещенных в вагоне. Подробно изложены последовательность проверки устойчивости вагона с грузом с конкретными примерами расчета. Описаны технические требования при разработке технологии размещения грузов в вагоне.

2.1.Определение центра тяжести груза сложной конфигурации

На практике грузоотправителю часто приходится определить центр тяжести груза сложной конфигурации, поскольку без знания его расположения не представляется возможным обосновать технологию размещения и крепления груза в вагоне. Нахождение положение центра тяжести груза сложной конфигурации является обязательным начальным этапом обоснования технологии размещения и крепления грузов в вагоне.

Знание положение центра тяжести груза сложной конфигурации позволяет рациональному его размещению относительно центра пересечения продольной и поперечной оси симметрии вагона и вписыванию в очертания габарита погрузки. Кроме того, разработка рациональной технологии размещения грузов в вагоне способствует соблюдению условия устойчивости вагона с грузами, обеспечивает безопасность движения и сохранность груза в пути следования и надёжность деталей подвижного состава.

11 Технические условия размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. Указ. соч. − 544 с.

Приложение 14 к СМГС. Правила размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. Указ. соч. − 191 с.

22

Общеизвестно12, что точка приложения силы тяжести тела (груз) называется его центром тяжести. Центр тяжести (ЦТ) тела на рисунке обозначают

через C . При перемещениях и поворотах центр тяжести тела не изменится (имеется в виду, что телом называется то, что имеет длину, ширину и глубину).

При определении положения центра тяжести объемных тел (груз), имеющих постоянное поперечное сечение по длине, используют формулы координат центров тяжести соответствующей плоской фигуры. Для этого в соответствии с геометрическими размерами, приведёнными в эскизе заданного груза, следует

вычислить объем груза V (м3), массу груза M (т) по заданной величине его плотности ρ (тс/м3), а затем вес груза G (кН). Далее следует определить положение центра тяжести груза по длине ( xC = lцт ), ширине ( yC = bцт ) и высо-

те ( zC = hцт ) относительно его основания. Например, масса груза (т) –

M = ρV , вес груза (кН) – G = Mg (где g = 9,81 – ускорение свободного падения, м/с2).

Положение центра тяжести груза относительно координатных осей можно определить и другими способами. Так, например, метод разбиения более сложных плоских фигур (рис. 2.1) и объемных тел на совокупность тел, для которых легко установить положение центра тяжести.

Рис. 2.1. Штучный груз сложной конфигурации В этом случае координаты центра тяжести составного тела (или тела слож-

ной конфигурации), для которых плотность ( ρ(x, y, z) ) по всему объему V величина постоянная, определяют по формулам

12 Туранов Х.Т., Бондаренко А.Н. Указ. соч. − 453 с.

23

носительно выбранной системы координат.

Координаты центра тяжести простых фигур, как частный случай объемных тел, находят по формулам

где Ai – площадь плоской i -й фигуры разбиения.

В формуле (2.2) числители называют статическими моментами площади

сечения (м3).

При наличии вырезов типа отверстий в сечении или полостей в объемном теле приведенные формулы можно использовать, считая соответствующие площади или объемы отрицательными.

С целью вписывания груза в очертания габарита погрузки его рекомендуют размещать в вагоне так, чтобы ЦТ совпал с пересечениями продольной и поперечной осей симметрии вагона (рис. 2.6). При этом если ширина груза

(2 Bгр , где Bгр – половина ширины груза) превышает внутреннюю ширину пола

вагона (2 Bв = 2 770 мм, где Bв – половина ширины вагона), то груз перевозят на платформе с опущенными бортами. Тележки вагона должны быть загружены равномерно и нагрузка, приходящаяся на одну тележку, не должен превышать половину грузоподъемности вагона.

24

Рис. 2.6. Очертание основного габарита погрузки

2.2. Определение положения общего центра тяжести нескольких грузов в вагоне. Проверка устойчивости вагона с грузами13

При разработке технологии размещения и крепления грузов грузоотправители стремятся максимально использовать всю полезную площадь и грузоподъёмность вагона, желая в одном вагоне перевозить несколько грузов (рис. 2.7 и

2.8). При этом возможно смещение общего центра тяжести грузов ЦТогр отно-

сительно продольной ( lсм ) и поперечной ( bсм ) осей симметрии вагона, кото-

рые приводят к перегрузке комплектов пружин и буксовых узлов одной тележки, в сторону которой имеется данное смещение, и разгрузке таких же сборочных единиц (элементов) другой тележки.

13 Программа для ЭВМ «Расчеты по размещению и креплению груза в вагоне». Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ от 16.07.2008, № 2008613359 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам по заявке от 02.06.2008 № 2008912447.

