Upload
duongminh
View
237
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
STATIKA VOZILA I OSOVINSKA OPTEREĆENJA
OSOVINSKA OPTEREĆENJA NA HORIZONTALNOJ PODLOZI
lP lZ
hT
GP GZ
G
l
A
lP + lZ = l
Poznato je: G, lP, lZOdrediti: GP, GZ
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
STATIKA VOZILA I OSOVINSKA OPTEREĆENJA
OSOVINSKA OPTEREĆENJA NA HORIZONTALNOJ PODLOZI
lP lZ
hT
GP GZ
G
l
A
lP + lZ = l
ΣMA = 0 ⇒ GP·l = G·lZ
ΣZi = 0 ⇒ GP + GZ = G
Gl
lG ZP ⋅=
Gl
lG PZ ⋅=
lG
Gl PZ ⋅=
lG
Gl ZP ⋅= P
Z
Z
P
GG
ll=
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
STATIKA VOZILA I OSOVINSKA OPTEREĆENJA
OSOVINSKA OPTEREĆENJA NA HORIZONTALNOJ PODLOZI
lP lZ
hT
GP GZ
G
l
A
Težina vozila se “raspoređuje” na dva osloncaUobičajeno: zadavanje procentualneraspodele opterećenja napred / nazadDalje se za poznato G i l lako izračunavaju GP i GZ, odnosno lP i lZPrimer: RASPORED TEŽINE NAPRED / NAZAD = 52% / 48%
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
STATIKA VOZILA I OSOVINSKA OPTEREĆENJA
OSOVINSKA OPTEREĆENJA NA HORIZONTALNOJ PODLOZI
Za jedno vozilo izmereno je:
• GP = 750 daN
• GZ = 630 daN
• l = 2500 mm
Odrediti: lP, lZDefinisati procentualnu raspodelu opterećenja napred/nazad
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
STATIKA VOZILA I OSOVINSKA OPTEREĆENJA
OSOVINSKA OPTEREĆENJA NA HORIZONTALNOJ PODLOZI
Rešenje:
G = GP + GZ = 750 + 630 = 1380 daN
lG
Gl PZ ⋅=
lG
Gl ZP ⋅= = (630/1380)⋅2500 = 1141 mm
= (750/1380)⋅2500 = 1359 mm
Kontrola:
1141 + 1359 = 2500
Procentualna raspodela napred / nazad:GP/G = 750/1380 ≈ 0,54 ⇒ 54% NAPRED
Gz/G = 630/1380 ≈ 0,46 ⇒ 46% NAZAD
1141/2500 ≈ 0,46 = lP/l
1359/2500 ≈ 0,54 = lZ/l
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
OSOVINSKA OPTEREĆENJA VOZILANA PODLOZI POD UZDUŽNIM NAGIBOM
• Reakcije podloge?
• Efekti delovanja G?
GT
RZ?
G
G = ...
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
OSOVINSKA OPTEREĆENJA VOZILANA PODLOZI POD UZDUŽNIM NAGIBOM
lPlZ
hT
GP
GZ
G
l A
α
α
G·sinα
G·c
osα
Napomena:x- osa – pravac kretanja vozila (“horizontalni pravac”)z- osa - pravac upravan na pravac kretanja (“vertikalni pravac”)
Pojmovi “vertikalni” i “horizontalni” – važe za KS vezan za vozilo!(ako se ne naglasi drugačije)
xz
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
OSOVINSKA OPTEREĆENJA VOZILANA PODLOZI POD UZDUŽNIM NAGIBOM
lPlZ
hT
GP
GZ
G
l A
α
α
G·sinα
G·c
osα
Poznato je: G, lP, lZ, hTOdrediti: GP, GZUporediti sa situacijom na horizontalnoj podlozi.
