Как определяется нагрузка на ось автомобиля пример
Нагрузка на ось грузового автомобиля
Одним из видов автомобильных весов являются автомобильные весы для поосного взвешивания, предназначенные для определения нагрузки на каждую ось автомобиля. Такие весы можно увидеть вблизи мостов и других дорожных сооружений. Перед весами, как правило, установлен соответствующий дорожный знак с допустимой нагрузкой на ось автомобиля.
Нагрузка на ось (осевая нагрузка) – это нагрузка от массы автомобиля, передаваемая на дорожную поверхность колесами одной оси.
Попробуем разобраться в сущности понятия «нагрузка на ось».Масса автомобиля (снаряженная или полная) и нагрузки на его оси связаны соотношением:
Масса автомобиля = Нагрузка на переднюю ось + Нагрузка на заднюю ось.
Например, для двухосного грузового автомобиля «Газель» (ГАЗ-3302) это соотношение имеет вид:
3500 кг (полная масса) = 1200 кг + 2300 кг.
Для трехосных автомобилей, у которых средний и задний мост объединены в заднюю тележку, вышеуказанное соотношение немного отличается:
Масса автомобиля = Нагрузка на переднюю ось + Нагрузка на заднюю тележку.
Например, для трехосного бортового автомобиля КАМАЗ-53215 распределение массы выглядит следующим образом:
19650 кг (полная масса) = 4420 кг + 15230 кг.
Допустимая осевая нагрузка- разрешённая нагрузка, передаваемая на дорогу колёсами одной оси автомобиля. Этот параметр используется при проектировании автомобилей. Например, для двухосных автомобилей допустимые осевые нагрузки установлены в следующих пределах:
Расстояние между осями(м)
Допустимая нагрузка на каждую ось (т)
Автомобили группы А
Автомобили группы Б
К группе А относятся автомобили, у которых максимальная осевая нагрузка составляет 6 – 10 т. Их эксплуатация допускается только на дорогах I – III категории. К группе Б относятся автомобили с максимальной осевой нагрузкой 6 т, эксплуатация которых допускается на всех автомобильных дорогах.
Таким образом, нагрузка на ось автомобиля – это один из основных весовых параметров автомобиля, используемый при его проектировании и эксплуатации. В эксплуатации нормирование и контроль нагрузки на ось актуально, в основном, для грузовых автомобилей. С этой целью используются автомобильные весы для поосного взвешивания.
Категории дорог
Дороги I и II категорий с капитальными типами покрытий полнее отвечают условиям автомобильного движения. К их числу относят, например, новые автомагистрали с несколькими полосами движения в каждом направлении и двухполосные, имеющие по одной полосе движения в одну сторону. Широкие полосы движения (3,75 м), ограниченные максимальные уклоны (3. 4 %), увеличенные радиусы поворота и уширенные обочины обеспечивают на этих дорогах безопасность движения и достаточную пропускную способность.
Дороги III категории, рассчитанные на менее интенсивное движение, имеют облегченное усовершенствованное покрытие. Ширина каждой полосы движения такой дороги может быть уменьшена до 3,5 м, радиусы кривых в плане до 400 м, максимальные уклоны До 5 %.
К IV категории относятся дороги с твердым покрытием, но не всегда усовершенствованным (булыжник, гравий). Ширина полосы движения на них не более 3 м, минимальные радиусы поворотов 250 м, максимально продольные уклоны 6 %.
К V категории относятся профилированные дороги, не имеющие твердого покрытия (проходящие по естественному грунту). Иногда их поверхность обрабатывают специальными добавками, связующими грунт, и несколько повышающими стойкость верхнего слоя. В осеннюю и весеннюю распутицу, а также в период снежных заносов они обычно становятся непроезжими, но в начале зимы, с наступлением первых морозов и до сильных снегопадов, а также летом в сухое время грунтовые дороги обладают хорошими качествами для эксплуатации.
Расчет предельной нагрузки на ось
Не стоит забывать и о сезонных ограничениях. В нашей стране, как известно, с середины апреля до середины мая допустимая нагрузка на ось у тяжеловозов ограничивается 6 тоннами. Хотя, по мнению некоторых специалистов, это все еще слишком много. В своих выкладках они опираются, например, на опыт Беларуси. В прошлом году сезонные ограничения там были уменьшены до 5 тонн на ось. Как ни странно, экономика это выдержала без особых проблем. Транзитникам, правда, пришлось несладко: на границе пришлось разгружаться до 5 тонн на ось, брать еще одну машину, везти груз до противоположной границы и там снова перегружать фуры в обратном порядке.
