Przedmioty:
- Oblicz nacisk na oś za pomocą VLS
- Oblicz obciążenie osi przedniej
- Różnica między ciężarem a masą
- Oblicz obciążenie tylnej osi
- Oblicz wagę nosa
- Oblicz wpływ ciężaru przedniej osi na tylną oś
Oblicz nacisk na oś za pomocą VLS:
Naciski na osie pojazdu można obliczyć na podstawie rysunku schematycznego i danych samochodu. Samochód z odpowiednimi siłami można narysować za pomocą VLS (diagram swobodnego ciała) (patrz rysunek poniżej). Warunki VLS są takie, że nawierzchnia drogi nie jest narysowana. Nawet jeśli pojazd znajduje się na wzniesieniu, pojazdu nie można rysować pod kątem, lecz w VLS należy narysować poziomą siłę o określonym kierunku.
Zaletą pracy z VLS jest to, że niepotrzebne rzeczy są pomijane. Na przykład przy obliczaniu momentów wewnętrznych lub nacisku na oś przyczepy przydatne jest ciągnięcie tylko przyczepy, a nie samochodu z przyczepą. Rysując tylko to, co konieczne, unikasz błędów (uwzględniając w obliczeniach zbyt wiele sił poziomych/pionowych, które nie pasują).
Najpierw należy obliczyć masę na podstawie przyspieszenia grawitacyjnego działającego na pojazd. Grawitacja zależy od tego, gdzie pojazd znajduje się na Ziemi. W Holandii przyspieszenie grawitacyjne wynosi 9,81 m/s.
Masę pojazdu należy pomnożyć przez siłę ciężkości. To daje: 1500 x 9.81 = 14.715 N (jednostką siły jest Newton). Należy zauważyć, że przyspieszenie grawitacyjne czasami nazywane jest także przyspieszeniem grawitacyjnym, stałą grawitacyjną lub prędkością spadania. Liczba 9,81 jest czasami zaokrąglana do 9,8 lub mniej więcej do 10. Łatwiej to obliczyć (1500 / 10 łatwiej jest obliczyć na pamięć niż 1500 / 9.81), ale ostateczna odpowiedź z pewnością nie jest dokładna. Dlatego zawsze należy stosować prędkość 9,81 m/s, chyba że na przykład w pytaniu egzaminacyjnym określono inaczej.
Całkowita siła, z jaką pojazd dociska się do nawierzchni drogi, wynosi zatem 14.715 XNUMX niutonów. Siła ta rozkłada się na obie osie samochodu.
Nacisk na oś przednią jest często większy, ponieważ tam znajduje się silnik. Widać to na zdjęciu po środku ciężkości, który patrząc od środka znajduje się z przodu. Środek ciężkości to wyimaginowany punkt obrotu. Gdyby ten środek ciężkości znajdował się dokładnie pośrodku, nacisk na obie osie byłby taki sam (podziel masę pojazdu przez 2). Znając rozstaw kół, położenie środka ciężkości i całkowitą masę pojazdu, można obliczyć naciski na oś przednią i tylną.
Masa pojazdu: 1500kg
Waga: 14715N
Wysokość nawierzchni drogi – punkt zwrotny: 60cm
Odległość F1 – punkt zagięcia: 115cm
Odległość punktu obrotu – F2: 160cm
Odległość F1 – F2: 115+160= 275cm (jest to rozstaw osi)
Oblicz obciążenie osi F2 (oś tylna):
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N
Poniżej szczegółowo opisano obliczenia:
- Aby obliczyć F1 i F2, należy najpierw obliczyć. Najpierw wybieramy obliczenie F2.
Skupiamy się na F1. Wszystko zgodnie z ruchem wskazówek zegara jest dodatnie, a wszystko przeciwnie do ruchu wskazówek zegara jest ujemne. Oznacza to, że siły skierowane w dół są dodatnie, a siła F2 w górę jest ujemna. Wypełniamy pierwszą część wzoru.
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
(Standardowo wpisz to ostatnie 0, ponieważ w dalszej części obliczeń liczby po lewej i prawej stronie znaku „=” zostaną zamienione) - Siła x ramię: Masę 14715 mnoży się przez odległość 1,15:
X = 14715 1,15 16922 - Teraz wpisujemy to jeszcze raz do wzoru:
16922 – F2 x 2,75 = 0 - Przesuń 16922 na drugą stronę, gdzie 0 to:
F2 x 2,75 = 16922 - Podziel obie strony przez 2,75, aby usunąć je na lewo od znaku =:
F2 = 16922 / 2,75 - Powoduje to:
F2 = 6154N.
Różnica między wagą a masą:
Pamiętaj, że waga to nie to samo co masa. Masa F2 w poprzednim obliczeniu wynosi 6154 Newtonów. Masę zawsze podaje się w kilogramach. Dlatego należy go zawsze podzielić przez przyspieszenie ziemskie wynoszące 9,81. (6154 / 9,81 = 627,3 kg) Wystarczy pomyśleć o masie pustego pojazdu podanej w dowodzie rejestracyjnym. Wartość ta jest zawsze podawana w kg. Aby wyjaśnić powyższą historię; W kosmosie nie ma grawitacji. Wszystko tam pływa, niezależnie od tego, jak ciężkie jest. Wszystko ma wagę; jeśli rzucisz kartonem mleka w coś lub w kamień, będzie to miało inny skutek. Na przykład karton po mleku nie uszkodzi niczego, gdy na przykład uderzy w ścianę, ale kamień z pewnością spowoduje uszkodzenia. Dzieje się tak, ponieważ siła, z jaką obiekt się zatrzymuje, jest większa w przypadku kamienia niż w przypadku kartonu mleka. Dowodzi to, że ciężar jest również obecny w przestrzeni i jest ważny, ale masa nie. Masa wynika z przyciągania grawitacyjnego Ziemi. Zatem masa samochodu nie wynosi 1200kg, ale jego masa wynosi 1200kg. Często popełnia się przy tym wiele błędów.
Oblicz obciążenie osi tylnej:
Gdy znana jest masa całkowita i nacisk na 1 oś, obciążenie 2. osi można łatwo obliczyć, odejmując te dwa obciążenia od siebie:
Masa całkowita – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561N.
F1 można oczywiście również obliczyć osobno. To prawie to samo, co w przypadku pierwszego obliczenia:
14715 x 1,6 – F1 x 2,75 = 0
23544 – F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1 = 8561N
Siła, jaką przednie koło wywiera na nawierzchnię wynosi 8561N, a tylne koło 6154N. Razem daje to 14715N. Całkowita masa pojazdu wynosi zatem 14715 / 9.81 = 1500kg.
Oblicz wagę nosa:
W ten sam sposób, w jaki w poprzednich rozdziałach obliczono naciski na osie samochodu, można również wyznaczyć obciążenie przodu haka holowniczego samochodu. Moment to siła x ramię. Oznacza to, że im dłuższe ramię, tym większy moment. Nacisk na tylną oś zależy od odległości pomiędzy F2 i F3, a nacisk na przód zależy od odległości pomiędzy F3 i F4. Należy obliczyć dokładnie siłę działającą na „punkt zawiasu”, czyli na kulę haka holowniczego.
Samochód waży 1500kg, a przyczepa 300kg. Najpierw przeliczamy to z powrotem na Newtona, mnożąc przez przyspieszenie grawitacyjne:
1500x9,81 = 14715N
300x9,81 = 2943N
Aby obliczyć ciężar nosa, łatwiej jest najpierw narysować samą przyczepę. Sam samochód nie jest ważny w obliczeniach.
Obciążenie przedniej części opony jest oznaczone symbolem F3, a siła, z jaką opona naciska na nawierzchnię drogi, wynosi F5.
F3 stanie się punktem obrotu i obliczymy siłę F5. Środek ciężkości jest siłą skierowaną w dół, a zatem dodatnią. Siła działająca na F5 jest siłą skierowaną w górę, więc jest ujemna (a zatem ma przed sobą znak minus). Masa przyczepy wynosi 4000N.
Oblicz siłę F5:
4000 x 1,2 – F5 x 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N
Oblicz ciężar nosa (F3):
4000 – 3429 = 571N
571/9,81 = 58,2 kg
Masa przedniej części przyczepy wynosi 58,2 kg.
Gdy środek ciężkości przesuwa się do tyłu, ciężar nosa maleje. Aby uzyskać tę wiedzę i poćwiczyć obliczenia, przydatne jest zwiększanie i zmniejszanie odległości między F3 i F4, a zatem także między F4 i F5, a następnie ponowne wykonanie obliczeń.
Oblicz wpływ ciężaru nosa na tylną oś:
Ponieważ znane jest już obciążenie przedniej części pojazdu, można obliczyć, jaki ma to wpływ na tylną oś. Nie można po prostu dodać masy, ponieważ bardzo ważna jest odległość między tylną osią a hakiem holowniczym (siła x ramię). Ponownie używamy tego samego obrazu samochodu z przyczepą.
Z poprzednich obliczeń wiadomo było, że ciężar nosa (F3) wynosi 571N. Znane było już także F2, czyli 6154N. Sił nie można sumować, ponieważ odległość tylnego koła od główki haka holowniczego nadal pełni funkcję ramienia. Odtworzymy całą formułę, tak jak na samym początku tej strony. Do tego wzoru dodaje się 571 x 3,65 (siła działająca na F3 plus odległość od F1 do 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.
Oznacza to, że tylna oś waży 691 kg.
