Razele rotilor de autovehicul

Razele rotilor de autovehicul

Diametrul jentii, al pneului si marimea razei nominale se pot calcula, tinand cont de notatiile din figura 5.6, pe baza datelor furnizate de standardele in vigoare, sau pe baza notatiilor de pe anvelopa, dupa cum urmeaza:

(5.1)

Raza rotilor cu pneuri se modifica functie de fortele si momentele care actioneaza asupra lor si de conditiile concrete de exploatare.

Pneurile utilizate in constructia autovehiculelor sunt caracterizate de capacitate de deformare mare in directie radiala, longitudinala si transversala. Rigiditatea pneului este caracterizata prin constantele elastice corespunzatoare celor trei directii, si depinde de materialul si constructia anvelopei, de presiunea aerului din pneu si de taria suprafetei de sprijin. In tabelul 5.18 se dau valorile medii ale constantelor elastice pentru pneurile de autovehicule, obtinute prin incercari statice pe suprafete tari.

Tabelul 5.18

Valori medii ale constantelor elastice ale pneurilor

a) b)

Fig. 5.7. Razele rotilor de autovehicul.

Datorita rigiditatii variabile, la o roata de autovehicul se deosebesc urmatoarele raze (fig.5.7): raza nominala r_n; raza libera r_o; raza statica r_s; raza dinamica r_d; raza de rulare r_r.

Raza nominala (r_n) a unui pneu se calculeaza cu relatia 5.1 pornind de la simbolul anvelopei. Datorita elasticitatii pneului din diferite zone ale sectiunii acestuia, presiunii interioare si raportului intre balonaj si inaltimea sectiunii pneului (H/B), prin umflarea pneului cu aer, isi modifica atat forma pneului cat si dimensiunile nominale B si H. Aceasta raza, nu corespunde totdeauna cu raza reala a pneului, de aceea in calcule de cercetare este necesara masurarea directa.

Raza libera (r_o) a unei roti (fig.5.7,a) este raza cercului exterior al benzii de rulare a pneului umflat la presiune nominala, masurata fara nici o incarcare in stare de repaus. Aceasta raza depinde numai de presiunea aerului din interiorul pneului. Pentru calcule aproximative se poate considera r_o=r_n.

Fig. 5.8. Dependenta dintre raza statica si sarcina pe roata.

Raza statica (r_s) a unei roti (fig.5.7,a) este distanta dintre centrul rotii si suprafata de sprijin, cand roata este incarcata cu sarcina nominala (greutatea static repartizata pe roata). Dependenta dintre raza statica, sarcina static repartizata G_R ce revine rotii respective si presiunea p a aerului din pneu, este aratata in figura 5.8.

Din graficul prezentat in figura 5.8 se observa ca odata cu cresterea sarcinii pe roata si cu reducerea presiunii aerului din pneu raza statica se micsoreaza.

Raza dinamica (r_d) a unei roti (fig.5.7,b) este distanta dintre centrul rotii si suprafata de sprijin in timpul miscarii autovehiculului incarcat cu sarcina nominala. In timpul rularii, distanta dintre centrul rotii si calea de rulare se modifica sub influenta regimului de miscare prin fortele centrifuge care provoaca o crestere a diametrului exterior al pneului, precum si de momentul de antrenare sau franare aplicat rotii, care determina o reducere a diametrului exterior. Dintre cele doua tendinte contradictorii ultima este predominanta, astfel raza dinamica rezulta cu valori mai mici decat raza statica (r_d<r_s).

Fig. 5.9. Dependenta dintre raza dinamica si forta tangentiala.

Rezultatele experimentale privind variatia razei dinamice r_d, a unei roti echipate cu pneu 7,00-16, functie de forta tangentiala F_R, pentru diferite presiuni interioare p, cu o incarcare radiala la viteza constanta sunt prezentate in figura 5.9. Din graficul prezentat in figura 5.9 se observa ca odata cu cresterea fortei tangentiale la roata si cu reducerea presiunii aerului din pneu raza dinamica se micsoreaza.

Raza de rulare (r_r) este raza unei roti imaginare, nedeformabile, care ruleaza fara alunecare sau patinare si are aceiasi viteza unghiulara si viteza de translatie cu roata reala.

Daca se noteaza cu S deplasarea centrului rotii la o rotatie, atunci raza de rulare r_r se calculeaza cu relatia:

(5.2)

Raza de rulare se poate obtine si cand se cunoaste viteza cu care se deplaseaza centrul rotii v si viteza unghiulara a rotii w_R cu relatia:

(5.3)

Marimea razei de rulare este influentata de o multitudine de factori care au actiune aleatoare in timpul exploatarii autovehiculului cum sunt momentele de antrenare si franare aplicate rotii si deformarea tangentiala.

Din cele expuse in acest subcapitol rezulta ca atat raza dinamica cat si raza statica a rotii sunt influentate de o multitudine de factori si sunt foarte greu de modelat cu ajutorul relatiilor analitice. De aceea utilizarea lor practica este foarte redusa, aceasta recomandandu-se numai pentru calcule foarte precise, intalnite in studii teoretice si de cercetare stiintifica. In lipsa datelor experimentale, pentru calcule obisnuite se utilizeaza notiunea de raza de lucru r, care se poate exprima in functie de raza libera r_o sau raza nominala r_n si de coeficientul de deformare l care ia in considerare toate influentele analizate mai inainte:

(5.4)

Coeficientul de deformare l depinde de presiunea aerului din interiorul pneului si are urmatoarele valori:

l=0,930.0.935, pentru pneurile de joasa presiune;

l=0,945.0,950, pentru pneurile de inalta presiune.

Daca r este raza de lucru si w_R este viteza unghiulara a rotii, atunci viteza de deplasare a autovehiculului poate fi aproximata cu relatia:

(5.5)

Pentru calcule uzuale raza de lucru r determinata cu relatia 5.4 poate fi utilizata in locul razei de rulare r_r, sau a razei dinamice r_d.