Axeltrycksberäkningar. Allmänt om axeltrycksberäkningar

Transkript

1 Alla typer av transportarbete med lastbil kräver att lastbilschassit kompletteras med någon form av påbyggnad. Syftet med axeltrycksberäkningar är att optimera chassits och påbyggnadens placering. Det är viktigt för att kunna transportera maximal nyttolast utan att överskrida maximalt tillåtna axel- och boggitryck, med hänsyn till lagkrav och tekniska begränsningar. För att kunna göra en lastoptimering krävs bland annat uppgifter om chassits vikter och mått. Skillnaden mellan den högra och vänstra sidans hjultryck på en axel får inte överstiga 3 % av det totala axeltrycket. En sned belastning gör att fordonet lutar i sidled. För att fordonet ska ha god styrbarhet måste minst 20 % av fordonets vikt ligga på de styrande axlarna. Lokala bestämmelser kan dock föreskriva annan fördelning. 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 1 (19)

2 Exempel I vissa fall uppstår högre axeltryck när en lastbil är delvis lastad än när den är fullastad. Bilden visar att maximalt framaxeltryck uppnås när lastbilen är lastad till ungefär 65 %. I det här fallet är det maximala framaxeltrycket högre än tillåtet vid 65 % last, trots att det vid full last ligger under. Vid beräkning på till exempel sopbilar så blir förhållandena omvända. Eftersom de lastas bakifrån kan ett högre bakaxeltryck uppstå vid laster mindre än full last. 1 F (kg) 6 R (kg) 7 1. Belastning på framaxeln (kg) Maximalt framaxeltryck 3. Lastningskurva för framaxeln 4. Lastningskurva för bakaxeln 5. Högsta tryck på framaxeln vid avlastning 6. Visar hur fordonet avlastas bakifrån 7. Belastning på bakaxeln (kg) 8. Lastens storlek i procent av maxlasten % :20-01 Utgåva 1 sv-se 2 (19)

3 Scanias distributörer och återförsäljare har ett datorbaserat beräkningsprogram för lastoptimering vilket är ett hjälpmedel vid axeltrycksberäkningar Exempel på resultat från en axeltrycksberäkning: Fram Bak Totalt Chassivikt Extra vikt Påbyggnadsvikt Vikt Påbyggnadsutrustning Tjänstevikt Last Last Lastvikt Tomvikt Lastvikt Bruttovikt Maxvikt Viktmarginal Vikt på styrda axlar 66 % På styrda framaxlar 43 % Slirgräns asfalt 31 % Slirgräns grusväg 18 % 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 3 (19)

4 Hävstångsprincipen Axeltrycksberäkningar Hävstångsprincipen kan beskrivas med följande exempel (kärran i exemplet antas vara viktlös): Kärrans två markstöd utgörs av ett hjul i ena änden och en person som lyfter kärrans andra ände. När en last placeras nära personen måste denne bära en stor del av lasten medan hjulet bär en mindre del. 100 kg 70 kg Genom att flytta lasten närmare hjulet ökar belastningen på hjulet och personen behöver bära en mindre del av lasten. 100 kg 20 kg Om vikten placeras framför hjulets centrum måste personen trycka kärrans handtag nedåt för att kärran inte ska tippa framåt. 100 kg 10 kg :20-01 Utgåva 1 sv-se 4 (19)

5 Belastningen för personen varierar i förhållande till lastens placering på kärran. När systemet inte är i rörelse är summan av alla krafter och moment lika med 0. När momentjämvikt råder kring hjulets centrum gäller följande ekvation: U = Lasten TR = Belastningen (lastens reaktionskraft på personen) C = Avståndet från hjulets centrum till lastens tyngdpunkt A = Avståndet mellan markstöden (hjulets centrum och personen) U C = TR A Lasten dess hävstång = belastningen dess hävstång C U (kg) A TR (kg) :20-01 Utgåva 1 sv-se 5 (19)

6 Begrepp och beräkningar AB BL/2 BL/2 Axeltrycks- och påbyggnadsberäkningar bygger på statisk jämvikt. U Summan av de nedåtriktade krafterna är lika stora som summan av de uppåtriktade. Det gör att summan av vikten för lastbilens alla komponenter och last är lika stor som lastbilens axelvikter. Summan av tyngdkrafternas utövade moment kring en punkt är lika med summan av reaktionskrafternas utövade moment kring samma punkt. Det beskrivs genom hävstångsprincipen i föregående avsnitt. Hjulen i tidigare exempel kan ersättas med lastbilens framhjul och personen med bakhjulen. Mått Scania BEP Förklaring A L011 Avstånd mellan första framaxel och första drivande axel AB L002 Avstånd från framaxel till påbyggnad TF C K TR Q L012.1 Avstånd mellan framaxlar LL - Avstånd mellan första framaxel och teoretiskt belastningscentrum för de båda framaxlarna A AT L L L014 Avstånd mellan första drivande bakaxel och teoretiskt belastningscentrum för boggin AT L015 Teoretiskt axelavstånd, avstånd mellan det främre och bakre teoretiska belastningscentrum BL - Lastbärarens yttre längd K - Avstånd mellan lastbärarens mittpunkt och tyngdpunkt för last och påbyggnad C - Avstånd mellan främre belastningscentrum och tyngdpunkt för last och påbyggnad eller extra vikt 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 6 (19)

