1. Выбор типа подвижного состава
Исходя из параметров цистерн, для перевозки может быть использована четырёхосная платформа грузоподъёмностью 63 т, имеющая тележки ЦНИИ-Х3. Длина базы 9.72 м, тара т, ширина м, длина м, высота ЦМ порожней платформы от уровня головок рельсов  м, высота пола  м, площадь боковой поверхности  м².
2. Определение места нахождения ЦМ груза
Место нахождения общего центра масс груза по длине, ширине и высоте и величину его смещения определим по следующим формулам:

а) в продольном направлении:

,

где – внутренняя длина вагона, мм; – расстояние от торцевого борта вагона до вертикальной плоскости, в которой находится общий ЦМ грузов, мм;

,

,– расстояния от торцевого борта вагона до вертикальной плоскости, в которой находится ЦМ каждого грузового места, мм; ,– масса соответствующего грузового места, т;

 мм; ;

б) в поперечном направлении:

,

где – внутренняя ширина вагона, мм; – расстояние от продольного борта вагона до вертикальной плоскости, в которой находится общий ЦМ грузов, мм;

,

,– расстояния от продольного борта вагона до вертикальной плоскости, в которой находится ЦМ каждого грузового места, мм;

 мм; ;

в) в вертикальном направлении:

,

где – расстояние от пола вагона до горизонтальной плоскости, в которой находится общий ЦМ грузов, мм; ,– расстояния от пола вагона до горизонтальной плоскости, в которой находится ЦМ каждого грузового места, мм;

 мм.
3. Определение загрузки тележек
Максимальная нагрузка на тележку вагона при наличии смещения ЦМ в случае размещения груза одним штабелем по длине вагона определяется по формуле:

,

где – общая масса груза в вагоне, т; – база вагона, мм; так как , то

 т.
4. Определение устойчивости вагона относительно головки рельса
Вагон с грузом является устойчивым, если выполняются два условия:

1) высота общего ЦМ груза и вагона м;

2) общая наветренная поверхность вагона с грузом м².

Общая высота ЦМ груза и вагона определяется по формуле:

,

где – общая масса груза в вагоне, т; – масса тары вагона; – высота над уровнем головки рельса ЦМ порожнего вагона;

 мм;  – условие выполняется.

Общая наветренная поверхность определяется по формуле:

,

где – площадь боковой поверхности платформы, при закрытых бортах м²; – площадь наветренной поверхности груза, м²;

,

где  и – соответственно длина и высота единицы груза, м; – высота бортов платформы,  м;

 м²;  м²;  м²;

 – условие выполняется.

Вывод: вагон с грузом относительно головки рельса является устойчивым.
5. Определение сил, действующих на груз
На груз действует 2 группы сил: сдвигающие и удерживающие. Точкой приложения всех сил будем считать ЦМ груза. Точкой приложения ветровой нагрузки примем геометрический центр наветренной поверхности груза.

Продольную инерционную силу  определим по следующей формуле:

,

где – удельная величина продольной инерционной силы, тс/т;

,

где ,– удельные величины продольной инерционной силы при массе брутто 22 т и 94 т, тс/т, тс/т;

 тс/т;  тс/т;

 тс/т;  тс/т.

Поперечная инерционная сила  определяется по следующей формуле:

,

где – удельная величина поперечной инерционной силы, тс/т;

,

где – расстояние от ЦМ груза до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, м;

 тс/т;  тс/т;

 тс;  тс.

Вертикальная инерционная сила  определяется по следующей формуле:

,

где – удельная величина вертикальной инерционной силы, тс/т;

,

где при опоре груза на один вагон ; – расстояние от ЦМ груза до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона, м;

тс/т;

тс/т;тс/т.

Ветровая нагрузка W определяется по следующей формуле:

;

 тс;  тс.

Сила трения , действующая на груз в продольном направлении, определяется по формуле (подкладки прибиты к полу):

,

где – коэффициент трения стали по дереву, ;

 тс.

Сила трения , действующая на груз в поперечном направлении, определяется по формуле:

,

где – коэффициент, принимаемый ;

тс;

 тс.
6. Определение устойчивости груза от сдвига
Груз считается устойчивым от сдвига вдоль вагона, если выполняется условие:



 – условие не выполняется, груз необходимо закрепить от сдвига вдоль вагона. Сила , которая воздействует на крепление, определяется по формуле:

;

 тс.

