Obecné informace o výpočtech zatížení náprav Všechny typy přeprav pomocí nákladních vozidel vyžadují doplnění podvozku nákladního vozidla o nějakou formu nástavby. Účelem výpočtů zatížení náprav je optimalizovat umístění podvozku a nástavby. Pro přepravu maximálního užitečného zatížení bez překročení maximálního povoleného zatížení nápravy a dvounápravy je důležité brát v potaz zákonné požadavky a technická omezení. Aby mohla být provedena optimalizace zatížení, jsou zapotřebí informace týkající se zatížení podvozku a rozměrů. Rozdíl mezi zatížením levého a pravého kola na jedné nápravě nesmí překročit 3 % celkového zatížení nápravy. Nerovnoměrné zatížení způsobí naklonění vozidla na stranu. Aby bylo zajištěno dobré řízení vozidla, alespoň 20 % zatížení vozidla musí ležet na řízených nápravách. Nicméně místní požadavky mohou určovat jiné rozdělení. 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 1 (19)
Příklad: V některých případech může dojít k vyššímu zatížení náprav, pokud je nákladní vozidlo částečně zatíženo, než když vozidlo plně naloženo. Čísla ukazují, že maximálního zatížení přední nápravy je dosaženo, pokud je nákladní vozidlo naloženo přibližně na 65%. V tomto případě je maximální zatížení přední nápravy vyšší, než je povoleno při 65% zatížení, přesto je menší při plném zatížení. Například při výpočtu u vozidel pro sběr odpadu je to obráceně. Jelikož jsou vozidla nakládány ze zadní části, může dojít k vyššímu zatížení zadní nápravy při nižším než plném zatížení. 1 F (kg) 6 R (kg) 7 9 000 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 2 7 100 3 4 5 12 000 11 000 10 000 9 000 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 1. Zatížení na přední nápravě (kg) 2. Maximální zatížení přední nápravy 3. Křivka zatížení pro přední nápravu 4. Křivka zatížení pro zadní nápravu 5. Nejvyšší zatížení na přední nápravě při vykládce 6. Ukazuje, jak je vozidlo vykládáno ze zadní části 7. Zatížení na zadní nápravě (kg) 8. Hodnota zatížení jako procentní podíl maximálního zatížení 8 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % 316 998 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 2 (19)
Distributoři a dealeři společnosti Scania mají k dispozici počítačový program pro výpočet optimalizace zatížení, který může být nápomocen při výpočtech zatížení náprav. 955 1 210 3 250 6 500 Příklady výsledků z výpočtu zatížení náprav: 15 420 Přední Zadní Celkem Hmotnost podvozku 6 445 2 585 9 030 Mimořádná hmotnost 0 0 0 Hmotnost nástavby 1 146 3 404 4 550 Hmotnost 1-4 0 0 0 Výbava nástavby 2 135-135 2 000 Pohotovostní hmotnost 9 726 5 854 15 580 Zatížení 0 3 885 11 535 15 420 Zatížení 1-4 0 0 0 Hmotnost nákladu 3 885 11 535 15 420 Prázdná hmotnost 9 756 5 854 15 580 Hmotnost nákladu 3 885 11 535 15 420 Celková hmotnost vozidla 13 611 17 389 31 000 1 495 5 100 4 666 6 455 9 205 800 2 610 Maximální hmotnost 14 200 19 000 32 000 Vůle hmotnosti 589 1 611 1 000 13 611 17 389 31 000 316 999 Hmotnost na řízených nápravách 66 % Na předních řízených nápravách 43 % Limit prokluzu, Asfalt 31 % Limit prokluzu, Štěrkové cesty 18 % 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 3 (19)
Princip páky Princip páky může být rozdělen podle následujícího příkladu (předpokládejme, že vozík v příkladu nic neváží). Dvě opěrná místa vozíku vůči zemi se skládají z kola na jedné straně a z osoby, která drží zvednutý vozík na druhé straně. Pokud je zatížení umístěno blízko osoby. Osoba musí převzít větší část zatížení, zatímco kolo je zatíženo méně. 100 kg 70 kg 317 000 Pomocí posunutí zatížení blíže ke kolu se zatížení na kolo zvýší a osobě se zatížení odlehčí. 100 kg 20 kg 317 001 Pokud je zatížení posunuto před střed kola, osoba musí tlačit držadla dolů, aby se vozík nepřeklopil. 100 kg 10 kg 317 002 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 4 (19)