Динамическое взвешивание. Автомобильные весы для взвешивания в движении.
Суть динамического взвешивания сводится к тому, что вес автомобиля с грузом определяется без остановки автомобиля, но скорость его при этом не должна превышать 5 км/час. Обычно для этого используются поосные автомобильные весы, которые фиксируют вес каждой оси, а потом определяют вес автомобиля. Для предприятий, у которых большой грузооборот, такие весы подходят более всего. Однако при динамическом взвешивании погрешность может быть достаточно большая. Она составляет минимум полпроцента. А иногда доходит и до трех процентов. Есть и другие минусы. Такие весы требуют громоздкий фундамент. А для отвода воды из него придется строить дренажные устройства. Такой комплекс работ обязателен, поскольку основные части весов расположены ниже отметки «ноль». Впрочем, необходимо подчеркнуть, что автомобильные весы могут быть и в бесфундаментном исполнении. Их целесообразно использовать там, где проводятся, к примеру, сезонные работы. Дорогостоящий капитальный фундамент в этом случае не нужен из-за конструктивных особенностей весов. Весы просто устанавливаются на дорожные плиты или бетонную дорогу. Таким образом, термин «бесфундаментные весы» не совсем точен. Фундамент все-таки есть, но он временный.
Статистическое взвешивание. Автомобильные весы для статистического взвешивания
Суть статического взвешивания сводится к тому, что вес автомобиля с грузом определяется тогда, когда автомобиль полностью остановился на платформе весов, то есть на грузоприемном устройстве, которое установлено на тензодатчики. В основе принципа действия таких весов – преобразование силы тяжести груза, который взвешивается посредством тензорезисторных весоизмерительных датчиков, в электрический сигнал. Этот сигнал обрабатывается в весовом индикаторе. Весовой индикатор индицирует массу груза. Кстати, весовой индикатор можно подключить к компьютеру, если в этом есть необходимость. Естественно, такой способ сулит максимальную точность при взвешивании. Она доходит до 0,01 процента! Понятно, что такой способ автовзвешивания для коммерческого учета подходит более всего.
Важно! В случае буксирующего транспортного средства, предназначенного для сочленения с полуприцепом (тягача для полуприцепа), в качестве массы, которую следует принимать в расчет при классификации этого транспортного средства, используют массу снаряженного транспортного средства (тягача) с учетом массы, соответствующей максимальной статической вертикальной нагрузке, передаваемой на тягач полуприцепом, а также, если это применимо, максимальной массы груза, размещенного на тягаче.
Датчики нагрузки на оси
Система ARTAL-GSM-AE позволяет определять параметр «нагрузка на оси». Просмотр нагрузки на оси происходит на сервере NetRadar в виде текущего цифрового значения или графика за прошедший период. Нагрузка на оси определяется по датчику нагрузки на оси, установленному на одной из осей автомобиля. Аналог- Бортовой онлайн терминал СКРТ 45 Просмотр нагрузки на оси происходит на сервере оперативного мониторинга ORF Monitor Контроль нагрузки на оси позволяет избежать штрафов за превышение ограничения нагрузки и в то же время обеспечить полную загрузку машины.
Законадательные ограничения максимальных разрешенных масс и допустимых нагрузок
Методика расчета нагрузки на ось для грузовых автоперевозок
Тяга к знаниям — она как «старость», в самый неожиданный момент может настичь любого. Вот и мы, застигнутые врасплох, протянули ручки к знаниям. Хотя все «изучали» в школе физику, но по жизни простейшая задачка вызывает ступор. Наша цель — понять возможности перераспределения нагрузок на оси тягача и полуприцепа при изменении расположения груза в полуприцепе. И применение этого знания на практике.
