KURZUS: Közúti közlekedés alapjai

MODUL: V. modul: Közúti járművek dinamikája

24. lecke: A motor jelemzői. A kerekekre ható erők. Tengelyterhelések

|  | Tevékenység: Olvassa el a jegyzet VIII. fejezetének 3-. oldalán található tananyagot. (Zwikli Sándor dr. szerk. Közlekedéstechnika II., Universitas-Győr Nonprofit Kft.) A szöveg tanulmányozása közben az alábbiakra figyeljen: - Elemezze az 5. oldalon található diagramokat az alábbiak alapján: :jegyezze meg a nyomaték, a teljesítmény és a fajlagos fogyasztás mértékegységét, :jegyezze meg, mit ábrázolunk a diagram vízszintes tengelyén, :jegyezze meg, hogyan alakul a motor teljesítménye, nyomatéka és a fajlagos fogyasztása a fordulatszám függvényében. - Vázolja le magának papírra az egyes görbéket, hogy azokat később fel tudja idézni. - Tanulmányozza a gördülő kerékre ható erők öt esetét (8-10. oldal). Jegyezze meg, hogy az egyes esetekben mikor fejt ki a motor nyomatékot a kerékre, és a jármű súlyerejéből adódóan milyen erők hatnak a kerékre. A 10. oldal 6. ábrája segítségével párosítsa az egyes esetekhez az út jellemzőit. - Tanulja meg, hogyan kell felírni azokat a nyomatéki egyensúlyi egyenleteket, amelyekből jármű statikus tengelyterhelései meghatározhatók. Tetszőleges konkrét értékekkel (járműtömeg, a súlypont tengelyektől mért távolsága) oldja meg az egyenleteket. Vizsgálja meg azt az esetet, amikor a tengelyterhelések adottak, és ebből határozza meg a súlypont helyét. - Jegyezze meg, hogy lejtőn/emelkedőn hogyan változnak a jármű tengelyterhelései a vízszintes helyzethez viszonyítva. - Jegyezze meg, hogy lassításkor/gyorsításkor hogyan változnak a jármű tengelyterhelései a statikus a helyzethez viszonyítva. Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha - Ábra alapján el tudja dönteni, hogy a teljesítmény, nyomaték vagy fajlagos fogyasztás görbét ábrázol. - Az egyes görbékkel ábrázolt motorjellemzőkhöz párosítani tudja azok mértékegységét. - Az erőviszonyok leírásához párosítani tudja a kerékre ható erők eseteit. - Önállóan fel tudja írni a jármű statikus tengelyterheléseire vonatkozó nyomatéki egyenleteket. - Konkrét adatok alapján meg tudja határozni a statikus tengelyterheléseket, illetve a súlypont helyét. - Felsorolásból ki tudja választani, hogy a statikus helyzethez viszonyítva a jármű tengelyterhelései mely esetekben nőnek, illetve csökkennek.
| További információk a tananyaghoz
| A gördülő kerékre ható erők
| Forgatott vontató kerék Ha a jármű emelkedőn halad felfelé, akkor a jármű súlyereje, amely a tengelyeken adódik át a kerekekre (az ábrán piros színnel jelölve) felbontható az emelkedővel párhuzamos és az emelkedőre merőleges összetevőre. Az emelkedővel párhuzamos összetevő ekkor a mozgás ellen hat, tehát a kerék vontatja a járművet.
A személygépkocsik első tengelyének terhelése (a motor elhelyezése miatt) rendszerint nagyobb, mint a hátsó tengelyé, ezért rajzoltuk az első tengelyre nehezedő súlyerőt nagyobbra. |
Vontató kerék
1. ábra
| Vontatott kerék Ha a jármű lejtőn halad lefelé, akkor a súlyerőből származó erő lejtő irányú összetevője a mozgással megegyező értelemben hat, tehát vontatja a kereket előre.
Vontatott kerék
2. ábra
| Tengelyterhelések vízszintes útfelületen, statikus állapotban
Emlékeztető: Nyomaték=erő*erőkar. Az erőkar az erő hatásvonalának forgásponttól mért távolsága. | A feladat kiinduló adatai a következők: G: a jármű nehézségi ereje [N] LA: a súlypont távolsága az első tengelytől [m] LB: a súlypont távolsága a hátsó tengelytől [m]. Előfordulhat, hogy az LA, vagy az LB helyett a jármű tengelyeinek távolságát (L-t) adják meg. Ekkor a hiányzó adat az L=LA+LB összefüggésből számítható. A jármű tengelyterhelései az egyensúly feltételei alapján számíthatók. A következő ábrán látható jármű vízszintes talajon áll. Csak akkor lehet nyugalomban, ha a rá ható erők eredője nulla, és a rá ható nyomatékok eredője is nulla. Σ F = 0 és Σ M = 0 . A járműre hat a lefelé mutató nehézségi erő (G=mg), valamint a kerekekre a talaj tartóerejéből származó felfelé mutató erő. Az első, illetve a hátsó tengelyeken levő kerekekre ható talajerőket összegeztük, és GA-val, illetve GB-vel jelöltük. A Σ F = 0 képletből kiindulva a felfelé mutató erők összegének ugyanakkorának kell lennie, mint a lefelé mutató erők összege (eredőjük csak így lehet nulla), azaz G=GA+GB.
A járműre ható erők
3. ábra
| GB meghatározása: A Σ M = 0 képletből kiindulva írjuk fel az erők nyomatékát a jármű első tengelyére. (Mivel a GA hatásvonala áthalad ezen a tengelyen, nyomatéka nulla, így az egyenletben nem szerepeltetjük.) A nyomatéki egyenlet az első tengelyre: Σ M = G B ∗ ( L A + L B ) − G ∗ L A = 0 Ebből az egyenletből GB-t kifejezve a G B = G ∗ L A L A + L B képlet adódik a hátsó tengely terhelésére. A korábban már említett G=GA+GB összefüggésből kindulva az adott G és a most kiszámított GB segítségével a GA meghatározható: G A = G − G B
| Feladat: Írja fel a nyomatékokat a hátsó tengelyre, és a fentiek alapján (az egyensúlyi egyenleteket felhasználva) határozza meg az első tengely terhelését megadó képletet! Javasoljuk, hogy a képletek megtanulása helyett azt jegyezze meg, hogy hogyan kell a nyomatékokat az egyes tengelyekre felírni, mert ennek segítségével minden, ehhez a témához kapcsolódó feladatot meg fog tudni oldani!

