軸重

科目：

VLSを使用した軸重の計算
フロントアクスル荷重の計算
重量と質量の違い
後輪軸荷重の計算
鼻の重量を計算する
ノーズ重量がリアアクスルに与える影響を計算する

VLS を使用して軸荷重を計算します。
車両の軸重は、概略図と車両データから計算できます。関連する力を備えた車は、VLS (フリーボディダイアグラム) を使用して描画できます (下の図を参照)。 VLSの条件は路面が描画されていないことです。車両が丘の上にある場合でも、VLS では車両を斜めに描画するのではなく、方向を持った水平力を描画する必要があります。
VLS を使用する利点は、不必要なものが省かれることです。たとえば、トレーラーの内部モーメントや軸荷重を計算する場合、トレーラーを備えた自動車ではなく、トレーラーのみを描画すると便利です。必要なものだけを描画することで、間違いを避けることができます (計算に、関係のない水平方向/垂直方向の力を過剰に含めることによる)。

まず、車両に作用する重力加速度を使用して重量を計算する必要があります。重力は車両が地球上のどこに位置するかによって決まります。オランダの重力加速度は 9,81m/s です。
車両の質量には重力を乗算する必要があります。これにより、1500 x 9.81 = 14.715N (力の単位はニュートン) となります。重力加速度は、重力加速度、重力定数、または落下速度とも呼ばれることがあることに注意してください。 9,81 という数字は、9,8 として四捨五入されたり、非常に大まかに 10 として扱われることもあります。これは計算が簡単ですが (1500 / 10 よりも 1500 / 9.81 の方が暗記しやすいです)、最終的な答えは確かに正確ではありません。したがって、試験問題などで特に明記されていない限り、常に 9,81m/s を適用してください。

したがって、車両が路面に押し付けられる合計の力は 14.715 ニュートンになります。この力は車の両方の車軸に分散されます。
多くの場合、前部にエンジンが配置されているため、軸重は前部で高くなります。これは、画像で見ると、中心から見ると重心が前方にあることでわかります。重心は仮想のピボットポイントです。この重心がちょうど中央にある場合、両方の車軸の軸重は同じになります (車両質量を 2 で割ったもの)。車輪の距離、重心の位置、車両の総質量がわかっているため、前後の軸重を計算できます。

車両質量：1500kg
重量: 14715N
路面高さ～分岐点：60cm
距離 F1 – 屈曲点: 115cm
ピボットポイントの距離 – F2: 160cm
距離 F1 – F2: 115+160= 275cm (これはホイールベースです)

軸荷重 F2 (後軸) を計算します。
14715 × 1,15 – F2 × 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2=6154N

計算の詳細は以下のとおりです。

F1 と F2 を計算するには、まずどちらかを計算する必要があります。最初に F2 を計算することにします。
私たちはF1に軸足を置きます。時計回りのすべてが正であり、反時計回りのすべてが負です。これは、下向きの力が正であり、上向きの力 F2 が負であることを意味します。式の最初の部分を埋めていきます。
14715 × 1,15 – F2 × 2,75 = 0
(計算の後半で「 = 」記号の左右の数字が入れ替わるため、この最後の 0 を標準として入力します)
力 x 腕: 14715 の重量に 1,15 の距離が乗算されます。
X = 14715 1,15 16922
これを式に再度入力します。
16922 – F2 x 2,75 = 0
16922 を 0 がある反対側に移動します。
F2 x 2,75 = 16922
両辺を 2,75 で割って、= 記号の左側の値を削除します。
F2 = 16922 / 2,75
その結果、次のような結果が得られます。
F2=6154N。

重量と質量の違い:
重量は質量と同じではないことに注意してください。前の計算における F2 の重量は 6154 ニュートンです。質量は常にキログラム単位です。したがって、常に重力加速度 9,81 で割る必要があります。 (6154 / 9,81 = 627,3kg) 車検証に記載されている空車質量を考えてみましょう。これは常に kg で表示されます。上記の話を明確にするために、宇宙には重力がありません。どんなに重くても、すべてがそこに浮かびます。すべてのものには重みがあります。牛乳パックを何かや石に投げつけると、異なる影響が生じます。たとえば、牛乳パックは壁にぶつかっても簡単には損傷しませんが、石は確実に損傷を引き起こします。これは、物体が止まる力が牛乳パックよりも石の方が大きいためです。これは、重量は空間にも存在し重要であるが、質量は重要ではないことを証明しています。質量は地球の引力によるものです。つまり、車の重量は1200kgではなく、質量は1200kgです。これに関して多くの間違いがよく起こります。

後部の軸荷重を計算します。
総重量と 1 つの軸重がわかっている場合、2 番目の軸重はこれら XNUMX つを互いに減算することで非常に簡単に計算できます。
総重量 – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561N。

もちろん、F1 を個別に計算することもできます。これは最初の計算とほぼ同じです。

14715 × 1,6 – F1 × 2,75 = 0
23544 – F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1=8561N

前輪が路面に及ぼす力は8561N、後輪は6154Nです。合わせてこれが14715Nです。したがって、車両の総重量は 14715 / 9.81 = 1500kg となります。

鼻の重量を計算します。
前の章で車の軸重を計算したのと同じ方法で、車の牽引バーにかかるノーズ重量も決定できます。モーメントは力×腕です。つまり、腕が長いほどモーメントが大きくなるということです。リアアクスル荷重は F2 と F3 の間の距離に依存し、ノーズ重量は F3 と F4 の間の距離に依存します。そして、計算しなければならないのは、まさに「ヒンジ点」またはトウバーボールにかかる力です。

車は1500kg、トレーラーは300kgです。まず、重力加速度を乗算してこれをニュートンに戻します。
1500 × 9,81 = 14715N
300 × 9,81 = 2943N

機首の重量を計算するには、最初にトレーラーのみを描画する方が簡単です。車自体は計算では重要ではありません。
ノーズウェイトはF3、タイヤが路面を押す力はF5で表されます。

F3 がピボットポイントとなり、力 F5 を計算します。重心は下向きの力なので正です。 F5 に作用する力は上向きの力であるため、負になります (したがって、その前にマイナス記号が付きます)。トレーラーの重量は4000Nです。

力 F5 を計算します。
4000 × 1,2 – F5 × 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5=3429N

鼻の重量を計算します (F3):
4000 – 3429 = 571N
571 / 9,81 = 58,2kg
このトレーラーの機首重量は 58,2 kg です。
重心が後方に移動すると、ノーズ重量が減少します。この洞察を得て計算を練習するには、F3 と F4 の間、つまり F4 と F5 の間の距離を増減して、再度計算を実行すると便利です。

後車軸に対するノーズ重量の影響を計算します。
ノーズ重量が判明したため、これがリアアクスルにどのような影響を与えるかを計算できます。後車軸と牽引ボールの間の距離 (力 x アーム) が非常に重要であるため、単純に重量を追加することはできません。トレーラー付きの車の同じ画像を再度使用します。

前の計算では、機首重量 (F3) が 571N であることがわかっていました。 F2 もすでに知られており、6154N でした。後輪と牽引ボールのヘッドの間の距離は依然としてアームとして機能するため、力を加算することはできません。このページの冒頭のように、式全体を再作成します。この式に、571 x 3,65 (F3 にかかる力と F1 から F3 までの距離) が加算されます。

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。

これは、リアアクスルの重量が 691 kg であることを意味します。