Studiul Experimental Privind Impactul Pneului cu Denivelarile Partii Carosabile
LUCRARE DE DIPLOMĂ
Studiul experimental privind impactul pneului cu denivelările părții carosabile
CUPRINS
Rezumat română
Rezumat engleză
INTRODUCERE
CAPITOLUL 1.
1.1. Statistica accidentelor rutiere
1.2. Tipuri de accidente rutiere și cauzele acestora
1.3. Construcția drumurilor
1.4. Stadiul actual al cercetărilor în domeniul construcției de anvelope
1.5. Cauzele deteriorării anvelopelor
1.6. Efectele drumurilor deteriorate
1.7. Scurte concluzii
CAPITOLUL 2. Noțiuni teoretice
2.1. Construcția roților autovehiculelor
2.1.1. Aderența pneurilor
2.1.2. Rolul și construcția pneurilor
2.1.3. Razele roților de autovehicul
2.1.4. Construcția jantelor de automobil
2.2. Capacitatea de trecere și dinamica roților de autovehicul
2.2.1. Dinamica roților de autovehicul
2.2.1. Tipuri de anvelope
2.2.3. Indicii de viteză și de sarcină
2.3. Calculul dinamic al autovehiculului
2.4. Stabilirea parametrilor constructivi
2.4.1. Alegerea pneurilor și stabilirea razei dinamice
2.4.2. Stabilirea vitezei maxime a autovehiculului
2.4.3. Calculul performanțelor autovehiculului
2.4.4. Calculul timpului și spațiului de demaraj în funcție de viteză
2.5. Impactul pneului cu denivelarea.
2.6. Scurte concluzii.
CAPITOLUL 3.Metodica încercărilor experimentale
3.1. Obiectivele încercării experimentale
3.2. Scenariul încercărilor
3.3. Dispozitive utilizate
3.4. Pregătirea experimentului
3.5. Desfășurarea experimentului
3.6. Scurte concluzii
CAPITOLUL 4. Achiziția și prelucrarea datelor
4.1. Achiziția probelor video
4.2. Achiziția accelerațiilor
4.3. Culegerea datelor -identificarea urmelor de pe autovehicul – avarii
4.5. Prelucrarea datelor
4.6. Scurte concluzii
CAPITOLUL 5. Concluzii
5.1. Concluzii pe fiecare capitol
5.2. Concluzii finale
BIBLIOGRAFIE
REZUMAT
În lucrarea ce urmează a fi prezentată, „Studiu experimental privind impactul pneu -denivelare” vor fi demonstrate deformațiile suferite de pneuri în urma trecerii acestora peste denivelările părții carosabile, de asemenea și determinarea parametrilor de accelerație pe componentele roată față și spate în condiții de rulare pe un drum cu denivelări.
Lucrarea de față se desfășoară pe cinci capitole. În primele două capitole sunt prezentate aspecte teoretice legate de tema aleasă. În cel de-al treilea este prezentată pregătirea experimentului cuprinzând achiziția autovehiculului participant la testări, locul de desfășurare, componentele necesare probelor și descrierea efectivă a experimentului. În urma simulărilor efectuate, în cel de-al patrulea capitol a avut loc prelucrarea datelor culese de la locul testărilor și concluziile obținute în urma realizării proiectului. Cel de-al cincilea capitol descrie analiza datelor obținute, iar ultimul capitol îl reprezintă concluziile.
Lucrarea începe cu o scurtă introducere privind accidentele rutiere, după acest subcapitol urmând o prezentare a statisticilor din ultimii ani a accidentelor rutiere la nivel mondial, european, național. Primul capitol se încheie cu enumerarea atât cu tipurilor de accidente cât și cu cauzele acestora.
În ce de-al doilea capitol sunt prezentate noțiuni teoretice privind dinamica automobilelor, continuând cu istoria apariției pneurilor autovehiculelor fiind prezentate părțile componente ale acestora, dar și o scurtă prezentare cu privire la performanțele pneurilor existente pe piață.
Capitolul trei cuprinde studiul experimental în care sunt prezentate dispozitivele și aparatele utilizate în timpul măsurătorilor, scenariul de testare și o descriere amănunțită a modului în care s-au desfășurat probele. Prelucrarea datelor obținute în urma măsurătorilor s-a realizat cu ajutorul aplicațiilor software de analiză și prelucrare a datelor: Lab View, Origin 8 și sunt prezentate în al patrulea capitol la fel ca și analiza prelucrării datelor.
Ultimul capitol încheie această lucrare prezentând concluziile finale ce reies în urma analizei fiecărui capitol în parte. De asemenea proiectul cuprinde material bibliografic utilizat la redactare, precum și un curriculum vitae al autorului.
ABSTRACT
The abstract to be presented, "Experimental study on the impact of tire-bump" will be demonstrated maladjustments tires after their passage over uneven roadway, also determine the parameters of the accelerator components front and rear wheel driving conditions on a bumpy road.
This paper is carried out in five chapters. The first two chapters are presented theoretical issues related to the theme. In the third experiment is shown training in testing including vehicle purchase, the venue, the components necessary evidence and actual description of the experiment. In the simulations performed in the fourth chapter has been collected at processing tests and conclusions resulting from the project. The fifth chapter describes the data analysis and the last section is the conclusions.
The paper begins with a brief introduction on road accidents after this chapter following a presentation of statistics in recent years road accidents global, European, national. The first chapter concludes with both types of accidents and their causes.
As the second chapter presents theoretical notions regarding the dynamics of cars, continuing the history of automotive tires and presented their parts, and a brief overview on the performance tires on the market.
Chapter three contains experimental study in which the devices and appliances used during measurements, scenario testing and a detailed description of how the samples were conducted. Data obtained from measurements was performed using analysis software and data processing: Lab View, Origin 8 and are presented in the fourth chapter as data processing and analysis.
The last chapter concludes this paper presenting final conclusions arising from the analysis of each chapter. The project includes bibliography used in writing, and a curriculum vitae of the author.
INTRODUCERE
Automobilul, denumit simplu mașină, este un vehicul cu patru, rareori trei ori șase roți, ce este acționat de un motor cu ardere internă, cu abur, cu electricitate sau aer comprimat. Deține în mod regulat, un scaun pentru conducător și pentru cel puțin un pasager. Acestea sunt de obicei construite pentru a călători pe drumuri, însă există și anumite vehicule utilitare, care permit și călătorii în afara drumurilor, denumite off-road. Atât drumurile cât și autostrăzile sunt folosite în aceeași măsură de automobile cât și de alte vehicule, cum sunt motocicletele și tractoarele.
Un automobil reprezentativ are în general un motor cu ardere internă și patru roți, însă au apărut pe piață și mașini cu motoare hibride cum ar fi cele cu gaz sau mașinile electrice. De asemenea au fost construite și autovehicule cu trei roți, însă acestea nu sunt prea răspândite din cauza problemelor de instabilitate ce au fost descoperite pe parcurs.
Determinarea în mod obiectiv a intensificării grijilor în vederea asigurării siguranței rutiere este datorată dezvoltării transporturilor auto și a creșterii rapide a parcului de automobile. Datorită unul val mare de accidente ce au avut loc de-a lungul timpului s-a dovedit a fi necesare anumite schimbări.Schimbare care este relativ direct proporțional cu mărirea indicelui de motorizare cu îmbunătățirea performanțelor autovehiculului a vitezei de deplasare, cauza ce deține prioritate cu privire la evenimentele rutiere.
În general, accidentul este definit ca fiind un eveniment întâmplător și neprevăzut, care poate fi producătorul unei avarii, a unei răniri, mutilari ori moartea unei persoane. Părțile implicate într-un accident rutier sunt: autovehiculul și omul care poate fi în calitate de conducător auto, pasager, pieton. Accidentele se produc pe drumurile publice, constând din coliziunea a doua sau mai multe vehicule sau a vehiculului cu un obstacol, vătămarea sau călcarea pietonilor moartea unei persoane, producerea unor pagube materiale chiar ineficiente circulației.
Urmările pe care le provoacă un accident sunt extrem de periculoase. Ele pot consta în distrugerea sau avarierea mijloacelor de transport ori a altor bunuri, moartea sau vătămarea integrității corporale a unor finite evenimente ce apar în timpul circulației ca urmare a acțiunilor sau neatenției atât a conducătorului auto cât și a pietonilor, călătorilor sau chiar alte cauze.
Accidentul de trafic rutier este un fenomen activ ce se află în plină desfășurare. În fiecare zi se ivesc noi probleme datorită numărului de autovehicule extinderii și dezvoltării căilor rutiere, a creșterii vitezei, probleme ce conduc la necesitatea unui studiu aprofundat în vederea rezolvării lor. În ceea ce privește circulația rutieră, aceasta reprezintă un fenomen la care participă mai multe componente: omul, vehiculul, drumul și legislația corespunzătoare domeniului său.
Pentru că traficul să se desfășoare atât normal cât și eficient trebuiesc stabilite relații între componente pentru o bună desfășurare a traficului.
În Dicționarul explicativ al limbii române, prin accident se înțelege o întâmplare neprevăzută, care poate provoca o avarie sau rănirea ori moartea unei persoane.Din punct de vedere juridic, cu privire la această definiție trebuie acceptat sensul corespunzător căruia întâmplarea nu a fost prevăzută deși putea și trebuia să fie. Astfel, acest lucru ar însemna să se considere că accidentul în general este imprevizibil și astfel nu ar mai trebui trași la răspundere cei care l-au produs.
Regimul circulației pe drumurile publice are în vedere și urmărește prevenirea accidentelor și a evenimentelor, asigurarea desfășurării normale a traficului rutier, cât și a securității circulației rutiere.
Organele de poliție sunt responsabile privind controlul, răspunderea și supravegherea pentru luarea măsurilor de asigurare a circulației. Deasemenea ei sunt îndatorați să cerceteze accidentele de circulație rutieră, urmărind strângerea probelor cu privire la existența infracțiunii, la identificarea făptuitorului și stabilirea răspunderii sale. Accidentul poate fi privit și că o defecțiune apărută în sistemul drum-mașină-conducător, atunci când se efectuează una sau mai multe manevre necesare desfășurării călătoriei fără pericol și când aceste manevre sunt efectuate necorespunzător datorită unor factori cauzali ce vor fi descoperiți la locul accidentului.
Cu privire la rapiditatea cu care se dezvoltă transporturile terestre, un mare dezavantaj îl reprezintă faptul că autovehiculul reprezintă baza multor evenimente cu consecințe fatale: pierderea vieților omenești, pagube materiale. Astfel, pentru reducerea victimelor accidentelor rutiere și pentru o circulație eficientă, construcția drumurilor și marcarea acestora constituie un factor esențial ce ar trebui să fie principalul obiectiv urmărit și realizat. Limitarea de viteză , atât în localități cât și în afara acestora, interzicerea conducerii sub influența băuturilor alcoolice, toate acestea pot reprezenta o altă măsură, deja aplicată de prevenire a accidentelor.
