Методика расчета способа размещения и крепления грузов в вагонах

10.5 Выбор и расчет элементов крепления

10.5.1 В зависимости от конфигурации, параметров груза, характера возможных его перемещений и других факторов крепление груза осуществляется растяжками, обвязками, упорными и распорными брусками, ложементами и другими средствами крепления (таблица 19).

10.5.2 Продольное ΔF_пр и поперечное ΔF_п усилия, которые должны воспринимать средства крепления, определяют по формулам:

ΔF_пр = F_пр — F_тр^пр , тс;                                     (30)
ΔF_п = n ( F_п + W_п ) — F_тр^п , тс;                          (31)
где n – коэффициент, значения которого принимается:
– n = 1,0 при разработке СТУ и МТУ;
– n =1,25 при разработке НТУ.
W_п рассчитывается по формуле (10); F_тр^пр и F_тр^п – в соответствии с 10.3 настоящей главы.

Эти усилия могут восприниматься как одним, так и несколькими видами крепления:

ΔF_пр = ΔF_пр^р + ΔF_пр^б + ΔF_пр^об ,                          (32)
ΔF_п = ΔF_п^р + ΔF_п^б + ΔF_п^об ,                                  (33)

где ΔF_пр^р , ΔF_п^р , ΔF_пр^б , ΔF_п^б , ΔF_пр^об , ΔF_п^об – части продольного или поперечного усилия, воспринимаемые соответственно растяжками, брусками, обвязками и др.

Для крепления грузов от продольного смещения предпочтительно применять средства крепления одного типа.

Таблица 19-Рекомендации по выбору элементов и средств крепления различных грузов

10.5.3 При закреплении груза растяжками (рисунок 35)

Рисунок 35-Расчетная схема продольных и поперечных усилий в растяжке

величину возникающих в растяжках усилий (с учетом увеличения сил трения от вертикальных составляющих определяют по формулам):
– от сил, действующих в продольном направлении:
                                   ΔFпр
R_р^пр = —————————————––––, тс                                       (34)
            Σ(n_р^прi ( μ sin α_i + cos α_i cos β_{пр i} ))

– от сил, действующих в поперечном направлении:
                                  ΔFп
R_р^п = ————————————––––, тс                                            (35)
          Σ(n_р^пi ( μ sin α_i + cos α_i cos β_{п i} ))

где: R_р^пр , R_р^п — усилия в растяжке;
n_р^прi , n_р^пi- количество растяжек, работающих одновременно в одном направлении, расположенных под одинаковыми углами α_i , β_прi , β_пi ;
α_i — угол наклона i-той растяжки к полу вагона;
β_прi , β_пi – углы между проекцией i-той растяжки на пол вагона и, соответственно, продольной, поперечной плоскостями симметрии вагона;
μ – коэффициент трения между контактирующими поверхностями груза и вагона (подкладок).

В случае, когда растяжки используются для закрепления груза одновременно от смещения и опрокидывания, растяжки должны рассчитываться по суммарным усилиям (R_р^пр + R_пр^о ) и (R_р^п + R_п^о ).

Количество нитей в растяжке или ее сечение определяется по большему усилию (R_р^пр + R_пр^о ) или (R_р^п + R_п^о ) в соответствии с таблицами 20 и 21 настоящей главы.

Таблица 20-Допускаемые растягивающие нагрузки (кгс) на проволочные элементы крепления в зависимости от диаметра проволоки и числа нитей

В случае, когда для крепления груза в каком-либо направлении используются проволочные растяжки, отличающиеся по длине более чем в два раза, расчет параметров растяжек следует производить по уточненной методике (приложение No 8 к настоящей главе).

10.5.4 Площадь сечения растяжек и обвязок, за исключением проволочных, определяют по формуле:
           R
S = ——— , см2                                   (36)
         [ σ]
где R, кгс – нагрузка на растяжку, обвязку; [σ] — допускаемое напряжение при растяжении, значение которого принимают в зависимости от марки стали по таблице 21.

Таблица 21-Допускаемые напряжения стальных элементов крепления по видам деформации

10.5.5 При закреплении груза (за исключением грузов цилиндрической формы) от смещения деревянными брусками количество гвоздей для крепления каждого бруска к полу вагона определяют по формулам:
– от продольного смещения

           ΔF_пр
n_гв = ————;                              (37)
          n_б^пр R_гв

– от поперечного смещения
             ΔF_п
n_гв = ————;                               (38)
           n_б^п R_гв

где n_б^пр , n_б^п — количество упорных брусков, одновременно работающих в одном направлении; R_гв , кгс – допускаемое усилие на один гвоздь (принимается по таблице 22).

Таблица 22 — Допускаемые усилия на гвозди

10.5.6 При закреплении груза от продольного и поперечного смещения обвязками усилие в одной обвязке определяют по формулам:

– от продольного смещения
                     ΔF_пр
R_об^пр = ——————, тс                             (39)
                2 n_об μ sin α

– от поперечного смещения
                     ΔF_п
R_об^п = ——————, тс                               (40)
               2 n_об μ sin α

где n_об — количество обвязок.

10.5.7 При закреплении груза цилиндрической формы и грузов на колесном ходу от перекатывания только упорными брусками (рисунок 36)

Рисунок 36- Крепление груза от перекатывания упорными брусками

необходимая высота упорных брусков определяется по формулам:
– от перекатывания вдоль вагона
              D                       1
h_у^пр = ––– ( 1 — ——————— ) , мм,                       (41)
              2           √1 + (1,25 а_пр)²
– от перекатывания поперек вагона
           D               1
h_у^п = –– (1 — ———— ), мм,                                          (42)
            2          √1 + ε²

        а_п + W/Q_гр
ε = —————,                                                                 (43)
         0,8 — а_в
где D — диаметр круга катания груза, мм; 1,25 — коэффициент запаса устойчивости при перекатывании груза.

