ПГУПС Грузоведение упражнение 5

Упражнение 5

Определение положения общего центра тяжести грузов

При перевозке в вагоне нескольких грузов не всегда удается разместить
их таким образом, чтобы их общий центр тяжести грузов ЦТ_г^о_р находился на
пересечении продольной и поперечной осей вагона.

Кроме того, в целях устранения негабаритности или в целях наиболее
полного использования грузоподъемности и (или) вместимости вагона
допускается смещение общего центра тяжести ЦТ_г^о_р как в продольном
направлении (относительно поперечной оси вагона), так и в поперечном
(относительно продольной оси вагона). Величина допустимых смещений
регламентируется Техническими условиями размещения и крепления грузов
в вагонах и контейнерах. [12].

Значения этих величин приведены в приложении 1.

Они зависят от общей массы груза в вагоне. Допустимое смещение
относительно продольной оси зависит также от высоты общего центра
тяжести вагона с грузом Н_ц^о_т относительно уровня головки рельса (УГР).

Для выполнения упражнения в задании указаны параметры каждого
груза, мм:

длина L1, L2, … Ln;

ширина В1, В2 , …Вn;

высота Н1, Н2,… Нn;

высота ЦТ от пола вагона h₁′ , h₂′ , … h_n′ ;

масса Qг¹р , Qг²р , Qг³р , … Qгⁿр .

Параметры размещения грузов на подвижном составе, мм:

по длине вагона:

расстояние от торцового борта до первого груза l₁′ ;

расстояние между первым и вторым грузом по длине l₂′ ;

расстояние между вторым и третьим грузом по длине l′ и т.д.

по ширине вагона:

расстояние от бокового борта до первого груза b₁′ ;

расстояние от бокового борта до второго груза b₂′ и т.д.

По длине и ширине ЦТ каждого груза находится в геометрическом
центре, то есть расстояние до ЦТ по длине равно половине длины груза, по
ширине – половине ширины груза.

1. Определение расположения общего центра тяжести грузов ЦТ_г^о_р по
длине, ширине и высоте вагона [13].

Для определения расстояния от левого торцового борта до общего
центра тяжести грузов ЦТ_г^о_р необходимо определить расстояние от этого
борта до центра тяжести каждого из грузов.

Расстояние до центра тяжести первого груза, мм:

ii=i‘+l(5.1)

Расстояние до центра тяжести второго груза, мм:

12 = i{ +L+12+L2(5.2)

Расстояние до центра тяжести n-ого груза, мм:

^ln = ll⁺ Ll ⁺ l2 ⁺ L 2 ⁺ •••⁺ ln ⁺ п

Расстояние от левого торцового борта до общего центра тяжести грузов
ЦТ г^ор , мм:

I _ Qp^l1 ⁺ Qp¹2 ⁺ •••+ Qpln

Qrp⁺Q^p⁺...^+Qp(5

Для определения расстояния от нижнего бокового борта до общего
центра тяжести грузов ЦТ _г^о_р , необходимо определить расстояние от этого
борта до центра тяжести каждого из грузов.

Расстояние до центра тяжести первого груза, мм:

bl = b +(5.5)

Расстояние до центра тяжести второго груза, мм:

b2 = b‘ + у(5.6)

Расстояние до центра тяжести n-ого груза, мм:

b_n = b'_n+ Вп-(5.7)

Расстояние от нижнего бокового борта до общего центра тяжести грузов
ЦТг^ор,мм:

_ QrPbl ⁺ QrPb2 ⁺ ...^{+ Q}ГР^bn

0     Qrp + QГр + •••+ QrⁿP

(5.8)

Расстояние от уровня пола вагона до общего центра тяжести грузовЦТ_г^о_р ,

мм:

h ₌ QГР hl + Qrp ^h 2 + •••+ QnP ^h П
Qrp + Qгр + •••+ Qrp

(5.9)

• 2.    Определение смещения общего центра тяжести грузов  ЦТ _г^о_р

относительно продольной и поперечной осей вагона.

Смещение общего центра тяжести грузов ЦТ _г^о_р относительно поперечной
оси вагона (смещение по длине вагона), мм:

^в

см          о

(5.10)

где LВ – внутренняя длина кузова вагона, мм.

Смещение общего центра тяжести грузов ЦТ _г^о_р относительно продольной
оси вагона (смещение по ширине вагона), мм

B_в

bсм -~- b

(5.11)

где BВ – внутренняя ширина кузова вагона, мм.

• 3.    Определение высоты общего центра тяжести вагона с грузом ЦТО от
  УГР.

Для определения высоты общего центра тяжести вагона с грузом
необходимо знать расстояние от УГР до ЦТ каждого груза.

Расстояние до ЦТ первого груза, мм

ЬЦТ - h' + Нпола                        (5.11)

Расстояние до ЦТ второго груза, мм:

h^ -h2 + H.                       (5.12)

Расстояние до ЦТ n-ого груза, мм:

h^ -h.+н_пола                     (5.13)

Высота Н_Ц^о _Т общего центра тяжести вагона с грузом ЦТ , мм:

^о

НЦТ ^-

Q1 1    22       пп     В

гp^hЦT ^{+ Q}гр^hЦТ ⁺ ...^{+ Q}гр^hЦТ ^{+ Q}T ^hЦТ

^Qр ⁺ Qp ⁺ ...⁺ Q.QT

(5.14)

где h_ц^в_т – высота центра тяжести порожнего вагона (ЦТВ) от УГР, мм;

• QТ – масса тары вагона, т;

H_ПОЛА – высота пола вагона от УГР, мм.

