Předměty:
- Vypočítejte zatížení náprav pomocí VLS
- Vypočítejte zatížení přední nápravy
- Rozdíl mezi hmotností a hmotností
- Vypočítejte zatížení zadní nápravy
- Vypočítejte hmotnost nosu
- Vypočítejte vliv hmotnosti přídě na zadní nápravu
Vypočítejte zatížení náprav pomocí VLS:
Nápravové zatížení vozidla lze vypočítat pomocí schematického výkresu a údajů o automobilu. Automobil s příslušnými silami lze nakreslit pomocí VLS (Free Body Diagram) (viz obrázek níže). Podmínky VLS jsou, že povrch vozovky není zakreslen. I když je vozidlo v kopci, nesmí být vozidlo nakresleno pod úhlem, ale musí být ve VLS zakreslena horizontální síla se směrem.
Výhodou práce s VLS je, že jsou vynechány nepotřebné věci. Například při výpočtu vnitřních momentů nebo zatížení náprav přívěsu je užitečné místo auta s přívěsem nakreslit pouze přívěs. Tím, že kreslíte jen to, co je nutné, se vyhnete chybám (zahrnutím příliš velkého množství horizontálních/vertikálních sil do výpočtu, které nepatří).
Nejprve je třeba vypočítat hmotnost pomocí gravitačního zrychlení působícího na vozidlo. Gravitace závisí na tom, kde se vozidlo na Zemi nachází. V Nizozemsku je gravitační zrychlení 9,81 m/s.
Hmotnost vozidla musí být vynásobena gravitací. To dává: 1500 x 9.81 = 14.715 N (jednotka síly je Newton). Je třeba poznamenat, že gravitační zrychlení se někdy také nazývá gravitační zrychlení, gravitační konstanta nebo pádová rychlost. Číslo 9,81 je také někdy zaokrouhleno na 9,8 nebo velmi zhruba na 10. To se počítá snadněji (1500 / 10 se snáze spočítá zpaměti než 1500 / 9.81), ale konečná odpověď rozhodně není přesná. Proto vždy používejte 9,81 m/s, pokud není například uvedeno jinak ve zkušební otázce.
Celková síla, kterou je vozidlo přitlačeno k povrchu vozovky, je tedy 14.715 XNUMX Newtonů. Tato síla je rozložena na obě nápravy vozu.
Zatížení nápravy je často vyšší vpředu, protože tam je umístěn motor. Na obrázku je to vidět podle těžiště, které je při pohledu ze středu vpředu. Těžiště je pomyslný otočný bod. Pokud by toto těžiště bylo přesně uprostřed, nápravové zatížení na obou nápravách by bylo stejné (hmotnost vozidla vydělte 2). Protože jsou známy vzdálenosti kol, umístění těžiště a celková hmotnost vozidla, lze vypočítat zatížení náprav vpředu a vzadu.
Hmotnost vozu: 1500 kg
Hmotnost: 14715N
Výška povrchu vozovky – otočný bod: 60 cm
Vzdálenost F1 – bod ohybu: 115 cm
Vzdálenost otočného bodu – F2: 160 cm
Vzdálenost F1 – F2: 115+160= 275 cm (to je rozvor)
Vypočítejte zatížení nápravy F2 (zadní náprava):
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N
Výpočet je podrobně popsán níže:
- Pro výpočet F1 a F2 je třeba nejprve vypočítat jeden. Nejprve zvolíme výpočet F2.
Děláme pivota na F1. Vše ve směru hodinových ručiček je kladné a vše proti směru hodinových ručiček je záporné. To znamená, že síly směřující dolů jsou kladné a síla F2 směřující nahoru je záporná. Vyplňujeme první část vzorce.
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
(Standardně zadejte tuto poslední 0, protože později se ve výpočtu přepínají čísla vlevo a vpravo od znaménka " = ") - Síla x rameno: Hmotnost 14715 se vynásobí vzdáleností 1,15:
14715 1,15 x = 16922 - Nyní to zadáme znovu do vzorce:
16922 – F2 x 2,75 = 0 - Přesuňte 16922 na druhou stranu, kde je 0:
F2 x 2,75 = 16922 - Vydělte obě strany 2,75, abyste je odstranili nalevo od znaménka =:
F2 = 16922 / 2,75 - To má za následek:
F2 = 6154N.
