Laborator DINAMICA AUTOVEHICULELOR Student . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grupa . . . . . . . . . . . . . Data . . . . . . . . . . . . . .  

1  

L.D.A. 4 Construirea modelului simplificat al pneului

4.1 Scopul lucrării - Determinarea caracteristicilor geometrice şi mecanice ale pneului în construcţie

diagonală, pe baza modelului simplificat al pneului. 4.2 Aspecte teoretice În cazul anvelopelor în construcție diagonală, se defineşte unghiul de înclinare al

firului de cord ca fiind unghiul ascuţit pe care îl face firul de cord cu meridianul, în punctul de intersecţie cu o paralelă (fig.4.1).

Figura 4.1 Definirea unghiului de înclinare al firului de cord (β) la anvelopa în construcție diagonală

Forma pe care o capăta anvelopa sub efectul presiunii aerului depinde de unghiul de

înclinare al firelor de cord. Valoarea acestui unghi este variabilă și depinde de poziția punctului de pe anvelopă (valoarea razei „r” din fig. 4.1.), de valoarea unghiului de croială (αc), şi de proprietaţile materialului firului de cord (alungirea relativă a firului δl):

· · (4.1)

re 

r

β

βc

meridian

paralela 

ecuator 

Axa de rotatie a anvelopei 

Laborator DINAMICA AUTOVEHICULELOR Student . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grupa . . . . . . . . . . . . . Data . . . . . . . . . . . . . .  

2  

în care: rc este raza cilindrului dispozitivului folosit la fabricarea anvelopei; αc - unghiul de croială al pliului anvelopei diagonale; δl - alungirea realtivă a firului de cord (se poate considera δl=0,04). Pentru determinarea valorii razei cilindrului dispozitivului folosit la fabricarea anvelopei se poate utiliza relația: 320 ·    (4.2) unde:

k este un factor de corecție, stabilit pe baza valorii diametrului exterior al anvelopei (De [mm]):

  (4.3) Mărimea valorii unghiului de croială a pliului se stabilește particularizând relația (4.1)

pentru cazul când punctul se află pe ecuator (fig.4.1), situație în care r=re și β=βe≅520. · 1 · (4.4)

Raza exterioară a anvelopei de determină fie din simbolizarea acesteia, fie din

cataloage sau norme standardizate pentru anvelope. Modificarea formei şi a dimensiunilor anvelopei, sub efectul presiunii aerului din

interiorul său, depinde de repartiţia rigidităţii de-a lungul secţiunii, precum şi de forma şi dimensiunile iniţiale ale acestei secţiuni (când presiunea aerului interior este egala cu cea atmosferică). Pentru a stabilii condiţiile în care au loc modificările principale ale secţiunii se utilizează un model simplificat al pneului (fig.4.2):

Figura 4.2 Modelul simplificat al pneului în construcție diagonală

Acest model presupunea că anvelopa este formată dintr-o bandă inelară (în care este

concentrată toată masa cauciucului) supusă presiunii aerului din interior, bandă ce este reţinută la forma circulară de firele de cord ale flancurilor, care fac legatura cu janta roţii.

Laborator DINAMICA AUTOVEHICULELOR Student . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grupa . . . . . . . . . . . . . Data . . . . . . . . . . . . . .  

3  

În urma studiului echilibrului firelor de cord și a elementului de bandă inelară aflate sub o anumită valoare a presiunii aerului anvelopei rezultă expresia variaţiei deformaţiei radiale a pneului, Δr:

∆ ··

· 1 · · · (4.5)

în care:

r0 este raza liberă a pneului, r0≅re, în cm; rf - raza de curbură a firului de cord; Bb - lățimea benzii de rulare, în cm; δb - grosimea benzii de rulare, în cm; pa - presiunea aerului din anvelopă, în daN/cm2; Eb - modulul de elasticitate echivalent al secțiunii modelului, în daN/cm2. Expresia 2   se poate calcula în funcţie de dimensiunile secţiunii anvelopei

aflate în starea iniţială cu ajutorul relaţiei :

2              (4.6)

Pentru calculul modulului de elasticitate echivalent se utilizează relaţia generală:

∑∑  

(4.7)

în care:

, reprezinta aria, respectiv modulul de elasticitate al componentei i, conform modelulului simplificat al pneului (cauciuc și cord).

