Повышение устойчивости функционирования объектов железнодорожного транспорта в чрезвычайных ситуациях, страница 7

Защите подлежит ценное и уникальное оборудование.

Для сооружений и оборудования, быстро обтекаемых ударной волной (станки, дымовые трубы и т. д.) наибольшую опасность представляет скоростной напор воздуха, движущийся за фронтом ударной волны. Давление скоростного напора ΔР_ск зависит от величины избыточного давления на фронте воздушной ударной волны ΔР_ф (табл. 8.2).

Таблица 8.2

Зависимость скорости фронта ударной волны, давления скоростного напора ΔР_ск и давления на фронте отраженной волны ΔР_отр от избыточного давления ΔР_ф при стандартной атмосфере.

Избыточное давление ΔРф, кПа	Скорость фронта волны, м/с	Давление
		скоростного напора, кПа	во фронте отраженной волны, кПа
1	341	0,0035	2
10	354	0,35	20,8
20	367	1,37	43,3
30	380	3,04	67,3
40	392	5,34	93
50	404	8,23	120
60	416	11,7	148
80	439	20,3	200
100	460	30,9	274

При воздействии ΔР_ск на объект возникает смещающая сила F_см, которая может вызвать смещение оборудования относительно фундамента или его отбрасывание, опрокидывание оборудования, а для некоторых видов – ударное ускорение. При воздействии ударной волны на измерительные приборы, электронную аппаратуру и ряд других видов оборудования отдельным элементам их сообщается ударное ускорение, приводящее к отрыву припаянных проводов, разрушению хрупких элементов и другим внутренним повреждениям, т. е. к так называемым инерционным разрушениям.

Смещение оборудования, вызываемое действием ударной волны, может привести к слабым, а в ряде случаев и к средним разрушениям. Степень разрушения резко повышается, если оборудование отбрасывается на какое-то расстояние с соударениями с другими предметами.

Оборудование сдвинется со своего места, если смещающая сила F_см будет превосходить силу трения F_тр и горизонтальную составляющую силы крепления Q_Г (рис. 8.5), т. е.

F_см > F_тр + Q_г, где F_тр = f·G= f·m·g

Здесь Q_г  - суммарное усилие болтов крепления, работающих на срез, Н;

f – коэффициент трения (табл. 8.3); G – вес оборудования, Н; m – масса оборудования, кг; g – ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с².

Для незакрепленного оборудования (Q_г=0) смещение наблюдается при F_см > F_тр.

Смещающая сила прикладывается к центру давления и определяется по формуле: F_см = С_х · S · ΔP_ск, где С_х – коэффициент аэродинамического сопротивления предмета (табл. 8.4); S = l · h – площадь миделя обтекаемого предмета, м²; l – длина, м; h – высота обтекаемого предмета, м. Отсюда:

Q_г = [τ_c] ·π·d²·n/4, H, где: d – диаметр болта, мм; n – количество болтов, работающих на срез; [τ_c] – допускаемое напряжение на срез болта; [τ_c] = (0,2…0,3)· σ_т; σ_т – предел текучести материала болта (табл. 8.5).

По найденной величине ΔP_ск, используя табл. 8.2, находим значение ΔР_ф, при котором предмет смещается. Если значение ΔР_ф ≥ ΔР_ф-пр, где ΔР_ф-пр – предел устойчивости ИТК объекта, то необходимо дополнительное крепление болтами того же диаметра или замена существующих болтов болтами большего диаметра. При этом должно быть выполнено условие

Q_г ≥ F_см - F_тр.

Таблица 8.3

Коэффициент трения между поверхностями различных материалов

Трущиеся поверхности	Коэффициенты трения
	качения	скольжения
Сталь по стали	0,15
Сталь по чугуну	0,3
Металл по линолеуму	0,2…0,4
Металл по дереву	0,6
Металл по бетону	0,2…0,5
Резина по твердому грунту	0,4…0,6
Резина по линолеуму	0,4…0,6
Резина по дереву	0,5…0,8
Резина по чугуну	0,8
Дерево по дереву	0,4…0,6
Кожа по чугуну	0,3…0,5
Кожа по дереву	0,4…0,6
Стального колеса по рельсу		0,05
Стального колеса по кафельной плитке		0,1
Стального колеса по линолеуму		0,15…0,2
Стального колеса по дереву		0,12…0,15

Пример 1. Оценить устойчивость незакрепленного станка на смещение относительно бетонного основания при следующих данных: масса m = 1200кг, длина l = 1650 мм, ширина b = 1000 мм, высота h = 1400 мм, ΔР_ф-пр = 20 кПа.

Таблица 8.4

Коэффициент аэродинамического сопротивления для тел различной формы при ΔР_ф ≥ 50 кПа

Форма тела	Рисунок	Сх	Направление
			движения воздуха
Параллелепипед		0,85	перпендикулярно квадратной грани
		1,3	перпендикулярно прямоугольной грани
Куб		1,6	перпендикулярно грани
Пластина квадратная		1,43	пепендикулярно пластине
Диск		1,6	перпедикулярно диску
Цилиндр			перпендикулярно оси цилиндра
h/d = 1		0,4
h/d = 4		0,43
h/d = 9		0,46
Сфера		0,25
Полусфера		0,3	параллельно плоскости основания
Пирамида		1,1	параллельно основанию
Пирамида усеченная		1,2…1,3

Примечание. Если тело имеет сложную форму, составленную из приведенных в таблице тел, то примерное значение коэффициента аэродинамического сопротивления сложного тела С_х определяется как