Reducerea rezistenței la rulare

Una dintre principalele cerințe pentru anvelopele auto și legate de economia de combustibil este cea mai mică valoare a coeficientului de rezistență la rulare. În plus, anvelopele trebuie să aibă o bună stabilitate și o manevrabilitate, evitând deraparea autovehiculului atunci când roata se abate de la direcția de deplasare.







Pierderea contactului cu suprafața drumului are loc atunci când există un strat semnificativ de apă pe acesta. În acest caz, există efectul de frecare a fluidului, similar cu frecarea lagărului, iar anvelopa se aliniază pe apă. Folosind un model al benzii de rulare adecvat poate fi prevăzut în direcția de scurgere a pneului în contact cu suprafața drumului nu este format dintr-un strat de apă pe care anvelopa pierde direcție și se produce un efect periculos „acvaplanarea“.

Anvelopele cu o suprafață de rulare uzată sunt mult mai periculoase în ceea ce privește efectul de mai sus decât cele noi. Dependența coeficientului de aderență la viteza vehiculului și a grosimii stratului de apă pentru pneurile noi și uzate este prezentată în Fig. 1. Când coeficientul de aderență scade sub 0,05, mașina devine incontrolabilă.

Reducerea rezistenței la rulare

Dependența coeficientului de aderență φc la viteza vehiculului v și grosimea stratului de apă de pe suprafața trotuarului: a - un nou anvelope; b - anvelope uzate fără urme de rulare.

Din punctul de vedere al funcționării netede a mașinii și al eliminării zgomotului în cabină, anvelopa trebuie să absoarbă nereguli rutiere mici și să nu transmită vibrațiile cauzate de acestea corpului. Acest lucru necesită, în primul rând, o creștere a conformității peretelui lateral al pneului, dar numai într-o măsură care să prevină pierderea controlului autovehiculului. Rigiditatea peretelui lateral afectează deplasarea laterală a roții, care are loc atunci când există o forță axială care acționează într-un plan perpendicular pe axa de rotație a roții.

Rigiditatea pereților laterali ai anvelopei determină designul și, mai presus de toate, metoda de aplicare a cablului. În Fig. 2 prezintă diferite tipuri de anvelope: o diagonală cu așezarea straturilor de cord în unghi; b radială prin așezarea straturilor de cordon de-a lungul razei anvelopei cu straturi de întărire sub suprafața de rulare; într-un tip îmbunătățit cu diagonală, cu straturi de armare sub banda de rulare.

Reducerea rezistenței la rulare

Metode de montare a straturilor de cabluri pentru anvelope.

Progresele în domeniul anvelopelor vizează crearea de anvelope din ce în ce mai reduse, care au pierderi reduse la rulare și o mai bună stabilitate și controlabilitate. Profilul anvelopei este estimat prin procentajul de înălțime până la lățime. În Fig. 3 prezintă secțiunea transversală a anvelopei seriei "80" - "40". Seria "70" este cea mai utilizată, iar seria "40", de exemplu, este destinată exclusiv mașinilor de curse.

Reducerea rezistenței la rulare

Secțiunea transversală a anvelopei din seria "80" - "40".

Deoarece raportul de transmisie al transmisiilor vehiculului este calculat ținând cont de diametrul roții, atunci cu utilizarea unei anvelope cu profil redus, acest diametru ar trebui să rămână neschimbat. Pentru a face acest lucru, pneul trebuie montat pe o jantă cu un diametru mai mare. Acest lucru are avantajele sale: de exemplu, puteți mări lățimea și diametrul frânelor, ceea ce va îmbunătăți răcirea acestora. Cu toate acestea, masa roții va crește dacă nu utilizați aliaje ușoare pentru producția sa.

Se presupune, de obicei, că coeficientul de rezistență la rulare nu depinde de viteza de mișcare. De fapt, acest lucru nu este cazul, deoarece designul, tehnologia de fabricație sau materialul anvelopelor afectează variația acestui coeficient, în special la viteze mari. În Fig. 4 prezintă valorile reale ale coeficientului de rezistență la rulare, măsurat la anvelopele firmei italiene "Pirelli" seria "80" - "50".

Reducerea rezistenței la rulare

Dependența rezistenței la rulare a anvelopelor f la viteza vehiculului v.

La viteze mari, avantajul anvelopei cu profil redus din seriile "60" și "50" este evident. De exemplu, anvelopa HR / 60 la 160 km / h are o rezistență la rulare de 26% mai mică decât anvelopa SR / 80.

