Constructia rotilor de autovehicul

Constructia rotilor de autovehicul

Rolul rotilor echipate cu pneuri este de a prelua greutatea totala a autovehiculului, de a amortiza o parte din oscilatiile verticale si de a stabili contactul cu calea de rulare. Dimensiunile rotilor si proprietatile fizico-mecanice ale anvelopelor folosite la echiparea autovehiculelor influenteaza in mod direct si esential dinamicitatea, economicitatea si capacitatea de trecere.

Fata de rotile de autovehicul se impun urmatoarele cerinte constructive principale:

asigurarea unei aderente cat mai bune;

siguranta in exploatare;

confortabilitate;

economicitate.

Aderenta buna cu calea de rulare, pentru diferite regimuri de exploatare, permite transmiterea fortelor tangentiale de tractiune si de franare si a fortelor laterale contribuind la imbunatatirea dinamicitatii, calitatilor de franare, stabilitatii si maniabilitatii. Siguranta in exploatare este satisfacuta daca rotile au o rezistenta corespunzatoare si o etanseitate buna. Confortabilitatea este data de capacitatea partii elastice a rotii (pneul) de a amortiza oscilatiile si de a reduce zgomotul care se produce la rulare. Economicitatea este conditionata in principal de cantitatea de energie consumata la deformarea pneului, de capacitatea de incarcare, de durabilitatea si pretul acestuia.

In figura 5.1.a, este prezentat ansamblul rotii cu janta nedemontabila, care se compune din discul 3, montat pe butucul 4 si din janta 2 pe care se monteaza pneul 1.

a)                                          b)

Fig.5.1. Schema rotii de automobil: a) cu janta nedemontabila; b) cu janta demontabila.

In mod uzual discul rotii se executa prin presare din tabla de otel, dar in unele cazuri se folosesc si butuci cu spite turnate sau trase pentru obtinerea unei rigiditati corespunzatoare la o greutate cat mai mica. Imbinarea discului cu janta se face prin sudura, pentru discul din tabla, prin imbinare mecanica pentru spitele trase, iar in cazul rotilor cu jenti turnate din aliaje usoare, discul si janta formeaza corp comun. Ansamblul disc-janta se monteaza pe butucul rotii cu suruburi sau cu prezoane.

Configuratia si profilul jentilor se adopta functie de particularitatile constructive ale autovehiculelor si de solicitarile la care sunt supuse rotile acestora.

Functie de solutiile constructive adoptate deosebim doua variante de jenti:

jenti nedemontabile (fig.5.1.a) - utilizate la rotile autoturismelor, autoutilitarelor usoare, de directie ale tractoarelor 4x2 si la rotile motoare ale tractoarelor de putere mica;

jenti demontabile cu profil cilindric sau putin conic (fig.5.1.b) - utilizate la rotile autocamioanelor, autobuzelor, autoutilitarelor grele si la rotile motoare ale tractoarelor de putere medie si mare.

Jentile nedemontabile cu profil adanc, au urechi inalte profilate din umarul jentii, care asigura pneului o puternica stabilitate laterala. La aceste constructii marginile pneurilor folosite sunt elastice si flexibile, fiind permisa montarea lor direct pe janta profilata.

In cazul jentilor demontabile, figura 5.1.,b, cu profil putin conic, conicitatea de 5-15^o creeaza posibilitatea unei centrari mai bune a pneului. Montarea pneului se face prin simpla impingere pe bordura fixa a jentii 1 si prin fixarea bordurii demontabile 2 cu inelul flexibil de inchidere 3, care se introduce in canalul 4. Aceasta constructie permite montarea si demontarea usoara a pneurilor si asigura preluarea fortelor axiale. In cazul vehiculelor la care pentru puntea spate se folosesc roti jumelate (duble), profilul discului rotii este conceput astfel incat sa permita montarea ambelor roti pe butuc, simetric fata de planul de strangere si sprijin.

In cazul jentilor destinate pneurilor fara camera de aer trebuie acordata o atentie deosebita suprafetelor de etansare care nu trebuie sa prezinte neregularitati sau bombari locale.

a) b)

Fig.5.2. Constructia pneului:

a) pneul fara camera; b) pneul cu camera.

Anvelopa 1 sau ansamblul format din camera de aer 2 si anvelopa 1, care se monteaza pe janta 3, reprezinta cele doua variante de pneuri utilizate la autovehicule, figura 5.2. In ultimul timp pneurile fara camera de aer se folosesc la toate rotile autoturismelor moderne, aparand tendinta de utilizare a acestora si la autovehicule grele datorita sigurantei marite pe care o prezinta in exploatare.   