7 Vikter och formler Typ av vikt: Fördelad vikt Fram Bak T = Totalvikt för lastat fordon TF TR W = Chassivikt WF WR N = Extra vikt, till exempel kran NF NR U = Last och påbyggnadsvikt UF UR Använd följande formler: T = W + N + U C U = AT UR Eller omskriven: C = AT UR U = UF + UR U För att uppnå jämvikt ska den totala vikten av last och påbyggnad (U) multiplicerad med sin hävarm (C), ge samma resultat som den del av U som ligger över bakre axeltyngdpunktscentrum (UR), multiplicerad med det teoretiska axelavståndet (AT). Räkna ut C för att sedan kunna räkna ut lastytan (BL). Placeringen av lastytan (BL) går vanligen ut på att avvikelsen (K) ska hamna så nära 0 som möjligt. 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 7 (19)

8 Ta fram följande fakta: Tillåtna axeltryck Lastbilens vikter och axelavstånd Påbyggnadens vikt samt den eventuella extrautrustningens vikt Beräkning Vikt fram (kg) Vikt bak (kg) Totalvikt (kg) Totaltvikt för lastat fordon TF TR T Chassivikt - WF - WR - W Extra vikt - NF - NR - N Last + påbyggnad = UF = UR = U Här följer fem beräkningsexempel. 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 8 (19)

9 Exempel 1: Dragbil med hjulkonfiguration 6x4 Beräkningens syfte är att ta reda på var vändskivan (C) ska placeras, för att uppnå optimalt axeltryck. Börja beräkningen med att ta fram följande fakta: U Högsta tillåtna axeltryck Lastbilens vikter och axelavstånd A = mm L = 677,5 mm AT = A + L = 4 977,5 mm TF A C L TR Beräkning Vikt fram (kg) Vikt bak (kg) Totalvikt (kg) Totalvikt a TF = TR = T = Chassivikt - WF = WR = W = Last + vändskiva = UF = = UR = = U = AT a. Lastat fordon Räkna ut C genom följande beräkning: C = AT UR = 4 977, = mm U För att utnyttja de maximalt tillåtna axeltrycken ska vändskivan placeras mm bakom framaxeln, K blir då 0. 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 9 (19)

10 Exempel 2: Lastbil med bakmonterad kran och hjulkonfiguration 6x2 Beräkningens syfte är att ta reda på kranens viktfördelning på framaxlar respektive bakaxlar. N Börja beräkningen med att ta fram följande fakta: Högsta tillåtna axeltryck Lastbilens vikter och axelavstånd Kranens vikt och tyngdpunkt A = 4600 mm L = 612mm (6x2) AT = A + L = = mm NF A L NR C = 7400 mm AT N = kg C :20-01 Utgåva 1 sv-se 10 (19)

11 Genom att använda hävstångsprincipen kan följande beräkning göras: NR = N C = = kg AT 5212 NR = kg på villkor att: NF = N - NR = = kg NF = kg Notera att vikten på framaxeln blir negativ, med andra ord så minskar trycket på framaxeln. För beräkning av ett helt fordon ska NF och NR läggas in på respektive tyngdpunktscentrum i den fortsatta beräkningen. 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 11 (19)

12 Exempel 3: Lastbil med kran bakom hytt och hjulkonfiguration 4x2 Beräkningens syfte är att ta reda på kranens viktfördelning på framaxlar respektive bakaxlar samt lämplig flaklängd för påbyggnaden. AB N BL/2 BL BL/2 Börja beräkningen med att ta fram följande fakta: U Högsta tillåtna axeltryck Lastbilens vikter och axelavstånd Kranens vikt och tyngdpunkt Se exempel 2 för beräkning av kranens viktfördelning på axlarna. A = AT = 4 300mm AB = Minst mm enligt kranbeskrivning och beräkning WF = kg WR = kg N = kg TF C A TR J Beräkning Vikt fram (kg) Vikt bak (kg) Totalvikt (kg) Totalvikt a TF = TR = T = Chassivikt - WF = WR = W = Utrustning, kran - NF = NR = N = Last + påbyggnad = UF = = UR = = U = a. Lastat fordon 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 12 (19)