De asemenea, un alt factor care poate conduce la provocarea unor accidente rutiere este datorat folosirii incorecte de către șoferi a luminilor de drum și de întâlnire a autovehiculelor pe timpul nopții. Întâlnirea altor participanți la trafic cu luminile de drum poate duce la ,,orbirea” conducătorului auto, a pierderii controlului asupra autovehiculului sau a unei frânări bruște din partea acestuia. În acest sens, în zilele de astăzi s-a dorit construirea unor magistrale cu mai multe benzi de circulație unde să se folosesc pavimente solide betonate, pasaje denivelate pentru a separa sensurile de mers evitându-se prin această modalitate intrarea pe contrasens cu viteze mari și totodată reducerea accidentelor, mai ales cele frontale.
CAPITOLUL 1. NOȚIUNI TEORETICE
Statistica accidentelor rutiere
În același timp cu apariția automobilului au apărut și accide-mașină-conducător, atunci când se efectuează una sau mai multe manevre necesare desfășurării călătoriei fără pericol și când aceste manevre sunt efectuate necorespunzător datorită unor factori cauzali ce vor fi descoperiți la locul accidentului.
Cu privire la rapiditatea cu care se dezvoltă transporturile terestre, un mare dezavantaj îl reprezintă faptul că autovehiculul reprezintă baza multor evenimente cu consecințe fatale: pierderea vieților omenești, pagube materiale. Astfel, pentru reducerea victimelor accidentelor rutiere și pentru o circulație eficientă, construcția drumurilor și marcarea acestora constituie un factor esențial ce ar trebui să fie principalul obiectiv urmărit și realizat. Limitarea de viteză , atât în localități cât și în afara acestora, interzicerea conducerii sub influența băuturilor alcoolice, toate acestea pot reprezenta o altă măsură, deja aplicată de prevenire a accidentelor.
De asemenea, un alt factor care poate conduce la provocarea unor accidente rutiere este datorat folosirii incorecte de către șoferi a luminilor de drum și de întâlnire a autovehiculelor pe timpul nopții. Întâlnirea altor participanți la trafic cu luminile de drum poate duce la ,,orbirea” conducătorului auto, a pierderii controlului asupra autovehiculului sau a unei frânări bruște din partea acestuia. În acest sens, în zilele de astăzi s-a dorit construirea unor magistrale cu mai multe benzi de circulație unde să se folosesc pavimente solide betonate, pasaje denivelate pentru a separa sensurile de mers evitându-se prin această modalitate intrarea pe contrasens cu viteze mari și totodată reducerea accidentelor, mai ales cele frontale.
CAPITOLUL 1. NOȚIUNI TEORETICE
Statistica accidentelor rutiere
În același timp cu apariția automobilului au apărut și accidentele rutiere. Cauzele nodale ale primelor accidente au fost datorate unui sistem de frânare deficitar, a unei caroserii ce făcea parte din echiparea automobilului care nu asigura protecția pasagerilor, a lipsei de experiență a conducătorilor autovehiculului și bineînțeles a trecerii bruște a individului de la vehiculele cu tracțiune animală ce dețineau o viteză redusă la autovehicule care aveau o viteză mult mai mare.
O dată cu creșterea numărului de autovehicule s-a înmulțit și numărul de accidente rutiere. Din acest motiv, marii producători de automobile au introdus proiecte globale pentru îmbunătățirea securității automobilului.
Conform raportului întocmit de Organizația Mondială a Sănătății, s-a dovedit că 90% dintre accidentele rutiere mortale au loc în deosebi pe teritoriul țărilor în curs de dezvoltare, iar patru cincimi dintre cei uciși în asemenea circumstanțe sunt persoane care nu se aflau în mașini în momentul accidentului.
În urma statisticile făcute pe această temă, s-a concluzionat că anual mor aproximativ 1.2 milioane de oameni în urma accidentelor rutiere. Principalul considerent al decesului persoanelor cu vârsta cuprinsă între 5 și 29 de ani fiind reprezentat de accidentele de mașină, jumătate din aceștia fiind pietoni, bicicliști sau motocicliști.
În România, anual aproximativ 3.000 de persoane își pierd viața în accidentele rutiere din toată țara. Județele cu gradul cel mai ridicat de risc în producerea accidentelor sunt următoarele: Bacău, Buzău, Hunedoara, Covasna, Suceava, Maramureș și Sălaj.
Fig. 1.1. Statistica accidentelor rutieredin România în perioada 2001 – 2011 [5]
Tipuri de accidente rutiere și cauzele acestora
Într-un accident rutier sunt cuprinși trei factori principali: omul, autovehiculul și drumul. Așadar, o primă clasificare a accidentelor a fost facută după factorul determinant în producerea accidentului, și anume:
– factorul uman, deoarece acestaeste cel care poate fi în unele momentecauza producerii unui accident rutier. Accidentele produse din pricina factorului uman sunt deseori datorate oboselii, neatenției, ale altor preocupări, excesului de viteză, a conducerii sub influența alcoolului etc;
– autovehicul, din simplu motiv că uneori accidentele pot fi provocate și din cauza defecțiunii acestuia, cum ar fi: defecțiuni la sistemul de frânare, la cel de iluminare sau la sistemul de direcție;
– factorii de mediu reprezentați de ceața, bălțile, zăpada, poleiul, noroiul căzut de pe vehicule s-a dovedit a fi o altă categorie de factoriesențiali care conduc la producerea accidentelorrutiere.
A doua clasificare a accidentelor de circulație rutieră a fost realizată în funcție de gravitatea persoanei vătămate, deoarece sunt accidente care se finalizează cu persoane decedate, rănite ușor, rănite grav sau cu pagube materiale. Acești termeni fiind explicați în cele de mai jos, astfel:
Decedat este denumită persoană care moare la locul accidentului sau în cel mult 30 de zile de la producerea acestuia, datorită vătămărilor suportate.
Rănit grav este persoana care în urma accidentului a suferit o vătămare corporală ce s-a soldat cu pierderea unui simț sau a unui organ, încetarea funcționării acestora, o infirmitate permanentă fizică sau psihică, desfigurare acelei persoane, provocarea unui avort, a unei fracturi, comoții, leziuni interne, striviri, tăieturi și rupturi grave, șoc general grav necesitând tratament medical și orice altă leziune gravă care a necesitat spitalizare sau care, din pricina leziunilor suferite, au condus la decesul persoanei după a 30-a zi de la data producerii accidentului.
Rănit ușor este numită persoana care a suferit răni secundare, cum ar fi: excoriații, luxații ori contuzii, dar care însă nu au necesitat spitalizare.
Pagubele materialereprezintă daunele rezultate în urma avarierii vehiculului ce a fost implicat într-un accident de circulație rutieră, precum și prin distrugerea sau degradarea altor bunuri datorate producerii evenimentului.
De asemenea, accidentele rutiere se mai pot clasifica în:
Accidentele după gravitatea vătămării persoanelor sunt evenimentele rutiere
în urma cărora una sau mai multe persoane au fost declarate decedate ori au suferit vătămări corporale grave.În această categorie sunt incluse coliziunile între vehicule, între vehicule și pietoni, dar și cele între vehicule și animale ori obstacole fixe. De asemenea, din această categorie pot face parte și accidentele în care a fost implicat un singur autovehicul sau oricare alt participant la trafic.
În funcție de vătămările produse, indiferent de valoarea pagubelor înregistrate, aceste tipuri de accidente sunt considerate:
Accidente grave sunt acele evenimente rutiere în urma cărora s-a constatat decesul sau rănirea gravă a uneia ori a mai multor persoane;
Accidente ușoare sunt reprezentate de evenimentele rutiere în urma cărora a rezultat rănirea ușoară a uneia sau a mai multor persoane.
b) Accidenteleclasificate după tipul coliziuniisunt acele evenimentele rutiere în care sunt implicate unul sau mai multe vehicule ce au fost avariate ori au provocat numai pagube materiale.
– Accident vehicul – vehicul este evenimentul rutier rezultat din impactul a două sau mai multe vehicule urmat de pagube materiale sau vătămări corporale sau decese;
– Accident vehicul – mediu înconjurător – este rezultatul impactului dintre vehicul și mediul înconjurător urmat de pagube materiale sau vătămări corporale;
– Accident vehicul – pieton – este marcat de evenimentul rutier ce a rezultat din impactul dintre vehicul și pietoni, urmat de vătămări corporale sau decese;
– Accidentul vehicul – alt participant la traficul rutier.
c) Accidentele clasificate după configurația impactului pot fi:
– cu impact frontal – în care sunt implicate două vehicule care au intrat în coliziune frontală sau un vehicul care intră frontal într-un copac, stâlp, gard etc.
– cu impact lateral – reprezintă implicarea a două autovehicule, în care un autovehicul intră în coliziune laterală cu altul.
– cu impact din spate – accidentul cu implicarea a două sau a mai multor autovehicule în care unul dintre vehicule intră în coliziune cu spatele altuia.
– cu impact oblic – este reprezentat de accidentul în care sunt implicate una sau mai multe mașini, soldat cu lovirea uneia dintre ele în plan oblic.
d) Accidentele datorate factorilor rutieri:
– lățimii benzii de circulație. În mod normal lățimea unei benzi trebuie să aibă 3,5 m, iar dacă ambele sensuri de circulație au o lățime mai mică decât cea normală există posibilitatea apariției accidentului.
– declivitatea drumului. Sunt puține accidente din cauza declivității, însă acestea se pot produce atunci când declivitatea șoselei este prea mare, deoarece în acel moment autovehiculul pierde contactul cu carosabilul și intră în derapaj.
– indicatoarele, de asemenea trebuiesc amplasate la distanțe relativ mari pentru ca șoferul să poată reacționa.
– refugiile trebuiesc amplasate sau construite mult în afara porțiunii de circulație pentru a nu încurca sensul de circulație; intersecțiile, podurile înguste, drumurile neluminate.
– monotonia unor căi rutiere reprezintă de asemenea un factor declanșator al accidentelor rutiere. În cele mai multe cazuri nu se acordă o mare atenție trecerilor la nivel cu calea ferată care par a fi abandonate.
În urma documentării asupra acestei teme, s-a constatat că analizele statistice solidifică ideea că accidentele rutiere nu sunt absolut deloc întâmplătoare și cu atât mai mult imprevizibile ori inevitabile, în ciuda faptului că apariția lor este pur aleatoare.
Astfel, s-a reușit și o clasificare a principalilor factorideclanșatori ai accidentelor de circulație:
Factorii care influențează producerea accidentelor rutiere cauzate de conducătorii auto:
Efectuarea greșită a manevrelor de depășire;
Nerespectarea normelor privind acordarea priorității;
Neverificarea stării tehnice a autovehiculului;
Starea de oboseală a conducătorului auto;
Neatenția în timpul conducerii; neatenția pietonilor sau traversarea neregulamentară prin locuri nepermise duce la producerea accidentelor soldate cu vătămări corporale sau chiar cu decese;
Excesul de viteză prin neadaptarea vitezei admise de lege;
Depășirea neregulamentară;
Frânare bruscă;
Adormire la volan;
Folosirea incorectă a luminii;
Neacordarea priorități pietonilor la locurile de trecere;
Nesemnalizarea schimbării direcției de mers;
Neasigurarea la manevrarea vehiculelor înapoi;
Conducerea sub influența băuturilor alcoolice;
Factorii care influențează producerea accidentelor rutiere cauzate de pietoni:
Traversarea prin locuri nepermise;
Nerespectarea culorii semaforului;
Neasigurarea la traversarea drumului;
Lipsa de supraveghere a copiilor;
Consumul de alcool;
Coborârea sau urcarea din mers în mijloacele de transport în comun;
Staționarea pe partea carosabilă;
Circulația pe partea dreaptă a drumului.