Napomena: vozilo je u mirovanju; dejstvo sile G⋅sinα u x-pravcu se podrazumeva da je uravnoteženo na neki odgovarajući način (sile kočenja i sl.); ovo ne razmatramo pa nije ni označeno na skici!
xz
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
OSOVINSKA OPTEREĆENJA VOZILANA PODLOZI POD UZDUŽNIM NAGIBOM
lPlZ
hT
GP
GZ
G
l A
ΣMA = 0 ⇒ GP·l = G·cosα· lZ – G·sinα·hT
ΣZi = 0 ⇒ GP + GZ = G·cosα
Gl
lG ZP ⋅=
GllG P
Z ⋅=α = 0:
sinαGl
hcosαGl
lG TZP ⋅⋅−⋅⋅=
sinαGl
hcosαGl
lG TPZ ⋅⋅+⋅⋅=
α
α
G·sinα
G·c
osα
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
DINAMIČKI UTICAJI NA OSOVINSKA OPTEREĆENJA
•UBRZANJE, KOČENJE – PRERASPODELA USLED INERCIJALNE SILE•AERODINAMIČKE SILE IZDIZANJA
O tome kasnije...
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
OSOVINSKA OPTEREĆENJA VOZILANA PODLOZI POD UZDUŽNIM NAGIBOM
Odrediti apsolutnu i procentualnu promenu osovinskih opterećenja iz prethodnog slučaja ako se vozilo nalazi na uzbrdici pod uglom α = 10°.
Visina težišta iznosi: hT = 550 mm
Koje podatke iz prethodnog zadatka koristimo a koje ne, i zašto?
Da li će zbir GP i GZ ostati jednak G ili ne, i zašto?
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
OSOVINSKA OPTEREĆENJA VOZILANA PODLOZI POD UZDUŽNIM NAGIBOM
Rešenje:
sinαGl
hcosαGl
lG TZP ⋅⋅−⋅⋅=
sinαGl
hcosαGl
lG TPZ ⋅⋅+⋅⋅= =(1141/2500)⋅1380⋅cos10° +
(550/2500)⋅1380⋅sin10° = 673 daN
=(1359/2500)⋅1380⋅cos10° -(550/2500)⋅1380⋅sin10° = 686 daN
Kontrola: GP + GZ = 686 + 673 = 1359 daN = G⋅cos10°, G = 1380 daN
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
OSOVINSKA OPTEREĆENJA VOZILANA PODLOZI POD UZDUŽNIM NAGIBOM
Procentualna promena:
ΔGP = 686 – 750 = - 64 daN ⇒ smanjenje za 8,5%
ΔGz = 673 – 630 = 43 daN ⇒ povećanje za 6,8%
Zašto ΔGP i ΔGZ nisu jednaki??
Zašto se GP smanjilo više nego što se GZ povećalo?
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
OSOVINSKA OPTEREĆENJA VOZILANA PODLOZI POD UZDUŽNIM NAGIBOM
Izvesti izraze za određivanje vertikalnih reakcija vozila koje miruje na nizbrdici.
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
OSOVINSKA OPTEREĆENJA VOZILANA PODLOZI POD UZDUŽNIM NAGIBOM
Rešenje:
sinαGl
hcosαGl
lG TZP ⋅⋅+⋅⋅=
sinαGl
hcosαGllG TP
Z ⋅⋅−⋅⋅=
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
EKSPERIMENTALNO ODREĐIVANJEVISINE TEŽIŠTA VOZILA
lG
Gl PP ⋅=
lG
Gl ZZ ⋅=
hTα
lP
lZrSt
Z1
Z2
G
l
H
a ba=lP⋅cosα +(hT-rSt)sinα
⇓hT = ...
AΣMA = 0
⇓
Z2·l⋅cosα = G·a
MERI SE: GP, GZ, Z2, l, HIZRAČUNAVA SE: α, lP, hT
H/l = tgα ⇒ α = ...
INFORMATIVNO
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
Određivanje težišta vozila Volkswagen Golf
Rastojanje između osa prednje i zadnje osovine, l 2,468 m
Masa praznog vozila, G 996 kg
Visina podizanja, H 0,5875 m
Poluprečnik pred.opterećenog točka, rSt 0,266 m
Poluprečnik zadnjeg opterećenog točka, rSt 0,276 m
Masa prednje osovine praznog vozila, GP 573 kg
Masa prednje osovine pri podignutoj zadnjoj osovini, Z1 604 kg
Radius neopterećenog točka, r0 0,272 m
Visina težišta, hT 0,585 m
PRIMER:
EKSPERIMENTALNO ODREĐIVANJEVISINE TEŽIŠTA VOZILA
INFORMATIVNO
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA NAJVEĆE DOZVOLJENE MASE VOZILA
NAJVEĆA DOZVOLJENA (UKUPNA) MASA VOZILAZULLÄSSIGES GESAMTGEWICHTPERMISSIBLE TOTAL WEIGHT (GROSS WEIGHT)
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
NAJVEĆA DOZVOLJENA MASA VOZILA− MASA PRAZNOG VOZILA
= NOSIVOST VOZILA
(CURB WEIGHT, LEERGEWICHT)
(PAYLOAD, NUTZLAST)
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA NAJVEĆE DOZVOLJENE MASE VOZILA
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
U eksploataciji ne sme doći do prekoračenja maksimalnih vrednosti osovinskih opterećenja deklarisanih od strane fabrike!
