Горб горки поднимают на такую величину, чтобы при совпадении расчетной низкой температуры наружного воздуха со встречным ветром высота горки обеспечивала скатывание очень плохого бегуна из числа порожних вагонов с сопротивлением на расстояние не менее 10 м за предельные столбики наиболее трудных сортировочных путей, специализированных для накопления порожних вагонов.
Значение основного сопротивления для очень плохого бегуна при низкой температуре из числа порожних вагонов весом 23 тc с буксами на подшипниках скольжения следует определять по формуле
= 7,32 - 0,0031t + 0,0019 (t°)2,
где t - расчетная температура воздуха (со знаком «-»).
Сопротивление от воздушной среды wcp определяют по формулам:
а) для одиночных вагонов
;
б) для отцепов
;
где Сх - коэффициент воздушного сопротивления одиночных вагонов или первого вагона в отцепе;
Сххj - коэффициент воздушного сопротивления вагонов в отцепе (кроме первого вагона);
S, Sj - площадь поперечного сечения (мидель) соответственно одиночного или первого вагона в отцепе и последующих вагонов в отцепе, м2;
q - вес вагона, тс;
- вес отцепа из n вагонов, тс;
t - температура воздуха, °С;
vp - относительная скорость движения отцепа с учетом направления ветра, м/с.
Коэффициенты воздушного сопротивления Сх и Сххj выбирают в зависимости от рода вагона и угла (угла между результирующим вектором относительной скорости и направлением движения отцепа) из табл. 14.6.
Таблица 14.6
Коэффициенты воздушного сопротивления вагонов
|
Род вагонов |
Число осей |
S, м2 |
Угол между результирующим вектором относительной скорости и направлением движения отцепа, град |
||||||
|
|
|
|
0 |
10 |
20 |
30 |
50 |
70 |
90 |
|
Величина коэффициентов воздушного сопротивления |
|||||||||
|
Полувагон |
4 |
8,5 |
1,36 0,5 |
1,68 0,69 |
1,83 0,92 |
1,76 0,88 |
1,11 08 |
0,43 0,43 |
0,1 0,1 |
|
Крытый |
4 |
9,7 |
1,12 0,22 |
1,46 0,38 |
1,64 0,56 |
1,58 0,673 |
0,92 0,85 |
0,29 0,29 |
0,1 0,1 |
|
Полувагон |
6 |
10,2 |
1,46 0,5 |
1,71 0,7 |
1,80 0,88 |
1,72 0,98 |
1,16 0,89 |
0,51 0,51 |
0,15 0,15 |
|
» |
8 |
10,7 |
1,56 0,75 |
1,95 0,97 |
2,09 1,13 |
2,03 1,16 |
1,15 0,88 |
0,4 0,4 |
0,15 0,15 |
|
Величина коэффициентов воздушного сопротивления Сх |
|||||||||
|
Платформа |
4 |
4,1 |
1,51 |
2,02 |
2,30 |
2,23 |
1,30 |
0,4 |
0,1 |
|
Цистерна |
4 |
9,8 |
0,59 |
0,82 |
0,96 |
0,96 |
0,59 |
0,19 |
0,05 |
|
» |
8 |
10,3 |
0,81 |
1,08 |
1,22 |
1,10 |
0,65 |
0,19 |
0,05 |
|
Хоппер |
4 |
9,9 |
0,92 |
1,18 |
1,38 |
1,46 |
1,21 |
0,68 |
0,25 |
Примечание. Воздушное сопротивление четырехосной платформы с контейнерами приравнивают сопротивлению крытого четырехосного вагона.
Скорость vp и угол можно определить по формулам:
v2p = v2ср + v2В ± 2 vсрvВ cos ,
,
где vср - средняя скорость скатываемого отцепа на участке, м/с;
vВ - скорость ветра, принимаемая постоянной на всем протяжении горки, м/с;
- угол между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется отцеп.