Factorii tehnici care influențează producerea accidentelor rutiere:
Defecțiuni ale sistemului de frânare;
Defecțiuni ale sistemului de direcție;
Defecțiuni la sistem de iluminare și semnalizare.
Așadar, factorii care provoacă accidentele rutiere se pot grupa în două categorii esențiale:
Factorii externi: din această categorie fac parte următoarele: starea tehnică a autovehiculului, starea căii rutiere, condițiile meteorologice și de vizibilitate.
Factorii interni sunt reprezentați de materialul uman, producerea accidentelor fiind strâns legată de capacitatea de conducere a persoanelor aflate la volanul autovehiculelor. Acești factori sunt cei care asistă la producerea accidentelor în procentul cel mai ridicat 70 – 90%.
Consumul de alcool la volan reprezintă de asemenea un alt factor important în producerea accidentelor de circulație cu o gravitate foarte ridicată. Alcoolul are o influență nocivă atât asupra corpului uman cât și asupra capacității de conducere a autovehiculelor ori de deplasare în trafic în cazul pietonilor. Influența pe care o are consumul de alcool asupra individului diferă de la persoană la persoană, dar în același timp și de cantitatea de alcool pe care acesta a consumat-o. Simptomatologia intoxicației cu alcool este legată de alcoolemie. Aceasta reprezentând cantitatea de alcool exprimată în grame alcool la litrul de sânge.
Astfel, în acest sens se disting trei faze de intoxicare etilică:
faza de excitație ce corespunde unei alcoolemii de 0,2 – 1,5 grame/litru;
faza medico – legală (beție alcoolică) corespunde unei alcoolemii de 1,5 – 2,5g/l;
faza comei alcoolice când alcoolemia depășește 2,5g/l.
Statisticile accidentelor de circulație demonstrează că în medie din 5 accidente rutiere grave, trei au loc din cauza conducătorilor auto și două din vina pietonilor; bărbații provoacă accidente de patru ori mai mult decât femeile iar nivelul mortalității cel mai ridicat este la persoanele din grupa de vârstă 18-25 ani. Din totalitatea accidentelor rutiere pe parcursul unui an, factorilor tehnici le revin până la 5%, iar în cele mai multe cazuri aceștia sunt corelați cu factorul uman.
Concluzionăm prin a evidenția că principala cauză a accidentelor de circulație este datorat în mare parte factorului uman din cauza influențelor aduse comportamentului conducătorilor auto. Omul posedă o contribuție destul de mare asupra factorului tehnic cât și a celui rutier. În urma studiilor efectuate pe această temă s-s concluzionat că procentul de vinovăție a factorului uman este unul foarte mare și e cuprins între: 70-95%. Așadar, accidentul rutier apare ca o consecință a nerespectării normelor de securitate a circulației pe drumurile publice, atât de către pietoni cât și de conducătorii auto.
Fig. 1.2. Cauzele accidentelor de circulație [6]
Construcția drumurilor
Dintre căile de comunicație terestre, drumurile își au originile încă din cele mai vechi timpuri reprezentând pentru mii de ani, unicul mijloc de comunicare dintre oameni, ajutându-i de asemenea în deplasarea acestora dar și în transporturile de bunuri materiale între zonele locuite.
Începând încă din antichitate și continuând până în zilele noastre, drumurile au cunoscut de-a lungul timpului o evoluție diferită în funcție de nivelul economic și social precum și de gradul de civilizație al fiecărei epoci, la momentul respectiv.
Apariția automobilului va conduce la un nou asalt în tehnica rutieră. Creșterea numărului de autovehicule dar în același timp și diversitatea acestora ce constă în mărimea și capacitatea de transport au influențat direct proporțional proiectarea, construcția și întreținerea drumurilor.
În deceniul 3 al sec.XX au fost construite primele drumuri modernizate pentrucirculațiaautomobilului. Evoluțiatehniciirutierecontinuând să impunănoisoluții, prinmaterialeșitehnologiinoi.
1.3.1.Elementelecaracteristice ale drumurilor
O secțiunetransversală a unui drum evidențiază cele două elemente de bază: infrastructurașisuprastructura acestuia.
Fig. 1.3. Drumul în profil transversal. [7]
Infrastructuradrumuluiilustreazăansamblullucrărilordestinate săînvingăobstacolele impuse de relief (totalitatea de apărare-consolidare, asanareșiprotecție, lucrări de artă). Asigurareauneiastfel de suprafața de rulare, astfelîncâtcirculațiasă se poată desfășuraîncondiții de siguranțăși confort, este realizată prinlucrări de suprastructură.
Astfel, suprastructuradrumuluipreiasolicitările provocate de încărcăriledintraficși le transmite mai departe infrastructuriicu ajutorulpatuluidrumului, caremarchează partea inferioară a terasamentelor.
Pentru a se graficaeventualitateapreluăriișitransmiteriisolicitărilordingraficăasupraterenului de fundație dar în același timp și a uneicomportăricorespunzătoare la acțiuneaagențiloratmosferici, se instaurează un sistemrutier bine structurat, alcătuitdinunulsaumai multe straturi. Așadar, partea superioară a acestuia este alcătuită dinpartea carosabilă, care la rândul ei este mărginită de douăfâșiilateralenumiteacostamente. În ceea ce privește traversarea localităților, respectiv la străzi, cele două acostatamente sunt substituite de trotuare.
Concluzionând se poate enunța faptul că partea carosabilășiacostamentelesunt cele care alcătuiesc platformadrumului.
Fig. 1.4. Profil transversal de stradă. [8]
Autostrăzile sunt și ele de asemenea căi de comunicațierutieră, însă care nu traverseazălocalitățile, ele încrucișându-se denivelatcucelelaltecăi de comunicație terestre întâlnite. În acest sens suntprevăzutecudouăcăi de circulațieunidirecționale, despărțite printr-o zonămedianădenumităzonă verde. Accesul pe autostradă este permisdoarautovehiculelor, fiind posibilă intrarea pe aceastanumaiînanumitepunctespecialamenajate, denumitenodurirutiere.
Stadiul actual al cercetărilor în domeniul construcției de anvelope
De-a lungul timpului, construcția de anvelope a evoluat extrem de mult, astfel încât în cercetările actuale sunt stabilite obiective de mediu,anual. S-a dovedit că această calitatea ridicată a anvelopelor se află într-o legătură foarte strânsă cu proiectarea acestora de către inginerii de design, ținându-se cont de anumite criterii pentru a sesatisface cerințele clienților dar și a mediului:
Cercetarea și dezvoltarea, modelarea pe calculator și testarea riguroasă.
S-a dorit o îmbunătățire a anvelopelor cu rezistență redusă la rulare ce a condus la o reducerea încălzirii pneului și a uzurii fără a se pierde aderență.
Dezvoltarea de materiale și compuși noi pentru anvelope mai ușoare și mai durabile.
Reducerea cu succes a consumului de energie și cantitatea de deșeuri.
Tehnologia aflată într-o continuă dezvoltare a îngăduit ca marea majoritate a anvelopelor să aibă posibilitatea de a fi reșapate. În această manieră s-a dovedit că toate anvelopele camioanelorși autobuzelor pot fi recanelate, ceea ce conduce, în funcție de aplicație, la o prelungirea duratei de viață a unei anvelope de camion cu peste un milion de kilometri.În procesul de fabricare a cauciucului, polietilena este utilizată drept un film de protecție pentru compusul de cauciuc și ca un mod de identificare a componentelor. În această situație, producătorii de anvelope conlucrează îndeaproape cu furnizorii, pentru a se realiza materiale acceptabile ecologic. Un exemplu elocvent ar fi:producătorii sunt cei care le cer furnizorilor să utilizeze materialece sunt mai ușor de procesat și care să necesite temperaturi de lucru mai reduse.
În țările foarte bine dezvoltate, zgomotul traficului reprezintă forma uzuală de poluare acustică.Principalele cauze ale poluării acustice suntsemnalate de texturile suprafeței drumurilor dar în același timp și de profilurile benzilor de rulare ale anvelopelor. În ceea ce constau limitele de zgomot, acesteafac referire la zgomotul emis de un vehicul și nu de părțile sale componente.
În prezent, aceste limite de zgomot sunt setate între 72 și 76 db, în funcție de lățimea anvelopei pentru vehicule care se deplasează cu o viteză de 80km/h. Pentru motociclete, limitele sunt stabilite la 82db pentru 50cc – 125cc și 86db pentru motocicletele de 125cc și peste.În ultimii douăzeci de ani, zgomotul produs de vehicule s-a consolidat, acest lucru datorându-se parțial anvelopelor noi care asigură o aderență excelentă în condiții de carosabil uscat.
Pe plan istoric, anvelopele mai silențioase erau cele care aveau o aderența mai scăzută. Totuși, datorită tehnologiei de ultimă generație și designeriloriscusiți au fost create anvelope cu o aderență îmbunătățită și fără compromisuri, utilizându-se proiectarea și modelarea asistate de calculator.
Un alt domeniu de cercetare privind construcția anvelopelor este reprezentat de efectele prafului. Un exemplu reprezentativ ar fi testele de la Institutul Pasteur din Lille, Franța. Acestea au demonstrat că toxicitatea particulelor de cauciuc uzat este mai mică decât a a 500-a parte din nivelul necesar pentru a fi clasificate ca toxice în Uniunea Europeană.
1.4.1.Anvelopele Runflat
Față de anvelopele convenționale, anvelopele autoportante au flancuri ramforsate ce pot susține autoturismul chiar dacă presiunea în anvelope este 0, prevenind astfel ca pereții anvelopei să fie comprimați între jantă și șosea.
Fig.1.5. Anvelopă standard [9] Fig.1.6. Anvelopă Runflat[9]
În cazul în care are loc o pană de cauciuc, anvelopele Runflat permit continuarea deplasării cu condiția ca autovehiculul să se supună unor restricții de viteză și distanță (80 km/h pentru o distanță de 80 km). Datorită acestor restricții, în cazul echipării autovehiculului cu pneuri autoportante este absolut necesară monitorizarea presiunii în anvelope, deci autovehiculul trebuie echipat cu un sistem de monitorizare a presiunii în anvelope (TPMS). Deci chiar și pe timp de ploaie, dacă anvelopa este găurită, conducătorul auto poate să continue deplasarea fără nici un fel de problemă.
După pierderea presiunii, anvelopa trebuie întotdeuna schimbată și nu reparată, deoarece nu este de fiecare dată posibil să se stabilească timpul și condițiile în care anvelopa a fost folosită cu presiune insuficientă. Jantele deasemenea trebuiesc inspectate pentru a se asigura că nu există avarii, iar cele deteriorate sau deformate trebuiesc întotdeauna înlocuite. Un avantaj al acestor tipuri de anvelope este reprezentat de lipsa roții de rezervă și a cricului, dar și evitarea schimbului de cauciuc într-un mediu nedorit sau în condiții dificile.