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA DOZVOLJENIH OSOVINSKIH OPTEREĆENJA
Kritično kod teretnih vozila: ugradnja hidraulične dizalice!
U praksi se provera ograničava na slučaj mirovanja na horizontalnoj podlozi.
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
lP = 1600 mmlZ = 2000 mmG0 = 8000 daN
GGPMAXPMAX = 6000 daN= 6000 daNGGZMAXZMAX = 10000 daN= 10000 daN
llPlZlPrep
LL/2
GPGZ
G0GTer
L=4200 mmlPrep = 1300 mm
Gter,MAX = ?
A
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA DOZVOLJENIH OSOVINSKIH OPTEREĆENJAPrimer: za kamion čiji su podaci zadati treba izračunati nosivost sa aspekta dozvoljenih osovinskih opterećenja GPMAX i GZMAX. Težina praznog kamiona je G0 a težina tereta je GTer.Nosivost kamiona predstavlja maksimalnu dopuštenu težinu tereta, GTer,MAX.
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA DOZVOLJENIH OSOVINSKIH OPTEREĆENJAPrincip:• Kada je kamion prazan, osovinske reakcije imaju početne minimalne vrednosti GP0 i GZ0.• Kada se kamion inicijalno optereti teretom težine GTer, vrednosti GP i GZ se povećavaju.• Daljim povećavanjem GTer, GP i GZ dalje rastu.• Ako stalno povećavamo GTer, u jednom momentu, jedna od osovinskih reakcija će
dostići svoju maksimalnu dozvoljenu vrednost. U opštem slučaju, ne znamo unapred koja.
• Kada je prva od osovina dostigla svoje maksimalno dozvoljeno opterećenje, moramo prestati sa povećavanjem GTer inače ćemo osovinu preopteretiti, što nije dopušteno. Znači, ta vrednost je GTer,MAX odnosno nosivost kamiona.
• Druga osovina je u tom momentu opterećenja težinom manjom od dopuštene.• Pošto u opštem slučaju ne znamo unapred koja osovina je merodavna za određivanje
nosivosti, moramo izračunati nosivost sa stanovišta dopuštenog opterećenja obe osovine pojedinačno, i kao merodavnu odabrati manju vrednost.
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
lP = 1600 mmlZ = 2000 mmG0 = 8000 daN
GGPMAXPMAX = 6000 daN= 6000 daNGGZMAXZMAX = 10000 daN= 10000 daN
llPlZlPrep
LL/2
GPGZ
G0GTer
L=4200 mmlPrep = 1300 mm
Gter,MAX = ?
A
Postupak:• Određujemo GP i GZ u zavisnosti od ostalih veličina; u relacijama
figuriše i GTer• Iz ovih relacija određujemo obrnute – GTer u zavisnosti od GP odnosno GZ• U prvu relaciju stavljamo da je GP = GPMAX i izračunavamo Gter,MAX1• U drugu relaciju stavljamo da je GZ = GzMAX i izračunavamo Gter,MAX2• Određujemo koja je od dve vrednosti merodavna.