Расчеты с допустимой погрешностью при углах < 30° можно производить по формулам:
vр = vср ± vВ и .
В приведенных формулах знак «+» следует принимать при встречном ветре, знак «-» при попутном. При скорости попутного ветра более средней скорости скатываемого отцепа сопротивление от воздушной среды необходимо принимать со знаком «-».
Скорость и направление ветра должны быть приняты наиболее неблагоприятные при данных условиях роспуска. Скорость ветра каждого направления следует принимать среднемесячную по табл. 7 Справочника по климату СССР, ч. III (Л., Гидрометеоиздат, 1967) или по данным местного управления гидрометеослужбы (за срок не менее 10 лет) в соответствии с местом расположения горки и определять по формуле
,
где v2, v3, …, vn - среднее значение скорости ветра в интервале градаций скорости по табл. 7 Справочника по климату СССР (например, v2 = 3,5 м/с в интервале 2-5 м/с, v3 = = 7,5 м/с в Интервале 6-9 м/с и т.д.);
P2, P3, …, Pn - вероятность (повторяемость) ветра различной скорости данного направления (румба) (т.е. P2 - повторяемость скорости ветра 2-5 м/с, P3 - повторяемость скорости 6-9 м/с и т.д.).
Для исключения влияния штилей на направление и скорость ветра интервал v1 = 0 ?? 1 м/с в таких расчетах рекомендуется не учитывать.
За расчетный месяц принимают такой, в котором при совпадении скорости ветра принятого направления с расчетной температурой получаются наихудшие условия скатывания вагонов с горки.
Таблица 14.7
Средняя скорость движения расчетного плохого бегуна
|
Заданная скорость роспуска v0(рас), м/с |
Средняя скорость vср движения, м/с |
|
|
|
по спускной части горки (до предельного столбика) |
на подгорочных путях (от предельного столбика до расчетной точки) |
|
До 1,9 |
4,8 |
2,0 |
|
» 2,2 |
5,3 |
2,0 |
|
» 2,5 |
5,7 |
2,7 |
|
Более 2,5 |
6,2 |
2,7 |
Таблица 14.8
Значения коэффициента Кс при различных углах
|
Род вагона |
Температура воздуха, С |
Угол , град |
|||||||
|
|
|
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
70 |
90 |
|
Четырехосный крытый |
+15 |
0,67 |
0,87 |
0,98 |
0,95 |
0,77 |
0,55 |
0,17 |
0,06 |
|
|
-5 |
0,72 |
0,94 |
1,05 |
1,02 |
0,83 |
0,59 |
0,19 |
0,06 |
|
|
-15 |
0,75 |
0,98 |
1,10 |
1,06 |
0,86 |
0,62 |
0,19 |
0,07 |
|
|
-25 |
0,78 |
1,02 |
1,14 |
1,10 |
0,90 |
0,64 |
0,20 |
0,07 |
|
|
-35 |
0,81 |
1,06 |
1,19 |
1,16 |
0,94 |
0,67 |
0,21 |
0,07 |
|
Четырехосный полувагон |
+15 |
0,71 |
0,88 |
0,96 |
0,92 |
0,78 |
0,58 |
0,23 |
0,05 |
|
|
-5 |
0,77 |
0,95 |
1,03 |
0,99 |
0,84 |
0,63 |
0,24 |
0,06 |
|
|
-15 |
0,80 |
0,98 |
1,07 |
1,03 |
0,87 |
0,65 |
0,25 |
0,06 |
|
|
-25 |
0,83 |
1,02 |
1,12 |
1,09 |
0,91 |
0,68 |
0,26 |
0,06 |
|
|
-35 |
0,86 |
1,07 |
1,16 |
1,12 |
0,95 |
0,71 |
0,27 |
0,06 |
|
Шестиосный полувагон |
+15 |
0,92 |
1,08 |
1,13 |
1,08 |
0,93 |
0,73 |
0,32 |
0,09 |
|
|
-5 |
0,99 |
1,16 |
1,22 |
1,16 |
1,00 |
0,79 |
0,35 |
0,10 |
|
|
-15 |
1,03 |
1,20 |
1,27 |
1,21 |
1,04 |
0,82 |
0,36 |
0,11 |
|
|
-25 |
1,07 |
1,25 |
1,32 |
1,25 |
1,08 |