Zatížení pro osobu se mění podle polohy zatížení na vozíku. Pokud se systém nepohybuje, souhrn všech sil a točivých momentů se rovná 0. Pokud je zde rovnováha točivého momentu kolem středu kola, platí následující rovnice. U (kg) U = Zatížení TR = Zatížení (síla zatížení působící na osobu) C = Vzdálenost od středu kola k těžišti nákladu A = Vzdálenost mezi opěrnými body (střed kola a osoby) C TR (kg) U C = TR A A 317 003 Náklad jeho páka = hmotnost jeho páka 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 5 (19)
Provedení a výpočty AB BL/2 BL/2 Zatížení nápravy a výpočty nástavby jsou založeny na statické rovnováze, U Součet sil směřujících dolů se rovná součtu sil směřujících nahoru. To znamená, že součet hmotnosti všech komponentů vozidla a jeho nákladu je velký jako součet zatížení náprav vozidla. Součet točivých momentů vytvořených pomocí sil zemské přitažlivosti okolo bodu je stejný jako součet točivých momentů vytvořených pomocí reakčních sil okolo stejného bodu. Toto je popisováno pomocí principu páky v předchozí části. Kola v předchozím příkladu mohou být nahrazena předními koly vozidla a osoba může být nahrazena zadními koly. Rozměry Scania BEP Vysvětlení A L011 Vzdálenost mezi první přední nápravou a první hnanou nápravou. TF C K TR AB L002 Vzdálenost od přední nápravy k nástavbě Q L012.1 Vzdálenost mezi předními nápravami LL - Vzdálenost mezi první přední nápravou a teoretickým středem zatížení pro obě přední nápravy A AT L 317 004 L L014 Vzdálenost mezi první hnanou zadní nápravou a teoretickým středem zatížení dvounápravy AT L015 Teoretická vzdálenost náprav, měřeno mezi předním a zadním teoretickým středem nákladu BL - Vnější délka nákladového prostoru K - Vzdálenost mezi středem nosiče nákladu a těžištěm nástavby C - Vzdálenost mezi předním středem nákladu a těžištěm nákladu, nástavby nebo přídavné hmotnosti 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 6 (19)
Hmotnosti a vzorce Typ hmotnosti: Rozložená hmotnost Přední Zadní T = Celková hmotnost naloženého vozidla TF TR W = Hmotnost podvozku WF WR N = Mimořádná hmotnost, například pro NF NR hydraulickou ruku U = Hmotnost nákladu a nástavby UF UR Použijte následující vzorec: T = W + N + U C U = AT UR Nebo v zápisu: C = AT UR U = UF + UR U Aby byla zajištěna rovnováha, musí celková hmotnost nákladu a nástavby U vynásobená jeho pákou C poskytovat stejný výsledek jako poměr U, který leží přes těžiště zadní nápravy, UR, vynásobený teoretickou vzdáleností náprav, AT. C je neznámá, protože potřebujeme získat možnou délku nákladu BL. Umístění délky nákladu BL je obecně určeno odchylkou K, která by měla být co nejblíže k 0. 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 7 (19)
Zadejte následující informace: Povolené zatížení nápravy Hmotnost vozidla a rozvor Hmotnost nástavby a jakékoliv doplňkové výbavy Výpočet Zde je pět příkladů výpočtů: Hmotnost vpředu (kg) Hmotnost vzadu (kg) Celková hmotnost (kg) Celková hmotnost TF TR T naloženého vozidla Hmotnost podvozku - WF - WR - W Mimořádná hmotnost - NF - NR - N Náklad + nástavba = UF = UR = U 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 8 (19)
