TRANSFERENCIA DE CARGA EN ACELERACIÓN

Cuando un vehículo acelera, la fuerza que causa la aceleración está opuesta por una fuerza de

igual magnitud que actúa horizontalmente por el centro de gravedad del vehículo.

La fuerza contraria es como la fuerza inercia y porque esto actúa en la altura h encima del

dato (el nivel de tierra) esto ejerce un momento que tiende a levantar el frente del vehículo.

El efecto de levantamiento reduce la carga sobre el eje delantero y aumenta la carga sobre el

eje de reverso por la misma cantidad.

Hay una transferencia evidente de carga del frente al eje de reverso.

El principio de momentos puede ser usado para determinar la cantidad de transferencia de

carga. Fig. 1

Fig. 1 Transferencia de carga

REACCIONES ESTÁTICAS

Fig. 1(a) Muestra un vehículo de m kilogramos de masa. El centro de gravedad está a la

altura h metros sobre el nivel del suelo.

La base de rueda = b metros.

El centro de gravedad es x metros detrás del eje delantero e y metros delante del eje posterior.

Las fuerzas de reacción estáticas son Rf kilogramos fuerza en el eje delantero y el Rr

kilogramos fuerza en el eje posterior.

Considerando el vehículo en un diagrama de cuerpo libre, mostrado en Fig. 2b:

Rf= mg (y/b) (1)

Rr= mg (x/b) (2)

VEHÍCULO EN ACELERACIÓNAsuma que el vehículo tiene una aceleración en m/s2. La fuerza de inercia es F = ma.La fuerza de reacción frontal Rf es ahora la reacción dinámica, Tome momentos sobre el punto de contacto del neumático posterior sobre el camino:

CWM = ACWMRfb+Fh = mgyRfb = mgy−FhRf= mgy/b-Fh/b (3)

En esta expresión el término Fh / b es la transferencia de carga evidente. En la aceleración la carga evidente transfiere Fh / b con eficacia es colocada sobre el eje posterior y esto causa al frontal del vehículo que se eleve, en el frenado las condiciones la transferencia de carga evidente con eficacia es colocada sobre el eje delantero y esto causa que el frontal del vehículo tienda a bajarse.Ejemplo 1.

Fig. 2 Cálculos de cargas

Un vehículo Fig. 2 de masa = 1200 kilogramos tiene una distancia entre ejes de 2.5 m. El centro de gravedad del vehículo está en una altura de 0.65m y 1.2m detrás del eje delantero. Si el vehículo acelera a 5m/s² calcule:

(a) la cantidad de transferencia de carga;(b) las cargas dinámicas sobre el eje delantero y de posterior.

Utilice la g = 9.81m/s².

Solución:Primero determine la carga transferida la Fh/bF = maF = 1200×5La fuerza activa del centro de gravedad F = 6000NTransferencia de carga = Fh/b

= 6000 × 0 . 65 2.5

= 1560NDespués encuentre las reacciones estáticas Rf y Rr encuentre los momentos, utilice como punto de giro el eje posterior.

CWM = ACWM

(1200×9.81×1.3) = Rf×2.5

Rf= 1200 × 9.81 × 1.3 2.5

Rf = 6121N

Para encontrar Rr, use la sumatoria de fuerzas en el eje vertical

mg = Rf+Rr

1200×9_81 = Rf+Rr

Rr = 11 772−6121

Rr = 5651N

Las cargas dinámicas son:

Eje delantero carga dinámica

= transferencia de carga de carga estática

= 6121−1560

= 4561N

Eje posterior de carga dinámica = transferencia de carga + carga estática

= 5651+1560

= 7211N

ACELERACIÓN DE VEHÍCULO - EFECTO DE TRANSFERENCIA DE CARGA

Tracción delanteraEl esfuerzo máximo de arrastre Te que puede ser aplicado es gobernado por el coeficiente de fricción µ entre el neumático y la superficie de la calzada.El coeficiente de fricción