Presiunea medie specifică în zona de contact a anvelopei cu un perete lateral elastic este aproximativ egală cu presiunea aerului din anvelopă. Prin urmare, ambele pneuri largi și înguste ale roții la fel de încărcate vor avea o dimensiune egală cu aria de contact cu suprafața drumului. Cu toate acestea, forma suprafeței de contact va fi diferită. În Fig. 5 prezintă două roți cu anvelope de diferite lățimi și amprentele acestora. Zona ambelor tipăriri este aceeași, însă pentru o anvelopă mai extinsă se întinde în față, în timp ce pentru o anvelopă mai mică este întinsă pe toată lungimea. Așa cum este reprezentat pe proiecția laterală a roții, deformarea anvelopei largi hs este mai mică decât hu îngust. Acesta este motivul pentru scufundarea mai mică a roții în stratul moale și, prin urmare, la coeficientul inferior de rezistență la rulare. Această regulă se aplică și suprafețelor dure, deoarece unghiul de sosire α format între tangenta și circumferința roții și suprafața șoselei în punctul de contact cu roata se modifică. Coeficientul de rezistență la rulare este măsurată în timpul rulării roților pe un strat neted cu o rigiditate mai mare, care simulează rostogolirea roții elastică peste învelișul tare, și corespunde aproximativ pneului de rulare pe condițiile de drum cu asfalt sau pavaj din beton [2]. În acest caz, influența deformării suprafeței drumului poate fi neglijată, iar deformarea roții se va desfășura așa cum se arată în Fig. 6. În timpul încărcării statice, deformarea este simetrică, iar forța rezultantă trece prin centrul de greutate al amprentei.







Reducerea rezistenței la rulare

Contact de suprafață cu anvelope înguste și late, cu suprafața drumului.

Roata este un arc pneumatic cu o caracteristică foarte progresivă. Caracteristica acestui arc se poate obține prin încărcarea roții și măsurarea poziției centrului său de greutate în funcție de mărimea sarcinii. Când pneul se rotește, fiecare tampon elementar pe circumferință poate fi considerat un arc independent, anterior comprimat. Compresia suplimentară a acestor arcuri parțiale la contactul cu șoseaua necesită costuri de lucru care măresc rezistența la rulare a anvelopei. Atunci când aceste arcuri se află în afara contactului după atingerea presiunii maxime în poziția de mijloc, energia acumulată în ele este eliberată și forța acționează în direcția mișcării, reducând rezistența la rulare. Pentru o anvelopă ideală, energia închisă ar fi egală cu energia eliberată, iar roata se va rula fără pierderi.

Reducerea rezistenței la rulare

Distribuția de presiune p de pe suprafața de contact a anvelopei cu suprafața drumului.

Cu toate acestea, anvelopa este echipată cu un protector real și, în plus, are o frecare internă. Atunci când banda de rulare este deformată, în plus față de forța necesară pentru a comprima arcul de aer, este nevoie de forța pentru a accelera masa parțială. Prezența unei frecări interne determină o cheltuială suplimentară de energie pentru încălzirea pneului. Prin urmare, prima jumătate a ciclului de contact a pneului cu drumul care urmează să fie dezvoltată o forță suficientă pentru a comprima arcul, oferind masa accelerarea benzii de rulare și pentru a depăși frecarea internă. Cu toate acestea, în al doilea ciclu de jumătate, toate nu forța de primăvară să fie eliberat, deoarece aceasta va lua parte la a da o accelerare inversă și masă pentru a depăși frecarea internă. Când roata este rotită, forța centrifugă acționează asupra masei benzii de rulare. Prin urmare, distribuția presiunilor specifice asupra zonei imprimate va fi inegală.

Ecuatorul tuturor forțelor este localizat în prima jumătate a imprimării și este îndepărtat de pe axa roții cu o distanță s. Acest lucru dă naștere unui moment de rezistență sG. care determină o rezistență orizontală H = G ∙ tgφ. unde tgf = s / R = f; G este sarcina pe magistrală.

De fapt, prin transmiterea forței circumferențiale de la anvelopă la drum, dependențele sunt mult mai complicate, dar pentru claritatea explicațiilor modelul simplificat dat mai sus este destul de potrivit. Deoarece forța centrifugă și timpul de compresie depind de viteza circumferențială v. atunci rezistența la rulare este, de asemenea, dependentă parțial de aceasta. Această dependență este exprimată de ecuație

Pentru discuția noastră despre modalitățile de a reduce rezistența la rulare valori destul de adecvate măsurate efectiv coeficient aerodinamic (vezi. Fig. 4) și influența pe ea o presiune într-o anvelopă (fig. 7). Din graficele din Fig. 7 că presiunea scăzută mărește semnificativ rezistența la rulare, în special la viteze mari.

Reducerea rezistenței la rulare

Dependența coeficientului de rezistență la rulare f de viteza vehiculului v și de presiunea în pneuri p.

După cum se arată în Fig. 4, la o viteză de 60-80 km / h, rezistența la rulare scade ușor, dar la viteze mari crește brusc. Anvelopele din seria VR / 50 cu profil ultra-scăzut păstrează o mică rezistență la rulare până la o viteză de 200 km / h. Aceeași proprietate este deținută și de anvelopa HR / 60.

Foarte periculos pentru anvelope este rezonanța benzii de rulare, care are loc la viteze mari. Când se ating anumite rotații ale roții, elementele stratului de rulare pe arcul pneumatic pot începe să vibreze sub influența impulsurilor de compresie constante cu fiecare rotire a roții. Pe suprafața anvelopei, în momentul ieșirii sale de la contactul cu drumul, apar valuri statice care se pot răspândi pe toată circumferința roții. Rezonanța protectorului este cauza emisiilor mari de căldură și, prin urmare, este inacceptabilă. Când are loc în câteva zeci de secunde, stratul de rulare se poate separa și, astfel, apare o situație de urgență.

