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軸荷

科目:

  • 使用 VLS 計算軸荷
  • 計算前軸載重
  • 重量和質量之間的區別
  • 計算後軸負載
  • 計算鼻子重量
  • 計算鼻重對後軸的影響

使用 VLS 計算軸荷:
車輛的軸荷可以透過示意圖和汽車數據來計算。 可以使用 VLS(自由體圖)繪製具有相關力的汽車(見下圖)。 VLS的條件是不繪製路面。 即使車輛在山上,也不能以一定角度牽引車輛,但必須在 VLS 中牽引有方向的水平力。
使用 VLS 的優點是可以省去不必要的事情。 例如,在計算拖車的內部力矩或軸荷時,僅繪製拖車而不是帶有拖車的汽車是有用的。 僅繪製必要的內容,可以避免犯錯(透過在計算中包含太多不屬於的水平/垂直力)。

首先,必須使用作用在車輛上的重力加速度來計算重量。 重力取決於車輛在地球上的位置。 荷蘭的重力加速度為 9,81m/s。
車輛質量必須乘以重力。 得出:1500 x 9.81 = 14.715N(力的單位是牛頓)。 需要注意的是,重力加速度有時也稱為重力加速度、重力常數或下落速度。 數字 9,81 有時也會四捨五入為 9,8 或非常粗略地為 10。這更容易計算(1500 / 10 比 1500 / 9.81 更容易計算),但最終答案肯定不準確。 因此,除非考試問題另有說明,否則請務必使用 9,81m/s。

因此,車輛壓在路面上的總力為 14.715 牛頓。 此力分佈在汽車的兩個車軸上。
前部的軸荷通常較高,因為那是引擎的位置。 這可以從影像中的重心看出,從中心看,重心位於前方。 重心是一個假想的樞軸點。 如果該重心恰好位於中間,則兩個車軸上的軸荷將相同(車輛質量除以 2)。 由於車輪距離、重心位置和車輛總質量已知,因此可以計算出前後軸荷。

整車質量:1500kg
重量:14715N
路面高度-轉折點:60cm
距離F1-彎曲點:115cm
樞軸點距離 - F2:160cm
距離F1 – F2:115+160=275cm(這是軸距)

計算軸荷F2(後軸):
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N

詳細計算如下:

  • 要計算F1和F2,首先必須計算一個。 我們選擇先計算F2。
    我們在 F1 處進行樞軸。 順時針的一切都是正的,逆時針的一切都是負的。 這表示向下的力為正,向上的力 F2 為負。 我們填寫公式的第一部分。
    14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
    (輸入最後一個 0 作為標準,因為稍後在計算中“=”號左右的數字會互換)
  • 力x臂:14715的重量乘以1,15的距離:
    14715 x = 1,15 16922
  • 現在我們再次將其輸入到公式中:
    16922 – F2 x 2,75 = 0
  • 將 16922 移至 0 所在的另一側:
    F2×2,75 = 16922
  • 兩邊同時除以 2,75,將其移至 = 號左側:
    F2 = 16922 / 2,75
  • 結果是:
    F2 = 6154N。

重量和質量之間的區別:
請記住,重量不等於質量。 前面計算中F2的重量是6154牛頓。 質量始終以公斤為單位。 因此它必須除以重力加速度 9,81。 (6154 / 9,81 = 627,3kg) 想想登記證上註明的空車質量。 這始終以公斤為單位。 澄清上述故事; 太空中沒有重力。 所有東西都漂浮在那裡,無論它有多重。 萬物皆有重量; 當你將一盒牛奶扔到某物或石頭上時,會產生不同的影響。 例如,牛奶盒撞到牆壁時不會輕易損壞任何東西,但石頭肯定會造成損壞。 這是因為物體停止時石頭所受的力比牛奶盒所受的力大。 這證明重量也存在於空間中且很重要,但質量則不然。 質量是由於地球引力造成的。 所以汽車的重量不是1200kg,但它的質量是1200kg。 這樣做常常會犯很多錯誤。

計算後軸荷:
當總重量和 1 軸荷已知時,透過將兩者相減即可輕鬆計算出 2 軸荷:
總重量 – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561N。

F1當然也可以單獨計算。 這與第一個計算幾乎相同:

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

前輪對路面的作用力為8561N,後輪為6154N。 加在一起就是 14715N。 因此車輛總質量為 14715 / 9.81 = 1500kg。

計算鼻子重量:
與前幾章計算汽車軸荷的方法相同,也可以確定汽車牽引桿上的車頭重量。 力矩就是力x臂。 這意味著手臂越長,力矩越大。 後軸負載取決於 F2 和 F3 之間的距離,機頭重量取決於 F3 和 F4 之間的距離。 必須計算的正是「鉸接點」或拖曳桿球上的力。

汽車1500公斤,拖車300公斤。 我們首先透過乘以重力加速度將其轉換回牛頓:
1500×9,81=14715N
300×9,81=2943N

要計算車頭重量,首先只繪製拖車會更容易。 汽車本身在計算中並不重要。
車頭重量以 F3 表示,輪胎壓在路面上的力量以 F5 表示。

F3 成為樞軸點,我們將計算力 F5。 重心是向下的力,因此為正。 作用在F5上的力是向上的力,所以是負值(所以前面有負號)。 拖車的重量為4000N。

計算力 F5:
4000 x 1,2 – F5 x 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N

計算鼻子重量(F3):
4000 – 3429 = 571N
571 / 9,81 = 58,2 公斤
該拖車的機頭重量為 58,2 公斤。
隨著重心向後移動,機頭重量減輕。 為了獲得這種洞察力並練習計算,增加和減少 F3 和 F4 之間的距離以及 F4 和 F5 之間的距離並再次執行計算是有用的。

計算鼻重對後軸的影響:
由於現在已知前端重量,因此可以計算出它對後軸的影響。 重量不能簡單地相加,因為後軸和拖車球之間的距離非常重要(力 x 臂)。 我們再次使用帶有拖車的汽車的相同圖像。

在先前的計算中已知機頭重量(F3)為571N。 F2也已經為人所知,它是6154N。 這些力不能加在一起,因為後輪和拖車球頭之間的距離仍然起到臂的作用。 我們將重新建立整個公式,就像本頁開頭一樣。 在此公式中加入 571 x 3,65(F3 上的力加上 F1 到 F3 的距離)。

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 = 691公斤。

這意味著後軸的重量為691公斤。