Příklad 1: Tahač s konfigurací kol 6x4 Účelem výpočtu je určit umístění točnice (C), aby bylo zajištěno optimální zatížení nápravy. Začněte výpočet získáním následujících faktů: U Maximální povolené zatížení nápravy Hmotnost vozidla a rozvor A = 4 300 mm L = 677,5 mm AT = A + L = 4 977,5 mm TF A C L TR Výpočet Hmotnost vpředu (kg) Hmotnost vzadu (kg) Celková hmotnost (kg) Celková hmotnost a TF = 7 000 TR = 19 000 T = 26 000 Hmotnost podvozku - WF = 4 790 - WR = 3 350 - W = 8 140 Náklad + točnice = UF = 2 210 = UR = 15 650 = U = 17 860 AT 317 005 a. Naložené vozidlo Vypočtěte C pomocí následujícího vzorce: C = AT UR = 4 977,5 15 650 = 4 362 mm U 17 860 Pro využití maximálního povoleného zatížení nápravy, musí být točnice umístěna 4 350 mm za přední nápravou, K je poté 0. 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 9 (19)
Příklad 2: Nákladní vozidlo s hydraulickou rukou namontovanou vzadu a konfigurací kol 6x2 Účelem výpočtu je získat rozdělení zatížení hydraulické ruky na přední nápravu a zadní nápravy. N Začněte výpočet získáním následujících faktů: Maximální povolené zatížení nápravy Hmotnost vozidla a rozvor Hmotnost a těžiště hydraulické ruky A = 4 600 mm L = 612 mm (6x2) AT = A + L = 4 600 + 612 = 5 212 mm NF A L NR C = 7 400 mm AT N = 2 500 kg C 317 006 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 10 (19)
Pomocí použití principu páky může být proveden následující výpočet: NR = N C = 2 500 7 400 = 3 550 kg AT 5212 NR = 3 550 kg za podmínek, že: NF = N - NR = 2 500-3 550 = -1 050 kg NF = - 1 050 kg Pamatujte si, že hmotnost na přední nápravu se stává negativní, jinými slovy se sníží zatížení přední nápravy. Pro výpočet celého vozidla, NF a NR jsou vloženy v příslušných těžištích v pokračujících výpočtech. 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 11 (19)
Příklad 3: Nákladní vozidlo s hydraulickou rukou za kabinou a konfigurací kol 4x2 Účelem výpočtu je získat rozdělení zatížení hydraulické ruky na přední nápravu a zadní nápravy a vhodné délky plošiny pro nástavbu. AB N BL/2 BL BL/2 Začněte výpočet získáním následujících faktů: U Maximální povolené zatížení nápravy Hmotnost vozidla a rozvor Hmotnost a těžiště hydraulické ruky Viz příklad 2 pro výpočet rozdělení zatížení hydraulické ruky na nápravy. A = AT = 4 300 mm AB = Alespoň 1 100 mm podle popisu hydraulické ruky a výpočtu TF C TR WF = 4 260 kg WR = 1 848 kg A J 317 007 N = 1 950 kg Výpočet Celková hmotnost a Hmotnost vpředu (kg) Hmotnost vzadu (kg) Celková hmotnost (kg) TF = 7 500 TR = 11 000 T = 18 500 Hmotnost podvozku - WF = 4 260 - WR = 1 848 - W = 6 108 Výbava, hydraulická ruka - NF = 1 586 - NR = 364 - N = 1 950 Náklad + nástavba = UF = 1 654 = UR = 8 788 = U = 10 442 a. Naložené vozidlo 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 12 (19)
Vypočtěte C pomocí následujícího vzorce: C = AT UR 4 300 8 788 C = U 10 442 = 3 619 mm Zadejte nekratší možný rozměr AB pro získání nejdelší možné ložné plochy (BL) při optimálním rozdělení zatížení náprav. C = AB + BL/2 3 619 = 1 100 + BL/2 BL/2 = 2 519 mm Nejdelší možná ložná plocha (BL) při optimálním rozdělením zatížením nápravy je 5 038 mm. Použijte korbu sklápěčky se standardní délkou 4 400 mm. Předchozí výpočet ukazuje, že korba sklápěčky má prostor za hydraulickou rukou. 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 13 (19)
Vypočtěte rozměr AB pro možnost výběru korby sklápěčky s optimální délkou a přijatelným zadním přesahem. C = AB + BL/2 3 619 = AB + 2 200 AB = 1 419 mm Nejzazší bod korby sklápěčky od přední nápravy je: C + BL/2 = 3 619 + 2 200 = 5 819 mm Zadní přesah (J) za zadní nápravou je poté: (C + BL/2) - A = 5 819-4 300 = 1 519 mm Umístěním osy korby 1 000 mm za poslední zadní nápravu získáme přesah 519 mm za osou korby. To je přijatelná hodnota a výběr korby sklápěčky s délkou 4 400 mm nemusí být měněn. 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 14 (19)