Все уравнения, описывающие наши объекты, относятся к тем моментам, когда они либо находятся в состоянии покоя, либо двигаются равномерно и прямолинейно (с точки зрения классической механики эти состояния описываются одними и теми же уравнениями и, находясь внутри системы, невозможно понять, покоится ли она или двигается равномерно и прямолинейно). В эти моменты сумма всех сил, действующих на каждый из рассматриваемых объектов, равна нулю. А также сумма всех моментов сил, действующих на каждый из объектов, равна нулю.
Наша задача не привязана к какому-либо конкретному типу тягачей, полуприцепов и грузов. Поэтому все формулы будут предоставлены в общем виде. Однако, поскольку нашей целью не является получение абстрактных формул и решение систем уравнений, а мы хотим решить практические вопросы, то величины, которые могут быть измерены на практике, будут полагаться известными. Кроме того, мы будем рассматривать двуосный тягач и одноосный полуприцеп. В нулевом приближении при увеличении количества осей у тягача и/или полуприцепа нагрузка на каждую ось уменьшается пропорционально. Т.е. если мы получим, что нагрузка на одну ось составляет 10 тонн, то замена одной оси на 2 приведёт к тому, что нагрузка на каждую из осей будет составлять 5 тонн. Если практические измерения покажут неприменимость такого подхода, при котором нагрузка делится между осями поровну, то необходимо будет уточнить и дополнить модель.
Рассмотрение системы из 3-х объектов будем проводить последовательно, т.е. сначала рассмотрим один тягач, затем добавим к нему полуприцеп, после чего добавим груз и посмотрим, как можно оптимизировать нагрузку на оси тягача и полуприцепа, изменяя положение груза в полуприцепе.
1. Тягач
Любая задача в механике начинается с рисунка, на котором отмечены все важные в контексте задачи геометрические размеры; силы, действующие на объекты; а также указана система отсчета, в которой мы пишем все уравнения.
Рисунок 1.
Итак, условие, что сумма всех сил, действующих на тело равна нулю, приводит нас к уравнению:
Рассмотрим ось, проходящую через переднюю ось грузовика (и направленную, как мы договаривались ранее, перпендикулярно плоскости рисунка). Сумма всех моментов сил действующих на тело, равна $0$. Это следует из того, что раз грузовик находится в состоянии покоя (а он очевидно находится в состоянии покоя, см. также замечание относительно состояния покоя и равномерного прямолинейного движения во вступлении), то он не вращается вокруг любой выбранной оси. Значит он не вращается в том числе вокруг оси, проходящей через переднюю ось грузовика. Это даёт нам уравнение:
Как можно применить формулу (1.3) на практике?
Для этого рассмотрим тягач Mercedes Actros 1841.
Данные взяты не из бумажек, измерения проводились на реальном пункте взвешивания — на весах. В баке было 500 литров дизельного топлива.
Расстояние между осями нашего тягача Mercedes Actros 1841 — 3600 мм.
Чтобы корректно подставить эти значения в формулу (1.3) обсудим сначала вопрос о размерности физических величин.
Масса — скалярная величина, измеряется в килограммах. Сила — векторная величина, измеряется в Ньютонах.
Таким образом, мы видим, что сила однозначно связана с массой, и в принципе, нам всё равно, в чём измерять силу — в Ньютонах или в килограммах — это вопрос договорённости. Когда речь идёт о нагрузке, которую оказывает автомобиль на дорогу, общепринятой единицей измерения этой нагрузки являются килограммы. В формулу (1.3) входит отношение нагрузки на заднюю ось к весу тягача. Вес (по определению) это сила, с которой тело давит на горизонтальную опору или растягивает вертикальный подвес. Таким образом, вес — это сила. Но раз мы договорились о том, что все силы мы измеряем не в Ньютонах (как мы все привыкли со школы), а в килограммах, то и вес тягача мы выражаем в килограммах. Т.е. от веса переходим к массе.
Итак, давайте рассчитаем расстояние от передней оси тягача Mercedes Actros 1841 по формуле (1.3) с учётом рассуждений о единицах измерения:
Все рассуждения о нагрузке, которая измеряется в килограммах, будут применяться и в дальнейшем при практическом применении выведенных формул. См., например, вычисление центра тяжести полуприцепа по формуле (2.4).
2. Тягач с полуприцепом
Если к тягачу, рассмотренному ранее, присоединён полуприцеп без груза, то нагрузка на его оси изменяется.
Рисунок 2.