1.4.2.Anvelope fabricate după tehnologia PAX
Tehnologia PAX aparține brandului Michelin. Dacă anvelopele RUN ON FLAT au ca structură de baza pereti susținători, cele pe baza sistemului PAX au în interior un inel solid de susținere, alcătuit din polimeri care face posibilă rularea anvelopei fără aer și care o împiedică să sară de pe jantă. Inelul face posibilă rularea pe o distanța de până la 80 km cu o viteză maximă de 80 km/h. Acest sistem necesită o construcție specială a jantei deoarece anvelopele au diametrul taloanelor diferite. De exemplu, pentru o anvelopă 205/60R16, echivalentul pentru sistemul PAX este 205/650R410.
Fig. 1.7. Anvelopa Michelin[10]
Cauzele deteriorării anvelopelor
Chiar dacă anvelopele moderne sunt mult mai rezistente, acestea nu pot fi imune la deteriorările ce pot apărea în timpul condusului autovehiculului. Cauzele celor mai frecvente defecțiuni sunt: presiunea anvelopelor mult prea redusă, deteriorări ce pot apărea când se trece peste borduri, deteriorări cauzate de corpurilor străine de pe șosea, cum ar fi cuiele; din cauza aparatelor de spălare cu presiune, a uleiurilor dar și din cauza combustibililor folosiți.
Majoritatea deteriorărilor ale anvelopelor pot fi văzute cu ochiul liber chiar și de către cei care nu au experiență în domeniu. Deseori, se constată o uzură neuniformă a benzii de rulare aceasta putând fi provocată de șasiul automobilului, direcția acestuia, frânele bruște sau dezechilibrarea unei anvelope.
Adesea anvelopele autoturismului sunt considerate ca fiind piesele cele mai puțin importante ale vehiculului, însă această apreciere este departe de adevăr, deoarece anvelopele sunt singurele zone de contact pe care vehiculul îl are cu suprafața carosabilă.
De asemenea, presiunea din anvelope are un rol esențial în ceea ce privește durata de viață a anvelopelor dar și a performanțelor referitoare la siguranță. În general, presiunile sunt stabilite în mod individual în funcție de tipul autovehiculului, de către producătorii acestui vehicul și al anvelopelor.
Pe lângă faptul că suprapresiunea sau subpresiunea anvelopei reduce capacitatea de a avea o aderență corespunzătoare, aceasta nu numai că va contribui la o uzură excesivă și asimetrică a anvelopei, dar va influența în mod cert și manevrabilitatea ceea ce poate conduce la accidente, îndeosebi la virajele luate cu viteze mari. Dacă presiunea anvelopei nu este adecvată funcție de sarcină încărcată, temperatura acesteia va crește datorită flexării sporite a flancului și poate cauza degradări ireparabile ale structurii anvelopei.
1.6. Efectele drumurilor deteriorate
Trecând prin localități, orașe, țări se găsesc o multitudine de străzi care pun la încercare îndemânarea și tot odată vigilența șoferului. Ocolirea unei gropi semnifică de cele mai multe ori intrarea în altele. Prezența diverselor deformații ale carosabilului produc deteriorări grave asupra roții autovehiculului. Baia de ulei sau suspensia pot fi și ele puternic afectate în aceeași măsură în urma unui impact cu gropile din carosabil.
De exemplu: la un autovehicul de categorie normală, la care o groapă din carosabil, împreună cu neatenția de moment a șoferului, a condus la spargerea anvelopei și necesitatea înlocuirii acesteia, janta a fost îndoită iremediabil, bieleta de direcție de asemenea a fost îndoită, capul de bară a fost deteriorat. De asemenea, în timpul verificării și reglării unghiului de fugă, s-a constatat că fuzeta a fost îndoită în urma impactului deoarece nu ieșea unghiul de cădere. Pentru schimbarea fuzetei a fost necesară înlocuirea rulmentului de roată cu butuc cu tot, existând posibilitatea ca la demontare să apară avarii la senzorul ABS. Toate acestea triplează costul reparației ajungându-se la suma aproximativă de 2.500RON! Și totul de la o GROAPĂ!!!
Starea carosabilului poate leza grav atât componentele sistemului de rulare cât și suspensia autovehiculului. Astfel spus, într-un caz de genu posibilele componente afectatepot fi:
Anvelopa – lovirea anvelopei de marginea unei gropi duce la rupere de cord, care se manifestă sub forma unei umflături pe partea laterală a anvelopei.
Janta – se poate îndoi mai mult sau mai puțin, dar au existat și situații în care janta de aliaj ușor s-a spart.
Rulmentul de roată – de la o sarcină static de câteva sute de kg se trece la o sarcină dinamică de peste o tonă a cărui efect este cel puțin dublu, la aceeași greutate, față de cea statică și poate duce la deteriorarea imediată a rulmentului prin imprimarea bilelor de rulment în calea lor de rulare.
Fuzeta – transmite sarcina prin amortizor, arc și rulment la caroserie – stabilirea deformării acesteia se poate face în timpul procesului de verificare/ reglare unghi de fugă, însă au fost cazuri în care s-a putut stabili deformarea acesteia cu o ruletă.
Amortizorul – șansele ca un amortizor care se montează în fuzetă pe suprafața cilindrică exterioară a acesteia sunt practic nule, în zona de contact se vor putea observa urme de deformare.
Scutul motor – care la mașinile de serie se fabrică din plastic, nu are nici o șansă să reziste impactului. De multe ori s-a observat la mașinile care veneau din sens opus că trăgeau scutul pe dedesubt.
Baia de ulei – mai ales cele din aliaje ușoare se fisurează atunci când primesc o lovitură sau se poate chiar rupe o bucată mai mare din aceasta lăsând motorul fără ulei. Dacă șoferul nu este atent în cazul spargerii și curgerii uleiului rezultatul este griparea motorului.
Fig.1.8. Carosabil cu gropi [11]
Fig.1.9. Roată avariată
1.7. Scurte concluzii
Conchidem acest capitol prin a spune că autovehiculul reprezintă unul dintre cele mai importante dispozitive create de om și care a produs cele mai multe vătămări și chiar pierderi de vieți omenești în urma accidentelor de circulație rutieră. Un factor important cu privire la producerea accidentelor rutiere îl au conducătorii autovehiculelor prin faptul că ignoră regulile de circulație cu privire la viteza de deplasare pe tronsonul de drum. Un alt element esențial atât în producerea accidentelor ușoare și grave cât și în deteriorarea autovehiculului îl reprezintă starea drumului, deseori întâlnindu-se, dacă ne gândim la România, carosabil deteriorat, strat de uzură decopertat, dispozitive de calmare a traficului (bump-ere) din asfalt necorespunzătoare.
CAPITOLUL 2. NOȚIUNI TEORETICE
2.1. Construcția roților autovehiculelor
2.1.1. Aderența pneurilor
În momentul în care vehiculul se află în deplasare pe drumuri accidentate sau deformate, aderența roților motoare nu este tot timpul în de ajuns pentru a se învinge rezistențele la înaintare. În același timp pe drumurile alunecoase, în ciuda faptului că acestea au stratul de la suprafață tare, apar cazuri în care forța de aderență nu garantează învingerea rezistențelor la înaintare în deosebi atunci când drumul are și o înclinare longitudinală.
Principala regulă ca autovehiculul să se poată deplasa este ca forța de aderență să fie mai mare sau egală cu rezistența totală a drumului.
Unde:
ψ = f cos α + sin α – reprezintă coeficientul rezistenței totale a drumului;
f – coeficientul de rezistența la rulare;
φ – coeficientul de aderență;
Ga – greutatea totală a autovehiculului;
Zm – reacțiunea normală la puntea sau punțile motoare.
Luându-se în considerare cele de mai sus, se poate enunța faptul că deplasarea autovehiculului pe drumuri cu rezistență mare la înaintare este restricționată de numărul și poziția punților motoare.
La autovehiculul cu puntea motoare față, reacțiunea normală a drumului la puntea motoare are relația:
Înlocuind în relația rezultă:
În cazul în care drumul este orizontal, adică : α = 0 și ψ = 0, rezultă:
Cunoscând formulele reacțiunilor normale pentru diferite tipuri de autovehicule se poate stabili forța de aderență specifică γ.
Tabelul 2.1. Forța de aderență specifică pentru diferite autovehicule
Coeficientul de aderență φ definește puterea contactului dintre roată și calea de rulare calculându-se ca raportul dintre reacțiunea tangențială maximă și reacțiunea normală.
Aderența este condiționată de următorii factori:
Rezistența materialului drumului;
Adâncimea de pătrundere a roții în materialul terenului;
Frecarea dintre pneu și suprafața drumului
Tabelul 2.2. Valorile coeficientului de aderență
Pneul este un ansamblu rezistent și elastic cu care se echipează roțile autovehiculului având rolul de a micșora sarcina dinamică pe roată, de a reduce presiunea specifică a roții și de a mări aderența acesteia la șosea. El este constituit din: anvelopă, cameră de aer și banda de jantă ; anvelopă și cameră de aer ; anvelopă.
Ca și structură mecanică, anvelopa este formată dintr-o carcasă flexibilă legată de călcâiul talonului realizat dintr-o inserție metalică și cauciuc, și are ca rolfixarea anvelopei pe jantă. Presiunea aerului cu care este umflată anvelopa rigidizează în așa fel structura încât orice forță exterioară care cauzează o deformație în carcasă are ca efect o forță rezultantă care determină comportamentul rutier al anvelopei. Comportamentul anvelopei nu depinde doar de condițiile în care aceasta operează ci și de tipul construcției.
Fig.2.1.Tipuri constructive de anvelope[12]
2.1.2. Rolul și construcția pneurilor
Din punct de vedere constructiv există două tipuri de anvelope: radiale și diagonale.
Anvelopele diagonale au reprezentat standardul până la începutul anilor `60 când a fost realizată pentru prima dată, anvelopa radială. Anvelope diagonale se mai folosesc actualemente doar la motociclete, alături de cele radiale și la vehiculele foarte grele. Există și un al treilea tip constructiv de anvelope, cele radial-diagonale, care sunt o combinație între cele 2 tipuri de bază, acestea fiind însă foarte rar utilizate.
Funcțiile roților de automobil sunt următoarele:
-element de susținere;
– element motor;
-element de ghidare;
-element elastic.
În funcție de destinația lor, roțile de automobil pot fi:
-roți motoare având funcția de element motor;
-roți de direcție având funcția de element de ghidare;
-roți de susținere având funcția roților motoare și a roților de ghidare.
Fig.2.2. Pneu cu cameră de aer [13]
Așadar, pneurile autovehiculelor montate pe jantă, pot fi cu camera de aer ca în figura de mai sus ori fără cameră de aer, prezentând siguranța mărită înexploatare. În zilele noastre, majoritatea autovehiculelor au pneuri cu camera de aer.Anvelopa fiind fabricată din cauciuc natural sau sintetic ori amestecuri de cauciuc și este alcatuită din:
– bandă de rulare sau protectorul (2);
– carcasă (3);
– stratul de legătură (4);
– flancul (5);
– talonul (6);
– inserția metalică sau inelele de sârmă ale talonului(7).
Banda de rulare sau protectorul poate fi alcătuitădintr-un strat gros de cauciuc și reprezintă partea de sprijin și de contact a anvelopei cu solul. Rolul acestei benzi de rulare este de a asigura o aderență cât mai bună a roții cu calea de circulație și de a apăra carcasa și camera de deteriorări mecanice și de acțiunile agenților atmosferici; este necesar ca banda de rulare să fie durabilă, elastică și rezistentă la uzare prin abraziune.