Груз считается устойчивым от сдвига поперёк вагона, если выполняется условие:

,

где n – коэффициент местных ТУ, для Зап.-Сиб. ж.д. n=1.25;

Для первой цистерны:  – условие не выполняется, груз необходимо закрепить от сдвига вдоль вагона. Сила , которая воздействует на крепление, определяется по формуле:

;

 тс.

Для второй цистерны:  – условие не выполняется, груз необходимо закрепить от сдвига вдоль вагона. Сила , которая воздействует на крепление, определяется по формуле:

;

 тс.
7. Определение размеров подкладок
Сечение подкладок принимаем равным 100*200 мм, длину, равную внутренней ширине платформы, – 2870 мм. Определим площадь соприкосновения подкладки с цистернами.

Суммарная расчётная нагрузка на подкладку составит:

;

; .

Проекция необходимой площади опирания цистерны на подкладку:

,

где  МПа – допускаемое напряжение смятия для ели и сосны;

м²; м².

Поперечник выемки  по продольной оси подкладок определим по формуле:

,

где м – принятая ширина подкладки.

Глубина выемки  равна:

,

где – радиус цистерны, м; – расстояние от подкладки до горизонтальной плоскости, проходящей через ЦМ груза.

, .

м, м;

, ,

, ;

м, м.
8. Выбор типа крепления
В соответствии с п. 1 главы 6 Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах закрепим данный груз следующим образом.

Для предотвращения сдвига в продольном направлении цистерны закрепим с торцовых сторон двумя упорными и двумя распорными брусками сечением 200*200 мм. Суммарное число гвоздей для крепления упорных и распорных брусков определим по формуле:

,

где – коэффициент трения между упорным бруском и полом вагона; – количество брусков, одновременно работающих в одном направлении; – допускаемое усилие на один гвоздь, для гвоздей диаметром 8 мм и длиной 250 мм  тс.

 гв.;  гв.

Число гвоздей крепления распределяется по количеству используемых брусков равномерно.

Грузы цилиндрической формы подвержены перекатыванию. Их закрепляют от перекатывания совместно упорными брусками и обвязками. На каждую подкладку вплотную к грузу с обеих сторон уложим упорные бруски шириной 200 мм, длиной до конца подкладки и высотой 80 мм. Упорные бруски и подкладки крепим к полу платформы восемью гвоздями длиной 250 мм. Первую цистерну закрепим пятью обвязками, вторую цистерну закрепим двумя обвязками.

Продольные и поперечные усилия в обвязках рассчитаем по следующим формулам:

, ,

где D – диаметр цистерны, мм; – кратчайшее расстояние от ребра опрокидывания до проекции ЦТ на горизонтальную плоскость, мм; – перпендикуляр от ребра опрокидывания на обвязку или растяжку, мм; – количество обвязок; – расстояние от пола вагона или плоскости подкладок до точки приложения ветровой нагрузки, мм; – высота упора от пола вагона или плоскости подкладок, мм;

 тс;

 тс;

 тс;

 тс.

Отрицательный знак в полученном результате говорит о том, что от поперечных сил дополнительных усилий в обвязках не возникает. Следовательно, дополнительного крепления не требуется.

Площадь сечения полосовых обвязок определим по формуле:

,

где R – нагрузка на обвязку, кгс;  – допускаемое напряжение при растяжении, для Стали 30  кгс/см².

 см²;  см².

Исходя из полученного результата, выберем следующий тип обвязок: для первой цистерны - полосовые обвязки сечением 4*30 мм; для второй цистерны – полосовые обвязки сечением 6*40 мм.
9. Определение расчётной степени негабаритности
1. Определим высоты наиболее выступающей в бок точки груза относительно уровня головки рельса:

,

где – высота пола над УГР, мм; – высота подкладки, мм; – высота наиболее выступающей в бок точки груза над уровнем подкладок, мм.

 мм;  мм.

2. Определим ширину габарита погрузки  на высоте :

 мм;  мм.

3. Сравним ширину груза  и ширину габарита погрузки :



Для первой цистерны:

Для второй цистерны:  – оба груза вписываются в габарит погрузки на прямом горизонтальном участке пути.

4. Определим отношение длины груза к базе вагона:

;

 – груз недлиномерный и вписывается в габарит погрузки на кривых участках пути.