Rozdíl mezi hmotností a hmotností:
Pamatujte, že hmotnost není totéž co hmotnost. Hmotnost F2 v předchozím výpočtu je 6154 Newtonů. Hmotnost je vždy v kilogramech. Musí se tedy vždy dělit gravitačním zrychlením 9,81. (6154 / 9,81 = 627,3 kg) Jen si vzpomeňte na hmotnost prázdného vozidla uvedenou v technickém průkazu. Ta je vždy uvedena v kg. Pro objasnění výše uvedeného příběhu; Ve vesmíru není gravitace. Všechno tam plave, bez ohledu na to, jak je to těžké. Všechno má svou váhu; když hodíte karton mléka o něco nebo kámen, bude to mít jiný dopad. Karton od mléka při nárazu např. do zdi nic snadno nepoškodí, ale kámen určitě způsobí škodu. Síla, se kterou se předmět zastaví, je totiž u kamene vyšší než u kartonu mléka. To dokazuje, že hmotnost je také přítomna ve vesmíru a je důležitá, ale hmotnost nikoli. Hmotnost je způsobena gravitační silou Země. Takže hmotnost vozu není 1200 kg, ale jeho hmotnost je 1200 kg. Často se při tom dělá mnoho chyb.
Vypočítejte zatížení zadní nápravy:
Když je známa celková hmotnost a zatížení 1 nápravy, lze zatížení 2. nápravy snadno vypočítat odečtením těchto dvou od sebe:
Celková hmotnost – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561N.
F1 lze samozřejmě počítat i samostatně. To je téměř stejné jako první výpočet:
14715 x 1,6 – F1 x 2,75 = 0
23544 – F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1 = 8561N
Síla, kterou působí přední kolo na povrch vozovky, je 8561N a zadní kolo 6154N. Sečteno je to 14715N. Celková hmotnost vozidla je tedy 14715 / 9.81 = 1500 kg.
Vypočítejte hmotnost nosu:
Stejně jako byla v předchozích kapitolách vypočítána nápravová zatížení vozu, lze také určit zatížení přední části na tažné tyči vozu. Moment je síla x paže. To znamená, že čím delší paže, tím větší moment. Zatížení zadní nápravy závisí na vzdálenosti mezi F2 a F3 a hmotnost přední nápravy závisí na vzdálenosti mezi F3 a F4. A je to právě síla působící na „bod závěsu“ neboli kouli tažného zařízení, která se musí vypočítat.
Vůz váží 1500 kg a přívěs 300 kg. Nejprve to převedeme zpět na Newton vynásobením gravitačním zrychlením:
1500 x 9,81 = 14715 N
300 x 9,81 = 2943 N
Pro výpočet hmotnosti přední části je jednodušší nejprve nakreslit pouze přívěs. Auto samotné není při výpočtu důležité.
Hmotnost přední části je označena F3 a síla, kterou pneumatika tlačí na povrch vozovky, je F5.
F3 se stane otočným bodem a vypočítáme sílu F5. Těžištěm je síla směrem dolů, tedy kladná. Síla působící na F5 je síla směřující nahoru, je tedy záporná (má tedy před sebou znaménko mínus). Hmotnost přívěsu je 4000N.
Vypočítejte sílu F5:
4000 x 1,2 – F5 x 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N
Vypočítejte hmotnost nosu (F3):
4000 – 3429 = 571N
571 / 9,81 = 58,2 kg
Nosnost tohoto přívěsu je 58,2 kg.
Jak se těžiště pohybuje dozadu, hmotnost nosu klesá. Pro získání tohoto náhledu a procvičení výpočtů je užitečné zvětšit a zmenšit vzdálenost mezi F3 a F4 a tedy i mezi F4 a F5 a provést výpočet znovu.
Vypočítejte vliv hmotnosti přídě na zadní nápravu:
Protože hmotnost přídě je nyní známa, lze vypočítat, jaký vliv to má na zadní nápravu. Hmotnost nelze jednoduše přidat, protože vzdálenost mezi zadní nápravou a tažnou koulí je velmi důležitá (síla x rameno). Opět používáme stejný obrázek auta s přívěsem.
V předchozím výpočtu bylo známo, že hmotnost nosu (F3) je 571N. Také již byla známa F2, což bylo 6154N. Síly nelze sčítat, protože vzdálenost mezi zadním kolem a hlavou tažné koule stále funguje jako rameno. Znovu vytvoříme celý vzorec, jako na samém začátku této stránky. K tomuto vzorci se přidá 571 x 3,65 (síla na F3 plus vzdálenost od F1 do 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 = 691 kg.
To znamená, že zadní náprava má hmotnost 691 kg.