Рассмотрим рис.2. Мы можем записать по отдельности для тягача и полуприцепа оба условия равновесия. Необходимо отметить, что положение центра тяжести тягача, вычисленное согласно (1.3), не изменится после присоединения полуприцепа.
Что даёт нам уравнение (2.1) с практической точки зрения? Если мы, зная массу тягача, измерим нагрузку на его переднюю и заднюю оси при присоединении пустого полуприцепа, то используя уравнение (2.1) мы можем вычислить силу, с которой пустой полуприцеп «давит» на тягач:
Рассмотрим теперь полуприцеп.
Для того чтобы определить, где находится центр тяжести полуприцепа (это важно — мы ищем положение центра тяжести именно самого полуприцепа, а не системы «тягач+пустой полуприцеп»), запишем условие равенства моментов сил, действующих на полуприцеп, относительно оси, проходящей через заднюю ось полуприцепа:
Эта формула пригодится нам в дальнейшем при рассмотрении груза, находящегося в полуприцепе. Также мы можем вычислить нагрузку на ось полуприцепа (считаем что ось на полуприцепе одна) по следующей формуле:
Полуприцеп трёхосный, но в рамках оговоренной ранее методики мы считаем нагрузку на каждую ось одинаковой. Посмотрим, к каким результатам нас это приведёт. Рассчитаем по формуле (2.2) силу взаимодействия тягача и полуприцепа, сила с которой полуприцеп давит на «седло» тягача:
Подставим теперь полученную величину в формулы (2.4) и (2.5):
Если теперь мы хотим рассчитать нагрузку на каждую из осей, то общую нагрузку необходимо поделить на 3 (т.к. у полуприцепа 3 оси). Полученный результат можно показать при помощи следующей таблицы:
Отклонение расчёта от
реального значения, кг
3. Тягач с полуприцепом и грузом
Перейдём теперь к рассмотрению общего случая, когда в полуприцепе находится груз. Теперь мы должны на основании рассчитанных ранее характеристик грузовика и полуприцепа выяснить, как будут распределяться нагрузки на оси при различном положении груза. При этом необходимо сделать следующую оговорку: мы будем предполагать, что рама полуприцепа является идеально жесткой, не деформируется при наличии груза и распределяет нагрузку равномерно на каждый метр своей длины. Т.е. истории, подобные той, что описана на сайте в разделе страшных рассказов, выходят за рамки текущей задачи.
Рисунок 3.
Итак, запишем условие равенства сил, и моментов сил, действующих на тягач:
Теперь запишем аналогичную пару уравнений для полуприцепа, при этом условие равенства моментов сил будем рассматривать относительно задней оси полуприцепа.
Итак, запишем условие равенства сил, и моментов сил, действующих на тягач:
$ <\large m^
4. Что нужно для расчета нагрузок на оси грузового автопоезда
Итак, любая модель подразумевает в первую очередь набор исходных данных; переменную величину, изменяющееся значение которой влияет на результаты; алгоритм расчёта и результат.
Что нам необходимо в качестве исходных данных?
Нужно геометрическое описание тягача и полуприцепа:
| $<\large L_T>$ | — расстояние между осями тягача; |
| $<\large l_1>$ | — расстояние от передней оси тягача до точки сцепки с полуприцепом; |
| $<\large L^ | — расстояние от задней оси полуприцепа до места сцепки с тягачом. |
Необходимо знать распределение нагрузки на оси тягача без полуприцепа:
$<\large N_<1<,>0>^
$<\large N_<2<,>0>^
Необходимо знать распределение нагрузки на оси тягача при присоединении полуприцепа без груза:
$<\large N_<1<,>1>^
$<\large N_<2<,1>>^
Если каждый груз представляет из себя коробку, внутри которой вес распределен равномерно, то центр тяжести находится на середине ширины коробки. В данном случае шириной мы называем геометрический размер стороны коробки, параллельный борту полуприцепа.
Поупражняйтесь в расчетах и распределении груза
Мы сделали калькулятор для расчета нагрузок на оси грузового автопоезда в составе седельного тягача и полуприцепа.
5. О распределении нагрузки на задние оси полуприцепа
Ранее было сделано предположение о том, что нагрузка на задние оси полуприцепа распределяется равномерно. Это предположение приводит к расхождению теоретических расчётов с экспериментальными результатами. Причём пренебречь этими расхождениями мы не можем, поскольку они превышают точность измерений на статических весах в пунктах весового контроля.