µ = esfuerzo de arrastre N

Esto quiere decir Te = µ x N

En este caso la fuerza que presiona las superficies de contacto es la reacción vertical (N) en el punto de contacto del neumático sobre la superficie de la calzada que, en el caso de tracción delantera, es:

De la Ecuación (3), la reacción estática en las ruedas delanteras - carga la transferencia = RF-Fh/bEsfuerzo máximo de arrastre para tracción delantera:

Te =µ (RF − Fh/b) (4)

Ejemplo 2

Un vehículo de peso = 1.8 toneladas tienen la distancia entre ejes de 2.6m y su centro de gravedad esta de 0.7m y al medio los ejes. Si el coeficiente de fricción entre los neumáticos y el camino es 0.7, calcular la aceleración máxima que es posible sobre horizontal:(a) Cuando el vehículo tiene la tracción delantera; (b) Cuando las dimensiones de vehículo son las mismas, y propulsión trasera. Tome la g = 9.81m/s².

Solución: (a) la tracción delanteraEl modo más directo de abordar este problema es de comparar la fuerza de propulsa (el esfuerzo de arrastre Te) a la fuerza máxima que puede ser aplicada en las ruedas delanteras.Como se indica en la ecuación (4) la fuerza máxima (el esfuerzo de arrastre) es dependiente de la carga de eje y la fricción. De la ecuación (4),

Te = µRF-Fh/bEl esfuerzo de Te es igual y opuesto a la fuerza de inercia que actúa en el centro de gravedad del vehículo. Si la aceleración máxima posible es a m/s², la inercia fuerza la F =ma, y esto es la F en el término de transferencia de carga, Fh / la b.

Por este razonamiento podemos decir que:Te = ma = µ (RF−Fh/b)

Escribiendo ma en el lugar de F dentro del paréntesis, esta expresión se hacema = µRF−µmah/b (5)

Los valores numéricos de m, RF, µ y la h y la b y estos ahora pueden ser substituidos por los correspondientes símbolos. Masa de vehículo m = 1800 kilogramos; coeficiente de fricción µ = 0.7; la altura del centro de gravedad = 0 .7m; b de distancia entre ejes = 2 .6m.El centro de gravedad esta al medio de los ejes, entonces el peso del vehículo uniformemente es dividido entre los dos ejes, que quieren decir esto

Rf = 1800 × 9.81 = 8829N 2Substituyendo estos valores en la ecuación ma = µRF - µmah/b da

1800 a = 0.7×8829− 0.7 × 1800 × 0.7 a 2.6

1800 a = 6180−339 a

1800 a+339 a = 6180

2139 a = 6180

a = 6180 2139

a = 2.89m/s²

Aceleración máxima con tracción delantera = 2.89m/s²

Aceleración máxima - tracción trasera

La solución (b) la tracción trasera Cuando la aceleración máxima posible en la tracción trasera es importante recordar que la transferencia de carga es añadida al eje de posterior de la carga estática.En este caso, esfuerzo máximo de arrastre.

Te = µ (Rr+Fh/b) (6)

Pero usando el mismo método que esto solía determinar la aceleración de máximo en la tracción delantera la aceleración máxima del vehículo cuando es conducido por las posteriores puede ser determinada así: ma = µRR +µmah/b

Note que la transferencia de carga ahora es añadida al eje de posterior.

Esto da 1800a = 0.7 × 8829 + 0.7×1800×0.7× a 2.61800a−339a = 6180

1461a = 6180

a = 6180 1461

a = 4.23m/s²

La aceleración máxima del vehículo en tracción trasera = 4.23m/s²

La tracción cuatro por cuatro – fijo

El movimiento ahora es transmitido por los cuatro puntos de contacto de los neumáticos sobre la superficie de calzada; la fuerza que hace presión sobre la superficie es el peso de la masa de vehículo × constante gravitacional mg. El esfuerzo máximo de tracción Te =µ mg.