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA DOZVOLJENIH OSOVINSKIH OPTEREĆENJA
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
llPlZlPrep
LL/2
GPGZ
G0GTer
ΣMA = 0 , ΣZi = 0 ⇒GP⋅l – G0⋅lZ – GTer⋅(L/2-lPrep) = 0GZ = G0 + GTer – GP
A
00 Gl
lG ZP ⋅=
00 Gl
lG PZ ⋅=
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA DOZVOLJENIH OSOVINSKIH OPTEREĆENJA
TerPrep
0Z
P Gll2L/
GllG ⋅
−+⋅=
TerPrep
0P
Z Gll2L/
1GllG ⋅⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −−+⋅=
B
Uočavamo:
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA DOZVOLJENIH OSOVINSKIH OPTEREĆENJA
TerPrep
0Z
P Gll2L/
GllG ⋅
−+⋅=
TerPrep
0P
Z Gll2L/
1GllG ⋅⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −−+⋅=
⇒ GP = 4444,4 + 0,2⋅GTer (1)
⇒ GZ = 3555,6 + 0,8⋅GTer (2)
l = lP + lZ Za zadate podatke dobijamo:
Kontrola: (1) + (2) ⇒ GP + GZ = 8000 daN + GTer, za ∀ GTer
(1) ⇒ GTer1 = 5⋅GP – 22222 daNDakle: ako hoćemo da nam GP bude toliko-i-toliko, treba da stavimo toliko-i-toliko tereta (GTer1)
(2) ⇒ GTer2 = 1,25⋅GZ – 4444,5 daNIli: ako hoćemo da nam GZ bude toliko-i-toliko, treba da stavimo toliko-i-toliko tereta (GTer2)
Uočavamo da se GZ mnogo više menja sa GTer nego GP, jer je težište tereta mnogo bliže zadnjoj osovini!
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA DOZVOLJENIH OSOVINSKIH OPTEREĆENJA
(1) ⇒ GTer1 = 5⋅GP – 22222 daNStavljajući GP = GPMAX = 6000 daN dobijamo:GTer1 = 7778 daN
Zaključak:• Nosivost kamiona iznosi 7778 daN i za nju je merodavno opterećenje prednje
osovine koje je za tu težinu tereta maksimalno dopušteno, odn. 6000 daN• U slučaju da je opterećenje zadnje osovine maksimalno dozvoljeno (GTer =
8055 daN), prednja osovina je preopterećena!
(2) ⇒ GTer2 = 1,25⋅GZ – 4444,5 daNStavljajući GZ = GZMAX = 10000 daN dobijamo:GTer2 = 8055 daN
Komentar:• Dobijena razlika je mala i za praksu irelevantna, što znači da su parametri vozila u
projektovanju pravilno odabrani (kapaciteti svih bitnih elemenata su približno jednako iskorišćeni). Može se usvojiti nosivost vozila od 8t.
• Isto tolika nosivost se dobija i na osnovu razlike između “bruto”-mase i mase praznog vozila, što takođe ukazuje da su parametri vozila pravilno usklađeni.
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
00 Gl
lG ZP ⋅= 00 G
llG P
Z ⋅=
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA DOZVOLJENIH OSOVINSKIH OPTEREĆENJA
TerPrep
0Z
P Gll2L/
Gl
lG ⋅−
+⋅= TerPrep
0P
Z Gll2L/
1Gl
lG ⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −−+⋅=
SUPERPOZICIJA OPTEREĆENJA
Princip olakšava praktična izračunavanja – ne moramo određivati novi položaj težišta za vozilo + teret, dovoljno je na poznate osovinske reakcije praznog vozila dodati reakcije usled dejstva tereta
GP = GP0 + GP.Ter GZ = GZ0 + GZ.Ter
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA DOZVOLJENIH OSOVINSKIH OPTEREĆENJA
SUPERPOZICIJA ⇒
GP = GP0 + GPVoz + GPTer
GZ = GZ0 + GZVoz + GZTer
GPGZ
G0
GVozGTer
.;ItdGl
lG;GllG
.VozZVoz
VozP0Z
0P ⋅=⋅=
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA DOZVOLJENIH OSOVINSKIH OPTEREĆENJA
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozila
Statika vozila – osovinska opterećenja
4200lPlZ
1800
2000
GPGZ
G0
GDiz
GTer
1000
4000
GP0 = 4000 daNGZ0 = 3000 daN
a)a) GDiz = 2200 daNb)b) GDiz = 2500 daN
ODREĐIVANJE NOSIVOSTI TERETNOG VOZILASA ASPEKTA DOZVOLJENIH OSOVINSKIH OPTEREĆENJA
DOMADOMAĆĆI ZADATAK 1. I ZADATAK 1. Odrediti nosivost kamiona odnosno maksimalno dozvoljenu težinu tereta tako da ne dođe do prekoračenja dozvoljenih osovinskih opterećenja i ukupne mase.
GPMAX = 6000 daNGZMAX = 10000 daNGUMAX = 16000 daN
GGTerTer = ??= ??