Banda de rulare poate fi profilată, prezentând proeminente și canale dupa o anumită geometrie, potrivit cerințelor impuse de condițiile de exploatare. Carcasa reprezintă cea mai importantă parte a anvelopei, formându-se astfel scheletul acesteia. În cele mai multe cazuri, ea este cea care preia eforturile mari și complexe la care este supusă anvelopa în timpul exploatării. De asemenea, poate fi alcătuită dintr-un tesut compus din straturi de fibre textile cauciucate sau sintetice, denumite plinuri de cord, care alterează cu structuri subțiri de cauciuc.
Numarul pliurilor de cord variază, după mărimea anvelopei, între 4 și 24. Numărul și dispunerea încrucișată sau radială a pliurilor de cord determină durabilitatea, flexibilitatea și capacitatea de amortizare a carcasei pneului.
Stratul de legatură sau brekerul constituie stratul protector, dispus între carcasă și banda de rulare. Rolul acestuia îl reprezintă legatura dintre banda de rulare și carcasă, precum și de a micșora șocurile care se produc la întâlnirea denivelărilor în timpul mersului.
Flancul este reprezentat de stratul subțire de cauciuc, care acoperă pereții laterali ai carcasei. El protejează carcasa împotriva deteriorărilor mecanice și acțiunii umidității asupra straturilor de fibre textile cauciucate.
Talonul simbolizează marginea întărită a bordurii anvelopei și are rolul de a asigura fixarea anvelopei în umerii jentii pe care se montează. De asemenea, acesta este cel care mai protejează partea interioară a anvelopei împotriva pătrunderii apei, noroiului sau nisipului de pe calea de rulare.
Durabilitatea și rigiditatea talonului sunt asigurate de inserția metalică, care constă din fibre de sârmă din oțel, învelite în cauciuc ; inserția metalică se mai numește și inima talonului.
Talonul este acoperit cu o bandă textilă cauciucată, rezistență, denumită banda de protecție a talonului, care protejează talonul împotriva frecării de janta și deteriorării în timpul montării și demontării anvelopei.
Camera de aer este un tor din cauciuc natural sau sintetic prevăzut cu o supapă ,numită valva prin care poate fi introdus aerul sub presiune. Datorită presiunii interioare, menține configurația determinată a anvelopei, asigura capacitatea de preluare a sarcinilor și influențează rigiditatea (sau elasticitatea) anvelopei.
Pentru protejarea camerei de aer împotriva frecării de jantă se interpune o bandă de jantă care este un manșon de cauciuc.
2.1.3. Razele roților de autovehicul
Diametrul jenții, al pneului și mărimea razei nominale se pot calcula pe baza datelor furnizate de standardele în vigoare sau pe baza notațiilor de pe anvelopă, după cum urmează ținându-se cont de notațiile de mai jos,:
d=D – 2H rn=
Raza roților cu pneuri se modifică în funcție de forțele și momentele care acționează asupra lor și de condițiile concrete de exploatare. Pneurile ce se pot utiliza în construcția autovehiculelor sunt caracterizate de capacitate de deformare mare în direcție radială, longitudinală și transversală. Rigiditatea pneului caracterizându-se prin constantele elastice corespunzătoare celor trei direcții și depinzând de materialul și construcția anvelopei, de presiunea aerului din pneu și de tăria suprafeței de sprijin. În tabelul 2.5. sunt oferite valorile medii ale constantelor elastice pentru pneurile de autovehicule, obținute prin încercări statice pe suprafețe tari.
Tab. 2.3. Tabelul constantelor elastice.
Fig. 2.3. Razele roților de autovehicul [14]
Datorită rigidității variabile, la o roată de autovehicul sunt descoperite următoarele raze:
-raza nominală rn,
-raza liberă ro,
-raza statică rs,
-raza dinamică rd,
-raza de rulare rr.
Raza nominală (rn) a unui pneu se poate calcula cu relația 2.5., pornindu-se de lasimbolul anvelopei. Datorită elasticității pneului din diferite zone ale secțiunii acestuia, presiunii interioare și raportului intre balonaj și înălțimea secțiunii pneului (H/B), prin umflarea pneului cu aer, își modifică atât forma pneului cât și dimensiunile nominale B și H. Această rază nu corespunde totdeauna cu raza reală a pneului, de aceea în calcule de cercetare este necesară măsurarea directă.
Raza liberă (ro) a unei roți este raza cercului exterior al benzii de rulare a pneului umflat la presiune nominală, măsurată fără nici o încărcare în stare de repaus. Această rază poate depinde numai de presiunea aerului din interiorul pneului. Pentru calcule aproximative se considera ro = rn.
Raza statică (rs) a unei roți reprezintă distanța dintre centrul roții și suprafața de sprijin, când roata este încărcată cu sarcina nominală (greutatea statică repartizată pe roată).
Raza dinamică (rd) a unei roți înfățișează distanța dintre centru roții și suprafața de sprijin în timpul mișcării autovehiculului încărcat cu sarcina nominală. În timpul rulării, distanța dintre centrul roții și calea de rulare se modifică sub influența regimului de mișcare prin forțele centrifuge care provoacă o creștere a diametrului exterior al pneului, precum și de momentul de antrenare sau frânare aplicat roții, care determină o reducere a diametrului exterior. Dintre cele două tendințe contradictorii, ultima predomină, astfel raza dinamică rezultă cu valori mai mici decât raza statică (rd < rs).
Raza de rulare (rr) simbolizează raza unei roți imaginare, nedeformabile, care rulează fără alunecare sau patinare și are aceeași viteză unghiulară și viteză de translație cu roata reală.
Dacă se notează cu S deplasarea centrului roții la o rotație, atunci raza de rulare se calculează cu relația:
rr=
Raza de rulare se poate obține și când se cunoaște viteza cu care se deplasează centrul roții v și viteză unghiulară a roții cu relația:
rr =
Mărimea razei de rulare poate fi influențată de o multitudine de factori care acționează aleatoriu în timpul exploatării autovehiculului, cum sunt momentele de antrenare și frânare aplicate roții și deformarea tangențială.
Din cele expuse în acest subcapitol rezultă că atât raza dinamică cât și raza statică a roții sunt influențate de o multitudine de factori și sunt foarte greu de modelat cu ajutorul relațiilor analitice.
2.1.4. Construcția jantelor de automobil
În general, jantele de automobil sunt confecționate din tablă de oțel presată sub formă de disc, însă uneori în scopul măririi rigidității și diminuării greutății, în locul discului se folosesc butuci cu spițe turnate sau trase.
Soluții constructive de jenți:
nedemontabile, folosite la roțile autoturismelor, autoutilitarelor ușoare;
demontabile, cu profil cilindric sau conic ce sunt utilizate la roțile autocamioanelor, autobuzelor, autoutilitarelor grele și la roțile motoare ale tractoarelor de putere medie și mare.
De asemenea, jantele nedemontabile pot fi confecționate din aliaj sau din oțel.
Jantele confecționate din aliaj:
au o precizie de fabricație foarte bună;
sunt mai ușoare decât jantele de oțel;
reprezintă un plus din punct de vedere estetic;
au o rezistență și o durabilitate mare;
ajută la frânare și ajută disiparea căldurii;
necesită o îngrijire specială, în special pe timpul iernii, pentru a se evita acțiunea nocivă a materialelor antiderapante, a prafului sau a noroiului.
Jantele confecționate din oțel:
sunt mai ieftine decât jentele de aliaj datorită costului mai mic pentru material și manoperă;
în cazul deformării acestora în urma unui impact, pot fi îndreptate sau recondiționate mult mai ușor decât cele din aliaj;
pot fi găsite în două variante de finisaje: negru sau metalizat;
au o greutate mult mai mare decât cele de aliaj, influențând performanțele mașinii.
2.1.4.1.Modalitatea de citire a unei jante.
Jantele au înscrise pe suprafața lor o serie de numere și litere care descriu proprietățile acestora.
Fig. 2.4. Simbolizarea jantelor[15]
Prima parte (a) ilustrează lățimea interioară a jantei care este calculată în inch. Aceasta este măsurată între marginile jantei, unde intră anvelopa. Acest parametru al jantei este important pentru a putea determina diametrul anvelopei pe care o suportă.
A doua parte (b). Acest simbol arată lățimea interioară a jantei. Profilul se alege în funcție de producător dar și de întrebuințările mașinii. Caracterele care reprezintă această caracteristică sunt: J, JJ, K, JK,B,P,D.
Următorul simbol (c) marchează diametrul total. Acesta se alege în funcție de dimensiunile înscrise pe talon. În ultimul timp se pare ca nu se mai ține cont de aceste sugestii, iar șoferii își montează jante după propriul gust, însă din păcate acest lucru va influența greutatea, stabilitatea, demarajul și alți factori ai mașinii.
Cocoașa jantei (d) este simbolizată prin caracterele H, H2, FH, CH, EH, EH2. Pentru a se înțelege mai bine acest tip de simbolizări a fost creat tabelul 2.7.:
Tabelul 2.4. Notarea cocoașei jantei[16]
(e) reprezintă factorul de echilibru – OS (ET-ul) este o dimensiune foarte importantă prezentă în inscripția oricărei jante. Acesta influențează montarea roții pe o mașină, cât pătrunde în spațiul roții și dacă anvelopa va atinge sau nu elementele caroseriei (contratimpi sau suspensie). Acest factor se măsoară între linia centrală imaginara ce străbate jantele laterale pe mijloc și suprafața de montare a jantei (unde face contact cu fuzeta). Această distanță este măsurată în milimetrii și are alături inscripția ET – Einpress Tieffe sau factor de echilibru.
Lățimea totală a jantei nu apare inscripționată nicăieri fiind dedusă din lățimea interioară a jantei adăugând 8 – 9 mm x 2 adică lățimea celor două margini ale jantei. Lățimea este folositoare pentru a calcula spațiul care rămâne între jantă și elementele caroseriei.
Diametrul găurii centrale, este locul din mijlocul a găurilor pentru prezoane, aceasta indicând dacă roata se potrivește cu fuzeta.
„Pitch Circle Diameter” prescurtat PCD constituie diametrul cercului imaginar făcut de centrul găurilor pentru prezoane.
Centrarea jantei este de două feluri:
De către gaura centralică (hubcentric)
De către prezoane (lugcentric)
Fig. 2.5. Centrarea jantelor[17]
Gaura valvei reprezintă un orificiu prin care se așează valva de umflare a anvelopei. În general janta are un set de valve însă există și valve ascunse pentru a nu strica design-ul roții, iar pentru acestea există un ventil special pentru umflarea anvelopelor.
Jantele pot fi de mai multe feluri în funcție de materiale sau componente. Majoritatea fiind turnate, monobloc, adică sunt din aliaj turnate în matrițe dintr-o singură bucată. Unele jante sunt confecționate din mai multe bucăți pentru a permite schimbarea spițelor.
Caracteristicile constructive ale roților cu pneu și proprietățile fizico-chimice ale anvelopelor folosite la echiparea acestor roti, au o influență directă asupra capacității de tracțiune și de frânare, asupra stabilității în mers, precum și asupra capacității de trecere a autovehiculelor.
