Kun kuorma-autoa halutaan käyttää mihin tahansa kuljetustyöhön, sen alustaa täytyy täydentää jonkinlaisella päällirakenteella. Akselipainolaskelmien tavoitteena on optimoida alustan ja päällirakenteen sijainti. On tärkeää pystyä kuljettamaan suurin mahdollinen hyötykuorma ylittämättä suurinta sallittua akseli- ja telipainoa ja noudattaen lakisääteisiä vaatimuksia ja teknisiä rajoituksia. Jotta kuorma pystytään optimoimaan, tarvitaan tietoja alustapainoista ja -mitoista. Ero oikean ja vasemman pyöräpainon välillä ei saa samalla akselilla olla yli 3 % akselin kokonaispainosta. Epätasainen kuorma saa ajoneuvon kallistumaan sivulle. Ajoneuvon hyvän ohjattavuuden varmistamiseksi vähintään 20 % ajoneuvon painosta tulee kohdistua ohjaaville akseleille. Paikalliset säädökset saattavat kuitenkin määrätä erilaisen jakauman. 04:20-01 Painos 1 fi-fi 1 (19)
Esimerkki Joissain tapauksissa akselipaino nousee suuremmaksi osittain kuormattuna kuin täysin kuormattuna. Kuvasta näkyy, että etuakselin enimmäispaino saavutetaan, kun kuorma-autoa on kuormattu noin 65 %. Tässä tapauksessa etuakselin enimmäispaino on sallittua suurempi 65 %:n kuormituksella, vaikka se täydellä kuormituksella on pienempi. Kun laskelmia tehdään esimerkiksi jäteautoille, olosuhteet ovat päinvastaiset. Koska ne kuormataan takaa, taka-akselipaino voi olla korkeampi osittaisilla kuormilla. 1 F 9 000 2 8 000 7 100 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 3 4 6 5 7 R 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. Etuakselin kuormitus 2. Etuakselin enimmäispaino 3. Etuakselin kuormituskäyrä 4. Taka-akselin kuormituskäyrä 5. Etuakselin enimmäiskuormitus purettaessa 6. Näyttää, kuinka ajoneuvon kuorma puretaan takaa 7. Taka-akselin kuormitus 8. Kuorman suuruus prosentteina maksimikuormituksesta 8 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % 316 998 04:20-01 Painos 1 fi-fi 2 (19)
Scanian maahantuojilla ja jälleenmyyjillä on kuorman optimointia varten tietokoneistettu laskentaohjelma, joka auttaa akselipainolaskelmissa. 955 1 210 3 250 6 500 Esimerkkituloksia akselipainolaskelmista: 15 420 Etuosa Takaosa Yhteensä Alustapaino 6445 2585 9030 Lisäpaino 0 0 0 Päällirakennepaino 1146 3404 4550 Paino 1 4 0 0 0 Päällirakennelaitteet 2135-135 2000 Ajopaino 9726 5854 15 580 Kuorma 0 3885 11 535 15 420 Kuorma 1 4 0 0 0 Kuorman paino 3885 11 535 15 420 Tyhjäpaino 9756 5854 15 580 1 495 5 100 4 666 800 2 610 Kuorman paino 3885 11 535 15 420 Ajoneuvon kokonaispaino 13 611 17 389 31 000 Maksimipaino 14 200 19 000 32 000 6 455 9 205 Painomarginaali 589 1611 1000 Paino ohjaavilla akseleilla 66 % 13 611 17 389 31 000 316 999 Ohjaavilla etuakseleilla 43 % Luistoraja, asfaltti 31 % Luistoraja, soratie 18 % 04:20-01 Painos 1 fi-fi 3 (19)
Vipusääntö Akselipainolaskelmat Vipusääntöä voidaan kuvata seuraavalla esimerkillä (oletetaan, että esimerkin kärry on painoton). Kärryä tukee toisessa päässä pyörä ja toisessa kärryn päätä nostava henkilö. Kun kuorma asetetaan lähelle henkilöä, tämä kantaa kuormasta suuren osan ja pyörä kevyemmän osan. 100 kg 70 kg 317 000 Siirtämällä kuormaa lähemmäksi pyörää tämän kuormitus kasvaa ja henkilön kantama kuorma kevenee. 100 kg 20 kg 317 001 Jos paino siirretään pyörän keskikohdan etupuolelle, miehen täytyy painaa kahvoja alaspäin, jotta vaunu ei kaadu eteenpäin. 100 kg 10 kg 317 002 04:20-01 Painos 1 fi-fi 4 (19)