Для учёта неравномерной нагрузки можно применить несколько различных подходов:
Ослабление исходной модели.
Давайте проверим, к чему нас это предположение приведёт. Уравнения (4.1), (4.2) принимают вид:
Как на «коленках» рассчитать нагрузку на ось
Поскольку время неумолимо идет к «заветной» дате, 01 апреля, а никаких положительных известий от Минэкономразвития в этом году, в отличие от прошлого года нет, то надо готовиться к сезонному весеннему закрытию дорог 2014 года.
Об этом я уже немного раньше говорил, ведь опубликован проект приказа Росавтодора. В нем указаны дороги, которые закрываются в те или иные сроки, список тоже есть у меня на моем сайте. Но ведь сами дороги никто не закрывает, просто мы так говорим.
Как самому рассчитать нагрузку на осьНа этих дорогах вводятся ограничения по допустимой нагрузке на каждую ось транспортного средства. Вот это введение ограничения по нагрузке на ось грузового автомобиля и есть то, что мы называем «закрытие дороги на просушку«.
Как посчитать разрешенную, или реальную нагрузку на ось транспортного средства? Есть одна простая, народная, но достаточно приближенная методика, позволяющая более-менее прикинуть предельно допустимые нагрузки на оси транспортного средства. Я ее подглядел у создателя и идейного вдохновителя сайта Транспорт-КТГ. На их сайте можно точно рассчитать нагрузки на оси для конкретных моделей автомашин и прицепов, задать иные вопросы и, что самое главное, получить квалифицированные на них ответы.
Примерный расчет нагрузки на ось транспортного средства
Пусть есть в наличии трехосный тягач + трехосный прицеп (итого всего осей 3+3=6). Надо перевезти груз 20 т.
Решаем задачу: какова максимальная нагрузка на все оси автопоезда?
Лирическое отступление: Ну чтобы быть честным, самый правильный и «точный» расчет нагрузок на оси транспортного средства перевозчику произведут на первом же посту весового контроля. Там самые правильные методики и самые точные цифры нагрузок на ось автопоезда.
И с ними, самое главное, не поспоришь. Вернее, можно, но только в Арбитражном суде. Вот, к примеру, недавно открылся пост весового контроля на «Коле».
Приступаем к решению транспортной задачки….
И, в итоге всех этих расчетов, получаем такую картинку максимальных нагрузок на оси автопоезда:
3.9 + 5.8 + 5.8 + 7.5 + 7.5 + 7.5
Я не гарантирую, что данный расчет верен, он дает примерное понимание распределение нагрузок по осям. Уж лучше так, чем никак.
Ну а что реально в жизни, так это только пост весового контроля скажет.
Ведь все эти нагрузки на оси автомобиля зависят от стольких параметров! Что и пальцев на всех руках не хватит их пересчитать.
Удачи на дороге! И поменьше перевесов и привесов на дороге!
С полной версией стать можно ознакомитьсяу меня на сайте.
Развесовка груза по осям автомобиля
В процессе перевозки груза с помощью автотранспорта одной из важнейших задач является правильное его размещение в кузове. Это исключит риск порчи товара, а также позволит равномерно распределить нагрузку на ось автомобиля. Дело в том, что у каждой машины своя грузоподъемность, то есть показатель, определяющий максимально допустимый вес груза, который можно разместить в кузове или на открытой платформе.
Зависит она от технических характеристик транспортного средства, а также от числа колесных осей как на самом тягаче, так и на прицепе. О том, какова допустимая нагрузка на ось автомобиля во время перевозки товаров фурами, а также что такое развесовка груза по осям, пойдет речь в нашем сегодняшнем разговоре.
Допустимый вес грузовых автомобилей
Согласно Постановлению Правительства, регламентирующему правила транспортировки грузов автомобильным транспортом, установлен максимальный вес ТС в тоннах. Так, для одиночных автомобилей с двумя осями допустимая масса составляет 18 т. Если осей три, разрешается перевозить 25 тонн груза. Если осей четыре, вес груза может достигать 32 тонны, при пяти осях допустимая масса – 35 тонн.
