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.