Henkilölle tuleva kuormitus vaihtelee suhteessa kärryllä olevan kuorman sijaintiin. Kun järjestelmä ei liiku, kaikkien voimien ja momenttien summa on 0. Kun momentit ovat tasapainossa pyörän keskikohdan ympärillä, voidaan käyttää seuraavaa kaavaa. U U = Kuorma TR = Kuorma (kuorman vastavoima henkilöön) C = Etäisyys pyörän keskustasta kuorman painopisteeseen A = Tukien (pyörän keskusta ja henkilö) välinen etäisyys C TR U C = TR A A 317 003 Kuorma sen vipu = kuorma sen vipu 04:20-01 Painos 1 fi-fi 5 (19)
Käsite ja laskelmat AB BL/2 BL/2 Akselipaino- ja päällirakennelaskelmat perustuvat staattiseen tasapainoon. U Alaspäin vaikuttavien voimien summa on yhtä suuri kuin ylöspäin vaikuttavien voimien summa. Tämä tarkoittaa sitä, että kuorma-auton kaikkien komponenttien paino ja sen kuorma yhteensä on yhtä suuri kuin kuorma-auton akselipainojen summa. Painovoimien momenttien summa tietyn kohdan ympärillä on sama kuin vastavoimien momenttien summa saman kohdan ympärillä. Tätä periaatetta kuvattiin vipusäännöllä edellisessä jaksossa. Edellisen esimerkin kärrynpyörät vastaavat kuorma-auton etupyöriä ja mies takapyöriä. Mitat Scania BEP Selitys A L011 Ensimmäisen etuakselin ja ensimmäisen vetävän akselin välinen etäisyys AB L002 Etuakselin ja päällirakenteen välinen etäisyys Q L012.1 Etuakselien välinen etäisyys TF C A AT K L TR 317 004 LL - Ensimmäisen etuakselin ja molempien etuakselien teoreettisen kuorman keskipisteen välinen etäisyys L L014 Ensimmäisen vetävän taka-akselin ja telin teoreettisen kuorman keskipisteen välinen etäisyys AT L015 Teoreettinen akseliväli, mitattuna etumaisen ja takimmaisen teoreettisen kuorman keskipisteen välillä BL - Kuormalavan ulkoinen pituus K - Kuormalavan keskikohdan ja kuorman ja päällirakenteen painopisteen välinen etäisyys C - Etumaisen kuorman keskipisteen ja kuorman ja päällirakenteen tai ylimääräisen painon painopisteen välinen etäisyys 04:20-01 Painos 1 fi-fi 6 (19)
Painot ja kaavat Painotyyppi: Jaettu paino Etuosa Takaosa T = Kuormatun ajoneuvon kokonaispaino TF TR W = Alustapaino WF WR N = Lisäpaino, esimerkiksi nosturi NF NR U = Kuorma ja päällirakenteen paino UF UR Käytä seuraavaa kaavaa: T = W + N + U C U = AT UR Tai eri muodossa: C = AT UR U = UF + UR U Jotta saavutetaan tasapainotila, kuorman ja päällirakenteen kokonaispainon U kerrottuna vivulla C tulee antaa sama tulos kuin U:n osuuden, joka on taka-akselin painopisteen varassa, UR, kerrottuna teoreettisella akselivälillä AT. Laske C, jotta voit laskea kuormaustason BL. Kuormaustason BL sijainti määritetään yleensä siten, että poikkeamaksi K saadaan luku, joka on mahdollisimman lähellä nollaa. 04:20-01 Painos 1 fi-fi 7 (19)
Selvitä seuraavat tiedot: Sallittu akselipaino Ajoneuvopainot ja akseliväli Päällirakenteen ja muun lisävarustuksen paino Laskenta Tässä on viisi laskelmaesimerkkiä. Etuosan paino Takaosan paino Kokonaispaino Kuormatun ajoneuvon kokonaispaino TF TR T Alustapaino - WF - WR - W Lisäpaino - NF - NR - N Kuorma + päällirakenne = UF = UR = U 04:20-01 Painos 1 fi-fi 8 (19)