Число гвоздей для крепления одного упорного бруска определяют по формулам:
– от перекатывания вдоль вагона
                F_пр (1 — μ₁ tg α)
n_гв^пр = ————————, шт.,                                  (44)
                    n_б^пр R_гв

– от перекатывания поперек вагона
               (F_п + W) (1 — μ₁ tg α)
n_гв^п = —————————— , шт.                            (45)
                     n_б^п R_гв

где μ₁ — коэффициент трения скольжения между упорным бруском и опорной поверхностью (полом вагона или подкладкой), к которой он прикреплен.

Округление значений n_гв^пр и n_гв^п производят до ближайшего целого большего числа.

10.5.8 В случае, когда крепление цилиндрического груза от перекатывания только упорными брусками невозможно либо нецелесообразно по технологическим причинам, допускается наряду с брусками применение обвязок или растяжек (рисунок 37).

Рисунок 37- Крепление цилиндрического груза от перекатывания упорными брусками и проволочными обвязками

В этом случае высота упорных брусков должна составлять:
– для крепления от перекатывания в продольном направлении – не менее 0,1 D;
– для крепления от перекатывания в поперечном направлении – не менее 0,05 D.

Число гвоздей для закрепления одного упорного бруска определяют по формулам 44 и 45.

Усилие в обвязке (растяжке) определяют по формулам:
– для крепления в продольном направлении
               1,25F_пр (D/2 — h_у^п) — Q_гр b_п^о
R_пр^об = ———————————— , тс                                                                                  (46)
                         n_об^п b_пер

– для крепления в поперечном направлении
                    1,25[F_п (D/2 — h_у^п) + W_п (h_нп^п — h_у^п)] — Q_гр b_п^о
R_п^об = ———————————————————————— , тс                                    (47)
                                                  n_об^п b_пер

где n_об^пр, n_об^п – число обвязок; D — диаметр круга катания груза, мм.

10.5.9 Расчет на изгиб, сжатие и смятие деревянных элементов крепления производят по формулам:

– напряжения изгиба:
             М
σ_и = ———, кгс/см²                                                                                                                   (48)
             W
– напряжения смятия:
            F
σ_с = ——, кгс/см²                                                                                                                       (49)
           S_о
где М -изгибающий момент, кгс*см;
W = bh² /6 -момент сопротивления изгибу бруска прямоугольного сечения, см³;
b — ширина бруска, см;
h — высота бруска, см;
F — нагрузка сжатия (смятия), действующая на деталь крепления, кгс;
S_о — суммарная площадь деталей, см2, на которую действует нагрузка F. Нагрузка F определяется для упорных и распорных брусков по формулам (30) и (31), а для подкладок и прокладок — по формуле:

F = (Q_гр + F_в +2n R_np sin α),                                            (50)
где n — количество обвязок или пар растяжек, удерживающих груз от смещения и перекатывания и одновременно работающих в одном направлении.

Напряжения изгиба и смятия, рассчитанные по фомулам (48) и (49), не должны превышать допускаемых напряжений для ели, сосны (за исключением указанных в таблице 24), которые приведены в таблице 23.

Таблица 23-Максимальные допускаемые напряжения для ели, сосны

При использовании древесины пород, отличающихся от указанных в таблице 23, допускаемые значения напряжений, приведенные в таблице 23, необходимо умножить на соответствующий поправочный коэффициент (таблица 24).

Таблица 24-Поправочные коэффициенты для различных пород древесины

10.6 Допускаемые нагрузки на элементы конструкции вагонов, используемые для крепления грузов

10.6.1 Максимальные допускаемые нагрузки на детали и узлы платформ, используемые для крепления грузов, приведены в таблице 25.

Таблица 25 — Максимальные допускаемые нагрузки на детали и узлы платформ

10.6.2 При креплении грузов на платформах распорными брусками, передающими нагрузки на борта платформы, расположение брусков должно соответствовать схемам, приведенным на рисунке 38.

Количество брусков должно быть: установленных напротив стоечных скоб – не более двух, напротив клиновых запоров – не более трех на каждую секцию борта.

Высота брусков должна составлять от 50 до 100 мм включительно. Максимальные допускаемые нагрузки на борта платформ приведены в таблице 26. При подкреплении секций боковых бортов двумя стойками, верхние концы которых увязаны с противоположных сторон проволокой диаметром не менее чем 6 мм в четыре нити, допускаемая нагрузка на борта может быть увеличена в два раза по сравнению с указанной в таблице 26.

Рисунок 38 — Схемы нагружения бортов платформ

1 – упорный брусок; 2 – короткая стойка из дерева или металла; 3 – клиновой запор; 4 –стоечная скоба

Таблица 26 — Максимальные допускаемые нагрузки на борта платформ

10.6.3 Максимальные допускаемые нагрузки на элементы кузова и увязочные устройства полувагонов
приведены в таблицах 27 и 28.

Таблица 27-Максимальные допускаемые нагрузки на элементы кузова полувагонов

 Таблица 28 — Допускаемые нагрузки на увязочные устройства полувагонов

10.6.4 Допускаемые напряжения в сварном шве, выполненном ручной электросваркой с применением электродов Э42 и при автоматической сварке принимают равными: при растяжении, сжатии и изгибе 1550 кгс/см², при срезе 950 кгс/см².