Emner:
- Beregn aksellast ved hjelp av VLS
- Beregn foraksellast
- Forskjellen mellom vekt og masse
- Beregn bakaksellast
- Beregn nesevekt
- Beregn påvirkningen av nesevekten på bakakselen
Beregn aksellast ved hjelp av VLS:
Aksellastene til et kjøretøy kan beregnes med en skjematisk tegning og bilens data. En bil med de relevante kreftene kan tegnes ved hjelp av en VLS (Free Body Diagram) (se bildet nedenfor). Vilkårene for en VLS er at veibanen ikke er tegnet. Selv om kjøretøyet står i en bakke, skal kjøretøyet ikke trekkes på skrå, men en horisontal kraft med retning skal trekkes i VLS.
Fordelen med å jobbe med en VLS er at de unødvendige tingene utelates. Når man for eksempel beregner de indre momentene eller akseltrykket til en tilhenger, er det nyttig å kun tegne tilhengeren i stedet for en bil med tilhenger. Ved kun å tegne det som er nødvendig unngår du å gjøre feil (ved å inkludere for mange horisontale/vertikale krefter i regnestykket som ikke hører hjemme).
Først må vekten beregnes ved hjelp av gravitasjonsakselerasjonen som virker på kjøretøyet. Tyngdekraften avhenger av hvor kjøretøyet befinner seg på jorden. I Nederland er gravitasjonsakselerasjonen 9,81m/s.
Kjøretøyets masse må multipliseres med tyngdekraften. Det gir: 1500 x 9.81 = 14.715N (kraftenheten er Newton). Det skal bemerkes at gravitasjonsakselerasjon noen ganger også kalles gravitasjonsakselerasjon, gravitasjonskonstant eller fallhastighet. Tallet 9,81 blir også noen ganger rundet av til 9,8 eller veldig grovt som 10. Dette er lettere å beregne (1500 / 10 er lettere å beregne utenat enn 1500 / 9.81), men det endelige svaret er absolutt ikke nøyaktig. Bruk derfor alltid 9,81m/s, med mindre annet er oppgitt i for eksempel et eksamensspørsmål.
Den totale kraften som kjøretøyet presses inn på veibanen med er derfor 14.715 XNUMX Newton. Denne kraften er fordelt over begge akslene på bilen.
Aksellasten er ofte høyere foran fordi det er der motoren sitter. Dette kan sees på bildet ved tyngdepunktet, som sett fra midten er foran. Tyngdepunktet er et tenkt dreiepunkt. Hvis dette tyngdepunktet var nøyaktig i midten, ville aksellasten på begge aksler vært den samme (del kjøretøyets masse med 2). Fordi avstandene til hjulene, plasseringen av tyngdepunktet og den totale kjøretøymassen er kjent, kan aksellastene foran og bak beregnes.
Vekt på kjøretøy: 1500 kg
Vekt: 14715N
Vegdekkehøyde – snupunkt: 60 cm
Avstand F1 – bøyepunkt: 115cm
Avstand til dreiepunkt – F2: 160 cm
Avstand F1 – F2: 115+160= 275cm (dette er akselavstanden)
Beregn aksellast F2 (bakaksel):
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N
Beregningen er detaljert nedenfor:
- For å beregne F1 og F2 må man først beregnes. Vi velger å beregne F2 først.
Vi gjør pivoten ved F1. Alt med klokken er positivt og alt mot klokken er negativt. Dette betyr at kreftene rettet nedover er positive, og kraften F2 oppover er negativ. Vi fyller ut den første delen av formelen.
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
(Skriv inn denne siste 0-en som standard, fordi senere i beregningen byttes tallene til venstre og høyre for " = "-tegnet) - Kraft x arm: Vekten til 14715 multipliseres med avstanden 1,15:
14715 1,15 x = 16922 - Nå legger vi dette inn igjen i formelen:
16922 – F2 x 2,75 = 0 - Flytt 16922 til den andre siden der 0 er:
F2 x 2,75 = 16922 - Del begge sider med 2,75 for å fjerne det til venstre for =-tegnet:
F2 = 16922 / 2,75 - Det resulterer i:
F2 = 6154N.
