Aiheet:
- Laske akselipaino VLS:n avulla
- Laske etuakselin kuormitus
- Ero painon ja massan välillä
- Laske taka-akselin kuormitus
- Laske nenän paino
- Laske nokan painon vaikutus taka-akseliin
Laske akselipaino VLS:n avulla:
Ajoneuvon akselipainot voidaan laskea kaaviokuvasta ja auton tiedoista. Auto, jolla on asiaankuuluvat voimat, voidaan piirtää VLS:llä (Free Body Diagram) (katso kuva alla). VLS:n ehtona on, että tien pintaa ei piirretä. Vaikka ajoneuvo olisi rinteessä, ajoneuvoa ei saa vetää kulmaan, vaan VLS:ään on vedettävä suuntainen vaakasuora voima.
VLS:n kanssa työskentelyn etuna on, että tarpeettomat asiat jäävät pois. Esimerkiksi perävaunun sisämomentteja tai akselipainoa laskettaessa on hyödyllistä piirtää vain perävaunu perävaunullisen auton sijaan. Piirtämällä vain tarpeellista vältyt tekemästä virheitä (lisäämällä laskelmaan liian monta vaaka-/pystysuuntaista voimaa, jotka eivät kuulu asiaan).
Ensinnäkin paino on laskettava käyttämällä ajoneuvoon vaikuttavaa painovoimakiihtyvyyttä. Painovoima riippuu ajoneuvon sijainnista maan päällä. Hollannissa painovoiman kiihtyvyys on 9,81 m/s.
Ajoneuvon massa on kerrottava painovoimalla. Tämä antaa: 1500 x 9.81 = 14.715N (voiman yksikkö on Newton). On huomattava, että painovoimakiihtyvyyttä kutsutaan joskus myös painovoimakiihtyvyydeksi, gravitaatiovakioksi tai putoamisnopeudeksi. Luku 9,81 pyöristetään joskus myös 9,8:ksi tai karkeasti 10:ksi. Tämä on helpompi laskea (1500 / 10 on helpompi laskea ulkoa kuin 1500 / 9.81), mutta lopullinen vastaus ei todellakaan ole tarkka. Käytä siksi aina 9,81 m/s, ellei esimerkiksi koekysymyksessä toisin mainita.
Kokonaisvoima, jolla ajoneuvo painetaan tien pintaan, on siis 14.715 XNUMX newtonia. Tämä voima jakautuu auton molemmille akseleille.
Akselipaino on usein suurempi edessä, koska siellä moottori sijaitsee. Tämä näkyy kuvassa painopisteestä, joka keskeltä katsottuna on edessä. Painopiste on kuvitteellinen kääntöpiste. Jos tämä painopiste olisi tarkalleen keskellä, molempien akselien akselipaino olisi sama (jaa ajoneuvon massa kahdella). Koska pyörien etäisyydet, painopisteen sijainti ja ajoneuvon kokonaismassa tunnetaan, voidaan laskea akselipainot edessä ja takana.
Auton massa: 1500kg
Paino: 14715N
Tien pinnan korkeus – kääntöpiste: 60 cm
Etäisyys F1 – taivutuspiste: 115 cm
Kääntöpisteen etäisyys – F2: 160 cm
Etäisyys F1 – F2: 115+160= 275cm (tämä on akseliväli)
Laske akselipaino F2 (taka-akseli):
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N
Laskenta on kuvattu tarkemmin alla:
- F1:n ja F2:n laskemiseksi on ensin laskettava. Päätämme laskea ensin F2.
Teemme pivot F1:ssä. Kaikki myötäpäivään on positiivista ja kaikki vastapäivään negatiivista. Tämä tarkoittaa, että alaspäin suuntautuvat voimat ovat positiivisia ja voima F2 ylöspäin on negatiivinen. Täytämme kaavan ensimmäisen osan.
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
(Syötä tämä viimeinen 0 vakiona, koska myöhemmin laskennassa " = " -merkin vasemmalla ja oikealla puolella olevat numerot vaihtuvat) - Voima x käsivarsi: Paino 14715 kerrotaan etäisyydellä 1,15:
14715 x 1,15 = 16922 - Nyt syötetään tämä uudelleen kaavaan:
16922 – F2 x 2,75 = 0 - Siirrä 16922 toiselle puolelle, jossa 0 on:
F2 x 2,75 = 16922 - Jaa molemmat puolet luvulla 2,75 poistaaksesi sen =-merkin vasemmalta puolelta:
F2 = 16922 / 2,75 - Siitä seuraa:
F2 = 6154N.
Ero painon ja massan välillä:
Muista, että paino ei ole sama kuin massa. F2:n paino edellisessä laskelmassa on 6154 Newtonia. Massa on aina kilogrammoina. Siksi se on aina jaettava painovoimakiihtyvyydellä 9,81. (6154 / 9,81 = 627,3 kg) Ajattele vain rekisteröintitodistuksessa ilmoitettua tyhjän ajoneuvon massaa. Tämä ilmoitetaan aina kg. Selventämään yllä olevaa tarinaa; Avaruudessa ei ole painovoimaa. Kaikki kelluu siellä, olipa se kuinka raskasta tahansa. Kaikella on painonsa; kun heität maitopurkin jotain tai kiveä vasten, sillä on erilainen vaikutus. Maitotölkki ei helposti vahingoita mitään esimerkiksi osuessaan seinään, mutta kivi aiheuttaa varmasti vahinkoa. Tämä johtuu siitä, että voima, jolla esine pysähtyy, on suurempi kivelle kuin maitopakkaukselle. Tämä todistaa, että painoa on myös avaruudessa ja se on tärkeä, mutta massa ei ole. Massa johtuu maan vetovoimasta. Auton paino ei siis ole 1200kg, vaan sen massa on 1200kg. Tämän kanssa tehdään usein monia virheitä.
Laske akselipaino takana:
Kun kokonaispaino ja 1 akselipaino tiedetään, 2. akselipaino voidaan helposti laskea vähentämällä nämä kaksi toisistaan:
Kokonaispaino – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561N.
F1 voidaan tietysti laskea myös erikseen. Tämä on melkein sama kuin ensimmäinen laskelma:
14715 x 1,6 – F1 x 2,75 = 0
23544 – F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1 = 8561N
Etupyörän tienpintaan kohdistama voima on 8561N ja takapyörä 6154N. Lisättynä tämä on 14715N. Ajoneuvon kokonaismassa on siis 14715 / 9.81 = 1500 kg.
Laske nenän paino:
Samalla tavalla kuin edellisissä luvuissa laskettiin auton akselipainot, voidaan määrittää myös auton vetokoukun nokkapaino. Hetki on voima x käsi. Tämä tarkoittaa, että mitä pidempi käsi, sitä suurempi momentti. Taka-akselin kuormitus riippuu F2:n ja F3:n välisestä etäisyydestä ja nokan paino riippuu F3:n ja F4:n välisestä etäisyydestä. Ja juuri "nivelpisteeseen" eli vetokoukun kuulaan kohdistuva voima on laskettava.
Auto painaa 1500kg ja perävaunu 300kg. Muunnamme tämän ensin takaisin Newtoniksi kertomalla painovoimakiihtyvyydellä:
1500 x 9,81 = 14715N
300 x 9,81 = 2943N
Nokkapainon laskemiseksi on helpompi piirtää ensin vain perävaunu. Itse autolla ei ole merkitystä laskennassa.
Nokkapaino ilmaistaan F3:lla ja voima, jolla rengas painaa tien pintaa, on F5.
F3:sta tulee kääntöpiste ja laskemme voiman F5. Painopiste on alaspäin suuntautuva voima, joten se on positiivinen. F5:een vaikuttava voima on ylöspäin suuntautuva voima, joten se on negatiivinen (eli sen edessä on miinusmerkki). Perävaunun paino on 4000N.
Laske voima F5:
4000 x 1,2 – F5 x 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N
Laske nenän paino (F3):
4000 – 3429 = 571N
571 / 9,81 = 58,2 kg
Tämän perävaunun nokkapaino on 58,2 kg.
Kun painopiste siirtyy taaksepäin, nenän paino pienenee. Tämän käsityksen ja laskelmien harjoittamisen saamiseksi on hyödyllistä kasvattaa ja pienentää etäisyyttä F3:n ja F4:n ja siten myös F4:n ja F5:n välillä ja suorittaa laskenta uudelleen.
Laske nokan painon vaikutus taka-akseliin:
Koska nokkapaino on nyt tiedossa, voidaan laskea, mikä vaikutus sillä on taka-akseliin. Painoa ei voi yksinkertaisesti lisätä, koska taka-akselin ja vetokuulan välinen etäisyys on erittäin tärkeä (voima x varsi). Käytämme jälleen samaa kuvaa autosta, jossa on perävaunu.
Edellisessä laskelmassa tiedettiin, että nokan paino (F3) on 571N. Myös F2 oli jo tiedossa, joka oli 6154N. Voimia ei voida laskea yhteen, koska takapyörän ja vetokuulapään välinen etäisyys toimii edelleen varteena. Luomme koko kaavan uudelleen, kuten tämän sivun alussa. Tähän kaavaan lisätään 571 x 3,65 (voima F3:een plus etäisyys F1:stä F3:een).
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.
Tämä tarkoittaa, että taka-akselin paino on 691 kg.