Esimerkki 1: Vetoauto, jonka pyöräkokoonpano on 6x4 Laskelman tarkoitus on selvittää vetopöydän (C) sijoitus, jolla saavutetaan optimaalinen akselipaino. Aloita laskelma selvittämällä seuraavat tiedot: U Suurin sallittu akselipaino Ajoneuvopainot ja akseliväli A = 4300 mm L = 677,5 mm AT = A + L = 4977,5 mm TF A C L TR Laskenta Etuosan paino Takaosan paino Kokonaispaino Kokonaispaino a TF = 7000 TR = 19 000 T = 26 000 Alustapaino - WF = 4790 - WR = 3350 - W = 8140 Kuorma + vetopöytä = UF = 2210 = UR = 15 650 = U = 17 860 AT 317 005 a. Kuormattu ajoneuvo Laske C seuraavan laskutoimituksen avulla: C = AT UR = 4977,5 15 650 = 4362 mm U 17 860 Jotta suurimmat sallitut akselipainot voidaan hyödyntää, vetopöytä tulee sijoittaa 4350 mm etuakselin taakse. K on tällöin 0. 04:20-01 Painos 1 fi-fi 9 (19)
Esimerkki 2: Kuorma-autot taakse asennetulla nosturilla ja pyöräkokoonpanolla 6x2 Laskelman tarkoitus on selvittää nosturin painon jakautuminen etu- ja taka-akseleille. N Aloita laskelma selvittämällä seuraavat tiedot: Suurin sallittu akselipaino Ajoneuvopainot ja akseliväli Nosturin paino ja painopiste A = 4600 mm L = 612 mm (6x2) AT = A + L = 4600 + 612 = 5212 mm NF A L NR C = 7400 mm AT N = 2500 kg C 317 006 04:20-01 Painos 1 fi-fi 10 (19)
Vipusääntöä käyttämällä voidaan suorittaa seuraava laskelma: NR = N C 2500 7400 = AT 5212 = 3550 kg NR = 3550kg sillä ehdolla, että: NF = N - NR = 2500-3550 = -1050 kg NF = - 1050 kg Huomaa, että etuakselin paino on negatiivinen, toisin sanoen etuakselin kannattama paino kevenee. Koko ajoneuvon laskelmia varten NF ja NR sijoitetaan vastaaviin painopisteisiin jatkolaskelmissa. 04:20-01 Painos 1 fi-fi 11 (19)
Esimerkki 3: Kuorma-auto ohjaamon taakse asennetulla nosturilla ja pyöräkokoonpanolla 4x2 Laskelman tarkoitus on selvittää nosturin painon jakautuminen etu- ja taka-akseleille sekä sopiva lavan pituus päällirakennetta varten. AB N BL/2 BL BL/2 Aloita laskelma selvittämällä seuraavat tiedot: U Suurin sallittu akselipaino Ajoneuvopainot ja akseliväli Nosturin paino ja painopiste Katso esimerkistä 2, miten nosturin painon jakautuminen akseleille lasketaan. A = AT = 4300 mm AB = Vähintään 1100 mm nosturin kuvauksen ja laskelman perusteella TF C TR WF = 4260 kg WR = 1848 kg A J 317 007 N = 1950 kg Laskenta Kokonaispaino a Etuosan paino Takaosan paino Kokonaispaino TF = 7500 TR = 11 000 T = 18 500 Alustapaino - WF = 4260 - WR = 1848 - W = 6108 Varustelu, nosturi - NF = 1586 - NR = 364 - N = 1950 Kuorma + päällirakenne = UF = 1654 = UR = 8788 = U = 10 442 a. Kuormattu ajoneuvo 04:20-01 Painos 1 fi-fi 12 (19)
Laske C seuraavan laskutoimituksen avulla: C = AT UR 4 300 8 788 C = U 10 442 = 3619 mm Sijoita lyhyin mahdollinen AB-mitta, jotta saat pisimmän kuormaustason (BL), joka voidaan saavuttaa optimilla akselipainojakaumalla. C = AB + BL/2 3619 = 1100 + BL/2 BL/2 = 2519 mm Pisin mahdollinen kuormaustaso (BL) optimaalisella akselipainojakaumalla on 5038 mm. Käytä kippilavaa, jonka pituus on normaali 4400 mm. Edellinen laskelma osoittaa, että kippilavalla on tilaa nosturin takana. 04:20-01 Painos 1 fi-fi 13 (19)
Laske mitta AB, jotta voit valita optimaalisen pituisen kippilavan, jossa on hyväksyttävä takaylitys. C = AB + BL/2 3619 = AB + 2200 AB = 1419 mm Kippilavan takimmainen kohta etuakselista katsottuna on: C + BL/2 = 3619 + 2200 = 5819 mm Taka-akselin takana oleva ylitys (J) on tällöin seuraava: (C + BL/2) - A = 5819-4300 = 1519 mm Jos kippiakseli on 1000 mm taka-akselin takana, takaylitykseksi saadaan 519 mm kippiakselin takana. Tämä on hyväksyttävä arvo, eikä 4400 mm:n pituisen kippilavan valintaa tarvitse vaihtaa. 04:20-01 Painos 1 fi-fi 14 (19)
