Предмети:
- Изчислете натоварването на ос с помощта на VLS
- Изчислете натоварването на предната ос
- Разлика между тегло и маса
- Изчислете натоварването на задната ос
- Изчислете теглото на носа
- Изчислете влиянието на теглото на носа върху задната ос
Изчислете натоварването на ос с помощта на VLS:
Натоварванията на осите на превозното средство могат да бъдат изчислени със схематичен чертеж и данни на автомобила. Кола със съответните сили може да бъде начертана с помощта на VLS (диаграма на свободно тяло) (вижте изображението по-долу). Условията на VLS са пътната настилка да не е начертана. Дори ако превозното средство е на хълм, превозното средство не трябва да бъде начертано под ъгъл, а хоризонтална сила с посока трябва да бъде начертана във VLS.
Предимството на работата с VLS е, че ненужните неща са изключени. Например, когато изчислявате вътрешните моменти или натоварването на ос на ремарке, е полезно да начертаете само ремаркето вместо кола с ремарке. Като чертаете само това, което е необходимо, вие избягвате да допускате грешки (чрез включване на твърде много хоризонтални/вертикални сили в изчислението, които не принадлежат).
Първо, теглото трябва да се изчисли, като се използва гравитационното ускорение, действащо върху превозното средство. Гравитацията зависи от това къде се намира превозното средство на Земята. В Холандия гравитационното ускорение е 9,81 m/s.
Масата на превозното средство трябва да се умножи по гравитацията. Това дава: 1500 x 9.81 = 14.715N (единицата за сила е нютон). Трябва да се отбележи, че гравитационното ускорение понякога се нарича още гравитационно ускорение, гравитационна константа или скорост на падане. Числото 9,81 също понякога се закръгля като 9,8 или много грубо като 10. Това е по-лесно за изчисляване (1500 / 10 е по-лесно за изчисляване наизуст от 1500 / 9.81), но окончателният отговор със сигурност не е точен. Затова винаги използвайте 9,81 m/s, освен ако не е посочено друго в изпитен въпрос, например.
Следователно общата сила, с която превозното средство е притиснато върху пътната настилка, е 14.715 XNUMX нютона. Тази сила се разпределя върху двете оси на автомобила.
Натоварването на оста често е по-високо отпред, защото там е разположен двигателят. Това може да се види на изображението от центъра на тежестта, който, гледан от центъра, е отпред. Центърът на тежестта е въображаема опорна точка. Ако този център на тежестта беше точно в средата, натоварването на двете оси би било еднакво (разделете масата на превозното средство на 2). Тъй като разстоянията между колелата, местоположението на центъра на тежестта и общата маса на превозното средство са известни, могат да се изчислят натоварванията на осите отпред и отзад.
Маса на автомобила: 1500 кг
Тегло: 14715N
Височина на пътната настилка – точка на обръщане: 60см
Разстояние F1 – точка на огъване: 115см
Разстояние на точката на завъртане – F2: 160см
Разстояние F1 – F2: 115+160= 275cm (това е междуосието)
Изчислете натоварването на ос F2 (задна ос):
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N
Изчислението е описано подробно по-долу:
- За да се изчисли F1 и F2, първо трябва да се изчисли. Избираме първо да изчислим F2.
Ние правим завъртане на F1. Всичко по посока на часовниковата стрелка е положително, а всичко обратно на часовниковата стрелка е отрицателно. Това означава, че силите, насочени надолу, са положителни, а силата F2 нагоре е отрицателна. Попълваме първата част на формулата.
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
(Въведете тази последна 0 като стандарт, тъй като по-късно в изчислението числата отляво и отдясно на знака "=" се сменят) - Сила x ръка: Теглото от 14715 се умножава по разстоянието от 1,15:
14715 1,15 х = 16922 - Сега въвеждаме това отново във формулата:
16922 – F2 x 2,75 = 0 - Преместете 16922 от другата страна, където е 0:
F2 x 2,75 = 16922 - Разделете двете страни на 2,75, за да го премахнете вляво от знака =:
F2 = 16922 / 2,75 - Това води до:
F2 = 6154N.