Roțile autovehiculelor au rolul de a prelua întreaga greutate a vehiculului încărcat, de a stabili contactul cu calea rutieră pe care rulează și de a amortiza o parte din oscilațiile autovehiculului. Constructiv, ele sunt formate din pneu, janta și discul roții, se montează pe butucul rotii și – cu acesta – se rotesc în jurul axului rotii.
Principalele cerințe față de construcția jantelor pentru automobile, se referă la:
– rezistenta la solicitări și sudabilitate în exploatare ;
– posibilitatea montării și demontării ușoare a anvelopei pe janta rotii și a rotii pe butuc;
greutate minimă și preț de cost redus.
2.1.4.2.Construcția jantei
Discul roții este obținut – în general – din tabla de oțel prin presare; se mai folosesc, în locul discului, butuci cu spițe trase sau turnate, în scopul măririi rigidității și diminuării greutății. Îmbinarea dintre disc și janta este efectuat prin sudură.Profilul și configurația jantei se poate adopta după categoria autovehiculului și solicitărilor roții.
Pentru autoturisme se folosesc jenți cu profil adânc, nedemontabile; aceste jenti cu adâncitură (1) pot avea urechi deschise (3) sau închise (4), care sunt profilate din umărul jentii (2).Urechile înalte sunt destinate să asigure pneului o puternică stabilitate laterală. Deschiderea mai mare (distanța) dintre umerii jantei (5) poate influența într-un mod favorabil calitățile mersului și frânarii autovehiculului, diminuând oscilațiile și uzura pneului.
Fig. 2.6. Jantă cu profil adânc nedemontabil. [18]
Discul rotii se poate îmbina prin sudură cu janta adâncă ca în figură 2.1.1(stânga), iar cu janta cilindrică ca în figură 2.1.1(dreapta). În figurile de mai jos este arătat și modul de montare, cu șuruburi și piuliță, a discului pe butucul roții.
Fig. 2.7. [19]
2.2. Capacitatea de trecere și dinamica roților de autovehicul
Prin capacitatea de trecere este concepută calitatea autovehiculului de a se deplasa pe drumuri sau terenuri accidentale și de a trece peste obstacole.Din punct de vedere al capacității de trecere, autovehiculele se împart în: autovehicule obișnuite și autovehicule cu capacitate mare de trecere: autovehicule pe roți cu toate roțile motoare, autovehicule pe șenile și autovehicule pe semișenilate.
În funcție de condițiile de deplasare, capacitatea de trecere se poate îmbunătăți cu ajutorul următoarelor măsuri: la autovehiculele pe roți prin folosirea pneurilor cu profil de tracțiune, prin folosirea pneurilor de joasă presiune, prin folosirea lanțurilor etc, iar la autovehiculele pe șenile prin profilul zalelor senilei sau prin lățimea șenilei.
Capacitatea de trecere a unui autovehicul poatefi caracterizată de următorii parametri:
Presiunea specifică pe soloferită de raportul dintre greutatea totală a autovehiculului și suprafețe de contact dintre pneuri sau senile și sol. Cu cât presiunea specifică pe sol scade cu atât autovehiculul se deplasează mai ușor pe terenuri desfundate, zăpadă, nisip etc. Prin micșorarea presiunii specifice pe sol sunt imbunătățite calitățile de tracțiune ale autovehiculului, iar organele de rulare nu tasează straturile superficiale ale solului. La autovehiculele obișnuite presiunea specifică pe sol este de 3,0 … 5,5 daN/cm2.
Gardă la sol sau lumină constituie parametrul care indică obstacolele maxime peste care poate trece autovehiculul fără să le atingă. Cu cât lumină devine mai mare, cu atât capacitatea de frecare a autovehiculului devinde din ce în ce mai bună, insă se înrăutățește stabilitatea, deoarece se ridică centrul de masă.
Raza longitudinală și raza transversală de trecere, influențează asupra capacității de trecere în sensul că cu cât aceste raze sunt mai mici și cu cât distanța de la punctul cel mai de jos la sol este mai mare capacitatea de trecere se îmbunătățește, insă se înrăutățește stabilitatea.
Raza minimăde viraj a autovehiculului, este în cazul autovehiculelor pe roți distanța de la centrul instantaneu de viraj, pană la axa de simetrie a punții din spate a autovehiculului, la un unghi de bracare maxim al roților de direcție. Cu cât această rază scade, cu atât capacitatea de trecere devine mai bună.
Raza roțilorautovehiculului poate influența capacitatea de trecere a autovehiculului peste obstacole orizontale sau verticale. La autovehiculele obișnuite cu o singură punte motoare înălțimea unui obstacol vertical peste care poate trece este h≈2/3r, r reprezentând raza roților, iar la autovehiculele cu mai multe punți motoare h≈r. Lățimea canalului peste care poate trece un autovehicul, cu condiția că marginea acestuia să fie suficient de rezistentă, este b≈r pentru autovehiculul cu o singură punte motoare, iar la autovehiculele cu mai multe punți motoare b≈1,2 r.
2.2.1. Dinamica roților de autovehicul.
În timpul deplasării autovehiculului cu viteză constantă, roțile acestuia rulează pesuprafața drumului datorită uneia dintre următoarele acțiuni:
– forță de împingere sau tragere F aplicată în centrul roții, cazul roțiiconduse
– un moment activ MR, cazul roții motoare
– un moment de frânare Mf, cazul roții frânate
Fig. 2.8. Forțele și momentele care acționează asupra roților autovehiculului la deplasarea cu viteză constantă[20]
În funcție de forțele și momentele care pot acționa asupra roților de autovehicule, acestea pot fi: roți motoare sau antrenate, când asupra lor acționează un moment motor MR, care are același sens cu viteză unghiulară ωR; roți conduse sau ne antrenate, când asupra lor se aplică forțe de împingere sau de tragere F, care au același sens cu sensul de deplasare sau forțe de reținere de sens opus sensului deplasării; roți frânate, când asupra lor se aplică un moment de frânare Mf, care are sens opus celui al vitezei unghiulare ωR.
Ca urmare a acțiunilor prezentate anterior, în zona de contact a roții deformabile cu drumul nedeformabil ia naștere reacțiunea tangențială X și reacțiunea normală Z, care sunt aplicate în punctul B, situat la distanța „a” față de axa de simetrie a roții OA.
Deplasarea punctului de aplicare a reacțiunilor este datorat faptului că deformația pneului este mai mare în partea din față a suprafeței de contact decât în partea din spate. În cazul roții conduse și a roții frânate, reacțiunea tangențială este îndreptată în sens invers deplasării, iar în cazul roții motoare aceasta este îndreptată în același sens cu deplasarea autovehiculului, constituind o forță deîmpingere care se numește forță de tracțiune la roată.
2.2.2.Tipuri de anvelope
Anvelopareprezintă o bucată din cauciuc care face parte din alcătuirea roților de autovehicul și nu numai. Rolul său principal este cel de a asigura o aderență optimă cu partea carosabilă permițând accelerația, frânarea, și conducerea autovehiculului.
După modul în care sunt construite, anvelopele sunt de două feluri:
– anvelope radiale – standard pentru majoritatea mașinilor;
– anvelope diagonale.
După sezonul în care pot fi utilizate, pot fi:
– anvelope de vară;
– anvelope de iarnă;
– anvelope mixte – all seasons.
Există trei tipuri de bază de suprafețe de rulare :
– simetrice – ambele jumătăți ale suprafeței de rulare au același desen);
– asimetrice – modelul suprafeței de rulare este asimetric; tind să fie anvelope unidirecționale adică proiectate să se rotească într-o singură direcție);
– unidirecționale – proiectate să se rotească într-o singură direcție accentuând accelerația în linie dreaptă prin reducerea rezistenței la rulare; acestea au inscripționat pe flancuri partea cu care se monteza în interior său exterior;
– anvelope ON ROAD – anvelope pentru autovehicule 4X4 SUV fabricate special pentru drumuri asfaltate;
– anvelope OFF ROAD – anvelope pentru autovehicule 4X4 SUV fabricate special pentru drumuri ne asfaltate, nisip, noroi sau piatră.
2.2.3.Indicii de viteză și de sarcină
Indicele de sarcină reprezintă greutatea maximă pe care o poate suporta o anvelopă, în acest caz 91 = maxim 615 kg/anvelopă. Producătorii auto țin cont de greutatea autovehiculului și de încărcătură maximă admisă și impun indicii de sarcină pentru anvelopele folosite. Respectarea acestui indice este importantă pentru reducerea riscului de explozie a pneurilor la rularea cu autovehiculul încărcat.
Tab. 2.5. Indicele de sarcină
Indicele de viteză reprezintă viteza maximă la care este proiectată sa ruleze in sigurannță o anvelopă. Acest indice este stabilit de către producătorii auto peste viteza maximă constructivă a mașinii. În acest caz, H desemnează viteza maximă 210 km/h.
Tab. 2.6. Indicele de viteză
2.3. Calculul dinamic al autovehiculului
Calitățile dinamice ale autovehiculelor sunt oferite de parametrii dinamici, cu ajutorul cărora sunt comparate performanțele dinamice ale acestora. Astfe, aceștiasunt determinați la deplasarea autovehiculului pe drum orizontal de calitate foarte bună, încărcat cu sarcina nominală.
Viteza autovehiculului va reprezintă spațiul parcurs de acesta în unitatea de timp:
în care:
S este spațiul parcurs de autovehicul;
t reprezintă timpul în care se parcurge spațiul S.
Viteza minimă este definită că valoarea cea mai mică a vitezei autovehiculului în treaptă întâi de viteze, cu motorul funcționând fără întreruperi.
Viteza minimă pe trepte de viteze reprezintă valoarea cea mai mică a vitezei autovehiculului determinată pentru fiecare treaptă de viteze, cu motorul funcționând fără întreruperi.
Viteza maximă constituie viteza cea mai mare cu care se poate deplasa autovehiculul pe un drum orizontal, de calitate foarte bună, cu treaptă superioară din cutia de viteze, încărcat cu sarcina nominală.
Viteza medie tehnică este viteza rezultată prin împărțirea parcursului efectuat de autovehicul la timpul de mers efectiv.
Viteza de exploatare sau comercială este viteza rezultată prin împărțirea parcursului efectuat de autovehicul la timpul total în care s-a efectuat cursa (timpul de mers efectiv, timpii de încărcare-descărcare, timpii pentru urcarea sau coborârea pasagerilor, etc.
Viteza economică este viteza de deplasare la care consumul de combustibil al autovehiculului este minim.
Viteza teoretică este cea care se determina cu relația:
în care:
r este raza de rulare a roții motoare, respectiv raza de angrenare a roții motoare în cazul autovehiculelor pe șenile;
w este viteză unghiulară a roții motoare;
we este viteză unghiulară a motorului;
itr este raportul total de transmitere al transmisiei autovehiculului.
Accelerația autovehiculului aa reprezintă variația vitezei în unitatea de timp:
Timpul de demarare td este timpul necesar ca autovehiculul să atingă 0,9 din viteza maximă, pornind de pe loc, cu schimbarea succesivă a tuturor treptelor de viteze, pe un drum orizontal de calitate foarte bună, încărcat cu sarcina nominală.
Spațiul de demarare Sd este spațiul parcurs de autovehicul până la 0,9 din viteza maximă în condițiile descrise la definirea timpului de demarare.
