Wojskowa Akademia Techniczna

Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu

Mechanika ruchu pojazdów

Temat: Wyznaczanie środka ciężkości

Wykonali:

Igor Dudzic

Michał Dudzic

Grupa:

M9M1S1

Data wykonania ćwiczenia: 21.03.2012 r.

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia laboratoryjnego było wyznaczenie środka ciężkości pojazdu Polonez Truck oraz określenie wpływu mas umieszczonych w pojeździe na jego przemieszczenie.

W tym celu pojazd ustawiony był na specjalnych wagach, które mierzyły naciski jakie wywierało każde koło na podłoże.

Pomiary dokonywane były w różnych wariantach obciążeniowych:

1. bez kierowcy i pasażera

2. z samym kierowcą

3. z samym pasażerem

4. z kierowcą i pasażerem

5. z kierowcą i pasażerem + ładunek (różne rozmieszczenie)

Wyznaczenie wysokości środka masy wymagało przeprowadzenia pomiarów przy dwóch położeniach pojazdu. W tym celu w drugiej części ćwiczenia pod przednią oś pojazdu podstawiono drewniane podstawki najazdowe. Zmierzono także promienie statyczne kół przy każdym wariancie obciążenia.

Sprawozdanie dotyczy wariantu z kierowcą i pasażerem bez dodatkowego obciążenia.

1. STANOWISKO POMIAROWE

1. Stanowisko pomiarowe zawierało:

- pojazd osobowy FSO Polonez Truck,

- cztery wagi tensometryczne,

- przewody łączące

- mostek tensometryczny ze skalnikiem siły,

- przymiar liniowy,

- obciążniki 5kg,

- drewniane podstawki najazdowe (20,5cm).

1. Przygotowanie stanowiska:

- sprawdzenie ciśnień w ogumieniu,

- sprawdzenie połączeń wag z mostkiem tensometrycznym,

- wyzerowanie wag,

- ustawienie pojazdu na wagach (koło na środku wagi),

- zmierzenie i zanotowanie wymiarów pojazdu,

- pomiar promieni statycznych kół przy każdym wariancie obciążenia,

- pomiar odległości rozmieszczenia poszczególnych mas.

1. OBLICZENIA POŁOŻENIA ŚRODKA CIĘŻKOŚCI POJAZDU

1. Wyznaczenie odległości środka ciężkości od osi przedniej.

Waga kierowcy: 90kg

Waga pasażera: 90kg

KOŁO	OBCIĄŻENIE [kg]	PROMIEŃ STATYCZNY [m]
Przednie prawe	380,4*	0,28
Przednie lewe	380,6	0,28
Tylne prawe	439,4	0,31
Tylne lewe	435,4	0,31

*odjęte zostały 2 N – niewyzerowana waga

Q = 1431,8 kg = 14318 N

Q_kp= 90 + 90 = 180 kg = 1800 N

Z₁ = 382,4 + 380,6 = 763 kg = 7630 N

Z₂ = 439,4 + 435,4 = 874,8 kg = 8748 N

a = 1,56 m

b = 1,27 m

L= 2,83 m

a_kp = 1,28 m

h _c= 0,508 m

Qz = Q + Q_kp = 1431,8 + 180 =1611,8 kg = 16118 N

Q_z • a_z = Q_kp • a_kp + Q • a

$a_{z} = \frac{Q_{\text{kp}} \bullet a_{\text{kp}} + Q \bullet a}{Q_{z}}$ = $\frac{1800 \bullet 1,28 + 14318 \bullet 1,56}{16118}$ = 1,53 m

1. Wyznaczenie odległości środka ciężkości od kół prawych.

Z_L = 380,6 + 435,4 = 816 kg = 8160 N

Z_P = 380,4 + 439,4 = 819,8 kg = 8198 N

S = 1,36 m

c = 0,687 m

d = 0,673 m

Z racji tego, że kierowca i pasażer siedzieli symetrycznie względem osi podłużnej samochodu i mieli porównywalne masy, przyjmujemy że środek ciężkości nie zmienił swojego położenia w kierunku poprzecznym.

1. Obliczenie wysokości środka ciężkości

KOŁO	OBCIĄŻENIE [kg]	PROMIEŃ STATYCZNY [m]
Przednie prawe	374,2*	0,28
Przednie lewe	374,4	0,28
Tylne prawe	445,6	0,31
Tylne lewe	441,6	0,31

*odjęte zostały 2 N – niewyzerowana waga

Qz = 16118 N

Z₂ = 445,6 + 441,6 = 887,2 kg = 8872 N

a = 1,56 m

b = 1,27 m

L= 2,83 m

y = 0,205 m

Obliczenie kąta nachylenia:

$$tg\alpha = \frac{y}{\sqrt{L^{2} - y^{2}}} = \frac{0,205}{\sqrt{{2,83}^{2} - {0,205}^{2}}} = 0,073$$

arctg0, 073 = 4, 175

Równanie momentów względem punktu styku przednich kół:

Q_z • [(h−r)sinα+a_z•cosα] − Z₂ • L • cosα = 0

Obliczenie wysokości środka ciężkości:

$h = \frac{(Z_{2} - Z_{2} \bullet cos\alpha) \bullet L}{Q_{z} \bullet tg\alpha} + \ r$=$\frac{(8872 - 8872 \bullet cos4,175) \bullet 2,83}{16118 \bullet tg4,175} + 0,31$= 0,39m

Wnioski

Po umieszczeniu w pojeździe kierowcy i pasażera o porównywalnych masach współrzędne środka ciężkości zmieniły się następująco:

- odległość środka ciężkości od osi przedniej zmieniła się z 1,56 m (pusty pojazd) na 1,53 m – środek ciężkości przesunął się o 3 cm w stronę przedniej osi,

- położenie środka ciężkości w kierunku poprzecznym nie zmieniło się,

- wysokość środka ciężkości zmieniła się z 0,508 m na 0,39 m – środek ciężkości obniżył się o ok. 11 cm.