|  | Önellenőrző kérdések
| 1. Milyen görbét ábrázol a kép?
| A motornyomatékot a fordulatszám vagy a sebesség függvényében.
| Fajlagos fogyasztást fordulatszám vagy a sebesség függvényében.
| A motorteljesítményt fordulatszám vagy a sebesség függvényében.
| 2. Milyen mértékegységben adjuk meg a motornyomaték érékeit az alábbiak közül?
| Nm.
| kW (vagy LE).
| g/kWh.
| 3. A fenti ábrán hányas szám jelöli a fajlagos fogyasztás görbéjét?
| 1
| 2
| 3
| 4. Mit jelent az, hogy a jármű kereke forgatott és vontatott?
| A motor hajtónyomatékot fejt ki a kerékre. A jármű tömegéből adódóan a kerékre a haladással ellentétes értelmű erő hat.
| A motor nem fejt ki hajtónyomatékot a kerékre. A jármű súlyából adódó vonóerő éppen legyőzi az ellenállásokat.
| A motor hajtónyomatékot fejt ki a kerékre. A jármű tömegéből adódóan a kerékre nem hat haladással ellentétes vagy megegyező értelmű erő.
| A motor hajtónyomatékot fejt ki a kerékre. A jármű tömegéből adódóan a kerékre a haladással megegyező értelmű erő hat.
| A járművet fékezni kell. A jármű súlyából adódó vonóerő nagyobb, mint az ellenállási erők.
| 5. A fenti kép hányas számmal jelölt pályaszakaszára jellemző az, hogy a jármű kereke forgatott és vontatott?
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6. Határozza meg a fenti jármű tengelyterheléseit! LA= 1m LB= 1,5m G= 10 000 N GA=N. GB=N.
Tipp: írja fel a nyomatéki egyeneletet az első tengelyre, és ebből fejezze ki az LA-t! Ne feledkezzen meg a G=GA+GB összefüggésről! | 7. Lemértük a fenti ábrán látható jármű tengelyterheléseit: GA= 5 000N GB= 4 000N A tengelyek távolsága: L= 3,375m Milyen távolságra van a jármű súlypontja az első tengelytől? (LA=?) LA=m.
Az "emelkedő" itt arra utal, hogy a jármű orra az út magasabban lévő része felé mutat. | 8. Az alábbiak közül mely esetekben csökken a jármű első tengelyének terhelése a vízszintes útfelület statikus helyzetéhez képest?
| Ha a jármű emelkedőn áll, vagy emelkedőn halad egyenletes sebességgel.
| Ha a jármű lejtőn áll, vagy lejtőn halad egyenletes sebességgel.
| Ha a jármű vízszintes úton lassít.
| Ha a jármű vízszintes úton gyorsít.