Teemad:
- Arvutage teljekoormus VLS-i abil
- Arvutage esitelje koormus
- Kaalu ja massi erinevus
- Arvutage tagasilla koormus
- Arvutage nina kaal
- Arvutage nina raskuse mõju tagateljele
Arvutage teljekoormus VLS-i abil:
Sõiduki teljekoormusi saab arvutada skemaatilise joonise ja auto andmetega. Vastavate jõududega autot saab joonistada VLS-i (Free Body Diagram) abil (vt pilti allpool). VLS-i tingimused on, et teekatet ei joonistata. Isegi kui sõiduk on mäel, ei tohi sõidukit tõmmata viltu, vaid VLS-is tuleb tõmmata suunaga horisontaaljõud.
VLS-iga töötamise eeliseks on see, et mittevajalikud asjad jäävad välja. Näiteks haagise sisemomentide või teljekoormuse arvutamisel on kasulik haagisega auto asemel joonistada ainult haagis. Joonistades ainult seda, mis on vajalik, väldite vigu (kaasates arvutusse liiga palju horisontaalseid/vertikaalseid jõude, mis ei kuulu).
Esiteks tuleb kaal arvutada sõidukile mõjuva gravitatsioonikiirenduse abil. Gravitatsioon sõltub sõiduki asukohast Maal. Hollandis on gravitatsioonikiirendus 9,81 m/s.
Sõiduki mass tuleb korrutada raskusjõuga. See annab: 1500 x 9.81 = 14.715 N (jõu ühik on Newton). Tuleb märkida, et gravitatsioonikiirendust nimetatakse mõnikord ka gravitatsioonikiirenduseks, gravitatsioonikonstandiks või langemiskiiruseks. Arv 9,81 ümardatakse mõnikord ka 9,8-ks või väga umbkaudselt 10-ks. Seda on lihtsam arvutada (1500 / 10 on lihtsam peast arvutada kui 1500 / 9.81), kuid lõplik vastus pole kindlasti täpne. Seetõttu kasutage alati kiirust 9,81 m/s, kui näiteks eksamiküsimuses pole öeldud teisiti.
Kogu jõud, millega sõiduk teepinnale surutakse, on seega 14.715 XNUMX njuutonit. See jõud jaotub auto mõlemale teljele.
Tihtipeale on teljekoormus suurem ees, sest seal asub mootor. Seda on pildil näha raskuskeskme järgi, mis keskelt vaadatuna asub ees. Raskuskese on kujuteldav pöördepunkt. Kui see raskuskese oleks täpselt keskel, oleks mõlema telje teljekoormus sama (jaga sõiduki mass 2-ga). Kuna rataste kaugused, raskuskeskme asukoht ja sõiduki kogumass on teada, saab arvutada esi- ja tagateljekoormused.
Sõiduki mass: 1500 kg
Kaal: 14715N
Teekatte kõrgus – pöördepunkt: 60cm
Kaugus F1 – paindepunkt: 115cm
Pöördepunkti kaugus – F2: 160 cm
Kaugus F1–F2: 115 + 160 = 275 cm (see on teljevahe)
Arvutage teljekoormus F2 (tagatelg):
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N
Arvutus on üksikasjalikult kirjeldatud allpool:
- F1 ja F2 arvutamiseks tuleb kõigepealt arvutada. Valime kõigepealt arvutada F2.
Teeme pöörde F1 juures. Kõik päripäeva on positiivne ja kõik vastupäeva on negatiivne. See tähendab, et allapoole suunatud jõud on positiivsed ja jõud F2 ülespoole on negatiivne. Täidame valemi esimese osa.
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
(Sisestage see viimane 0 standardina, sest hiljem arvutatakse " = " märgist vasakul ja paremal olevad numbrid ümber) - Jõud x käsi: kaal 14715 korrutatakse kaugusega 1,15:
14715 x 1,15 = 16922 - Nüüd sisestame selle uuesti valemisse:
16922 – F2 x 2,75 = 0 - Liigutage 16922 teisele poole, kus 0 on:
F2 x 2,75 = 16922 - Jagage mõlemad küljed 2,75-ga, et eemaldada see märgist = vasakult:
F2 = 16922 / 2,75 - Selle tulemuseks on:
F2 = 6154N.