25

Рис. 2.7. Размещения трех грузов по длине платформы

Рис. 2.8. Размещения четырех грузов по длине платформы

Для нахождения положения общего центра тяжести грузов ЦТогр по длине

( lцт ) относительно торцевого борта, ширине ( bцт ) относительно бокового бор-

та вагона и относительно его пола ( hцт ) воспользуемся следующими общеизвестными положениями теоретической механики.

Если дана система параллельных сил F1, F2 ,..., Fn , которые приводятся к

равнодействующей R , то точки приложения систем сил считаются фиксированными.

Центром параллельных сил называется точка приложения равнодействую-

щей силы R , обладающая таким свойством, что при повороте всех параллельных сил на один угол с сохранением их параллельности равнодействующая по-

ворачивается вокруг центра параллельных сил С на тот же угол14.

Координаты центра параллельных сил С согласно теореме о моменте равнодействующей пространственной (или плоской) системы сил (теорема Ва- риньона) определяют формулами (см. формулы (2.1) и (2.2))

14 Туранов Х.Т., Бондаренко А.Н. Указ. соч. − 453 с.

26

2.2.1. Определение положения общего центра тяжести вагона с грузами по вертикальной оси

Определение положения общего центра тяжести вагона с грузами относительно пола вагона

Положение (высота) общего центра тяжести вагона с грузами ( ЦТогр )

относительно пола вагона (по оси z ) – zC = hцто (мм) (рис. 2.9) согласно теореме Вариньона определим по формуле (2.6)

где hцт1 ,…, hцтi – высота центров тяжести (ЦТ) единиц груза от пола вагона (мм):

с учетом того, что hi = zC и h0 – соответственно высоты ЦТ единиц груза от поверхности пола вагона и деревянных подкладок под грузами, имеющими ( hi )

и не имеющими ( hi + h0 ) грузовых (монтажных) петель (мм); h0 – высота под-

кладки (мм) (принимают 0,05 м (50 мм) для веса груза до 300 кН и 0,100 м (100 мм) и более (125, 150 или 175 мм) для веса груза свыше 300 кН);

n

R = Gо = åGi – равнодействующая всех сил (или общий вес груза в

i=1

вагоне) (кН).

Рис. 2.9. Размещение штучных грузов на платформе (вид сбоку)

27

Для примера покажем нахождение положения (высоты) общего центра тя-

жести трёх штучных твёрдотельных грузов ЦТогр относительно пола вагона с

(рис. 2.10), используя формулы (2.26) и (2.27):

Рис. 2.10. Определение положения ЦТогр трех грузов относительно пола платформы

Пример 3. Определить положение (высота) общего центра тяжести пяти грузов, уложенных в вагоне на подкладки, относительно пола вагона.

Макет-документ исходных данных и результаты вычислений искомой величины приведён ниже.

Результаты вычислений:

28

Определение положения общего центра тяжести вагона с грузами относительно УГР

Положение (высота) общего центра тяжести вагона с размещенным на нем

несколькими штучными твердотельными грузами Hцто (мм) (рис. 2.11) относительно УГР определим по формуле

где Hцтв – высота центра тяжести порожнего вагона от УГР (мм) (для платформы 800 мм, а для полувагона – 1 130 мм);

Gт – вес тары вагона (кН) (для основных моделей универсальных платформ

13-401 – 209,2 кН или 20,92 тс, 13-4012 – 214 кН или 21,4 тс, 13-4019 – 219 кН или 21,9 тс, 13-Н451 – 213 кН или 21,3 тс).

Рис. 2.12. Определение положение ЦТо нескольких грузов относительно УГР

29

В частном случае размещение в вагоне штучного твердотельного груза

положение (высота) общего центра тяжести вагона с грузом Hцто (мм) (рис.

2.12) относительно уровня головки рельсов (УГР) определим по формуле (см. формулу (2.26))

с учетом того, что hцтi = zC и h0 – соответственно высоты ЦТ единиц груза от поверхности пола вагона и деревянных подкладок под грузами, имеющими

( hцтi ) и не имеющими ( hцтi + h0 ) грузовых (монтажных) петель (мм); h0 – высота подкладки (мм) (принимают 0,05 м (50 мм) для веса груза до 300 кН и 0,100 м (100 мм) и более (125, 150 или 175 мм) для веса груза свыше 300

кН); 1 310 – высота поверхности пола платформ относительно УГР (мм); H в – высота пола вагона от УГР (1 310 мм).

Рис. 2.12. Штучный груз, размещенный на платформе Покажем, что положение (высота) общего центра тяжести вагона с разме-

щенными на нем несколькими штучными твердотельными грузами Hцто относительно УГР (мм) (рис. 2.13) можно определить по другой формуле

где Hцт1 ,…, Hцтi – высота центров тяжести (ЦТ) единиц груза от УГР (мм):

30