Транспорт, состоящий из 6-ти и более осей, считается автопоездом, с ними дела обстоят иначе. Так, в автопоездах с двумя осями максимальный груз равен 28-ми тоннам, с четырьмя – 36-ти, с пятью – 40-ка тоннам и с шестью и больше допустимая масса составляет 44 тонны.
Допустимый перегруз на ось
Согласно требованиям действующего законодательства, перегруз во время перевозки грузов фурами считается административным нарушением и наказывается штрафом. Контроль над движением грузовых авто по российским дорогам лежит на плечах Госавтоинспекции, которая обязана действовать согласно следующим нормативно-правовым документам:
Итак, масса грузового авто проверяется по 2-м параметрам, а именно:
Под понятием допустимой массы подразумевается показатель, который закладывается компанией-производителем ТС. Он всегда указывается в паспорте. Вес, который разрешен к использованию, складывается из веса самой машины, к которому плюсуется вес находящегося «на борту» груза.
К примеру, в паспорте указано, что максимальная разрешенная масса составляет 25 тонн. Из них 9 тонн – это масса автомобиля. Значит, в кузове можно размещать груз весом не более 16 тонн (25-9 = 16).
Если транспортное средство вместе с грузом весит больше 44 тонн, это уже не одиночное ТС, а автопоезд и для его проезда необходимо получать специальное разрешение, где четко указан маршрут, а также время отправки и приезда в пункт назначения.
При весе ТС и груза более 80 тонн представитель Госавтоинспекции лично составляет оптимальный маршрут следования, учитывая при этом состояние транспортных артерий и максимально допустимые нагрузки на те или иные их участки.
Вторым значимым показателем является нагрузка на ось грузового автомобиля. Под ней подразумевают давление, передающееся на дорожное полотно от колес одной оси ТС. Примечательно то, что нагрузка на заднюю ось всегда выше, чем на переднюю, ведь у подавляющего большинства машин грузовой отсек расположен сзади, тогда как в передней части находится двигатель и прочие технические узлы.
Для контроля давления на оси грузовых авто ввели понятие максимальной осевой нагрузки. Под ним имеется в виду давление на дорогу, которое оказывает самая большая ось грузовика. На основании данного показателя в определенный период времени вводятся ограничения, запрещающие движение большегрузов по той или иной дороге.
О наличии таких ограничений можно узнать по соответствующим дорожным знакам, которые устанавливаются на конкретных участках пути. Перечень всех допустимых осевых нагрузок приведен в приложении №2 к уже упомянутому нами выше Постановлению Правительства.
Правила распределения груза
От того, правильно ли расположен груз в кузове, зависит равномерность распределения нагрузки на колеса. Чтобы выполнить развесовку по осям соответствующим образом, необходимо придерживаться следующих правил:
Расчет осевой нагрузки для двухосного транспорта
Схема развесовки по осям выполняется в соответствии со специально выведенными формулами. Так, если речь идет о двухосном автомобиле, руководствоваться необходимо следующими данными:
Расчет осевой нагрузки для трехосного транспорта
Нормы нагрузки для трехосных грузовиков определяются в соответствии с таким соотношением:
Суммарная нагрузка от передней оси и т.н. задней тележки, образованной средней и задней осями, должна соответствовать весу авто.
Расчет нагрузки по осям полуприцепа
Чтобы правильно выполнить развесовку по осям грузового автомобиля с полуприцепом, необходимо сделать следующее:
Как загрузить фуру без перегруза по осям
Только благодаря правильной загрузке автомобиля товаром можно гарантировать его целостность и сохранность в процессе транспортировки. Существует понятие максимальной загрузки фуры, и чтобы ему соответствовать, необходимо придерживаться таких правил:
Штрафы за перегруз
На территории РФ штраф за нарушении правил развесовки по осям большегрузов и превышение допустимых норм определяется ст. 12.21.1 КоАП. Его сумма зависит от того, насколько превышены допустимые показатели, а также кто именно будет нести наказание:
Заключение
Разместить груз в кузове ТС совсем не сложно, главное – правильно определить допустимое давление на каждую ось. Так можно гарантировать сохранение целостности перевозимых товаров, избежать поломок авто, преждевременного и неравномерного износа покрышек, минимизировать риск возникновения аварийных ситуаций и избежать штрафов.