Constructia anvelopelor

Constructia anvelopelor

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 r 333d37d ulare;
• sa prezinte siguranta si rezistenta la deplasarea cu viteza mare;
• sa preia sarcinile repartizate pe roata;
• sa contribuie la asigurarea confortului calatorilor.

Fig. 1. 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.

anvelope cu carcasa in constructie diagonala (figura 1.a) la care unghiul de dispunere al firelor de cord este a=38°-45°. 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 1 b) la care unghiul de dispunere al firelor de cord este a=90°. Prin marirea unghiului a se obtine o elasticitate radiala mare si un coeficient de rezistenta la rulare redus la viteze mici de deplasare.

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 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. 4 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 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 figura 1.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.

2.1. Clasificarea si simbolizarea pneurilor

In mod uzual dimensiunile anvelopelor se exprima in inch (1 inch= 25,4 mm) sau milimetrii si ele se refera la dimensiunile principale (figura 5.):

• D - diametrul exterior (nominal);
• d - diametrul interior al anvelopei sau diametrul exterior al jantei;
• H - inaltimea exterioara a sectiunii transversale;
• B - latimea exterioara a sectiunii transversale.

O caracteristica constructiva importanta a anvelopelor este data de raportul dintre inaltimea H si latimea B a sectiunii (balonajului) anvelopei, raport dupa care se poate face si clasificarea anvelopelor de autovehicule in urmatoarele categorii:

• toroidale, la care forma sectiunii transversale este aproape circulara (H/B=0,9 ..1,15);
• ovale sau late, la care forma sectiunii transversale este ovala (H/B=0, ..0,6);
• eliptice (H/B=0,30,4);
• superbalonate sau cilindrice (H/B=0,20,3).

Cele mai utilizate anvelope sunt anvelopele toroidale. In prezent la autoturisme si autoutilitare usoare sunt utilizate din ce in ce mai des anvelope radiale cu raport H/B=0,60,8.

Dupa presiunea interioara si domeniile de utilizare, pneurile se clasifica in:

• pneuri de inalta presiune, cu presiuni cuprinse intre (3.7,5)*10⁵ N/m², care sunt folosite la autocamioane, autobuze, remorci, semiremorci si tractoare;
• pneuri de joasa presiune, cu presiuni cuprinse intre (1,3.2,5)*10⁵ N/m², care sunt folosite la autoturisme si autoutilitare usoare;
• pneuri de foarte joasa presiune, cu presiuni cuprinse intre (0,3.0,8)*10⁵ N/m², care sunt folosite la autovehicule speciale, pentru terenuri mlastinoase, nisip sau zapada afanata.

Simbolul anvelopei reprezinta modul de exprimare a marimii anvelopei format din doua numere. Atunci cand cele doua numere sunt separate printr-o liniuta orizontala sau prin litere, primul numar indica latimea nominala a sectiunii B (in inch sau mm), iar al doilea, diametrul nominal al jentii (diametrul interior al talonului anvelopei) d, in inch. Cand cele doua numere sunt separate prin semnul X, primul numar indica diametrul exterior D in inch, iar al doilea latimea sectiunii B in inch.

Notarea anvelopei la autocamioane, autobuze si remorci auto se face prin indicarea simbolului, a numarului de pliuri echivalente PR, a simbolului HD pentru anvelopele in constructie ranforsata si eventual numarul standardului sau normei interna de fabricatie. De exemplu, cu 9,00-20 14 PR este simbolizata o anvelopa cu latimea nominala a sectiunii B=9 inch si diametrul nominal al jentii d=20 inch, care are o rezistenta egala cu o anvelopa a carei carcasa are 14 straturi de panza de cord conventionale.

In cazul anvelopelor pentru autoturisme si autoutilitare usoare literele care despart cele doua cifre din simbolizarea anvelopei ofera diferite informatii privind constructia si destinatia anvelopei. Simbolul SR se foloseste pentru anvelope de viteza in constructie.

2.2. Razele rotilor de autovehicul

Diametrul jentii, al pneului sl marimea razei nominale se pot calcula, tinand cont de notatiile din figura 5, pe baza datelor furnizate de standardele in vigoare, sau pe baza notatiilor de pe anvelopa, dupa cum urmeaza:

d=D-2H ; D=d+2H; (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 se dau valorile medii ale constantelor elastice pentru pneurile de autovehicule, obtinute prin incercari statice pe suprafete tari.

Tabelul Valori medii ale constantelor elastice ale pneurilor

Datorita rigiditatii variabile, la o roata de autovehicul se deosebesc urmatoarele raze (fig.6): raza nominala r_n; raza libera r₀; raza statica r_s; raza dinamica r_d; raza de rulare r_r.

Raza nominala (r_n a unui pneu se calculeaza cu relatia 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 a unei roti (fig 6,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 r₀=r_n.

Raza statica (r_s) a unei roti (fig.6,a) este distanta dintre centrul rotii si suprafata de sprijin, cand roata este incarcata cu sarcina nominaia (greutatea static repartizata pe roata). Dependenta dintre raza statica, sarcina static repartizata Gr ce revine rotii respective si presiunea p a aerului din pneu. este aratata in figura 7.

Din graficul prezentat in figura 7 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. 6,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).

Rezultatele experimentale privind variatia razei dinamice r_dl a unei roti echipate cu pneu 7,00-16, functie de forta tangentiala Fr, pentru diferite presiuni mtorioare p, cu o incarcare radiala la viteza constanta sunt prezentate in figura 8. Din gmficul prezentat in figura 8 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, caro 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:

(2)

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

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 r₀ sau raza nominala r_n si de coeficientul de deformare X. care ia in considerare toate influentele analizate mai inainte:

r = lr₀=lr_n

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

• l pentru pneurile de joasa presiune;
• l pentru pneurile de inalta presiune.

Daca r este raza de luau si w_R este viteza unghiulara a rotii, atunci viteza de

deplasare a autovehiculului poate fi aproximata cu relatia:

v₀=l w_R

Pentru calcule uzuale raza de lucru r determinata cu relatia poate fi utilizata in

locul razei de rulare r_r, sau a razei dinamice rd.