فاعل، موضوع:
- محاسبه بار محور با استفاده از VLS
- محاسبه بار محور جلو
- تفاوت وزن و جرم
- محاسبه بار محور عقب
- وزن بینی را محاسبه کنید
- تاثیر وزن دماغه روی محور عقب را محاسبه کنید
محاسبه بار محور با استفاده از VLS:
بارهای محور یک وسیله نقلیه را می توان با یک نقشه شماتیک و داده های خودرو محاسبه کرد. یک ماشین با نیروهای مربوطه را می توان با استفاده از VLS (نمودار بدنه آزاد) ترسیم کرد (تصویر زیر را ببینید). شرایط یک VLS این است که سطح جاده کشیده نشده باشد. حتی اگر وسیله نقلیه روی تپه باشد، وسیله نقلیه نباید با زاویه کشیده شود، بلکه باید یک نیروی افقی با جهت در VLS کشیده شود.
مزیت کار با VLS این است که چیزهای غیر ضروری کنار گذاشته می شوند. به عنوان مثال، هنگام محاسبه لنگرهای داخلی یا بار محوری یک تریلر، مفید است که فقط تریلر را به جای ماشین با تریلر بکشید. تنها با ترسیم آنچه لازم است، از اشتباه کردن جلوگیری می کنید (با گنجاندن نیروهای افقی/عمودی بیش از حد در محاسبه که به آنها تعلق ندارند).
ابتدا باید وزن را با استفاده از شتاب گرانشی وارد بر خودرو محاسبه کرد. گرانش بستگی به مکانی دارد که وسیله نقلیه روی زمین قرار دارد. در هلند شتاب گرانشی 9,81 متر بر ثانیه است.
جرم وسیله نقلیه باید در گرانش ضرب شود. این نشان می دهد: 1500 x 9.81 = 14.715N (واحد نیرو نیوتن است). لازم به ذکر است که شتاب گرانشی گاهی اوقات شتاب گرانشی، ثابت گرانشی یا سرعت سقوط نیز نامیده می شود. عدد 9,81 نیز گاهی به صورت 9,8 یا تقریباً 10 گرد می شود. محاسبه این عدد آسان تر است (1500/10 راحت تر از 1500 / 9.81 محاسبه می شود) اما پاسخ نهایی مطمئناً دقیق نیست. بنابراین، همیشه از 9,81 متر بر ثانیه استفاده کنید، مگر اینکه مثلاً در یک سؤال امتحانی خلاف آن ذکر شده باشد.
مجموع نیرویی که وسیله نقلیه بر روی سطح جاده تحت فشار قرار می گیرد، 14.715 نیوتن است. این نیرو بر روی هر دو محور خودرو توزیع می شود.
بار محور اغلب در جلو بیشتر است زیرا موتور در آنجا قرار دارد. این را می توان در تصویر با مرکز ثقل که از مرکز مشاهده کرد، در جلو مشاهده کرد. مرکز ثقل یک نقطه محوری خیالی است. اگر این مرکز ثقل دقیقاً در وسط بود، بار محور در هر دو محور یکسان بود (جرم خودرو را بر 2 تقسیم کنید). از آنجایی که فواصل چرخ ها، محل مرکز ثقل و مجموع جرم خودرو مشخص است، بارهای محور در جلو و عقب قابل محاسبه است.
وزن خودرو: 1500 کیلوگرم
وزن: 14715 نیوتن
ارتفاع سطح جاده – نقطه عطف: 60 سانتی متر
فاصله F1 – نقطه خم: 115 سانتی متر
فاصله نقطه محوری - F2: 160 سانتی متر
فاصله F1 – F2: 115+160= 275cm (این فاصله بین دو محور است)
محاسبه بار محور F2 (محور عقب):
14715 × 1,15 - 2 × 2,75 × F0
16922 - F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N
محاسبه به تفصیل در زیر آمده است:
- برای محاسبه F1 و F2 ابتدا باید محاسبه شود. ابتدا F2 را محاسبه می کنیم.
ما محور را در F1 ایجاد می کنیم. هر چیزی در جهت عقربه های ساعت مثبت است و هر چیزی در خلاف جهت عقربه های ساعت منفی است. این بدان معنی است که نیروهایی که به سمت پایین هدایت می شوند مثبت هستند و نیروی F2 به سمت بالا منفی هستند. قسمت اول فرمول را پر می کنیم.
14715 × 1,15 - 2 × 2,75 × F0
(این 0 آخر را به صورت استاندارد وارد کنید، زیرا بعداً در محاسبه اعداد سمت چپ و راست علامت " = " تغییر می کنند) - نیروی x بازو: وزن 14715 در فاصله 1,15 ضرب می شود:
14715 X 1,15 = 16922 - حالا دوباره این را وارد فرمول می کنیم:
16922 - F2 x 2,75 = 0 - 16922 را به سمت دیگر که 0 است حرکت دهید:
F2 x 2,75 = 16922 - دو طرف را بر 2,75 تقسیم کنید تا در سمت چپ علامت = حذف شود:
F2 = 16922 / 2,75 - که منجر به:
F2 = 6154N.