Forskjellen mellom vekt og masse:
Husk at vekt ikke er det samme som masse. Vekten av F2 i forrige beregning er 6154 Newton. En masse er alltid i kilo. Den må derfor alltid divideres med gravitasjonsakselerasjonen på 9,81. (6154 / 9,81 = 627,3kg) Bare tenk på massen av tom kjøretøy som er angitt på registreringsbeviset. Dette er alltid oppgitt i kg. For å klargjøre historien ovenfor; Det er ingen tyngdekraft i rommet. Alt flyter der, uansett hvor tungt det er. Alt har en vekt; når du kaster en kartong med melk mot noe, eller en stein, vil dette ha en annen innvirkning. Melkekartongen vil ikke lett skade noe når den for eksempel treffer veggen, men steinen vil garantert forårsake skade. Dette er fordi kraften som gjenstanden stopper med er høyere for steinen enn for melkekartongen. Dette beviser at vekt også er tilstede i rommet og er viktig, men masse er det ikke. Massen skyldes jordens gravitasjonskraft. Så vekten på bilen er ikke 1200 kg, men massen er 1200 kg. Det gjøres ofte mange feil med dette.
Beregn aksellast bak:
Når totalvekten og 1 aksellast er kjent, kan 2. aksellast enkelt beregnes ved å trekke disse to fra hverandre:
Totalvekt – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561N.
F1 kan selvsagt også beregnes separat. Dette er nesten det samme som den første beregningen:
14715 x 1,6 – F1 x 2,75 = 0
23544 – F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1 = 8561N
Kraften som forhjulet utøver på veibanen er 8561N og bakhjulet 6154N. Lagt sammen er dette 14715N. Den totale kjøretøymassen er derfor 14715 / 9.81 = 1500kg.
Beregn nesevekt:
På samme måte som bilens aksellast ble beregnet i de foregående kapitlene, kan også nesevekten på bilens tilhengerfeste bestemmes. Moment er kraft x arm. Dette betyr at jo lengre armen er, jo større øyeblikk. Bakakseltrykket avhenger av avstanden mellom F2 og F3 og nesevekten avhenger av avstanden mellom F3 og F4. Og det er nettopp kraften på 'hengselpunktet', eller tilhengerkulen, som skal beregnes.
Bilen er 1500kg, og tilhengeren 300kg. Vi konverterer først dette tilbake til Newton ved å multiplisere med gravitasjonsakselerasjonen:
1500 x 9,81 = 14715N
300 x 9,81 = 2943N
For å beregne nesevekten er det lettere å først tegne kun tilhengeren. Selve bilen er ikke viktig i regnestykket.
Nesevekten er angitt med F3 og kraften som dekket trykker på veibanen med er F5.
F3 blir dreiepunktet og vi vil beregne kraften F5. Tyngdepunktet er en kraft nedover, derfor positiv. Kraften som virker på F5 er en oppadgående kraft, så den er negativ (så den har et minustegn foran seg). Vekten på tilhengeren er 4000N.
Regn ut kraften F5:
4000 x 1,2 – F5 x 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N
Beregn nesevekten (F3):
4000 – 3429 = 571N
571 / 9,81 = 58,2 kg
Nesevekten med denne tilhengeren er 58,2 kg.
Når tyngdepunktet beveger seg bakover, reduseres nesevekten. For å få denne innsikten og øve med beregningene, er det nyttig å øke og redusere avstanden mellom F3 og F4 og derfor også mellom F4 og F5 og utføre beregningen på nytt.
Beregn påvirkningen av nesevekten på bakakselen:
Fordi nesevekten nå er kjent, kan det beregnes hvilken påvirkning dette har på bakakselen. Vekten kan ikke bare legges til, fordi avstanden mellom bakakselen og tilhengerkulen er veldig viktig (kraft x arm). Vi bruker det samme bildet av bilen med tilhenger igjen.
I forrige beregning var det kjent at nesevekten (F3) er 571N. F2 var også allerede kjent, som var 6154N. Kreftene kan ikke legges sammen, fordi avstanden mellom bakhjulet og trekkkulens hode fortsatt fungerer som en arm. Vi vil gjenskape hele formelen, som helt i begynnelsen av denne siden. Til denne formelen legges 571 x 3,65 til (kraften på F3 pluss avstanden fra F1 til 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.
Det betyr at bakakselen har en vekt på 691 kg.