Rezonanța protectorului mărește brusc rezistența la rulare, iar creșterea consumului de energie pentru depășirea rezistenței, încălzește foarte mult anvelopa. Limitele rezonanței pot fi deplasate spre viteze mai mari ale roților prin creșterea presiunii interne în anvelopă și prin reducerea masei benzii de rulare. Viteza maximă admisă pentru anumite tipuri de anvelope ale firmei "Pirelli" este limitată după cum urmează: SR - 180 km / h; HR - 210 km / h; VR - mai mult de 210 km / h.

Reducerea rezistenței la rulare a anvelopelor cu profil redus este foarte semnificativă și, prin urmare, contribuie la creșterea consumului de combustibil. Compania Pirelli garantează că utilizarea unui nou tip [3] de anvelope P8 determină o reducere a consumului de combustibil de până la 4%, ceea ce corespunde unei reduceri a rezistenței la rulare cu 20%. În același timp, durata de viață a pneurilor este mărită. Anvelopele "P8" se referă la seria "65" și pot fi utilizate la viteze de până la 180 km / h.

Anvelopele cu profil redus au o rigiditate laterală mai mare, care se manifestă într-o cantitate mai mică de derivație laterală. În Fig. 8 prezintă efectul unghiului de derivație laterală asupra coeficientului de rezistență la rulare. Curba punctată caracterizează anvelopele seriei "80", solid - seria "60".

Reducerea rezistenței la rulare

Dependența coeficientului de rezistență la rulare f al anvelopelor înguste și laterale pe unghiul de deplasare laterală β.

Una dintre principalele cerințe pentru anvelope este să asigure o bună aderență la suprafața drumului. Acesta este determinat de lățimea profilului anvelopei, modelul benzii de rulare și calitatea materialului său. Pentru a asigura o adeziune maximă la suprafața drumului, mașinile de curse sunt fabricate din pneuri din material extrem de moale, cu o suprafață netedă fără șablon. Depresiunile mici de pe suprafața benzii de rulare sunt efectuate doar pentru a controla uzura pe care o au aceste anvelope. runurile mici ajung la dimensiuni semnificative. Rezistența la rulare a acestor anvelope netede este mai mică decât cea a celor echipate cu un șablon de rulare cu un model.

După cum se poate vedea din cele de mai sus, alegerea corectă a tipului de anvelope și respectarea presiunii interne a aerului în ele sunt factori importanți care afectează reducerea consumului de combustibil. Deoarece, totuși, cota de rezistență la rulare în suma rezistenței totale la mișcarea vehiculului scade semnificativ cu creșterea vitezei, o scădere a acestui tip de rezistență la mișcare nu înseamnă o scădere proporțională a consumului de combustibil. Astfel, o scădere a rezistenței la rulare a anvelopelor cu 10% determină o reducere a consumului de combustibil cu doar 2%. Pneurile cu profil scăzut oferă condiții de conducere mai bune, ceea ce poate duce la o creștere a vitezei, la care economia de combustibil obținută prin reducerea rezistenței la rulare va fi practic redusă la zero. În acest caz, este necesar să se țină seama de ceea ce se obține o reducere a fluxului prin reducerea rezistenței la rulare a anvelopelor și cu cât crește acest consum datorită creșterii vitezei de mișcare.

Când forța laterală acționează, coeficientul de rezistență la rulare al anvelopei crește. Forța laterală apare cel mai adesea atunci când conducem pe colțuri. Pentru a preveni o scădere a vitezei automobilului, este necesar să creșteți puterea motorului. Forța laterală crește cu creșterea vitezei și, prin urmare, mărește rezistența la rulare. Prin urmare, în timpul trecerii la viteze mari, consumul de carburant crește.

Turnul poate fi trecut prin metoda de alunecare netedă a tuturor roților (așa-numitul drift controlat al mașinii), care este foarte eficient, dar necesită o putere semnificativă a motorului. În acest caz, toate roțile din mașină sunt deviate din direcția de deplasare. Abilitatea de a trece într-un mod eficient la o turație la viteză mare este să-l treci cu cea mai mică alunecare a roților.

Citiți de asemenea

Cel mai ecologic combustibil

Biofuelul poate fi produs din tot ceea ce este sau a fost o dată o plantă.

Motorul Stirling

Motorul Stirling este noua sursă posibilă de energie mecanică pentru conducerea unei mașini.

  1. # 8634; Matzkerle Y. Mașină economică modernă / Trans. cu cehă. VB Ivanova; Ed. A. R. Benediktova. - M. Construcția de mașini, 1987. - 320 p. il. / Стр. 299 - 301 (cartea se află în biblioteca site-ului). - Notă. icarbio.ru
  2. # 8634; Procesul de rulare pe un pământ moale este luat în considerare în articolul "Pneurile de capacitate sporită a terenului și a pneurilor tactice". - Notă. icarbio.ru
  3. # 8634; Este necesar să se țină seama de timpul scris al cărții. - Notă. icarbio.ru






Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: