Предмети:
- Розрахувати навантаження на вісь за допомогою VLS
- Розрахувати навантаження на передню вісь
- Різниця між вагою і масою
- Розрахувати навантаження на задню вісь
- Розрахувати вагу носа
- Розрахувати вплив ваги носа на задню вісь
Розрахувати навантаження на вісь за допомогою VLS:
Навантаження на вісь транспортного засобу можна розрахувати за схематичним кресленням і даними автомобіля. Автомобіль із відповідними силами можна намалювати за допомогою VLS (діаграма вільного тіла) (див. зображення нижче). Умови VLS полягають у тому, що поверхня дороги не намальована. Навіть якщо транспортний засіб знаходиться на пагорбі, транспортний засіб не повинен бути намальований під кутом, а горизонтальна сила з напрямком повинна бути намальована в VLS.
Перевага роботи з VLS полягає в тому, що непотрібні речі виключаються. Наприклад, під час розрахунку внутрішніх моментів або навантаження на вісь причепа корисно намалювати лише причіп, а не автомобіль із причепом. Малюючи лише те, що необхідно, ви уникаєте помилок (включаючи в розрахунок занадто багато горизонтальних/вертикальних сил, які не належать).
По-перше, вага повинна бути розрахована з використанням прискорення сили тяжіння, що діє на транспортний засіб. Сила тяжіння залежить від того, де на Землі знаходиться транспортний засіб. У Нідерландах гравітаційне прискорення становить 9,81 м/с.
Масу автомобіля потрібно помножити на силу тяжіння. Це дає: 1500 x 9.81 = 14.715 Н (одиниця сили — Ньютон). Слід зазначити, що гравітаційне прискорення іноді також називають гравітаційним прискоренням, гравітаційною сталою або швидкістю падіння. Число 9,81 також іноді округляють як 9,8 або дуже приблизно як 10. Це легше обчислити (1500/10 легше обчислити напам’ять, ніж 1500/9.81), але остаточна відповідь, звичайно, не точна. Тому завжди використовуйте 9,81 м/с, якщо, наприклад, в екзаменаційному питанні не вказано інше.
Отже, загальна сила, з якою транспортний засіб притискається до поверхні дороги, становить 14.715 XNUMX Ньютонів. Ця сила розподіляється на обидві осі автомобіля.
Навантаження на передню вісь часто вище, оскільки саме там розташований двигун. Це видно на зображенні за центром ваги, який, якщо дивитися з центру, знаходиться спереду. Центр ваги є уявною точкою опори. Якби цей центр ваги знаходився точно посередині, навантаження на обидві осі було б однаковим (масу автомобіля розділіть на 2). Оскільки відомі відстань коліс, розташування центру ваги та загальна маса автомобіля, можна розрахувати навантаження на передню та задню осі.
Маса автомобіля: 1500 кг
Вага: 14715N
Висота дорожнього покриття – поворотна точка: 60см
Відстань F1 – точка згину: 115см
Відстань точки повороту – F2: 160см
Відстань F1 – F2: 115+160= 275 см (це колісна база)
Розрахувати навантаження на вісь F2 (задня вісь):
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N
Розрахунок наведено нижче:
- Щоб обчислити F1 і F2, спочатку потрібно обчислити. Спочатку ми обчислюємо F2.
Робимо опору на F1. Все, що йде за годинниковою стрілкою, є додатним, а все, що йде проти годинникової стрілки, є від’ємним. Це означає, що сили, спрямовані вниз, додатні, а сила F2, спрямована вгору, від’ємні. Заповнюємо першу частину формули.
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
(Введіть цей останній 0 як стандартний, оскільки пізніше в обчисленні числа ліворуч і праворуч від знака "=" міняються) - Сила x плече: Вага 14715 помножена на відстань 1,15:
14715 1,15 х = 16922 - Тепер ми знову вводимо це у формулу:
16922 – F2 x 2,75 = 0 - Перемістіть 16922 на іншу сторону, де знаходиться 0:
F2 x 2,75 = 16922 - Розділіть обидві сторони на 2,75, щоб видалити його ліворуч від знака =:
F2 = 16922 / 2,75 - Це призводить до:
F2 = 6154N.
Різниця між вагою та масою:
Пам'ятайте, що вага - це не те саме, що маса. Вага F2 у попередньому розрахунку становить 6154 Ньютон. Маса завжди вказується в кілограмах. Тому його завжди потрібно ділити на гравітаційне прискорення 9,81. (6154 / 9,81 = 627,3 кг) Просто подумайте про масу порожнього автомобіля, зазначену в свідоцтві про реєстрацію. Це завжди вказується в кг. Щоб прояснити наведену вище історію; У космосі немає сили тяжіння. Там усе пливе, яким би важким воно не було. Все має вагу; коли ви кидаєте коробку з молоком у щось або камінь, це матиме інший вплив. Упаковка з молоком нічого не пошкодить, наприклад, коли вдариться об стіну, але камінь точно завдасть шкоди. Це пояснюється тим, що сила, з якою об’єкт зупиняється, вища для каменю, ніж для коробки з молоком. Це доводить, що вага також присутня в космосі і є важливою, але маса ні. Маса зумовлена гравітаційним тяжінням Землі. Отже, маса автомобіля не 1200 кг, а його маса 1200 кг. При цьому часто допускається багато помилок.
Розрахувати навантаження на задню вісь:
Коли відомі загальна вага та навантаження на 1 вісь, навантаження на 2 вісь можна легко обчислити шляхом віднімання цих двох значень одне від одного:
Загальна вага – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561N.
F1, звичайно, також можна розрахувати окремо. Це майже те саме, що й перший розрахунок:
14715 x 1,6 – F1 x 2,75 = 0
23544 – F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1 = 8561N
Сила, з якою переднє колесо діє на поверхню дороги, дорівнює 8561Н, а заднє 6154Н. У сумі це 14715N. Таким чином, загальна маса автомобіля становить 14715 / 9.81 = 1500 кг.
Розрахуйте вагу носа:
Так само, як у попередніх розділах розраховувалися навантаження на вісь автомобіля, також можна визначити вагу носа на фаркопі автомобіля. Момент — це сила х плече. Це означає, що чим довше плече, тим більше момент. Навантаження на задню вісь залежить від відстані між F2 і F3, а вага носа залежить від відстані між F3 і F4. І необхідно розрахувати саме силу, яка діє на «шарнірну точку», або кулю фаркопа.
Маса автомобіля 1500 кг, а причепа 300 кг. Спочатку ми перетворимо це назад у Ньютон, помноживши на гравітаційне прискорення:
1500 х 9,81 = 14715 Н
300 х 9,81 = 2943 Н
Щоб розрахувати вагу носа, простіше спочатку намалювати тільки причіп. Сама машина в розрахунку не важлива.
Маса носа позначається F3, а сила, з якою шина тисне на поверхню дороги, F5.
F3 стає опорною точкою, і ми розрахуємо силу F5. Центр ваги - це сила, спрямована вниз, тому позитивна. Сила, що діє на F5, є силою, спрямованою вгору, тому вона від’ємна (тому перед нею стоїть знак мінус). Вага причепа 4000 Н.
Обчисліть силу F5:
4000 x 1,2 – F5 x 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N
Обчисліть вагу носа (F3):
4000 – 3429 = 571N
571 / 9,81 = 58,2 кг
Вага носа з цим причепом становить 58,2 кг.
Коли центр ваги переміщується назад, вага носа зменшується. Щоб отримати це розуміння та попрактикуватися в обчисленнях, корисно збільшити та зменшити відстань між F3 та F4, а отже, також між F4 та F5 та виконати обчислення знову.
Розрахувати вплив ваги носа на задню вісь:
Оскільки вага носа тепер відома, можна розрахувати, який вплив це має на задню вісь. Вага не може бути просто додана, тому що відстань між задньою віссю та буксирною кулею дуже важлива (сила x плече). Знову використовуємо те саме зображення автомобіля з причепом.
У попередньому розрахунку було відомо, що вага носа (F3) становить 571 Н. Також вже був відомий F2, який був 6154N. Сили не можна сумувати, оскільки відстань між заднім колесом і головкою буксирної кулі все ще виконує роль плеча. Ми відтворимо всю формулу, як на самому початку цієї сторінки. До цієї формули додається 571 x 3,65 (сила на F3 плюс відстань від F1 до 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 = 691кг.
Це означає, що задня вісь має вагу 691 кг.