Spațiul de frânare Sf , este distanța parcursă de un autovehicul frânat din momentul intrării în acțiune a sistemului de frânare, până la oprirea să completă, cu motorul decuplat.
Spațiul de oprire So este distanța parcursă de un autovehicul frânat, începând din momentul sesizării de către conducătorul auto a necesitații frânarii și până la oprirea completă, cu motorul decuplat.
Spațiul de rulare liberă Srl este distanța parcursă de autovehicul din momentul decuplării motorului de transmisie pană la oprirea completă, fără acționarea sistemului de frânare.
Factorul dinamic D este un parametru adimensional folosit pentru aprecierea și compararea performantelor dinamice ale autovehiculelor și este determinat de raportul dintre forța dinamică excedentară Fe și greutatea totală Ga :
unde:
FR este forța la roată;
Fa este forța de rezistentă a aerului;
Ga este greutatea totală a autovehiculului.
Forța de tracțiune la cârlig Fc este forța disponibilă la dispozitivul de remorcare al autovehiculului care este folosită la tractarea remorcilor, semiremorcilor, sau mașinilor agricole tractate.
Rampa maximă amax este valoarea maximă a rampei exprimată în grade sau în procente, pe care o poate urca autovehiculul, încărcat cu sarcina nominală.
2.4. Stabilirea parametrilor constructivi
2.4.1. Alegerea pneurilor și stabilirea razei dinamice
Chiar dacă unele persoane consideră alegerea unui pneu un lucru banal, se pare că nu este întocmai ușor, deoarece acesta reprezintă un element de siguranță, el acționând diferit în funcție de uzură și care trebuie achiziționat cu mare răspundere.
Pneurile nu sunt identice, iar alegerea unuia nu se poate rezuma doar la o marcă și un preț, ele trebuiesc alese în funcție de modul de condus al fiecărui individ în parte.Însă doar pneurile nu pot garanta siguranța șoferului, pe lângă acestea intervin și rolurile amortizorului și al frânei. Practic, aceste elemente alcătuiesc „triunghiul de securitate”. Între ele există o legătură interșanjabilă, dacă unul dintre aceste treielemente prezintă o problemă, celelalte nu își vor mai îndeplini în mod admisibilfuncția, iar acest lucru poate conduce la pierderea siguranței persoanelor din autovehicul. Dacă pneurile se află într-o stare mult prea deteriorată pe un carosabilumed apare fenomenul de aquaplanare spațiul de frânare mărindu-se. În acest caz dacă și sistemul de frânare este mult prea uzat există posibilitatea riscului apariției derapajului și dacă și amortizoarele se află într-o stare necorespunzătoare este posibilă pierderea aderenței.
Pneurile au trei funcții fundamentale: a purta, a transmite și a ghida. Celelalte funcții ale pneurilor ajută la filtrarea denivelărilor solului, la rezistența la efort și la încălzire și durabilitate. Ele sunt punctul de legătură între autovehicul și drum, așadar siguranța conducătorului auto depinde de starea pneurilor în orice condiții de drum, în orice condiții meteorologice și pe parcursul a mii de kilometrii.
Raza dinamică rda unei roți este distanța dintre centrul roții și suprafața de sprijin în timpul mișcării autovehiculului încărcat la sarcina nominală. În timpul rulării, distanța dintre centrul roții și calea de rulare se modifică sub influența regimului de mișcare prin forțele centrifuge care provoacă o creștere a diametrului exterior al pneului, precum și de momentul de antrenare sau frânare aplicat roții, care determină o reducere a diametrului exterior. Dintre cele două tendințe contradictorii ultima este predominantă, astfel raza dinamică rezultă cu valori mai mici decât raza statică (rd< rs).
Raza dinamică se calculează cu formula :
;
unde:
rs = razastadică
coeficientul de deformare al pneului ( 0.930 – 0.932 pentru autoturisme).
2.4.2. Stabilireavitezeimaxime a autovehiculului
Viteza maximăeste catalogată ca fiind viteza cea mai mare cu care se poate deplasa autovehiculul pe un drum orizontal, de calitate foarte bună, cu treaptă superioară din cutia de viteze, încărcat la sarcina nominală.
unde :
iar : Ga este greutatea totală;
f este coeficientul de rezistentă la rulare;
K este coeficientul de rezistență la rulare;
S este aria suprafeței frontale;
este randamentul transmisiei;
PVmax este puterea la viteza maximă.
2.4.3. Calculul performanțelor autovehiculului
Performanțele autovehiculului sunt reprezentate de posibilitățile maxime ale autovehiculului în privința vitezei, a demarajului și a capacității de frânare, exprimate prin parametrii specifici.
Studiile teoretice și experimentale privind performanțele autovehiculelor sunt necesare la conceperea unor noi prototipuri, pentru proiectarea și dimensionarea subansamblurilor în vederea optimizării construcțiilor și pentru studierea comportării lor în exploatare. Aceste studii constau în general în conceperea modelelor dinamice și matematice cu ajutorul cărora se fac simulări ale funcționării subansamblurilor și ale autovehiculului în ansamblu pentru diferite regimuri de funcționare.
Studiul performanțelor autovehiculelor se poate face prin intermediul ecuației generale de mișcare pe baza căreia se obțin parametrii și indicii caracteristici deplasării în regim de accelerare și frânare, bilanțului de tracțiune, caracteristicii dinamice, caracteristicii de accelerație, bilanțului de puteri.
Ecuația generală de mișcare se determină pentru cazul unui autovehicul care se deplasează rectiliniu, pe un drum cu o înclinare longitudinală α , în regim tranzitoriu.
Fig 2.9.Forțele care acționează asupra unui automobil în regim de accelerare
Ecuația de proiecții de forțe pe axa Ox a sistemului ortogonal xOz cu originea în centrul de greutate O, este:
unde:
Fr = Fr1 + Fr2 este forța de rezistență la rulare a autovehiculului;
Fr1 și Fr2 – forțele de rezistență la rulare la cele două punți ale autovehiculului;
FR – forța la roată;
Fp – rezistența la urcarea rampei;
Fa – rezistența aerului;
Fd – rezistența la demarare (diferența dintre forțele active și rezistente, cea care accelerează sau frânează autovehiculul).
Relația inițială poate fi scrisă :
FR – ( Fr + Fp + Fa + Fd ) = 0
Această relație este bilanțul de tracțiune al autovehiculului și demonstrează că forța la roată echilibrează suma tuturor rezistențelor la înaintare.
Rezistența la rulare Fr, rezistența la urcarea rampei Fp și rezistența aerului Fa acționează asupra autovehiculului atât în regim de viteză constantă cât și în regimurile tranzitorii de demarare și frânare. Acestea nu depind de caracterul mișcării. Suma lor se va nota cu:
Astfel ecuația bilanțului de tracțiune se poate scrie sub forma:
din care :
Aceasta este expresia ecuației diferențiale de mișcare a autovehiculului care descrie accelerația pe care o poate avea autovehiculul în mișcare rectilinie, pentru o anumită forță la roată FR și o anumită valoare a sumei rezistențelor la înaintare care nu depind de accelerație.
Având în vedere că Σ F este:
2.4.3.1. Caracteristica de tracțiune
Expresia forței la roată FR în funcție de momentul efectiv al motorului Meeste:
Calculul forței la roată în funcție de puterea efectivă Pe a motorului se face cu relația:
Analizând relațiile se observă că forța la roată FR depinde de treapta de viteze (prin raportul total de transmitere al transmisiei itr), adică forța la roată depinde de viteza de deplasare a autovehiculului.
Variația forței la roată FR în funcție de viteza va a autovehiculului pentru fiecare treaptă a cutiei de viteze reprezintă caracteristica de tracțiune. Caracteristica de tracțiune se utilizează la studiul performanțelor autovehiculelor.
Fig. 2.10.Caracteristica de tracțiune
2.4.3.2. Caracteristicadinamică
Se notează cu Fe suma rezistențelor la înaintare care depind de greutatea autovehiculului:
Din ecuația bilanțului de tracțiune se deduce că suma acestor rezistențe este egală cu:
Fe = FR – Fa
Aprecierea comparativă a calităților dinamice ale autovehiculelor se face cu ajutorul factorului dinamic D. Acesta este definit ca o forță excedentară specifică dată de raportul dintre forța de tracțiune excedentară Fe și greutatea autovehiculului Ga:
Caracteristica dinamică a autovehiculului este reprezentarea grafică a factorului dinamic D în funcție de viteză, pentru toate treptele de viteze.
Fig. 2.11. Caracteristica dinamică
Factorul dinamic și caracteristica dinamică se utilizează la stabilirea performanțelor dinamice ale autovehiculelor: viteza maximă, rampa maximă, rezistența totală maximă a drumului și aderența maximă.
2.4.4. Calculul timpului și spațiului de demaraj în funcție de viteză
Timpul de demarare td este timpul necesar ca autovehiculul să atingă 0,9 din viteza maximă, pornind de pe loc, cu schimbarea succesivă a tuturor treptelor de viteze, pe un drum orizontal de calitate foarte bună, încărcat la sarcina nominală.
Spațiul de demarare Sd este spațiul parcurs de autovehicul până la 0,9 din viteza maximă în condițiile descrise la definirea timpului de demarare.
2.5. Impactul pneului cu denivelarea.
Capacitatea de exploatare a unui pneu este determinată de starea bună a părților lui componente, a stării benzii de rulare dar și a breker-ului, carcasei și a talonului.
Datorită solicitărilor la care este supus pneul în timpul rulajului el se poate deforma în mai multe direcții: radial, longitudinal sau lateral. Raportul dintre creșterea forței care acționează asupra pneului și deformarea lui determinată de această creștere reprezintă rigiditatea pneului.
Rigiditatea pneului depinde de materialul din care este confecționată anvelopa, de construcția ei, de presiunea interioară a aerului din pneu și de duritatea suprafeței de rulare. Comportarea pneurilor în exploatare, influențează siguranță în circulație, gradul de confort și economicitatea autovehiculului. Siguranța în circulație este dată de rezistența la rulare, de o aderență bună la drum în diferite condiții de circulație, de o etanșeitate perfectă, stabilitatea și maleabilitatea corespunzătoare autovehiculului.
Gradul de confort este oferit de capacitatea părții elastice a pneului de a amortiza oscilațiile și de a diminua zgomotele ce se produc în timpul rulajului.Economicitatea este condiționată, de asemenea de cantitatea de energie consumată la deformarea pneului, de capacitatea de încărcare, de durabilitate dar și de costul de fabricație.
Prin construcția sa, pneul se poate compara cu o membrană elastică ce acționează sub influența aerului comprimat și îndeplinește trei funcții esențiale: preluarea sarcinii verticale; dezvoltarea forțelor tangențiale care ajută să accelereze sau să deccelereze autovehiculul; dezvoltarea forțelor laterale care sunt necesare să ghideze autovehiculul.
În timpul exploatării, pneul este supus acțiunii unor forțe variate ca valoare și directive.În stare de repaus, asupra pneului acționează greutatea autovehiculului și presiunea aerului din camera de aer. În timpul mișcării autovehiculului asupra pneului,în zona de contact cu șoseaua acționează sarcinile dinamice de comprimare, de întindere și de încovoiere. Dacă autovehiculul parcurge un drum lung fără oprire, se poate produce încălzirea anvelopelor ca urmare a dezvoltării de căldură în componentele interioare ale acestora, ceea ce poate conduce la deformații suplimentare ale anvelopelor.