Esimerkki 4: Kippiauto, jonka pyöräkokoonpano on 8x4*4 AB BL/2 BL/2 Laskelman periaatteena on saavuttaa sopiva kuorma-alan pituus (BL) ja sijoitus ylittämättä suurinta sallittua akselipainoa. Valitun pituuden pitäisi myös taata sopiva takaylitys, jotta saavutetaan hyvä kippausvakavuus tässä tapauksessa. Aloita laskelma selvittämällä seuraavat tiedot: C U K Suurin sallittu akselipaino Ajoneuvopainot ja akseliväli Päällirakenteen ja lisävarustuksen paino Tässä kippiautoesimerkissä laskelma suoritetaan tasaisesti jakautuneen kuorman perusteella Yleensä halutaan selvittää mitta (AB) etuakselin ja päällirakenteen etuosan välillä. Eri ohjaamopituuksille on olemassa AB:n pienin sallittu mitta. AB:n pienin sallittu mitta 14-ohjaamolle on 320 mm. TF A L TR A = 3350 mm K = 0 L = 1256 mm AT = A + L = 4606 mm (ICD:n mukaan) AT 317 008 Laskenta Etuosan paino Takaosan paino Kokonaispaino Kokonaispaino a TF = 7100 TR = 24 000 T = 31 100 Alustapaino - WF = 4870 - WR = 4585 - W = 9455 Kuorma + päällirakenne = UF = 2230 = UR = 19 415 = U = 21 645 a. Kuormattu ajoneuvo 04:20-01 Painos 1 fi-fi 15 (19)
Laske C seuraavan kaavan avulla: C = AT UR 4606 19 415 C = U 21 645 = 4131 Laske seuraavan kaavan avulla, mikä on päällirakenteen enimmäispituus (BL), jolla akselipaino jakautuu vielä optimaalisesti: C + K = AB + BL/2 4131 = 320 + BL/2 BL = 7622 mm Pisin päällirakenne optimaalisella akselipainojakaumalla on 7622 mm. 04:20-01 Painos 1 fi-fi 16 (19)
Käytä kippilavaa, jonka pituus on normaali 6200 mm. Seuraava laskelma osoittaa, että valittua kippilavaa varten on tarpeeksi tilaa. Selvitä laskemalla mitta AB, millä lavan pituudella takaylitys on hyväksyttävä. C = AB + BL/2 4131 = AB + 6200/2 AB = 1031 mm Kun kippilavan kuormaustaso (BL) on 6200 mm, kippilavan takimmainen kohta etuakselista on seuraava: C + BL/2 4131 + 3100 = 7231 mm Telin akseliväli on 1355 + 1305, mikä näkyy ajoneuvon alustapiirustuksesta (ICD). Ylitykseksi viimeisen akselin jälkeen saadaan seuraava: (C + BL/2) - (A + 1355 + 1305) = (4131 + 3100) - (3350 + 1355 + 1305) = 7231-6010 = 1221 mm Jos kippiakseli on 550 mm viimeisen taka-akselin takana, ylitykseksi saadaan 1221-550 = 671 mm kippiakselin takana. Tämä on hyväksyttävä arvo, eikä 6200 mm:n pituisen kippilavan valintaa tarvitse vaihtaa. 04:20-01 Painos 1 fi-fi 17 (19)
Esimerkki 5: Betoniauto, jonka pyöräkokoonpano on 8x4 Laskelman tarkoituksena on selvittää betoninsekoittimen sijoitus suurimmalla sallitulla akselipainolla. Aloita laskelma selvittämällä seuraavat tiedot: Suurin sallittu akselipaino Kuorma-auton alustapaino ja akseliväli Päällirakenteen ja lisävarustuksen paino sekä niiden painopisteet (PP). AB U AT = 4005 mm PP = 2941 mm päällirakenteen etureunasta mitattuna Laskenta Etuosan paino Takaosan paino Kokonaispaino Kokonaispaino a TF = 13 000 TR = 19 000 T = 32 000 Alustapaino - WF = 6385 - WR = 2720 - W = 9105 Kuorma + päällirakenne = UF = 6615 = UR = 16 280 = U = 22 895 a. Kuormattu ajoneuvo TF Q C A AT TR 317 009 04:20-01 Painos 1 fi-fi 18 (19)
Laske C, jonka avulla voit selvittää, missä painopisteen tulee olla suhteessa etumaiseen kuorman keskipisteeseen. C = AT UR 4005 16 280 = U 22 895 = 2848 mm Betonisekoittimen sijainti suhteessa ensimmäiseen etuakseliin määritetään laskemalla mitta AB. Koska C alkaa etumaisesta kuorman keskipisteestä, etuakseliväli puolitetaan, eli tässä tapauksessa käytetään mittaa 1940/2 = 970 mm. AB = C - CG + puolet etuakselivälistä = 2848-2941 + 970 = 877 mm Sijoita betonisekoitin 877 mm ensimmäisen etuakselin taakse. 04:20-01 Painos 1 fi-fi 19 (19)