Содержание материала

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 ΔFпр и поперечное ΔFп усилия, которые должны воспринимать средства крепления, определяют по формулам:

ΔFпр = Fпр - Fтрпр , тс;                                     (30)
ΔFп = n ( Fп + Wп ) - Fтрп , тс;                          (31)
где n – коэффициент, значения которого принимается:
– n = 1,0 при разработке СТУ и МТУ;
– n =1,25 при разработке НТУ.
Wп рассчитывается по формуле (10); Fтрпр и Fтрп – в соответствии с 10.3 настоящей главы.

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

ΔFпр = ΔFпрр + ΔFпрб + ΔFпроб ,                          (32)
ΔFп = ΔFпр + ΔFпб + ΔFпоб ,                                  (33)

где ΔFпрр , ΔFпр , ΔFпрб , ΔFпб , ΔFпроб , ΔFпоб – 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

Грузы

Возможные
Перемещения груза

Рекомендуемые элементы и средства крепления

Штучные с плоскими опорами

 

Поступательные продольные и поперечные перемещения

Упорные, распорные бруски; растяжки, обвязки.

 

Опрокидывание продольное, поперечное

Растяжки, обвязки; упорные бруски; кассеты, каркасы, пирамиды и пр.

С плоскими опорами, размещаемые штабелями

Поступательные продольные и поперечные перемещения всего штабеля или отдельных единиц

Упорные, распорные бруски; увязки, растяжки, обвязки; щиты ограждения; стойки; кассеты.

 
 Длинномерные 

Продольные и поперечные поступательные перемещения

Растяжки, обвязки; турникетные опоры, стойки

 

Поперечное опрокидывание

Обвязки, растяжки; подкосы, упорные бруски; ложементы.

 
Цилиндрической формы, размещаемые на образующую

Продольное (поперечное) поступательное перемещение

Упорные, распорные бруски; растяжки, обвязки.

Перекатывание поперек (вдоль) вагона

Упорные бруски, ложементы; обвязки, растяжки.

На колесном ходу 

Перекатывание вдоль (поперёк) вагона

Упорные бруски; растяжки; многооборотные колесные упоры (башмаки)

Продольное, поперечное поступательное перемещение

Упорные, распорные бруски; растяжки

 

10.5.3 При закреплении груза растяжками (рисунок 35)

Рисунок 35-Расчетная схема продольных и поперечных усилий в растяжке

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
Rрпр = —————————————––––, тс                                       (34)
            Σ(nрпрi ( μ sin αi + cos αi cos βпр i ))

– от сил, действующих в поперечном направлении:
                                  ΔFп
Rрп = ————————————––––, тс                                            (35)
          Σ(nрпi ( μ sin αi + cos αi cos βп i ))

где: Rрпр , Rрп - усилия в растяжке;
nрпрi , nрпi- количество растяжек, работающих одновременно в одном направлении, расположенных под одинаковыми углами αi , βпрi , βпi ;
αi - угол наклона i-той растяжки к полу вагона;
βпрi , βпi – 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 (Rрпр + Rпро ) и (Rрп + Rпо ).

Количество нитей в растяжке или ее сечение определяется по большему усилию (Rрпр + Rпро ) или (Rрп + Rпо ) 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

Число
нитей
в растяжке
(обвязке)

Диаметр проволоки, мм

4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,3 6,5 7,0 7,5 8,0

2

3

4

5

6

7

8

 

270
440
405
660
540
880
675
1100
810
1320
945
1540
1080
1760

 

 

350
560
525
840
700
1120
875
1400
1050
1680
1225
1960
1400
2240

 

 

430
680
645
1020
860
1360
1075
1700
1290
2040
1505
2380
1720
2720

 

 

530
840
795
1260
1060
1680
1325
2100
1590
2520
1855
2940
2120
3360

 

 

620
980
930
1460
1240
1960
1550
2450
1860
2940
2170
3430
2480
3920

 

 

680
1080
1020
1620
1360
2160
1700
2700
2040
3240
2480
3780
2720
4320

 

 

730
1150
1095
1725
1460
2300
1825
2875
2190
3450
2555
4025
2920
4600

 

 

850
1350
1275
2025
1700
2700
2125
3375
2550
4050
2975
4725
3400
5400

 