Příklad 4: Sklápěč s konfigurací kol 8x4*4 AB BL/2 BL/2 Účelem výpočtu je získat vhodnou délku ložné plochy (BL) a umístění bez překročení maximálního povoleného zatížení nápravy. Výběr délky musí v tomto případě také poskytovat vhodný přesah pro zajištění dobré stability sklápění. Začněte výpočet získáním následujících faktů: C U K Maximální povolené zatížení nápravy Hmotnost vozidla a rozvor Zatížení nástavby a doplňkové výbavy V tomto příkladě se sklápěčem je výpočet proveden na základě případného rozdělení zatížení Rozměr (AB) je obecně neznámá, to jest rozměr mezi přední nápravou a přední částí nástavby. Minimální povolený rozměr AB je indikován pro různé délky kabiny. Minimální rozměr AB pro kabinu 14 je uveden jako 320 mm. TF A L TR A = 3 350 mm K = 0 L = 1 256 mm AT = A + L = 4 606 mm (podle ICD) AT 317 008 Výpočet Hmotnost vpředu (kg) Hmotnost vzadu (kg) Celková hmotnost (kg) Celková hmotnost a TF = 7 100 TR = 24 000 T = 31 100 Hmotnost podvozku - WF = 4 870 - WR = 4 585 - W = 9 455 Náklad + nástavba = UF = 2 230 = UR = 19 415 = U = 21 645 a. Naložené vozidlo 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 15 (19)
Pro výpočet C použijte následující vzorec C: C = AT UR 4 606 19 415 C = U 21 645 = 4 131 Použijte následující vzorec pro výpočet, jak dlouhá může být nejdelší nástavba (BL) s optimálním rozložením zatížení nápravy: C + K = AB + BL/2 4 131 = 320 + BL/2 BL = 7 622 mm Nejdelší nástavba s optimálním rozdělením zatížením nápravy je 7 622 mm. 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 16 (19)
Použijte korbu sklápěčky se standardní délkou 6 200 mm. Následující výpočet ukazuje, že vybraná korba sklápěčky má dostatek prostoru. Vypočtěte rozměr AB pro ukázku, jaká délka korby poskytuje přijatelný zadní přesah. C = AB + BL/2 4 131 = AB + 6 200/2 AB = 1 031 mm Pro korbu sklápěčky s ložnou plochou (BL) 6 200 mm je nejzazší bod korby sklápěčky od přední nápravy následující: C + BL/2 4 131 + 3 100 = 7 231 mm Rozvor pro dvounápravu je 1 355 + 1 305, jak je uvedeno v ICD pro vozidlo. Zadní přesah za poslední nápravou je: (C + BL/2) - (A + 1 355 + 1 305) = (4 131 + 3 100) - (3 350 + 1 355 + 1 305) = 7 231-6 010 = 1 221 mm Pokud je osa korby umístěna 550 mm za poslední zadní nápravou, získáme přesah 671 mm (1 221-550 = 671 mm) za osou korby. To je přijatelná hodnota a výběr korby sklápěčky s délkou 6 200 mm nemusí být měněn. 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 17 (19)
Příklad 5: Domíchávač betonu s konfigurací kol 8x4 Účelem výpočtu je určit optimální umístění domíchávače betonu při nejvyšším povoleném zatížení náprav. Začněte výpočet získáním následujících faktů: Maximální povolené zatížení nápravy Hmotnost podvozku vozidla a rozvor Hmotnost nástavby a doplňkové výbavy a jejich příslušné těžiště (ST). AB U AT = 4 005 mm ST = 2 941 mm, rozměr od přední hrany nástavby Výpočet Hmotnost vpředu (kg) Hmotnost vzadu (kg) Celková hmotnost (kg) Celková hmotnost a TF = 13 000 TR = 19 000 T = 32 000 Hmotnost podvozku - WF = 6 385 - WR = 2 720 - W = 9 105 Náklad + nástavba = UF = 6 615 = UR = 16 280 = U = 22 895 TF Q C AT TR a. Naložené vozidlo A 317 009 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 18 (19)
Vypočtěte C pro nalezení, kde musí být umístěno těžiště vůči středu přední nápravy. C = AT UR 4 005 16 280 = U 22 895 = 2 848 mm Pro určení umístění domíchávače betonu vůči první přední nápravě, musí být proveden výpočet rozměru AB. Jelikož C začíná od středu zatížení vpředu, polovina rozvoru předních náprav, je v tomto případě použito 1 940/2 = 970 mm. AB = C - ST + polovina rozvoru předních náprav = 2 848-2 941 + 970 = 877 mm Umístěte domíchávač betonu 877 mm za první přední nápravu. 04:20-01 Vydání 1 cs-cz 19 (19)