13 Räkna ut C genom följande beräkning: C = AT UR C = U = 3619mm Sätt in det kortast möjliga AB måttet för att få fram den längsta lastytan (BL) som är möjlig med optimal axeltrycksfördelning. C = AB + BL/ = BL/2 BL/2 = mm Den längsta möjliga lastytan (BL) med optimal axeltrycksfördelning blir mm. Använd ett tippflak som har en standardlängd på mm. Föregående beräkning visar att tippflaket får plats bakom kranen. 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 13 (19)

14 Räkna ut AB-måttet för att kunna välja ett tippflak med optimal längd och ett acceptabelt baköverhäng. C = AB + BL/ = AB AB = mm Tippflakets bakersta punkt från framaxeln blir följande: C + BL/2 = = mm Överhänget (J) bakom bakaxeln blir då följande: (C + BL/2) - A = = mm Placeras tippaxeln mm bakom bakaxeln är det ett överhäng på 519 mm bakom tippaxeln. Det är ett acceptabelt värde och valet av tippflak med en längd på mm behöver inte ändras. 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 14 (19)

15 Exempel 4: Tippbil med hjulkonfiguration 8x4*4 Beräkningens syfte är att få fram en lämplig längd på lastytan (BL) och placering utan att överskrida det högsta tillåtna axeltrycket. Vald längd bör också ge ett lämpligt överhäng för att i det här fallet bland annat uppnå god tippstabilitet. Börja beräkningen med att ta fram följande fakta: AB BL/2 C U K BL/2 Högsta tillåtna axeltryck Lastbilens vikter och axelavstånd Påbyggnadens vikt och extrautrustningens vikt I det här exemplet med tippbil utförs beräkningen med jämnt fördelad last. Vanligen söker man AB-måttet mellan framaxel och påbyggnadens främre del. Det minsta tillåtna AB-måttet finns angivet för de olika hyttlängderna. Det minsta ABmåttet är angivet till 320 mm för 14-hytten. TF A L TR A = 3350mm K = 0 L = 1256mm AT = A + L = mm (enligt ICD) Beräkning Vikt fram (kg) Vikt bak (kg) Totalvikt (kg) Totalvikt a TF = TR = T = Chassivikt - WF = WR = W = Last + påbyggnad = UF = = UR = = U = a. Lastat fordon AT :20-01 Utgåva 1 sv-se 15 (19)

16 Använd följande förmel för beräkning av C: C= AT UR C = U = Använd följande formel för kunna räkna ut hur lång den längsta påbyggnaden (BL) kan vara med optimal axeltrycksfördelning: C + K = AB + BL/ = BL/2 BL = mm Den längsta påbyggnaden med optimal axeltrycksfördelning är mm. 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 16 (19)

17 Använd ett tippflak som har en standardlängd på mm. Följande uträkningen visar att tippflaket som är valt får plats. Räkna ut AB-måttet för att se vilken flaklängd som ger ett acceptabelt baköverhäng. C = AB + BL/ = AB /2 AB = mm För ett tippflak med lastytan (BL) mm blir tippflakets bakersta punkt från framaxeln följande: C + BL/ = 7231mm Axelavståndet för boggin är , vilket syns på fordonets ICD. Överhänget bakom sista axeln blir: (C + BL/2) - (A ) = ( ) - ( ) = = 1221 mm Placeras tippaxeln 550 mm bakom sista bakaxeln blir det ett överhäng på = 657 mm bakom tippaxeln. Det är ett acceptabelt värde och valet av tippflak med en längd på mm behöver inte ändras. 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 17 (19)

18 Exempel 5: Betongroterbil med hjulkonfiguration 8x4 Beräkningens syfte är att få fram optimal placering av betongroteraren med hänsyn till högsta tillåtna axeltryck. Börja beräkningen med att ta fram följande fakta: Högsta tillåtna axeltryck Lastbilens chassivikt och axelavstånd Påbyggnadens och extrautrustningens vikt samt deras respektive tyngdpunkter (TP). AB U AT = mm TP = mm, mätt från påbyggnadens framkant TF TR Beräkning Vikt fram (kg) Vikt bak (kg) Totalvikt (kg) Totalvikt a TF = TR = T = Chassivikt - WF = WR = W = Last + påbyggnad = UF = = UR = = U = Q C AT a. Lastat fordon A :20-01 Utgåva 1 sv-se 18 (19)

19 Räkna ut C för att få reda på var tyngdpunkten bör vara placerad i förhållande till främre belastningscentrum. C = AT UR = U = mm För att få fram betongroterarens placering i förhållande till första framaxeln räknas AB-måttet fram. Eftersom C utgår från främre belastningscentrum används halva framaxelavståndet, i det här fallet 1 940/2 = 970 mm. AB = C - TP + halva framaxelavståndet = = 877 mm Placera betongroteraren 877 mm bakom första framaxeln. 04:20-01 Utgåva 1 sv-se 19 (19)