La tracción cuatro por cuatro - con tercer eje diferencial

El objetivo del tercer eje diferencial es de equilibrar el esfuerzo conductor entre los ejes delanteros y del posterior. El diferencial simple transmite el frente de momento de rotación igual para criar. Esto quiere decir que el momento de rotación máximo, y el esfuerzo por lo tanto de arrastre Te, son limitados por la cantidad de momento de rotación en el eje con la menor parte de apretón de friccional. Este problema es vencido por el empleo de una cerradura diferencial. Sin embargo, la cerradura simple diferencial afecta el manejo de

vehículos del camino. Para conducción en camino de vehículos de tracción a las cuatro ruedas, existen varias formas de cerraduras diferenciales y el control electrónico es usado.

Aceleración de fuerza - esfuerzo de arrastreEl esfuerzo de arrastre es la fuerza que requieren para propulsar el vehículo contra toda la resistencia para el movimiento.

Resistencia de arrastre

La resistencia para el movimiento como la resistencia de arrastre y esto consiste en varios elementos que varían según condiciones de funcionamiento (Fig. 3). Los elementos principales de resistencia de arrastre son:

Fig. 3 Resistencia al arrastre

Al hacer rodar la resistencia esto representa aproximadamente el 40 % de la resistencia total para un familiar (sedan) de tamaño medio en una velocidad de 90 kilómetros/h (56 millas/h) sobre un camino de nivel. Una proporción grande de resistencia rodante es atribuible a neumáticos y el tipo de superficie del camino.

El viento, o el aire, la resistenciaLa resistencia de viento es dependiente del diseño de vehículo y esto varía como el cuadrado de velocidad de vehículo. Para un familiar (sedan) que viaja en 90 kilómetros/h sobre un camino de nivel, la resistencia de viento representa aproximadamente el 60 % de la resistencia total para el movimiento. La resistencia de viento es calculada por usando la fórmula Rw = kAv², donde la k es una constante que es sacado de la aerodinámica del vehículo, A = el área eficaz del vehículo que afronta el viento, y la v es la velocidad del vehículo.

La resistencia de gradienteCuando un vehículo sube una cuesta (el gradiente), el esfuerzo extra de arrastre para vencer el efecto de gravedad. Este esfuerzo suplementario de arrastre F = mgsen (ɵ), donde m = la masa de vehículo en el kilogramo, la g = gravitacional constante, y ɵ = el ángulo del gradiente en grados.

La inercia Acelerando el esfuerzo adicional de arrastre para vencer la inercia. El esfuerzo suplementario de arrastre para la aceleración la F = ma, donde m es la masa del vehículo en el kilogramo y a = la aceleración en m/s².

Fuerzas sobre un vehículo sobre un gradiente - resistencia de gradiente

Cuando un vehículo sube un gradiente, requieren que la fuerza adicional venza el efecto de gravedad. Se sabe que esta fuerza adicional como la resistencia de gradiente. Para determinar la cantidad de resistencia de gradiente es necesario resolver las fuerzas que actúan sobre el vehículo. Esto es alcanzado con la ayuda de un diagrama de fuerza, como mostrado en la Fig. 4.

Fig. 4

El peso del vehículo mg actúa verticalmente hacia abajo por el centro de gravedad del vehículo. El componente del peso que intenta hacer el vehículo volver hacia abajo el gradiente también actúa por el centro de gravedad del vehículo. Esto es la resistencia de gradiente y es la fuerza que debe ser vencida si el vehículo debe moverse en una velocidad uniforme. El diagrama de fuerza muestra que la resistencia de gradiente = mgsen (ɵ), donde ɵ es el ángulo del gradiente en grados, m es la masa del vehículo en el kilogramo y la g es la gravitacional constante.

Resistencia de la gradiente = mgsen (ɵ) (7)

Otra fuerza que actúa normal (perpendicularmente) al gradiente tiene una magnitud de compañías mgcos (ɵ) y esto es usado en otros cálculos.

El ejemplo 3Calcule la fuerza (el esfuerzo de arrastre) que requieren para vencer la resistencia de gradiente de un vehículo que pesa 3.5 toneladas sobre un gradiente de 18°. Tome la g = 9.8m/s².

