Предметы:
- Рассчитать нагрузку на ось с помощью VLS
- Рассчитать нагрузку на переднюю ось
- Разница между весом и массой
- Рассчитать нагрузку на заднюю ось
- Рассчитать вес носа
- Рассчитать влияние веса носа на заднюю ось.
Рассчитайте нагрузку на ось с помощью VLS:
Осевые нагрузки автомобиля можно рассчитать с помощью схематического рисунка и данных автомобиля. Автомобиль с соответствующими силами можно нарисовать с помощью VLS (диаграммы свободного тела) (см. изображение ниже). Условия ВЛС заключаются в том, что дорожное покрытие не прорисовывается. Даже если транспортное средство находится на холме, транспортное средство нельзя рисовать под углом, а в VLS необходимо рисовать горизонтальную силу с направлением.
Преимущество работы с VLS заключается в том, что ненужные вещи опускаются. Например, при расчете внутренних моментов или осевой нагрузки прицепа полезно вместо автомобиля с прицепом рисовать только прицеп. Рисуя только то, что необходимо, вы избежите ошибок (включив в расчет слишком много горизонтальных/вертикальных сил, которые не нужны).
Во-первых, вес необходимо рассчитать с учетом ускорения свободного падения, действующего на транспортное средство. Гравитация зависит от того, где находится транспортное средство на Земле. В Нидерландах ускорение свободного падения составляет 9,81 м/с.
Массу транспортного средства необходимо умножить на силу тяжести. Это дает: 1500 x 9.81 = 14.715 Н (единица силы – Ньютон). Следует отметить, что гравитационное ускорение иногда еще называют гравитационным ускорением, гравитационной постоянной или скоростью падения. Число 9,81 также иногда округляют до 9,8 или, очень грубо, до 10. Это легче вычислить (1500/10 легче вычислить наизусть, чем 1500/9.81), но окончательный ответ, конечно, не точен. Поэтому всегда используйте скорость 9,81 м/с, если, например, в экзаменационном вопросе не указано иное.
Таким образом, общая сила, с которой автомобиль прижимается к дорожному покрытию, составляет 14.715 XNUMX Ньютонов. Эта сила распределяется по обеим осям автомобиля.
Нагрузка на переднюю ось часто выше, потому что там расположен двигатель. Это видно на изображении по центру тяжести, который, если смотреть из центра, находится спереди. Центр тяжести — это воображаемая точка поворота. Если бы этот центр тяжести находился точно посередине, нагрузка на обе оси была бы одинаковой (массу автомобиля разделите на 2). Поскольку известны расстояния между колесами, расположение центра тяжести и общая масса автомобиля, можно рассчитать осевые нагрузки спереди и сзади.
Масса автомобиля: 1500 кг.
Вес: 14715Н
Высота дорожного покрытия – точка поворота: 60 см.
Расстояние F1 – точка изгиба: 115см.
Расстояние точки поворота — F2: 160 см.
Расстояние F1 – F2: 115+160= 275см (это колесная база)
Рассчитаем нагрузку на ось F2 (задняя ось):
14715 х 1,15 – F2 х 2,75 = 0
16922 – F2 х 2,75 = 0
Ф2 = 16922/2,75
F2 = 6154Н
Подробный расчет приведен ниже:
- Чтобы рассчитать F1 и F2, их нужно сначала рассчитать. Мы решили сначала вычислить F2.
Мы делаем поворот в F1. Все, что по часовой стрелке, положительно, а все, что против часовой стрелки, отрицательно. Это означает, что силы, направленные вниз, положительны, а сила F2 вверх – отрицательны. Заполняем первую часть формулы.
14715 х 1,15 – F2 х 2,75 = 0
(Введите этот последний 0 как стандарт, потому что позже в расчетах числа слева и справа от знака «=» меняются местами) - Сила x рука: вес 14715 умножается на расстояние 1,15:
14715 х 1,15 = 16922 - Теперь введем это еще раз в формулу:
16922 – F2 х 2,75 = 0 - Переместите 16922 на другую сторону, где стоит 0:
Ф2 х 2,75 = 16922 - Разделите обе части на 2,75, чтобы убрать их слева от знака =:
Ф2 = 16922/2,75 - Это приводит к:
F2 = 6154 Н.
