Динамические нагрузки на ось

Определение нагрузки на ось транспортного средства при любых условиях является первым простым применением второго закона Ньютона. Это важный первый шаг в анализе поведения при ускорении и торможении, так как нагрузка на ось определяет тяговое усилие, достигаемое на каждой оси, влияя на ускорение, преодолеваемый подъём, максимальную скорость и тяговое усилие на прицепном устройстве.

Рассмотрим автомобиль, показанный на Рисунке 1.6, на котором показаны наиболее значимые силы, действующие на транспортное средство.

Рис 1.6. Разные силы, действующие на транспортное средство.

•W - вес транспортного средства, действующий на его CG с величиной, равной его массе, умноженной на ускорение свободного падения. При наклоне он может иметь две компоненты, косинусную компоненту, перпендикулярную к поверхности дороги, и синусную компоненту, параллельную дороге.

•Если автомобиль ускоряется вдоль дороги, удобно представлять этот эффект эквивалентной силой инерции, известной как "Сила Даламбера" (Жан-ле-Рон Даламбер, 1717-1783), обозначаемой W/g*ax , действующей в центре тяжести, в направлении, противоположном ускорению [26].

•К шинам будут приложены силы, перпендикулярные дороге, обозначаемые Wf и Wp, представляющие динамический вес,  который несут передние и задние колёса.

•В плоскости земли в месте контакта с шиной могут действовать силы тяги, Fxf и Fxr или силы сопротивления качению, Rxf и Rxr.

•DA является аэродинамической силой, действующей на корпус транспортного средства. Она может быть представлена ​​как действующая на точку над землей, расположенной на высоте ha, или продольной силой такой же величины в плоскости земли с соответствующим моментом (аэродинамическим продольным моментом), равным DA, умноженному на ha.

•Rhz и Rhx представляют собой вертикальную и продольную силы, действующие на устройство сцепки, когда транспортное средство тащит за собой прицеп.

Нагрузка, которую несёт на себе каждая ось, состоит из статической составляющей и нагрузки, передаваемой с переда назад (или наоборот), возникающей из-за других сил, действующих на автомобиль. Нагрузка на переднюю ось может быть найдена суммированием моментов относительно точки "А" под задними колёсами. Предполагая, что автомобиль не ускоряется в продольном направлении, сумма моментов в точке A должна быть равна нулю.

По конвенции SAE, крутящий момент вокруг точки A является положительным по направлению часовой стрелки. Тогда:

(1-3)

Обратите внимание, что положению при подъёме соответствует положительный угол Θ, так что синусный член положителен. Положение при спуске приводит к отрицательному значению этого члена.

Из уравнения (1-3) мы можем найти решение для Wf и из аналогичного уравнения относительно точки B мы можем найти решение для Wf. Следовательно, формулы нагрузки на ось:

(1-4)

(1-5)