Solución La F, requerida para vencer la resistencia de gradiente = mgsen (ɵ)

F = 3500 × 9.8 × 0.309N = 10 599N = 10.6kN F = el esfuerzo de arrastre = 10.6kN

Cuando un vehículo se mueve alrededor de una curva, como una esquina sobre el camino, un número de factores afectan la velocidad en la cual el vehículo puede continuar. Los dos

factores que son considerados aquí son: (1) la velocidad máxima antes de que volcamiento suceda; (2) la velocidad máxima antes de que el derrape suceda.

Vehículo sobre una pista curva.

La velocidad que volcamiento la Fig. 4 (a) muestra un vehículo que se mueve alrededor de una curva de mano izquierda, en una velocidad de vm/s. La figura 4 (b) muestra el mismo vehículo representado por un diagrama de cuerpo libre. m=masa de vehículo en el kilogramo; g = constante gravitacional; h=altura del centro de gravedad del vehículo sobre la superficie; d=distancia entre ruedas posteriores. Las fuerzas que actúan sobre el vehículo son: mg = el peso del vehículo que hace presión por el centro de gravedad; RA y RB = las reacciones normales en el centro del punto de una rueda de contacto sobre el camino; Fuerza centrífuga = mv²/r, actuando horizontalmente por el centro de gravedad. v = velocidad de vehículo en m/s y r = radio de giro en metros.

Fig. 4 velocidad de giro, vehículo que circula y va a girar a mano izquierda de m de r de radio en una velocidad de v=m/s

A punto de volcar, la rueda sobre el interior de la curva comienza a levantarse y no hay ninguna fuerza entre el neumático y el camino. En estas condiciones el efecto que de vuelca es igual y frente al efecto de corregir. Los puntos de momentos sobre el punto de contacto de la rueda externa:Momento de vuelca = corregir momento

mv2 ・h = mg ・ d r 2

v^2 = grd2h

La velocidad de vuelco v =√ (grd/2h) (8)

El ejemplo. 4En el vehículo mostrado en la Fig. 4 (b) la d de anchura de pista = 1.44m y el centro de gravedad es 0.8m sobre la tierra. Determine la velocidad de vuelco sobre una curva de 80m el radio. Utilice la g = 9.81m/s^2.

Solución h = 0.8m; d = 1.44m; r = 80m; g = 9_81m/s^2

v =√ (grd/2h)

= √ [(9.81×80×1.44)/2×0.8]

= √ 706.3

v = 26.58m/s = 95.7km/h

Dependiendo el problema pasó y el asunto, lo siguiente es variables importantes en la ingeniería de vehículo: · El centro de vehículo de gravedad la V · El cuerpo (la masa) el centro de gravedad · Los eje (la masa) los centros de gravedad Uf o Ur. La distancia de los centros de gravedad la V y Bo del eje delantero o de reverso y su altura sobre la tierra es crucial para el frenado de · y la capacidad de aceleración · el cálculo de la capacidad trepador · diseñando sistemas de freno y tracciones a las cuatro ruedas · el diseño del centro de cuerpo de gravedad y aspectos de estabilidad de vibración · investigaciones de estabilidad conductores · la determinación del momento de masas de inercia. Bajo los centros de gravedad son siempre deseables, como ellos son asociados con menos la conducción de problemas dinámicos y el funcionamiento de vehículo aumentado durante la adherencia a la calzada y el frenado, pero en la prácticaFactores que influyen en el reparto del peso por ejeEl reparto del peso, con vehículo estático, se ve afectado durante la marcha del mismo por la resistencia al aire, la resistencia por inercia (bien en aceleración o en frenada) y por pendiente. las sobrecargas han de ser consideradas, para la definición de ejes, suspensión, frenos, etc, así como, su influencia en la adherencia y seguridad. la figura, tomando momento de la fuerza que Se origina en cada situación, respecto a cualquier eje, se obtiene la sobrecarga o descarga.Bibliografía:Automotive Science and Mathematics, Allan Bonnick, First edition 2008