Rotile pentru automobile

Rotile pentru automobile

Rotile constituie un element important al automobilului avand rolul sa preia intreaga greutate, sa asigure contactul cu calea de rulare si sa amortizeze o parte din oscilatiile automobilului.

Diversitatea regimurilor de deplasare pe care rotile le intalnesc in exploatare necesita conditii de functionare multiple, adesea contradictorii: rezistenta mecanica si durabilitate ridicata, rezistenta la rulare cat mai mica, elasticitate optima, greutate redusa, preturi de vanzare cat mai mici.

1.Constructia rotilor

Rotile influenteaza, prin elementele componente si prin geometria lor, comportamentul dinamic, stabilitatea, maniabilitatea si capacitatea de trecere a automobilului.

Din punct de vedere al elementelor componente o roata de automobil este formata din disc, janta si pneu, montate cu ajutorul prezoanelor pe butucul rotii figura 1.

a) b)

Fig.1. Constructia jentii de automobil

In functie de particularitatile functionale si constructive ale automobilului jentile au profiluri si configuratii diferite. In cazul autoturismelor si autocamionetelor se folosesc jenti cu profil adanc, nedemontabile, fig.1.a. iar in cazul autocamioanelor si autobuzelor se folosesc jenti demontabile, cu profil cilindric sau conic, fig. 1.b.

1.1. Constructia pneurilor

Pneurile automobilelor pot fi cu camera de aer (fig.2.) sau fara camera de aer (fig.3.)

Anvelopa asigura elasticitatea si rezistenta pneului si este formata din urmatoarele elemente: 1- camera de aer, cu rol de etansare, 2-banda de rulare, 3-carcasa , 4-cordonul de protectie sau brekerul, 5-flancul anvelopei, 6-talonul anvelopei, 7-inelele de sarma ale talonului.

Banda de rulare a pneului are o arhitectura specifica, cu diferite profile

care au ca scop sa asigure o buna aderenta cu calea de rulare, sa elimine pelicula de apa care poate poate patrunde intre pneu si cale.

Carcasa constituie scheletul anvelopei si se confectioneaza din straturi de fibre textile sau din materiale sintetice, cunoscute sub denumirea de " pliuri de cord", care alterneaza cu straturi din cauciuc.

Marimea rezistentei unei anvelope este data de numarul pliurilor echivalente (Ply-Rating-PR), care reprezinta numarul conventional de straturi de retea de cord din anvelopa incarcata la sarcina maxima admisa. Un pliu echivalent corespunde retelei de cord din bumbac, avand sarcina de rupere a firului 90 N.

Cordonul de protectie sau brekerul are rolul de a amortiza socurile, realizand o legatura rezistenta intre banda de rulare si carcasa. El se executa dintr-o retea de cord acoperita de un strat de cauciuc, de grosime 3-7 mm. Anvelopa se fabrica din cauciuc natural sau sintetic.

Flancul anvelopei este format din stratul superficial care acopera peretii laterali ai carcasei asigurand protectia acesteia la solicitarile mecanice primite din exterior si la umiditate.

Talonul defineste marginea intarita a bordurii anvelopei asigurand rezistenta fixarii acesteia pe janta. Rigiditatea si durabilitatea talonului sunt asigurate de insertia metalica, construita din cercuri de sarma de otel, invelite in masa de cauciuc.

Camera de aer este un tor din cauciuc natural sau sintetic, prevazut cu o valva, prin care se introduce aer sub presiune. Volumul de aer din interiorul camerei constituie, alaturi de anvelopa, elementul elastic al rotii de automobil.

2. Razele rotilor de automobil si simbolizarea pneurilor

Sub influenta fortelor care actioneaza asupra sa pe directiile radiale si tangentiale (longitudinale si / sau transversale) pneul se poate deforma in suprafata de contact cu calea de rulare dupa aceste directii. La o roata de automobil, datorita elasticitatii variabile, se deosebesc urmatoarele raze: raza nominala, raza libera, raza statica, raza dinamica, raza de rulare si raza de lucru.

Raza nominala-r_n- a unei roti este raza cercului exterior al pneului, dedusa

din calcul , utilizand marimile indicate pe pneu, sau luata din standardele de pneuri. Calculul razei nominale a unei roti de automobil se poate face pe baza notatiilor existente pe anvelopa, figura 4.:

d=D─2H; D= d + 2H; (1.)

Intre inaltimea profilului pneului H si latimea B ( numit si 'balonaj') exista recomandarea:

= 0,82-1,05 (2.)

Limita inferioara a raportului dat de relatia 2. se intalneste la pneurile autoturismelor, iar limita superioara la pneurile pentru autocamioane si autobuze, existand insa si abateri de la aceste limite.

Simbolul anvelopei exprima marimea anvelopei si se reprezinta prin doua numere. Atunci cand cele doua numere sunt separate printr-o linie orizontala primul numar indica latimea B (in inch sau mm) iar al doilea reprezinta diametrul nominal al jentii d, in inch (1 inch=25,4 mm).

