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2009年3月13日 (金)

コンテナ輸送トレーラーの車輪の数は 何で決まるか?

1月に「コンテナ輸送トレーラーの車輪の数が増えた?」と題して 去年から コンテナ運搬トレーラーシャーシの後部車軸が2軸から3軸に増えつつある理由が「道路交通法」であることを書きました。

では 「道路交通法」が 2軸ではなく3軸を要求する理由が何かを調べようとしましたが よくわかりません。おそらく 車輪圧を減らすためであり,その理由は 路面強度との関係だろうと推測します。

しかし,単純に考えると シャーシの両端に車軸があれば 後部を2軸から3軸に増やしても前部1軸はそのままなので 前部の車輪圧に変化はないはずです。これは 真ん中に人がぶら下がった棒の両端を人が支える時,片側を支える人の数が2人から3人に増えても 反対側を支えている人が受け持つ重さは 半分で不変なのと同じです。

ここで 街を走っているトレーラーを見ると 後部の車軸位置が端ではなく 内側にあることに気付きます。ここに意味があるようです。

簡単のため 下図のようにモデルを考えます。

  • シャーシの長さを L とします。
  • コンテナの重さをPとすると,コンテナは4隅のみが接地し この4点のみから力が伝わる構造のようなので コンテナ内部の貨物が長さ方向に均等に分布していれば シャーシの両端に P/2ずつ荷重がかかります。
  • 前側の車軸は前端部ギリギリにあり,この車軸が受け持つ力を RFとします。
  • 後部車軸の中央位置を 後端からシャーシの長さの1/3の位置にあると仮定し,後部車軸が受け持つ合計の力をRAとします。

Photo

このとき RFRAの値がどうなるかは 工業高校の生徒なら(?)簡単に解ける問題です。

上下方向の力の釣り合いから

     RF+RA=P

前端回りのモーメントの釣り合いから

    P/2×L=RA×2/3L (左辺:時計回り,右辺:反時計回り)

    これから RA=3/4P  が求まり,最初の式から RF=P/4 となります。

すなわち 前部と後部の車軸が受け持つ力は 1:3になり,後部が3軸なら 4軸 全ての軸が受け持つ力は均等になります。この位置が 後部3軸の場合の理想的位置です。但し,シャーシの後部張り出しが長くなるので シャーシの強度としては厳しくなります。もし,この位置で,後部が 2軸ならば 前部車軸が 1/4に対して,後部は1軸当り 3/8の荷重を分担することになり,後部車軸は前部車軸の1.5倍になります。

当然,後部車軸の位置が上の仮定より 後ろ側にあれば 後部の1軸あたりの分担荷重はより小さくなりますね。

当たり前と言えば当たり前のことでした。

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