1. Cel zajęć

Celem zajęć laboratoryjnych było wyznaczenie położenia środka masy w układzie XYZ, czyli ustalenie jego położenia między osiami pojazdu oraz między kołami lewej i prawej strony pojazdu, a także ustalenie jego wysokości. Badany był także wpływ obciążenia pojazdu na rozkład środka masy.

1. Obiekt badań

Pojazdem użytym do badania jest Daewoo Nubira. Jego dane techniczne, wykorzystane w obliczeniach są następujące:

• Rozstaw osi: L = 257 cm

• Rozstaw kół: B = 145,3 cm

• Wysokość samochodu: 143 cm

• Wysokość podnoszenia pojazdu: h_s = 13 cm

• Waga odważnika: 25 kg.

Poniżej przedstawione są rzuty pojazdu.

Rys. 1. Daewoo Nubira - rzut z przodu

Rys. 2. Daewoo Nubira – rzut z lewej strony

Rys. 3. Daewoo Nubira – rzut z góry

1. Opracowanie wyników pomiarowych

Wyniki zawarte są w protokole dołączonym do sprawozdania. Podczas zajęć badane było 5 wariantów. Pierwszy z nich to pojazd bez obciążenia, w pozostałych przypadkach pojazd został obciążony na różne sposoby.

Obliczenia dokonujemy na modelu płaskim pojazdu. Reakcje nawierzchni Z₁ i Z₂ są sumami reakcji kół przednich i tylnych, a reakcje Z_p i Z_l są sumami reakcji kół prawej i lewej strony pojazdu.

Przykład obliczeń położenia środka masy dla wariantu 1 (pojazd bez obciążenia):

• Położenie środka masy między osiami pojazdu

Z₁ = (K₃ + K₄) * g = (398,4 + 380,4) * 9,81 = 7640,03 N

Z₂ = (K₁ + K₂) * g = (260,2 + 254) * 9,81 = 5044,30 N

Z równania momentów względem punktu A (rys. 2.) wyznaczyć można położenie środka masy pojazdu między osiami:

Z₂ *  L −  mg * L₁ =  0

$$L_{1} = \ \frac{Z_{2}*L\ }{m*g}$$

$$L_{1} = \ \frac{5044,30*257}{1293*9,81} = 102,2\ cm$$

L₂ = L −  L₁

L₂ = 257 − 102, 2 = 154, 8 cm 

• Położenie środka masy między kołami prawej i lewej strony pojazdu

Z_l = (K₃ + K₂) * g = (254 + 398,4) * 9,81 = 6400,04 N

Z_p = (K₁ + K₄) * g = (260,2 + 380,4) * 9,81 = 6284,29 N

Z równania momentów względem punktu C (rys. 1) wyznaczyć można położenie środka masy pojazdu między kołami:

Z_l * B − mg * B₁ = 0

$$B_{1} = \ \frac{Z_{l}*B\ }{\text{mg}}$$

$$B_{1} = \ \frac{6400,04*145,3}{1293*9,81} = 73,31\ cm$$

B₂ = B −  B₁

B₂ = 145, 3 − 73, 31 = 71, 99  cm

- wysokość środka masy (H) dla pojazdu bez obciążenia

R_st = 27,39 cm

tg α =0,09

$$H = \ \frac{B*m}{m*tg\ \alpha} + r_{\text{dyn}}$$

$H = \ \frac{145,3*0,2}{1293*0,09} + 27,39 = \ $27, 64 cm

Poniższa tabela przedstawia zestawienie wyników położenia środka masy między osiami pojazdu, miedzy kołami prawej i lewej strony pojazdu, a także zawiera wyniki wysokości środka masy.

Tabela 1. Zestawienie wyników pomiarowych

Wariant	Położenie środka masy między osiami	Położenie środka masy między kołami	Wysokość środka masy [mm]
	L1[mm]	L2 [mm]	B1 [mm]
1	1022	1548	733,1
2	1021,9	1548,1	761
3	969,2	1600,8	788,4
4	937	1633	775,1
5	937,2	1632,8	765,2

1. Wnioski

Przeprowadzone przez nas doświadczenie na zajęciach laboratoryjnych oraz obliczenia wykazały, że wraz z obciążaniem pojazdu następuje zmiana położenia środka masy w układzie XYZ.

W pierwszym mierzonym przez nas wariancie, gdy samochód nie był obciążony środek masy znajduje się bliżej tylnej osi pojazdu. W kolejnych mierzonych wariantach (3 i 4 wariant), gdzie obciążenie wynosiło po 75 kg na przednich fotelach samochodu, następuje zmiana środka masy w kierunku osi przedniej. Obciążenie pojazdu nie ma znacznego wpływu na położenie środka masy między kołami prawej i lewej strony pojazdu, o czym świadczy niewielka różnica między skrajnymi otrzymanymi wynikami B1 i B2 wynosząca 20 mm.

Wysokość środka masy względem podłoża mierzyliśmy poprzez uniesienie lewej strony pojazdu. W wariancie drugim, obciążenie lewej strony pojazdu spowodowało tylko nieznaczną zmianę wysokości środka masy równej 20 mm. Pozostałe warianty wykazały zależność między różnicą obciążenia prawej i lewej strony pojazdu a wysokością środka masy, zaś jednakowe obciążenie po obu stronach pojazdu w wariancie czwartym także powoduje zmianę wysokości środka masy. Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że wysokość środka masy względem podłoża jest zależna od zmiany masy pojazdu obciążonego w stosunku do pojazdu nieobciążonego.