 

970
1550
1455
2325
1940
3100
2425
3875
2910
4650
3395
5425
3880
6200

 

 

1100
1750
1650
2625
2200
3500
2750
4375
3300
5250
3850
6125
4400
7000

 

Примечание - В числителе приведены значения для способов крепления по НТУ, в знаменателе -
для способов крепления по настоящим ТУ и МТУ

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

Виды деформации

Марка стали (ГОСТ 380-71,
ГОСТ 1050-74, ГОСТ 6713-75)

Допускаемые напряжения,
кгс/см2

Растяжение

Ст. 3 и сталь20

1650

Сталь 30

1850
Изгиб

Ст. 3 и сталь 20

1650

Ст. 5 и сталь 30

1850
Срез

Ст. 3 и сталь 20

1200
Смятение

Ст. 3 и сталь 20

2500

Растяжение для болтов

Ст. 3 и сталь 20

1400

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

           ΔFпр
nгв = ————;                              (37)
          nбпр Rгв

– от поперечного смещения
             ΔFп
nгв = ————;                               (38)
           nбп Rгв

где nбпр , nбп - количество упорных брусков, одновременно работающих в одном направлении; Rгв , кгс – допускаемое усилие на один гвоздь (принимается по таблице 22).

Таблица 22 - Допускаемые усилия на гвозди

Диаметр гвоздя, мм

Длина гвоздя, мм

Допускаемое усилие, кгс

5,0 120-150 75
6,0 150-200 108
8,0 250 192

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

– от продольного смещения
                     ΔFпр
Rобпр = ——————, тс                             (39)
                2 nоб μ sin α

– от поперечного смещения
                     ΔFп
Rобп = ——————, тс                               (40)
               2 nоб μ sin α

где nоб - 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

Рисунок 36- Крепление груза от перекатывания упорными брусками

необходимая высота упорных брусков определяется по формулам:
– от перекатывания вдоль вагона
              D                       1
hупр = ––– ( 1 - ——————— ) , мм,                       (41)
              2           √1 + (1,25 апр)2
– от перекатывания поперек вагона
           D               1
hуп = –– (1 - ———— ), мм,                                          (42)
            2          √1 + ε2

        ап + W/Qгр
ε = —————,                                                                 (43)
         0,8 - ав
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
                Fпр (1 - μ1 tg α)
nгвпр = ————————, шт.,                                  (44)
                    nбпр Rгв

– от перекатывания поперек вагона
               (Fп + W) (1 - μ1 tg α)
nгвп = —————————— , шт.                            (45)
                     nбп Rгв

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

Округление значений nгвпр и nгвп 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 пе- рекатывания упорными брусками и проволочными обвязка- ми

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
               1,25Fпр (D/2 - hуп) - Qгр bпо
Rпроб = ———————————— , тс                                                                                  (46)
                         nобп bпер

– для крепления в поперечном направлении
                    1,25[Fп (D/2 - hуп) + Wп (hнпп - hуп)] - Qгр bпо
Rпоб = ———————————————————————— , тс                                    (47)
                                                  nобп bпер

где nобпр, nобп – 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
σи = ———, кгс/см2                                                                                                                   (48)
             W
– напряжения смятия:
            F
σс = ——, кгс/см2                                                                                                                       (49)
           Sо
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;
Sо - 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 = (Qгр + Fв +2n Rnp 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

Вид нагружения

Допускаемые значения напряжений,
кгс/см2

съемные детали
крепления

 детали вагонов
 Изгиб  120  85

Растяжение вдоль волокон

 85 60 

Сжатие и смятие вдоль волокон

120 85 

Сжатие и смятие поперек волокон

18 12 

Смятие поперек волокон местное (на участке поверхности детали) на расстоянии не менее 100 мм от торца

30 20 

Смятие местное под шайбами поперек волокон

40

Срез поперек волокон

55 40 

Скалывание в лобовых врубках:
                           вдоль волокон
                           поперек волокон


12
6

-
-

Скалывание вдоль волокон в щековых врубках в сопряжениях деталей под углом:
                                                                                                   менее 30о
                                                                                                   30о и более


6
4

-

Примечания
1 Сжимающие нагрузки на элементы крепления должны быть приложены под углом не менее 60о к поверхности.
2 В лобовых врубках длина скалывания должна быть не более двух полных толщин вставляемой детали или 10 глубин врубки.
3 В щековых врубках длина скалывания должна быть не более пяти полных толщин детали.