تفاوت وزن و جرم:
به یاد داشته باشید که وزن با جرم یکسان نیست. وزن F2 در محاسبه قبلی 6154 نیوتن است. یک جرم همیشه به کیلوگرم است. بنابراین همیشه باید بر شتاب گرانشی 9,81 تقسیم شود. (6154 / 9,81 = 627,3 کیلوگرم) فقط به جرم خالی وسیله نقلیه مندرج در گواهی ثبت نام فکر کنید. این همیشه بر حسب کیلوگرم بیان می شود. برای روشن شدن ماجرای فوق؛ گرانش در فضا وجود ندارد. همه چیز آنجا شناور است، مهم نیست چقدر سنگین باشد. هر چیزی وزن دارد. وقتی یک کارتن شیر را روی چیزی یا سنگی پرتاب می کنید، این تأثیر متفاوتی خواهد داشت. کارتن شیر با برخورد به دیوار مثلاً به راحتی چیزی را خراب نمی کند اما سنگ قطعاً آسیب می زند. این به این دلیل است که نیرویی که جسم با آن متوقف می شود برای سنگ بیشتر از کارتن شیر است. این ثابت می کند که وزن نیز در فضا وجود دارد و مهم است، اما جرم اینطور نیست. جرم ناشی از کشش گرانشی زمین است. بنابراین وزن خودرو 1200 کیلوگرم نیست بلکه جرم آن 1200 کیلوگرم است. اغلب اشتباهات زیادی با این کار انجام می شود.
محاسبه بار محور در عقب:
هنگامی که وزن کل و بار 1 محور مشخص باشد، بار محور دوم را می توان با کم کردن این دو از یکدیگر به راحتی محاسبه کرد:
وزن کل – F2 = F1:
14715 - 6154 = 8561N.
البته F1 را می توان به طور جداگانه نیز محاسبه کرد. این تقریباً مشابه محاسبه اول است:
14715 × 1,6 - 1 × 2,75 × F0
23544 - F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1 = 8561N
نیرویی که چرخ جلو به سطح جاده وارد می کند 8561N و چرخ عقب 6154N است. با هم این 14715N است. بنابراین مجموع جرم خودرو 14715 / 9.81 = 1500 کیلوگرم است.
محاسبه وزن بینی:
همانطور که بارهای محور خودرو در فصل های قبل محاسبه شد، وزن دماغه روی میله بکسل خودرو نیز قابل تعیین است. لحظه نیروی x بازو است. این بدان معنی است که هر چه بازو طولانی تر باشد، لحظه بزرگتر است. بار محور عقب به فاصله بین F2 و F3 و وزن دماغه به فاصله بین F3 و F4 بستگی دارد. و دقیقاً نیروی وارد بر "نقطه لولا" یا توپ بکسل است که باید محاسبه شود.
وزن ماشین 1500 کیلوگرم و تریلر 300 کیلوگرم است. ابتدا با ضرب در شتاب گرانشی آن را به نیوتن تبدیل می کنیم:
1500 x 9,81 = 14715N
300 x 9,81 = 2943N
برای محاسبه وزن دماغه ساده تر است ابتدا فقط تریلر را بکشید. خود ماشین در محاسبه مهم نیست.
وزن دماغه با F3 نشان داده می شود و نیروی فشار لاستیک روی سطح جاده F5 است.
F3 تبدیل به نقطه محوری می شود و نیروی F5 را محاسبه می کنیم. مرکز ثقل نیرویی رو به پایین است، بنابراین مثبت است. نیروی وارد بر F5 یک نیروی رو به بالا است، بنابراین منفی است (بنابراین یک علامت منفی در مقابل خود دارد). وزن تریلر 4000 نیوتن است.
محاسبه نیروی F5:
4000 × 1,2 - 5 × 1,4 × F0
4800 - F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N
محاسبه وزن بینی (F3):
4000 – 3429 = 571N
571 / 9,81 = 58,2 کیلوگرم
وزن دماغه با این تریلر 58,2 کیلوگرم است.
با حرکت مرکز ثقل به سمت عقب، وزن بینی کاهش می یابد. برای به دست آوردن این بینش و تمرین با محاسبات، افزایش و کاهش فاصله بین F3 و F4 و در نتیجه بین F4 و F5 و انجام مجدد محاسبه مفید است.
تاثیر وزن دماغه روی محور عقب را محاسبه کنید:
از آنجایی که وزن دماغه اکنون مشخص است، می توان محاسبه کرد که این وزن چه تأثیری بر محور عقب دارد. وزن را نمی توان به سادگی اضافه کرد، زیرا فاصله بین محور عقب و توپ یدک کش بسیار مهم است (نیرو x بازو). دوباره از همان تصویر ماشین با تریلر استفاده می کنیم.
در محاسبه قبلی مشخص شد که وزن بینی (F3) 571 نیوتن است. F2 نیز قبلاً شناخته شده بود که 6154N بود. نیروها را نمی توان با هم جمع کرد، زیرا فاصله بین چرخ عقب و سر توپ بکسل همچنان به عنوان یک بازو عمل می کند. ما کل فرمول را مانند ابتدای این صفحه دوباره ایجاد می کنیم. به این فرمول 571 x 3,65 اضافه می شود (نیروی وارد بر F3 به اضافه فاصله F1 تا 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 کیلوگرم.
این بدان معناست که اکسل عقب 691 کیلوگرم وزن دارد.