Fig.4. Dimensiunile pneului

In cazul in care cele doua numere sunt separate prin semnul "x" primul numar indica diametrul exterior D (in inch), iar al doilea, latimea sectiunii B (in inch).

In practica se utilizeaza si alte moduri de simbolizare a pneurilor, care tin seama de caracteristicile functionale ale automobilelor, de vitezele maxime de deplasare ale acestora, de orientarea straturilor de cord din compozitia anvelopei

(radial sau diagonal), de numarul pliurilor echivalente-PR ( numarul conventional de straturi de retea de cord, corespunzatoare anvelopei incarcate cu sarcina maxima), etc. In acest sens se poate arata exemplul de notare a pneurilor de autoturisme si autoutilitare, la care apar literele S, H si V si care indica marimea limita a vitezei de exploatare a pneului respectiv. Astfel pentru viteze mai mici de 180 km/h se foloseste litera S, pentru viteze cuprinse intre 180-210 km/h se foloseste litera H, iar pentru viteze mai mari de 210 km/h se foloseste litera V.

Exemplu: notarea 165 SR 14 are urmatoarea semnificatie:

165 S R 14

B viteza radial d(inch)

(mm)         V < 180 km/h

In cazul anvelopelor fabricate de firmele straine intervin anumite particularitati de notare specifice. Pneurile fabricate de firma Michelin, de exemplu, sunt marcate si cu simboluri privind marca , limita de uzura pana la care pneul poate fi folosit, sarcina maxima admisa pe pneu (kg/pneu), destinatia (pentru autoturisme, tractoare,s.a.), etc .

Raza libera-r₀- reprezinta raza cercului exterior a benzii de rulare a pneului, la presiune prescrisa, masurata fara incarcarea pneului, aflat in stare de repaus.

Raza statica-r_c-se defineste ca fiind distanta dintre centrul rotii si suprafata de sprijin, in cazul in care roata este incarcata cu sarcina nominala, in repaus.

Raza dinamica-r_d- este distanta dintre centrul rotii si calea de rulare, in timpul miscarii automobilului, incarcat la sarcina nominala (figura 5.)

M_r

V_a

GR

r_d

F_r

Fig.5.Raza dinamica

Raza dinamica depinde de o serie de factori cum sunt: sarcina G_R normala pe pneu, presiunea interioara a aerului din pneu, elasticitatea materialului pneului, marimea si sensul momentului la roata M_r etc. Se disting doua cazuri: cand asupra rotii actioneaza un moment motor M_r , fig.5. (cazul rotii motoare), care genereaza o

forta tangentiala F_r si cazul cand asupra rotii nu actioneaza un moment la roata (cazul rotii nemotoare). In primul caz, sub actiunea momentului M_r, va rezulta o deformare tangentiala longitudinala a pneului, care conduce la o apropiere a centrului rotii de suprafata caii de rulare.. Marirea diametrului rotii, ca urmare a actiunii fortei centrifuge, este mai mica decat micsorarea acestuia, fiind cauzata de influenta momentului motor. In cazul rotii nemotoare cresterea razei datorata fortei centrifuge scade sensibil odata cu cresterea presiunii aerului din pneu, iar pentru valorile nominale ale presiunii aceasta crestere este neinsemnata.

Raza de rulare-r_r-reprezinta raza unei roti imaginare, nedeformabile, care se roteste fara alunecari, a carei circumferinta este egala cu deplasarea S a centrului rotii pe drum orizontal in timpul unei rotatii complete a rotii:

Raza de rulare se poate calcula cu relatia:

r_r = ( 3.)

Folosirea notiunii de "raza de rulare" a rotii de automobil este necesara la studiul miscarii automobilului, deoarece pneul, fiind deformabil in directiile radiala si tangentiala, face ca viteza de translatie a centrului rotii sa fie mai mica decat viteza de translatie corespunzatoare razei libere r_o, pentru aceeasi turatie a rotii.

Raza de rulare depinde de sarcina verticala pe roata, de presiunea interioara a aerului din pneu, de starea caii de rulare si, in special, de marimea momentului motor aplicat rotii.

Raza dinamica si raza de rulare, determinate experimental, se folosesc numai in calcule de mare exactitate, specifice cercetarii stiintifice de profil. In lipsa datelor experimentale se foloseste " raza de lucru" a rotii, care se poate determina, in functie de raza libera a rotii r_o si de coeficientulde deformare a pneului, cu relatia:

r_r r_o

Coeficientul de deformare depinde de presiunea interioara a aerului din pneu si are valorile urmatoare:

pentru pneurile utilizate la presiuni mai mici de 600 KPa (6 bari);

=0,945-0,950- pentru pneurile utilizate la presiuni mai mari de 600 KPa (6 bari).

Daca in standardul de pneuri se precizeaza marimea circumferintei de rulare, atunci raza de lucru se poate calcula cu relatia:

(5.)

unde L_r este circumferinta de rulare citita in standard.