0,85 |
0,37 |
0,11 |
|
|
-35 |
1,11 |
1,30 |
1,37 |
1,31 |
1,13 |
0,88 |
0,39 |
0,11 |
|
Восьмиосный полувагон |
+15 |
1,03 |
1,29 |
1,38 |
1,34 |
1,07 |
0,76 |
0,25 |
0,10 |
|
|
-5 |
1,11 |
1,39 |
1,48 |
1,44 |
1,15 |
0,82 |
0,28 |
0,11 |
|
|
-15 |
1,15 |
1,44 |
1,54 |
1,50 |
1,20 |
0,85 |
0,29 |
0,11 |
|
|
-25 |
1,20 |
1,50 |
1,60 |
1,56 |
1,24 |
0,88 |
0,31 |
0,12 |
|
|
-35 |
1,25 |
1,56 |
1,67 |
1,67 |
1,30 |
0,92 |
0,32 |
0,12 |
При расчете высоты горки среднюю скорость vср движения расчетного плохого бегуна для горок большой и средней мощности следует определять в зависимости от заданной скорости роспуска, приведенной в табл. 14.7. Для горок малой мощности и полугорок среднюю скорость vср движения расчетного плохого бегуна принимают равной 3 м/с.
Для расчетов, связанных с проектированием горок, может быть применена упрощенная формула для определения сопротивления среды
,
где - приведенный коэффициент1, характеризующий аэродинамические особенности вагонов в зависимости от температуры воздуха и угла . Значения коэффициента Кс приведены в табл. 14.8.
__________
1 Коэффициент Кс определен на с. 97 книги Сопротивление движению грузовых вагонов при скатывании с горки (Труды ЦНИИ МПС, вып. 547. М., Транспорт, 1977).
Рис. 14.5. Диаграмма для определения результирующей скорости ветра vp и угла
Для определения vp и графическим способом составляют диаграмму (рис. 14.5), где на горизонтальной линии (линии скоростей) откладывают в масштабе, удобном для пользования, величины скоростей. На диаграмму накладывают транспортир под углом 90° к линии скоростей по обе стороны ее, совмещая нуль транспортира с нулем диаграммы. Деления транспортира вычерчены с точностью до 1°. От точки 0 откладывают угол ?? для ветра определенного направления и отмечают его направление. При встречном ветре угол ?? откладывают в I четверти, при попутном - во II четверти.
Из точки В, соответствующей заданной средней скорости скатываемого отцепа при встречном ветре (или из точки В - при попутном ветре), проводят линию параллельно направлению ветра. На этой линии откладывают в масштабе, принятом для линии скоростей v, отрезок ВС при встречном ветре (или BC - при попутном), соответствующий скорости ветра данного направления. Для определения vp и угла достаточно соединить точки 0 и С при встречном ветре (или точки 0 и С - при попутном).
Наибольшая высота горки требуется для расчетного пути (обычно одного из крайних путей парка), маршрут следования на который является наиболее неблагоприятным по сочетанию длины пробега, суммы углов поворота и числа проходимых стрелок. Для других путей расчетная высота горки может быть уменьшена, что следует использовать при профилировке верха балластной призмы сортировочных путей. В случаях когда пути подгорочного парка и отдельные пучки располагаются в разных уровнях, высоту горки следует подсчитывать для отдельных путей или для каждого пучка путей (по наиболее трудному пути) отдельно.
14.4. ТОРМОЗНЫЕ СРЕДСТВА
