RezistenȚa la rulare - autovehicul

REZISTENȚA LA RULARE

1.Generarea rezistenței la rulare

Rezistența la rulare se manifesta din momentul in care roata incepe sa se roteasca. Pe drum orizontal, este rezistența cea mai importanta pana la viteze de 60 - 80km h.

Datorita rezistenței la rulare se produce incalzirea pneului, ceea ce afecteaza rezistența la uzare a anvelopei și rezistența la oboseala prin incovoiere a materialului acesteia.

Fenomene care conduc la generarea rezistenței la rulare:

1.     Pierderi de energie prin fenomenul de histerezis la deformarea flancurilor și benzii de rulare;

Pentru doua puncte simetrice fața de centrul petei de contact deformațiile sunt egale, dar presiunile difera. In punctele I și E lungimea elementului de anvelopa este identica.

2.     Deformarea caii de rulare

3.     Dezechilibrul intre valorile tensiunilor longitudinale din zona posterioara și cea anterioara ale petei de contact in cazul roții conduse

		𝛚r

4.     Procesele de adeziune dintre suprafețele anvelopei și cale

5.     Procesele de histerezis din cauciuc produse la depașirea microneregu-laritaților drumului

6.     Frecarea cu aerul din interiorul și exteriorul pneului

La deplasarea pe cale uscata și dura pierderile de energie prin rulare:

90 . 95% - histerezis;

5 . 10% - frecari superficiale;

1 . 3% - pierderi aerodinamice.

2.Factori de influența asupra rezistenței la rulare

Construcția anvelopei

Tipul carcasei

Grosimea benzii de rulare: grosime <, f <;

Raportul nominal de aspect <, f <;

Diametrul anvelopei >, f <;

Pneurile de joasa presiune f > pneuri de inalta presiune;

Natura cauciucului

Viteza de deplasare

Zona I - f ≈ const.; pierderi prin histerezis static;

Zona II - f crește liniar cu viteza; se accentueaza asimetria distribuției presiunii in pata de contact, cresc peirderile prin histerezis;

Zona III - creștere rapida a lui f cu viteza; la viteze mari, revenirea elementelor de anvelopa la forma inițiala, dupa ieșirea din pata de contact, se produce cu intarziere datorita inerției, rezultand oscilații ale anvelopei sub acțiunea forțelor elastice și de inerție. Rezulta un consum de energie suplimentar prin histerezis. La inceput apar oscilații transversale, apoi și cele radiale, la ieșirea din pata de contact.

Viteza critica = viteza la care oscilațiile periferice acopera o jumatate de lungime de unda. La viteze și mai mari, deformarile se accentueaza propagandu-se pe circumferința anvelopei, pneul se incalzește puternic, iar rezistența la rulare crește exponențial cu viteza. Viteza inscripționata prin marcajul de pe anvelopa este de 80 . 90% din viteza critica. Marirea presiunii rigidizeaza pneul, marind viteza critica. La rularea pe autostrada, cu viteze mari, se recomanda utilizarea unei presiuni cu 0,2 . 0,4 bar mai mari decat la viteze mai mici.

Presiunea aerului din pneu

1 psi = 6,895 ∙ 103 Pa

Pe drumuri deformabile, reducerea presiunii conduce la reducerea deformarii caii, dar o scadere prea accentuata a presiunii duce la deformari exagerate ale pneului și, astfel, la creșterea rezistenței la rulare și pe acest tip de sol.

Temperatura

1 mile = 1,609 km

44,4

33,3

22,2

11,1

55,5

Regimul termic influențeaza frecarile din interiorul materialului anvelopei.

2. Calculul rezistenței la rulare

Deoarece valoarea coeficientului de rezistența la rulare depinde in cea mai mare masura de viteza, cele mai frecvente relații de calcul sunt de tipul polinomial:

f = f₀ + f₀₁ V + f₀₂ V² + f₀₄ V⁴,

unde f₀ este coeficientul de rezistența la rulare la viteza mica, iar f₀₁,  f₀₂ și f₀₄ sunt coeficienți de influența a vitezei asupra coeficientului de rezistența la rulare.

Valorile coeficienților:

Din literatura de specialitate, in funcție de tipodimensiunile anvelopelor, se pot utiliza valorile:

Pentru a se ține seama de influența drumului se folosește un factor de drum C_d ale carui valori sunt precizate in lucrarea [1]

Pentru calcule de evaluare aproximativa, in funcție de natura și starea caii:

Pentru intregul automobil:    

unde    n_r este numarul de roți;

f_i - coeficientul de rezistența la rulare al roții i;

Z_ri - reacțiunea normala la roata i (i = 1 . n_r);

De regula, se accepta ca f₁ = f₂ = . = f_nr.

Rezulta:

Dar, in cazul din figura:

Deci

R_rul = f ∙ G_a cosα_p.

Puterea necesara invingerii rezistenței la rulare este:

unde R_rul [daN] și V  [km/h].

					V [km/h]