Разница между весом и массой:
Помните, что вес – это не то же самое, что масса. Вес F2 в предыдущем расчете составляет 6154 Ньютона. Масса всегда указывается в килограммах. Поэтому его всегда необходимо делить на ускорение свободного падения 9,81. (6154/9,81 = 627,3 кг) Достаточно вспомнить массу пустого автомобиля, указанную в техпаспорте. Всегда указывается в кг. Чтобы прояснить приведенную выше историю; В космосе нет гравитации. Там все плавает, каким бы тяжелым оно ни было. Все имеет вес; когда вы бросаете во что-то пакет молока или в камень, это будет иметь другой эффект. Например, пакет из-под молока ничего не повредит, ударившись о стену, но камень определенно повредит. Это связано с тем, что сила, с которой объект останавливается, для камня выше, чем для пакета молока. Это доказывает, что вес тоже присутствует в пространстве и важен, а масса — нет. Масса обусловлена гравитационным притяжением Земли. Значит вес автомобиля не 1200кг, а его масса 1200кг. При этом часто совершается много ошибок.
Рассчитаем нагрузку на заднюю ось:
Когда известны общий вес и нагрузка на одну ось, нагрузку на вторую ось можно легко рассчитать, вычитая эти два значения друг из друга:
Общий вес – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561 с.ш.
F1, конечно, также можно рассчитать отдельно. Это почти то же самое, что и первый расчет:
14715 х 1,6 – F1 х 2,75 = 0
23544 – F1 х 2,75 = 0
Ф1 = 23544/2,75
F1 = 8561Н
Сила, которую переднее колесо оказывает на поверхность дороги, равна 8561 Н, а заднее колесо — 6154 Н. В сумме это 14715N. Таким образом, общая масса автомобиля равна 14715/9.81 = 1500 кг.
Рассчитать вес носа:
Точно так же, как в предыдущих главах рассчитывались осевые нагрузки автомобиля, можно определить и носовую нагрузку на фаркоп автомобиля. Момент равен силе х плечо. Это означает, что чем длиннее плечо, тем больше момент. Нагрузка на заднюю ось зависит от расстояния между F2 и F3, а вес на нос — от расстояния между F3 и F4. И именно силу, действующую на «точку шарнира», или шар фаркопа, необходимо рассчитывать.
Машина 1500кг, а прицеп 300кг. Сначала мы преобразуем это обратно в Ньютон, умножив на ускорение свободного падения:
1500 х 9,81 = 14715 Н
300 х 9,81 = 2943 Н
Для расчета веса носа проще сначала нарисовать только прицеп. Сама машина в расчете не важна.
Носовая нагрузка обозначается F3, а сила, с которой шина давит на поверхность дороги, — F5.
F3 становится точкой поворота, и мы рассчитаем силу F5. Центр тяжести направлен вниз, поэтому положителен. Сила, действующая на F5, направлена вверх, поэтому она отрицательна (поэтому перед ней стоит знак минус). Вес прицепа 4000Н.
Рассчитаем силу F5:
4000 х 1,2 – F5 х 1,4 = 0
4800 – F5 х 1,4 = 0
Ф5 = 4800/1,4
F5 = 3429Н
Рассчитайте вес носа (F3):
4000 – 3429 = 571 с.ш.
571/9,81 = 58,2 кг
Носовая масса этого прицепа составляет 58,2 кг.
Поскольку центр тяжести перемещается назад, вес носа уменьшается. Чтобы получить это представление и попрактиковаться в расчетах, полезно увеличивать и уменьшать расстояние между F3 и F4, а, следовательно, также между F4 и F5, и выполнить расчет еще раз.
Рассчитаем влияние носовой массы на заднюю ось:
Поскольку теперь известен вес носовой части, можно рассчитать, какое влияние он оказывает на заднюю ось. Вес нельзя просто добавить, поскольку очень важно расстояние между задней осью и шаровой опорой (сила х рычаг). Мы снова используем то же изображение автомобиля с прицепом.
В предыдущем расчете было известно, что носовая масса (F3) равна 571 Н. Уже был известен F2, который назывался 6154N. Силы нельзя сложить, поскольку расстояние между задним колесом и головкой шаровой опоры по-прежнему выполняет функцию рычага. Мы воссоздадим всю формулу, как в самом начале этой страницы. К этой формуле добавляется 571 х 3,65 (сила на F3 плюс расстояние от F1 до F3).
14715 х 1,15 + 571 х 3,65 – F2 х 2,75 = 0
19006 – F2 х 2,75 = 0
Ф2 = 19006/2,75
F2 = 6911Н = 691кг.
Это значит, что задняя ось имеет вес 691 кг.