Pentru a asigura capacitatea de lucru normala a unui autovehicul, pneurilor li se impun urmatoarele cerinte principale:

sa amortizeze socurile;

sa aiba o buna aderenta la calea de rulare;

sa prezinte siguranta si rezistenta la deplasarea cu viteza mare;

sa preia sarcinile repartizate pe roata;

sa contribuie la asigurarea confortului calatorilor.

Fig.5.3. Scheme constructive de anvelope: a) in constructie diagonala; b) in constructie radiala. 1- banda de rulare; 2 - cordonul de protectie sau brekerul; 3 - straturile de retea ale carcasei; 4 -talon; 5 - janta.

Anvelopa, figura 5.3., constituie partea cea mai complexa a pneului si este formata din: carcasa 3, cordonul de protectie 2, talonul 4 intarit cu cabluri de otel, banda de rulare 1 si peretele lateral.

Carcasa care constituie scheletul anvelopei, preia in timpul exploatarii cele mai mari eforturi care apar. Ea consta dintr-un numar de straturi de tesatura speciala (pliuri) numite straturi de cord. Materialul din care este executat cordul poate fi: bumbac; fibre de sticla; fibre poliamidice; fire metalice. Firele de cord sunt imbracate intr-un amestec de cauciuc special pentru a le feri de frecarea dintre ele care le uzeaza. Grosimea unui strat este de 1-1,5 mm, iar diametrul firelor este de 0,6-0,8 mm. Aprecierea rezistentei diferitelor anvelope se face cu ajutorul pliurilor echivalente (Ply Rating-P.R.) care reprezinta numarul conventional de straturi de retea de cord. Numarul efectiv de pliuri poate fi diferit de cel echivalent, functie de rezistenta firelor utilizate. Carcasa are un numar cu sot de straturi de cord cauciucat, fiecare strat de cord avand firele orientate in sens opus stratului urmator. Pentru a asigura elasticitatea anvelopei, proprietatile de rezistenta si de amortizare, in conditiile unor deformatii repetate, firele stratului de cord se aseaza sub un anumit unghi in raport cu planul median al anvelopei. Functie de acest unghi exista doua tipuri constructive de anvelope, si anume:

anvelope cu carcasa in constructie diagonala (figura 5.3.a) la care unghiul de dispunere al firelor de cord este a=38^o-45^o. Aceste anvelope au avantajul unei stabilitati axiale buna, ale unui coeficient de rezistenta la rulare acceptabil, dar au dezavantajul unei rigiditati laterale mari;

anvelope    cu carcasa in constructie radiala (figura 5.4.b) la care unghiul de dispunere al firelor de cord este a=90^o. Prin marirea unghiului a se obtine o elasticitate radiala mare si un coeficient de rezistenta la rulare redus la viteze mici de deplasare.

Datorita unei durabilitati si economicitati mai ridicate, anvelopele radiale au capatat o utilizare mai larga in comparatie cu cele diagonale. Micsorarea unghiului a are ca urmare scaderea coeficientului de rezistenta la rulare pentru viteze mari, stabilitate laterala buna si o reducere a elasticitatii radiale, fapt care face ca astfel de anvelope sa fie folosite la automobilele sport (a=30^o-55^o) si la automobile de curse (a=26^o).

Cordonul de protectie sau brekerul face legatura intre banda de rulare si carcasa, preluand o parte din socurile care se transmit in timpul rularii pneului. Materialul pentru breker trebuie sa aiba proprietati dinamice superioare in faza vulcanizata, sa se incalzeasca cat mai putin, sa fie rezistent la temperaturi de 100^oC-120^oC si sa aiba o buna conductivitate termica. El consta dintr-un strat de cauciuc sau panza cauciucata si este prevazut la toate anvelopele radiale si la o parte din anvelopele diagonale.

Taloanele constituie partea rigida a anvelopei si fac posibila montarea rezistenta si etansa a anvelopei pe janta. In interiorul talonului se gaseste o insertie metalica, izolata cu amestec de cauciuc, care ii asigura rigiditatea necesara.

Peretii laterali sau flancurile protejeaza carcasa si, de obicei, formeaza un tot unitar cu banda de rulare.

Banda de rulare constituie stratul gros de cauciuc care se aseaza la periferia anvelopei, protejand carcasa si camera contra deteriorarilor si uzurii, transmite efortul de tractiune si franare si mareste aderenta cu drumul. Pentru a asigura o aderenta corespunzatoare, si pentru a reduce uzura si zgomotul in timpul rularii, banda de rulare este prevazuta cu o serie de proeminente, nervuri si canale de diferite forme care formeaza profilul sau desenul benzii. Grosimea benzii de rulare variaza intre 7.17 mm in cazul pneurilor pentru autoturisme si 14.32 mm pentru cele de autocamioane si autobuze.

