11.4. Определение устойчивости груженого вагона и груза в вагоне

11.4.1. Высота общего центра тяжести вагона с грузом (рисунок 40) определяется по формуле:

, (23)

где Q_т - масса тары вагона, т;

h_цт1, h_цт2, ... h_цтn - высота ЦТ единиц груза от УГР, мм;

H_цт^в - высота ЦТ порожнего вагона от УГР, мм (таблица 30).

Таблица 30

Площадь наветренной поверхности и высота центра тяжести

вагонов, значения коэффициентов p и q

Рисунок 40 - Определение высоты общего центра тяжести вагона

с грузом относительно УГР

11.4.2. Поперечная устойчивость вагона проверяется в случаях, когда высота центра тяжести вагона с грузом (сцепа с грузом, если груз опирается на один вагон) от УГР превышает 2300 мм или наветренная поверхность вагона с грузом превышает 50 м².

Поперечная устойчивость груженого вагона обеспечивается, если удовлетворяется условие:

, (24)

где P_ст - статическая нагрузка от колеса на рельс, тс;

P_ц + P_в - дополнительная вертикальная нагрузка на колесо от действия центробежной силы и ветровой нагрузки, тс.

Статическая нагрузка P_ст определяется по следующим формулам.

При симметричном размещении груза относительно продольной и поперечной плоскостей симметрии вагона:

(25)

При смещении груза только поперек вагона:

(26)

При смещении груза только вдоль вагона - для менее нагруженной тележки:

(27)

При одновременном смещении груза вдоль и поперек вагона - для менее нагруженной тележки:

, (28)

где n_к - число колес грузонесущего вагона;

2S = 1580 мм - расстояние между кругами катания колесной пары.

Дополнительная вертикальная нагрузка на колесо от действия центробежных сил и ветровой нагрузки определяется по формуле:

, (29)

где W_п - ветровая нагрузка, действующая на части груза, выступающие за пределы кузова вагона, тс;

h - высота геометрического центра наветренной поверхности груза от УГР, мм;

p - коэффициент, учитывающий ветровую нагрузку на кузов и тележки грузонесущих вагонов и поперечное смещение ЦТ груза за счет деформации рессор. Значения p приведены в таблице 30.

Особенности определения устойчивости сцепов вагонов с размещенными на них длинномерными грузами, если груз опирается на два вагона, рассматриваются в пункте 12 настоящей главы.

11.4.3. Кроме поступательных перемещений грузы в процессе перевозки могут подвергаться опрокидыванию. Коэффициент запаса устойчивости груза от опрокидывания определяется по формулам:

- при опрокидывании вдоль вагона (рисунок 41):

; (30)

Рисунок 41 - Варианты расположения упоров от опрокидывания

груза в продольном направлении

- при опрокидывании поперек вагона (рисунок 42):

, (31)

где l_пр^о, b_п^о - кратчайшие расстояния от проекции ЦТ груза на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания соответственно вдоль и поперек вагона, мм;

h_цт - высота ЦТ груза над полом вагона или плоскостью подкладок, мм;

h_у^пр, h_у^п - высота соответственно продольного и поперечного упора от пола вагона или плоскости подкладок, мм;

h_нп^п - высота центра наветренной поверхности груза от пола вагона или плоскости подкладок, мм.

Рисунок 42 - Варианты расположения упоров от опрокидывания

груза в поперечном направлении

Если значения и составляют не менее 1,25, груз является устойчивым, дополнительное закрепление его от опрокидывания не требуется.

Если значение или составляет менее 1,25, устойчивость груза должна быть обеспечена соответствующим креплением:

- грузы, значение или которых менее 0,8, а также грузы, для которых одновременно и менее 1,0, следует перевозить с использованием специальных устройств (металлических кассет, каркасов и пирамид), конструкция и параметры которых должны быть обоснованы отправителем расчетами;

- если значение или находится в пределах от 0,8 до 1,0, то закрепление груза от поступательных перемещений и от опрокидывания рекомендуется выполнять раздельно, независимыми средствами крепления. При закреплении груза от опрокидывания в поперечном направлении растяжками следует стремиться к их установке таким образом, чтобы проекция растяжки на пол вагона была перпендикулярна к продольной плоскости симметрии вагона, а место закрепления растяжки на грузе находилось на максимальной высоте от уровня пола;

- если значение или находится в пределах от 1,01 до 1,25, допускается закреплять груз от опрокидывания и от поступательных перемещений едиными средствами крепления, воспринимающими как продольные, так и поперечные инерционные силы.

При закреплении груза растяжками усилие в растяжках от опрокидывания определяется по формулам:

- в продольном направлении (рисунок 43а):

; (32)

Рисунок 43 - Крепление груза от опрокидывания растяжками:

а) - в продольном направлении;

б) - в поперечном направлении

- в поперечном направлении (рисунок 43б):

(32а)

В формулах 32 и 32а:

- угол наклона растяжки к полу вагона;

, - углы между проекцией растяжки на горизонтальную плоскость и соответственно продольной, поперечной плоскостями симметрии вагона;

n_р^пр, n_р^п - число растяжек, работающих в одном направлении;

l_пр^р, b_п^р - расстояния от точки закрепления растяжки на грузе до вертикальных плоскостей, проходящих через ребро опрокидывания соответственно в продольном, поперечном направлениях, мм;

h_р - высота точки закрепления растяжки на грузе относительно уровня пола вагона (подкладок), мм.

При закреплении груза от опрокидывания обвязками (рисунок 44) должны быть выполнены следующие требования:

- обвязки должны быть установлены в плоскостях, перпендикулярных продольной плоскости симметрии вагона;

- при закреплении от опрокидывания в продольном направлении количество обвязок должно быть не менее двух;

- на грузе обвязки должны располагаться симметрично относительно его центра тяжести;

- при установке обвязок в плоскости, не параллельной поперечной плоскости симметрии вагона (наклонные обвязки), должно быть обеспечено их крепление на грузе от сдвига.

Рисунок 44 - Крепление груза от опрокидывания обвязками

При закреплении груза от опрокидывания обвязками усилие в них определяется по формулам:

- в продольном направлении

; (33)

- в поперечном направлении

, (33а)

где n_об^пр, n_об^п - число обвязок, работающих в одном направлении;

l_пр^об - расстояние от линии огибания обвязкой груза до вертикальной плоскости, проходящей через ребро опрокидывания в продольном направлении, мм;

b_п^об - расстояние от проекции центра тяжести груза на пол вагона до вертикальной плоскости, проходящей через ребро опрокидывания в поперечном направлении, мм; остальные обозначения те же, что в формулах 32 и 32а.