Разлика между тегло и маса:
Не забравяйте, че теглото не е същото като масата. Теглото на F2 в предишното изчисление е 6154 нютона. Масата винаги е в килограми. Следователно винаги трябва да се дели на гравитационното ускорение от 9,81. (6154 / 9,81 = 627,3 kg) Помислете само за масата на празното превозно средство, посочена в свидетелството за регистрация. Това винаги се посочва в кг. За да изясним горната история; В космоса няма гравитация. Там всичко плува, колкото и да е тежко. Всичко има тежест; когато хвърлите кашон с мляко срещу нещо или камък, това ще има различно въздействие. Кутията с мляко няма лесно да повреди нещо, когато се удари в стената например, но камъкът определено ще причини щети. Това е така, защото силата, с която обектът спира, е по-висока за камъка, отколкото за кашона с мляко. Това доказва, че теглото също присъства в космоса и е важно, но масата не е. Масата се дължи на гравитационното привличане на Земята. Така че теглото на колата не е 1200 кг, но нейната маса е 1200 кг. С това често се правят много грешки.
Изчислете натоварването на задната ос:
Когато са известни общото тегло и натоварването на 1 ос, натоварването на 2-ра ос може лесно да се изчисли чрез изваждане на тези две едно от друго:
Общо тегло – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561N.
F1, разбира се, може да се изчисли и отделно. Това е почти същото като първото изчисление:
14715 x 1,6 – F1 x 2,75 = 0
23544 – F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1 = 8561N
Силата, която предното колело упражнява върху пътната настилка е 8561N, а задното колело 6154N. Сумирано това е 14715N. Следователно общата маса на превозното средство е 14715 / 9.81 = 1500 кг.
Изчислете теглото на носа:
По същия начин, както бяха изчислени натоварванията на осите на автомобила в предишните глави, може да се определи и носовото тегло на теглича на автомобила. Моментът е сила х рамо. Това означава, че колкото по-дълго е рамото, толкова по-голям е моментът. Натоварването на задната ос зависи от разстоянието между F2 и F3, а теглото на носа зависи от разстоянието между F3 и F4. И трябва да се изчисли точно силата върху „точката на шарнира“, или топката на теглича.
Колата е 1500кг, а ремаркето 300кг. Първо преобразуваме това обратно в Нютон, като умножим по гравитационното ускорение:
1500 x 9,81 = 14715N
300 x 9,81 = 2943N
За да изчислите теглото на носа, е по-лесно първо да нарисувате само ремаркето. Самата кола не е важна при изчислението.
Теглото на носа е обозначено с F3, а силата, с която гумата притиска пътната настилка, е F5.
F3 става точка на въртене и ще изчислим силата F5. Центърът на тежестта е сила надолу, следователно положителна. Силата, действаща върху F5, е сила нагоре, така че е отрицателна (така че има знак минус пред себе си). Теглото на ремаркето е 4000N.
Изчислете силата F5:
4000 x 1,2 – F5 x 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N
Изчислете теглото на носа (F3):
4000 – 3429 = 571N
571 / 9,81 = 58,2 кг
Теглото на носа с това ремарке е 58,2 кг.
Тъй като центърът на тежестта се премества назад, теглото на носа намалява. За да получите тази представа и практика с изчисленията, е полезно да увеличите и намалите разстоянието между F3 и F4 и следователно също между F4 и F5 и да извършите изчислението отново.
Изчислете влиянието на теглото на носа върху задната ос:
Тъй като теглото на носа вече е известно, може да се изчисли какво влияние оказва това върху задния мост. Теглото не може просто да се добави, тъй като разстоянието между задния мост и теглича е много важно (сила x ръка). Отново използваме същото изображение на колата с ремарке.
При предишното изчисление беше известно, че теглото на носа (F3) е 571N. F2 също беше вече известен, което беше 6154N. Силите не могат да се сумират, тъй като разстоянието между задното колело и главата на теглича все още функционира като рамо. Ще пресъздадем цялата формула, както в самото начало на тази страница. Към тази формула се добавя 571 x 3,65 (силата върху F3 плюс разстоянието от F1 до F3).
14715 x 1,15 + 571 x 3,65 – F2 x 2,75 = 0
19006 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 19006 / 2,75
F2 = 6911N = 691kg.
Това означава, че задната ос има тегло от 691 кг.