Величина h_ц^в_т

зависит от типа подвижного

состава и принимается по

табл.П.4.1

Пример.

Рис. 5.1

На 4-осной платформе погружены 2 груза.

№№ груза	Параметры грузов					Параметры размещения грузов
	Длина L, мм	Ширин а В, мм	Высота груза Н, мм	Высота ЦТ груза, h′,мм	Масса груза, QГР, т	По длине вагона, l′, мм	По ширине вагона, b′, мм
1	4000	2400	2200	1000	20	800	100
2	5000	2000	2300	1100	25	1200	400

Параметры платформы [11]

Тележки		ЦНИИ-Х3-О
Масса тары	Qт	22 т
Высота пола от УГР	Нпола	1310 мм
Высота ЦТ платформы от УГР	В hЦТ	800 мм
Длина базы платформы	lВ	9720 мм
Длина рамы платформы (внутри)	LВ	13300 мм
Ширина рамы платформы (внутри)	ВВ	2770 мм
Площадь наветренной поверхности	SВ	12 м2

1. Определяем расположение общего центра тяжести грузов ЦТ _г^о_р по

длине ширине и высоте вагона.

Расстояние от левого торцового борта до центра тяжести ЦТ ¹_гр первого
груза по длине вагона

l = l‘ + LI = 800 + ⁴⁰⁰⁰ = 2800 ММ

^{1    1}    2              2

Расстояние до центра тяжести цтГр второго груза по длине вагона

1₂ = l1 + L +1‘ + L² = 800 + 4000 + 1200 + 2500 = 8500 мм

Расстояние от левого торцового борта до общего центра тяжести грузов
^ЦТг^ор

₌ р-рi-+а„ 12+-+огрi, ₌

⁰    q,p+огр+-+огр

20 • 2800 + 25 • 8500

=---------------= 5970 мм

20+25

Расстояние от нижнего бокового борта до центра тяжести цт-, первого
груза по ширине вагона

b = ь‘+ В^- = 100 +1200 = 1300 мм

^{1      1}     2

Расстояние от нижнего бокового борта до центра тяжести цт2_р второго
груза по ширине вагона

ь 2 = ь2+ B2 = 400 +1000 = 1400 мм

Расстояние от нижнего бокового борта до общего центра тяжести грузов
^ЦТг^ор

_{b =} Q. Ь1 + Q2Ь 2 +... + Q" Ь_{п =}

⁰     Qаз + Q 2 +... + Qп

20 ^1300 + 25 Л400

20 + 25

= 135611

Расстояние от уровня пола вагона до общего центра тяжести грузов ЦТ_г^о_р ,

мм:

,    Ql h + Ql_dh 2   20 4 000 + 25 •1100

h =---■-----— =--------------= 1056 мм

^o 2^ + 2^        20 + 25

ад ад ад

• 2.    Определяем смещение общего центра тяжести грузов  ЦТ_г^о_р

относительно продольной и поперечной осей вагона.

смещение по длине вагона

l_CM =LB -1₀ =¹³³⁰⁰ - 5970 = 680 мм

см 2    ⁰     2

смещение по ширине вагона

a B ,   2770

b_w = — ^- b0 =—--¹³⁵⁶ = ²⁹ и

Общий центр тяжести грузов расположен в левой нижней четверти
вагона т.к. l_см>0, b _см>0.

• 3.    Определяем высоту общего центра тяжести вагона с грузом цт от
  УГР (уровня головки рельсов).

Расстояние до центра тяжести первого груза ( цт^ )

h ^ = h ‘+ H_it& = 1000 +1310 = 2310 мм

Расстояние до центра тяжести второго груза (цт2_р)

h ^ = h ‘+ Н_ж. = 1100 +1310 = 2410 мм

Высота общего центра тяжести вагона с грузом (цт )

О ^hh+ОЬг².+... + Q"hn.+Q.h^k.

i       аО оо ^Sao оо.....^-ао оо ^о оо

1 i ~“             7        Т

^оо       Q⁰ + Q-¹ + + Q~n + Q

ao -^aO         i-^ao ^о

20•2310+25•2410+22•800

=                             = 123111

20 + 25 + 22

• 4.    Сравниваем полученные расчетные данные с нормативными.

Допустимое значение смещения ЦТ_г^о_р по длине вагона при массе груза в
вагоне 45 т определяем по табл.П.1.1.Это значение равно 1800 мм, что
больше 680 мм, полученных при расчете.

Допустимое значение смещения цт_г^о_рпо ширине вагона при массе груза в
вагоне 45 т и высоте центра тяжести вагона с грузом цт 1231 мм определяем

по табл.П.1.2. Полученное методом линейной интерполяции оно равно 323
мм, что больше 29 мм, полученных при расчете.

Вывод: полученные значения меньше допустимых, следовательно,
перевозка грузов при таком размещении допустима.

В случае если высота центра тяжести вагона с грузом H_ц^о_т находится на
расстоянии более чем 2300 мм от УГР, требуется дополнительная проверка
поперечной устойчивости вагона с грузом. Полученное значение 1231 мм <
2300 мм, следовательно, дополнительных расчетов проводить не требуется.

Скачать методический материал