4.3 Modul de lucru Pe baza desenului schiță al secțiunii de anvelopă studiate în L.D.A. 2, a valorilor

parametrilor măsurați pe secțiune, precum și a tipodimensiunilor posibile de anvelope identificate, din care ar putea face parte secțiunea respectivă, studentul va alege doar variantele de anvelopă în construcție diagonală.

Cunoscând parametrii dimensionali și de exploatare ai anvelopei diagonale, cu ajutorul relațiilor (4.1) ... (4.4) se determină variația unghiului de înclinare al firului de cord, funcție de poziția punctului aflat pe anvelopă, sinβ=sinβ(r).

Pentru determinarea variației radiale a pneului și a formei secțiunii anvelopei, funcție de valoarea presiunii aerului din anvelopă, pe baza modelului simplificat al pneului, Δr=Δr(pa), se utilizează relația (4.5). În această relație parametrii constructivi și ai regimului de exploatare (gama de presiuni a aerului din anvelopă) se cunosc din L.D.A. 2 (δb, Bb, H0, Bu) și după alegerea tipodimensiunii de anvelopă diagonală din cataloage sau norme standardizate (r0, Bj, pa).

Valorile ariilor celor două componente ale secțiunii de anveopă, necesare calculului modulului de elasticitate echivalent, relația (4.7), se pot aprecia după cum urmează:

Laborator DINAMICA AUTOVEHICULELOR Student . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grupa . . . . . . . . . . . . . Data . . . . . . . . . . . . . .  

4  

- Pentru cauciuc, prin trei dreptunghiuri, unul pentru banda de rulare (δb x Bb) și două (stânga-dreapta) pentru flancurile secțiunii (lflanc x gflanc);

- Pentru cord, printr-un dreptunghi cu dimensiunile lpliu x gpliu x npliu Prin urmare: · 2 · · (4.8) · · n (4.9)

unde s-au notat cu l – lungimile, g – grosimile, n – numărul componentelor analizate din secțiunea de anvelopă studiată.

 4.4 Rezultatele obținute și prelucrarea datelor Pentru analiza variației unghiului de înclinare al firelor de cord, în funcție de poziția

punctului aflat pe anvelopă, sinβ=sinβ(r) și a reprezentării grafice corespunzătoare, se vor utiliza datele centralizate în tabelul 4.1.

Datele necesare construcției modelului simplificat al pneului, precum și valorile utilizate pentru studiul variației formei și dimensiunilor secțiunii în funcție de presiunea aerului din anvelopă, Δr=Δr(pa), sunt centralizate în tabelele 4.2 și 4.3.

Tabelul 4.1 Valorile unghiului de înclinare al firului de cord (β) în funcție de distanța

punctului curent aflat pe pneu față de axa de rotație (r), la anvelopa ... ... ... ... ... ... ... ... ... , cu βe=520, δl=4%, αc= ... ... ... 0 , re= ... ... ... mm r, mm

2 minim 5 valori intermediare 2

β, grade Tabelul 4.2 Caracteristici ale modelului simplificat al secțiunii anvelopei ... ... ... ... ...

Componente Ei, daN/cm2

Ai, cm2

Ai x Ei, daN

Σ(Ai x Ei), daN

ΣAi cm2

Eb, daN/cm2

Cauciuc 30 Cord 2 x 104

Tabelul 4.3 Valorile deformației radiale (Δr), în funcție de presiunea aerului din pneu

(pa), la anvelopa ... ... ... ... ... ... ... ... ... pa, daN/cm2 pamin minim 5 valori

intermediare pamax

Δr, cm

4.5 Interpretarea rezultatelor obținute, observații și concluzii Studentul va face aprecieri asupra preciziei măsurătorilor efectuate pe desenul schiță al

secțiunii analizate, al valorilor obținute și al reprezentărilor grafice construite. De asemenea, se va evidenția sensul de modificare al secțiunii anvelopei cu creșterea valorii presiunii aerului din pneu.