Thèmes:
- Calculer la charge par essieu à l'aide de VLS
- Calculer la charge sur l'essieu avant
- Différence entre poids et masse
- Calculer la charge sur l'essieu arrière
- Calculer le poids du nez
- Calculer l'influence du poids sur le nez sur l'essieu arrière
Calculer la charge par essieu à l'aide de VLS :
Les charges par essieu d'un véhicule peuvent être calculées à l'aide d'un dessin schématique et des données de la voiture. Une voiture avec les forces pertinentes peut être dessinée à l'aide d'un VLS (Free Body Diagram) (voir image ci-dessous). Les conditions d'un VLS sont que le revêtement routier n'est pas dessiné. Même si le véhicule se trouve sur une colline, le véhicule ne doit pas être dessiné sous un angle, mais une force horizontale avec une direction doit être dessinée dans le VLS.
L’avantage de travailler avec un VLS est que les éléments inutiles sont laissés de côté. Par exemple, lors du calcul des moments internes ou de la charge par essieu d'une remorque, il est utile de dessiner uniquement la remorque au lieu d'une voiture avec une remorque. En ne dessinant que ce qui est nécessaire, vous évitez de commettre des erreurs (en incluant trop d'efforts horizontaux/verticaux dans le calcul qui n'y appartiennent pas).
Premièrement, le poids doit être calculé à l’aide de l’accélération gravitationnelle agissant sur le véhicule. La gravité dépend de l'endroit où se trouve le véhicule sur Terre. Aux Pays-Bas, l'accélération gravitationnelle est de 9,81 m/s.
La masse du véhicule doit être multipliée par la gravité. Cela donne : 1500 x 9.81 = 14.715N (L'unité de force est le Newton). Il convient de noter que l’accélération gravitationnelle est parfois également appelée accélération gravitationnelle, constante gravitationnelle ou vitesse de chute. Le nombre 9,81 est aussi parfois arrondi à 9,8 ou très grossièrement à 10. C'est plus facile à calculer (1500 / 10 est plus facile à calculer par cœur que 1500 / 9.81) mais la réponse finale n'est certainement pas exacte. Par conséquent, utilisez toujours 9,81 m/s, sauf indication contraire dans une question d'examen, par exemple.
La force totale avec laquelle le véhicule est pressé sur la chaussée est donc de 14.715 XNUMX Newtons. Cette force est répartie sur les deux essieux de la voiture.
La charge par essieu est souvent plus élevée à l’avant car c’est là que se trouve le moteur. Cela se voit sur l'image par le centre de gravité qui, vu du centre, se trouve à l'avant. Le centre de gravité est un point pivot imaginaire. Si ce centre de gravité était exactement au milieu, la charge par essieu sur les deux essieux serait la même (divisez la masse du véhicule par 2). Étant donné que les distances entre les roues, l'emplacement du centre de gravité et la masse totale du véhicule sont connus, les charges sur les essieux à l'avant et à l'arrière peuvent être calculées.
Masse du véhicule : 1500kg
Poids : 14715N
Hauteur de la chaussée – point de virage : 60 cm
Distance F1 – point de pliage : 115 cm
Distance du point de pivotement – F2 : 160 cm
Distance F1 – F2 : 115+160= 275 cm (c'est l'empattement)
Calculer la charge sur essieu F2 (essieu arrière) :
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N
Le calcul est détaillé ci-dessous :
- Pour calculer F1 et F2, il faut d’abord en calculer un. Nous choisissons de calculer F2 en premier.
On fait le pivot en F1. Tout dans le sens des aiguilles d’une montre est positif et tout dans le sens contraire des aiguilles d’une montre est négatif. Cela signifie que les forces dirigées vers le bas sont positives et la force F2 vers le haut est négative. Nous remplissons la première partie de la formule.
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
(Entrez ce dernier 0 par défaut, car plus tard dans le calcul, les nombres à gauche et à droite du signe " = " sont inversés) - Force x bras : Le poids de 14715 est multiplié par la distance de 1,15 :
X = 14715 1,15 16922 - Maintenant, nous rentrons cela dans la formule :
16922 – F2 x 2,75 = 0 - Déplacez le 16922 de l’autre côté où se trouve le 0 :
F2 x 2,75 = 16922 - Divisez les deux côtés par 2,75 pour le supprimer à gauche du signe = :
F2 = 16922 / 2,75 - Cela se traduit par :
F2 = 6154N.
Différence entre poids et masse :
N'oubliez pas que le poids n'est pas la même chose que la masse. Le poids de F2 dans le calcul précédent est de 6154 Newtons. Une masse est toujours en kilogrammes. Il faut donc toujours la diviser par l'accélération gravitationnelle de 9,81. (6154 / 9,81 = 627,3kg) Il suffit de penser à la masse du véhicule à vide indiquée sur le certificat d'immatriculation. Celui-ci est toujours indiqué en kg. Pour clarifier l'histoire ci-dessus ; Il n'y a pas de gravité dans l'espace. Tout y flotte, peu importe son poids. Tout a un poids ; lorsque vous jetez un briquet de lait contre quelque chose, ou contre une pierre, cela aura un impact différent. Le carton de lait n'endommagera pas facilement quoi que ce soit s'il heurte le mur, par exemple, mais la pierre causera certainement des dégâts. En effet, la force avec laquelle l'objet s'arrête est plus élevée pour la pierre que pour le carton de lait. Cela prouve que le poids est également présent dans l’espace et qu’il est important, mais pas la masse. Cette masse est due à l’attraction gravitationnelle de la Terre. Le poids de la voiture n’est donc pas de 1200 1200 kg, mais sa masse est de XNUMX XNUMX kg. De nombreuses erreurs sont souvent commises à ce sujet.
Calculer la charge par essieu à l'arrière :
Lorsque le poids total et la charge sur 1 essieu sont connus, la charge sur 2 essieux peut facilement être calculée en soustrayant ces deux éléments l'un de l'autre :
Poids total – F2 = F1 :
14715 – 6154 = 8561N.
Bien entendu, F1 peut également être calculé séparément. C'est presque la même chose que le premier calcul :
14715 x 1,6 – F1 x 2,75 = 0
23544 – F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1 = 8561N
La force exercée par la roue avant sur la chaussée est de 8561N et la roue arrière de 6154N. Au total, cela donne 14715N. La masse totale du véhicule est donc de 14715 9.81 / 1500 = XNUMX XNUMX kg.
Calculer le poids du nez :
De la même manière que les charges par essieu de la voiture ont été calculées dans les chapitres précédents, le poids avant sur la barre de remorquage de la voiture peut également être déterminé. Le moment est la force x le bras. Cela signifie que plus le bras est long, plus le moment est grand. La charge sur l'essieu arrière dépend de la distance entre F2 et F3 et le poids sur nez dépend de la distance entre F3 et F4. Et c'est précisément la force exercée sur le « point charnière », ou la boule d'attelage, qui doit être calculée.
La voiture pèse 1500 kg et la remorque 300 kg. Nous reconvertissons d’abord cela en Newton en multipliant par l’accélération gravitationnelle :
1500 x 9,81 = 14715N
300 x 9,81 = 2943N
Pour calculer le poids sur flèche, il est plus facile de commencer par dessiner uniquement la remorque. La voiture elle-même n’a pas d’importance dans le calcul.
Le poids sur la flèche est indiqué par F3 et la force avec laquelle le pneu appuie sur la chaussée est F5.
F3 devient le point pivot et on calculera la force F5. Le centre de gravité est une force vers le bas, donc positive. La force agissant sur F5 est une force ascendante, elle est donc négative (elle est donc précédée d’un signe moins). Le poids de la remorque est de 4000N.
Calculez la force F5 :
4000 x 1,2 – F5 x 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N
Calculez le poids du nez (F3) :
4000 – 3429 = 571N
571 / 9,81 = 58,2 kg
Le poids à la pointe de cette remorque est de 58,2 kg.
À mesure que le centre de gravité se déplace vers l’arrière, le poids sur le nez diminue. Pour acquérir cette compréhension et s'entraîner aux calculs, il est utile d'augmenter et de diminuer la distance entre F3 et F4 et donc aussi entre F4 et F5 et de refaire le calcul.
Calculer l'influence du poids sur l'essieu arrière :
Comme le poids avant est désormais connu, il est possible de calculer son influence sur l'essieu arrière. Le poids ne peut pas être simplement ajouté, car la distance entre l'essieu arrière et la boule d'attelage est très importante (force x bras). Nous utilisons à nouveau la même image de la voiture avec une remorque.
Dans le calcul précédent, on savait que le poids avant (F3) était de 571N. F2 était également déjà connu, qui était 6154N. Les forces ne peuvent pas être additionnées, car la distance entre la roue arrière et la tête de la boule d'attelage fonctionne toujours comme un bras. Nous allons recréer la formule entière, comme au tout début de cette page. A cette formule, on ajoute 571 x 3,65 (la force sur F3 plus la distance de F1 à 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.
Cela signifie que l'essieu arrière pèse 691 kg.