Erinevus kaalu ja massi vahel:
Pidage meeles, et kaal ei ole sama mis mass. F2 kaal eelmises arvutuses on 6154 njuutonit. Mass on alati kilogrammides. Seetõttu tuleb see alati jagada gravitatsioonikiirendusega 9,81. (6154 / 9,81 = 627,3 kg) Mõelge vaid registreerimistunnistusel märgitud tühja sõiduki massile. See on alati märgitud kilogrammides. Et selgitada ülaltoodud lugu; Kosmoses pole gravitatsiooni. Seal hõljub kõik, ükskõik kui raske see ka poleks. Igal asjal on oma kaal; kui viskad piimapaki millegi või kivi vastu, on sellel erinev mõju. Piimapakk ei kahjusta näiteks vastu seina põrkuvalt midagi kergesti, kuid kivi teeb kindlasti kahju. Seda seetõttu, et jõud, millega objekt peatub, on kivi puhul suurem kui piimapaki puhul. See tõestab, et kaal on ruumis olemas ja oluline, aga mass mitte. Mass on tingitud Maa gravitatsioonilisest tõmbejõust. Seega ei ole auto kaal 1200kg, vaid mass on 1200kg. Sellega tehakse sageli palju vigu.
Arvutage teljekoormus taga:
Kui kogumass ja 1 teljekoormus on teada, saab teise telje koormuse hõlpsalt arvutada, lahutades need kaks üksteisest:
Kogukaal – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561N.
F1 saab muidugi ka eraldi arvutada. See on peaaegu sama, mis esimene arvutus:
14715 x 1,6 – F1 x 2,75 = 0
23544 – F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1 = 8561N
Jõud, mida esiratas teepinnale avaldab, on 8561N ja tagaratas 6154N. Kokku on see 14715N. Sõiduki kogumass on seega 14715 / 9.81 = 1500 kg.
Arvutage nina kaal:
Samamoodi, nagu eelmistes peatükkides arvutati auto teljekoormusi, saab määrata ka nina raskuse auto veokonksul. Hetk on jõud x käsi. See tähendab, et mida pikem on käsi, seda suurem on hetk. Tagatelje koormus sõltub F2 ja F3 vahelisest kaugusest ning nina kaal F3 ja F4 vahelisest kaugusest. Ja just nimelt hingepunktile ehk veokonksu kuulile mõjuv jõud tuleb välja arvutada.
Auto kaal 1500kg ja haagis 300kg. Esmalt teisendame selle tagasi Newtoniks, korrutades gravitatsioonikiirendusega:
1500 x 9,81 = 14715 N
300 x 9,81 = 2943 N
Nina kaalu arvutamiseks on lihtsam kõigepealt joonistada ainult haagis. Auto ise pole arvutuses oluline.
Nina raskust näitab F3 ja jõud, millega rehv teekattele surub, on F5.
F3 muutub pöördepunktiks ja me arvutame jõu F5. Raskuskese on allapoole suunatud jõud, seega positiivne. F5-le mõjuv jõud on ülespoole suunatud jõud, seega negatiivne (seega on selle ees miinusmärk). Haagise kaal on 4000N.
Arvutage jõud F5:
4000 x 1,2 – F5 x 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N
Arvutage nina kaal (F3):
4000 – 3429 = 571N
571 / 9,81 = 58,2 kg
Selle haagise nina kaal on 58,2 kg.
Kui raskuskese liigub tahapoole, väheneb nina kaal. Selle ülevaate saamiseks ja arvutustes harjutamiseks on kasulik suurendada ja vähendada kaugust F3 ja F4 ning seega ka F4 ja F5 vahel ning teha arvutus uuesti.
Arvutage nina raskuse mõju tagateljele:
Kuna nina kaal on nüüd teada, saab arvutada, milline on selle mõju tagateljele. Kaalu ei saa lihtsalt juurde panna, sest väga oluline on tagatelje ja haakekuuli vaheline kaugus (jõud x arm). Kasutame taas sama pilti haagisega autost.
Eelmises arvestuses oli teada, et nina kaal (F3) on 571N. Juba oli teada ka F2, mis oli 6154N. Jõud ei saa kokku liita, sest tagaratta ja haakekuuli pea vaheline kaugus toimib endiselt õlana. Loome kogu valemi uuesti, nagu selle lehe alguses. Sellele valemile lisatakse 571 x 3,65 (jõud F3-le pluss kaugus F1-st F3-ni).
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.
See tähendab, et tagasilla kaal on 691 kg.