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

Порода древесины

Поправочный коэффициент для видов нагрузки

Растяжение, изгиб, сжатие, смятие вдоль волокон

Сжатие и смятие поперек волокон

Скалывание

Лиственница

 1,2  1,2  1,0

Сосна якутская, пихта кавказская, кедр

0,9   0,9 0,9 
Сосна и ель Кольского полуострова, пихта  0,8 0,8 0,8 
Дуб, ясень, граб, клен, акация белая 1,3 2,0 1,6 
Береза, бук, ясень дальневосточный 1,1 1,6 1,3 

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

Детали и узлы платформ

Допускаемые нагрузки, тс

Стоечная скоба:
- приклепанная
- приварная литая


2,5
5,0

Опорный кронштейн с торца платформы при передаче нагрузки от растяжки под углом:
- литой
90о
45о
- сварной
90о
45о


6,5
9,1

10,0
14,2

Увязочное устройство внутри платформы

7,5

 

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

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

Конструкция
бортов платформы

Допускаемая нагрузка, тс

равномерно
распределенная
по длине секции
борта, не подкрепленного
стойками (рисунок 39а)

от одного бруска высотой 50...100 мм,
установленного напротив

клинового запора  секции борта, не подкреплённого стойками (рисунок 396)

стоечной скобы борта

не подкрепленной стойками (рисунок 39б) подкрепленный деревянными стойками(рисунок 39в) подкрепленный металлическими стойками (рисунок39в)

Боковой с
продольными гофрами и клиновыми запорами

 4,0 1,5 2,0 3,0 4,0 

Торцовый с клиновыми запорами

 2,0 - 1,0 2,5 3,5 

Боковой с вертикальными
гофрами и закидками (постройки до 1964 г)

 
1,0  - 0,5 0,75 1,75 

Торцовый с закидками (постройки до 1964 г)

2,0 - 1,0 2,15 3,0 

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

Вид нагрузки на элемент вагона

Величина нагрузки (тс) для полувагонов постройки

до 1974 года

после 1974 года

1 Торцевые двери
Равномерно распределенная по всей ширине кузова до высоты от уровня пола (суммарная):
– 650 мм
– 1200 мм
– по всей высоте



-
-


44,7
29,9
14,2

2 Торцевая стена
Равномерно распределенная по всей ширине кузова до высоты от уровня пола (суммарная):
– 650 мм
– 1200 мм
– по всей высоте


-
-


57,8
43,9
40

3 Торцевой порожек
Распределенная по всей ширине кузова

41,8 43,7

4 Угловая стойка
Сосредоточенное продольное усилие на высоте от уровня пола:
– до 100 мм
– 650 мм
– 1200 мм
– на уровне верхней обвязки



22
18,2
-
16,5


23
18,9
9,5
17,2 

5 Сосредоточенные поперечные усилия распора
а) только на угловые стойки (на каждую) на высоте от уровня пола:
– 150 мм
– 1200 мм
– на уровне верхней обвязки
б) на каждую промежуточную боковую стойку при одновременном нагружении на высоте от уровня пола:
– 150 мм
– 1200 мм
– на уровне верхней обвязки



-
-
-

-
-
-



63,5
7,9
4,6

16,2
2,0
1,2

6 Изгибающий момент в основании стоек кузова от воздействия поперечных нагрузок, тс.м:
– угловые стойки
– шкворневые стойки
– промежуточные стойки



-
-


9,5
2,4
2,4 

 Таблица 28 - Допускаемые нагрузки на увязочные устройства полувагонов

Увязочное устройство
(рисунок 6)

Величина нагрузки, тс, для полувагонов постройки

до 1974 года

после 1974 года

Верхнее (наружное, внутреннее)
Среднее
Нижнее (наружное, внутреннее)

1,5
2,5
5,0

2,5
3,0
7,0

Примечание – Одновременное нагрузка на верхнее и среднее устройств одной стойки не допускается.

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.