Din punct de vedere al desenului benzii de rulare anvelopele se clasifica in: anvelope cu profil de strada si anvelope cu profil special M+S (zapada si noroi). Anvelopele cu profil de strada sunt destinate rularii pe drumuri cu suprafata dura (asfalt, beton, etc.), iar anvelopele cu profil M+S sunt utilizate pe drumuri desfundate sau acoperite cu zapada. Forma desenului benzii de rulare are o importanta deosebita pentru comportarea pneului in exploatare. Ea trebuie sa fie in asa fel conceputa, incat sa asigure o aderenta cat mai buna pe directie longitudinala si laterala (transversala), atat prin frecarea cu calea de rulare cat si prin utilizarea maxima a rezistentei la forfecare a acesteia. De asemenea profilul benzii de rulare trebuie sa asigure o cat mai rapida eliminare a apei dintre anvelopa si calea de rulare, la deplasarea pe drumuri acoperite cu strat de apa, astfel incat sa contribuie la cresterea vitezei la care apare fenomenul de aqaplanare.

Fig.5.4. Profile pentru benzi de rulare ale anvelopelor.

In figura 5.4. sunt prezentate cateva profile de strada ale benzilor de rulare utilizate la anvelopele pentru autoturisme, si anume: profil cu nervuri longitudinale drepte si proeminente transversale mici (figura 5.4.a); profil cu nervuri sub forma de zig-zag si canale inguste (figura 5.4.b); profil cu forma combinata din canale zig-zag larg cu canale zig-zag ingust si nervuri distribuite (figura 5.4.c); profil cu nervuri longitudinale din elemente mici divizate (figura 5.4.d).

Pentru drumuri deformabile, desenul benzii de rulare se executa cu nervuri si canale mari, astfel incat nervurile sa nervurile sa striveasca stratul de noroi sau zapada si sa-l evacueze prin canalele profilului. Pentru anvelopele cu profil M+S, figura 5.5., desenul benzii de rulare este prevazut cu un numar mare de elemente in forma de sah, cu muchii ascutite formate din canale longitudinale si transversale.

Fig.5.5. Anvelope cu profil special M+S.

Pe drumuri acoperite cu gheata, pentru marirea securitatii circulatiei se introduc in banda de rulare, tinte metalice dure. Eficacitate anvelopei depinde de inaltimea tintelor masurata la exteriorul benzii de rulare (1,0-1,5 mm) si de densitatea lor in pata de contact.

Anvelopele fara camera difera de anvelopele pentru pneuri cu camera printr-un strat de etansare cu grosimea de 1,5-3,0 mm vulcanizat la interiorul anvelopei. In timpul functionarii, stratul de etansare este supus la compresiune, ceea ce permite ca un corp strain    patruns in acesta sa fie inconjurat de materialul stratului de etansare si sa se produca autoetansarea. La defecte mai mari, aerul iese treptat din pneu micsorandu-se astfel posibilitatea aparitiei unor explozii, care sa produca accidente.

Camera de aer 2, figura 5.2.b, are diametrul exterior mai mic decat diametrul interior al anvelopei, ceea ce face ca prin umflare sa se intinda pana se lipeste de anvelopa. Grosimea peretilor camerelor de aer este cuprinsa intre 1,5 si 3 mm. Camera de aer se confectioneaza dintr-un cauciuc elastic, rezistent la caldura si etans. Dezavantajul principal al utilizarii pneurilor cu camera il constituie posibilitatea de aparitie a exploziei, in cazul in care aceasta se deterioreaza, defectul tinde sa se mareasca, iar pierderea de presiune se face foarte rapid. Pentru protejarea camerei de aer impotriva frecarii de janta se poate folosi o banda de janta, care este un manson de cauciuc.

In cazul autovehiculelor cu destinatie speciala se utilizeaza si pneuri cu profil lat, care prezinta urmatoarele avantaje: micsoreaza masa nesuspendata a autovehiculelor, reduce rezistenta la rulare pe cai deformabile, au elasticitate mai mare, asigura o capacitate de trecere mai buna pe drumuri desfundate prin marirea coeficientului de aderenta.

In tara noastra productia de anvelope si camere de aer este reglementata de STAS 6386, STAS 6387 si normele interne ale intreprinderilor producatoare. In tabelele 5.1 si 5.2 sunt centralizate cateva conditii tehnice generale impuse anvelopelor respectiv camerelor de aer.

Conditii tehnice pentru anvelope Tabelul 5.1.

Conditii tehnice pentru camere de aer Tabelul 5.2.