Dacă autovehiculul are o încărcătură oarecare, asupra pneului acționează doar sarcina GR și capătă deformații complexe, care se pot descompune pe direcțiile verticală – radială, longitudinală și transversală. Când pneul este în repaus și asupra lui acționează sarcina GR aceasta se formează modificându-și configurația față de starea sa, atunci când nu se află sub sarcină. Astfel, partea din pneu situată între flanc și banda de rulare – umărul anvelopei ajunge din poziția B1 B3. Existența deformației longitudinale a pneului sub poziția B3. Deformația verticală se obține în momentul în care elementul pneului se găsește în poziția A1 A2 în dreptul axei de simetrie a roții.
Sarcina normal GR pe pneu este preluată de aerul comprimat din camera de aer și de materialele din care este confecționată anvelopă. Astfel, pe baza unor date experimentale găsite de-a lungul studiului făcut pe acesta tema s-a constatat că materialul pneului preia aproximativ 20-30% din sarcina de pe roată, restul fiind preluat de aer
ul comprimat. Reducerea presiunii interioare a aerului din pneu mărește sarcina preluată de material și ca urmare se măresc deformațiile și solicitările asupra pneului și reducându-se astfel durabilitatea și rezistența pneului. Sub acțiunea sarcinii GR, elementele benzii de rulare a pneului care vin în contact cu suprafața derulare suportă o anume comprimare. Din această cauză lungimea suprafeței reprezintă contactul dintre pneu și drum, fiind ilustrată de L și nu de L0producându-se în această manieră o micșorare a lungimii circumferinței pneului, localizată la jumătatea inferioară a acesteia .
Dacă pneul încărcat cu o sarcină GR rulează, pe lângă deformațiile produse de sarcina GR apare și o deformare longitudinală provocată de forță de împingere F.
Fenomenele de deformare și restabilire au loc simultan și anume: unele elemente ale pneului care intră în contact cu drumul se comprimă, iar celelalte care ies din acest contact se destind, rezultându-secă rularea unui pneu pe un drum constă dintr-o succesiune continuă de deformări și reveniri ale acestora, care se poate face cu un anumit consum de energie. Energia consumată la deformare este cu mult mai mare decât energia cedată în timpul revenirii la forma inițială, diferența transformându-se în căldură, fenomen cunoscut sub numele de histerezis sau încălzirea pneului. Dacă încălzirea pneului depășește limitele admise 80-100 0C și acest fenomen este de durată, atunci se produce o îmbătrânire rapidă a amestecului de cauciuc, o reducere puternică a rezistenței lui, ducând în ultimă instanță la o uzură prematură și rapidă a anvelopei.
Consumul de energie prin fenomenul de histerezis împreună cu energia consumată datorită frecării superficiale dintre banda de rulare a pneului și drum se manifestă prin apariția unei forțe rezistente ce se opune rulării, numită rezistență la rulare.
Dacă asupra roții în rulare acționează pe lângă sarcina de încărcare GR și un moment motor MR se produce o răsucire elastică a pneului în planul său, ceea ce face ca elementele periferice ale pneului aflate în fața suprafeței de contact să se scurteze prin fenomenul de comprimare, iar cele aflate în spatele suprafeței de contact să se alungească prin întindere.
Momentul MR majorează deformațiile pneului, radială și tangențială determinând o reducere a distanței dintre centrul roții și drum, deci o micșorare a razei dinamice.
În cazul unei roți frânate asupra pneului acționează momentul de frânare Mf orientat în sens invers față de momentul motor MR. De-a lungul suprafeței de contact se produce trecerea de la elementele înscrise la cele comprimate, mai ales în partea posterioară unde pot începe să apară alunecarea elementelor pneului în direcția de deplasare a roții. Prin urmare momentul de frânare produce o micșorare a alunecării elementelor pneului în partea din față asupra feței de contact și o creștere a alunecării în partea din spate asupra feței de contact.
Deformarea laterală a pneului influențează maniabilitatea și stabilitatea autovehiculului, uzura pneului precum și rezistența la rulare.
Fig. 2.12. Modificarea profilului pneului in direcție transversală sub acțiunea sarcinii normale. Solicitarile produse in sectiune transversala sunt la fel in cele doua jumatati si anume: -portiunile 1,6 si 4 sunt supuse la intindere. [21]
2.6. Scurte concluzii
Concluzionăm aspectele prezentate în acest capitol prin a spune că anvelopele reprezintă singura legătură a automobilului cu asfaltul. Absolut toate manevrele efectuate la volanul unui autovehicul, tracțiunea, frânarea și virarease află într-o strânsă legătură cu acestea.În funcție de specificațiile fiecărui producător de mașini în parte, anvelopele sunt proiectate astfel încât să suporte o sarcină bine determinată, o viteză maximă de rulare și o distanță minimă de frânare.
În ciuda faptului că multe persoane consideră alegerea unei anvelope un lucru mai puțin important, s-a dovedit a nu fi atât de simplu, deoarece pneul este considerat un element de siguranță, care acționează diferit în funcție de uzură și care trebuie achiziționat cu mare răspundere. Pneurile nu sunt identice, iar alegerea unuia nu se rezumă doar la o marcă și un preț, ele trebuiesc alese în funcție de modul în care conduce fiercare individ în parte. S-a dovedit că atât presiunea cât și starea pneurilor influențează într-o mare măsură ținuta de drum, inclusiv accelerația, consumul de combustibil, durata de viață a anvelopelor și siguranța deplasării.
De asemnea trebuie avut în vedere faptul că opresiunea joasă poate accentua uzura pe flancuri, iar una ridicată poate determina o uzare mult mai rapidă a zonei centrale a benzii de rulare.
Cele trei criterii esețiale de evaluare ale unui pneu ce se află pe eticheta standardizată cerută de UE sunt rezistența la rulare, aderența pe carosabil umed și nivelul zgomotului exterior.
CAPITOLUL 3. METODICA ÎNCERCĂRILOR EXPERIMENTALE
3.1. Obiectivele încercării experimentale
În acest studiu s-au urmărit o serie de obiective după cum urmează:
Determinarea parametrilor de accelerație pe componentele: roata față/spate în condiții de rulare pe un drum cu denivelare.
Crearea unei baze de date experimentale.
Determinarea pe probe video înregistrate a vitezelor de deplasare ale roților în funcție de mărimea obstacolelor și adâncimea de deformare a pneului.
Înregistrarea parametrilor de accelerație la trecerea obstacolelor la diferite viteze ale autovehiculului.
3.2. Scenariul încercărilor
Experimentul va avea loc inițial la o adâncime de 50 mm, cu viteze începând de la 10km/h până la aproximativ 40km/h. În momentul apariției deformațiunilor pe roată, se crește adâncimea cu încă 50 mm și se repetă procesul. Adâncimea maximă la care se vor finaliza testările este de 200 mm, considerându-se un succes fiecare deformare a roții.Toată acțiunea va fi într-un mediu izolat, fără a exista posibilitatea accidentării participanților, fiind supravegheată în permanență de personal calificat.
La finalul experimentului, datele înregistrate de aparatele de măsură, vor fi descărcate și centralizate în vederea analizării lor.
3.3. Dispozitive utilizate
1. Dispozitv de achiziție date sistem GPS- notebook ASUS și GPS Garmin fiind conectate având instalat softul „Real Time Data Procesor” cu ajutorul căruia s-au achiziționat date GPS, coordonatele globale și vitezele.
Fig. 3.1. Senzor GPS Garmin si notebook-ul la care este conectat
Sistemul GPS (Global Positioning System) este un sistem de determinare a poziției pe glob cu ajutorul sateliților. Sistemul GPS este format din trei componente: segmentul spațial, segmentul de control terestru și segmentul utilizatorilor.Cu ajutorul receptorului GPS instalat pe autovehicul se poate determina poziția acestuia pe glob. Determinarea poziției prin GPS poate fi afectată de multe erori, prin imprecizia orbitei, abateri accidentale de la orbită, timp inexact, poziția relativă nefavorabilă a sateliților vizibili.
Datele preluate de la receptoarele GPS includ coordonatele geografice latitudine, longitudine și altitudine pentru poziționarea receptorului pe suprafața Pământului. Coordonatele geografice trebuie transformate în coordonate rectangulare (x, y), în sistem metric, pentru a putea fi utilizate la studiul comportamentului autovehiculului.
GPS-ul Garmin dispune de 12 canale paralele, poate procesa simultan semnalele primate de la 12 sateliți, poate procesa semnalul radio diferențial dacă este diponibil și dispune de o memorie permanentă pentru stocarea informațiilor de configurare, un ceas intern, independent de semnalul de la satelit și date brute rezultate prin măsurare, pentru precizie înaltă și aplicații dinamice.
2.Sistem acceleratoare triaxiale PCB compus din:
doi senzori piezoelectrici;
cablu de conectare special;
amplificator de semnal;
placa de achizție;
sistem laptop Hp cu aplicatia LabView 8.0;
Fig. 3.2. Sistem acceleratoare triaxiale PCB
Funcționarea traductorului inductiv are la bază măsurarea deplasării relative dintre corpul traductorului și o masă inerțială, legată elastic de acesta, mișcarea fiind amortizată. Principalele caracteristici ale acestor traductoare sunt: frecvența proprie, frecvența de lucru, accelerația nominală, sensibilitatea. Principiul de funcționare al traductorului piezoelectric se bazează pe proprietatea unor materiale cristaline de a produce sarcini electrice, atunci când sunt solicitate mecanic.
Senzorii funcționează pe baza efectului piezoelectric și pot fi folosiți pentru a măsura forțe, accelerații, presiuni și viteze de propagare a undelor mecanice.
Pentru a măsura cu precizie accelerațiile la care este supus dispozitivul de testare, pe direcțiile x, y, z, ale sistemului de coordonate o, x, y, z și pentru a proteja sistemul de măsurare, senzorii au fost montați pe o placă de lemn apoi înveliți cu bandă adezivă. De asemenea și cablul de conexiune a fost învelit într-un furtun de protecție.
Sistemul de achiziție a datelor BMC, tip MC-P1000 se constituie ca o placă de achiziție inserabilă într-unul din sloturile de tip ISA ale calculatorului, construită în jurul unui microcontroler de tip RISC, cu frecvența de lucru de 20 MHz (Figura 3.3). Placa de achiziție lucrează doar în paralel cu aplicația software “LabView”.
În LabView a fost concepută o aplicație de achiziție a datelor de la placa NI USB 6218. Acest proiect permite transferul în timp real între placa de achiziție și unitatea centrală în care este deschisă aplicația programului. În acest program se permite setarea canalelor de achiziție, pornirea achiziției prin trigherare, setare frecvențelor de lucru și a ratei de eșantionare.Cu ajutorul acestei plăci de achiziție și a acestei aplicații s-a putut realiza achiziția de date, filtrarea semnalului și salvarea datelor în fișier de tipul „.lvm” pe hardiscul laptopului HP.
3. Sistem de achizitie date video / foto :
Camera foto “ CASIO EXILIM “ – high speed 600 FPS
Fig. 3.3. Aparat foto/video compact CASIO EXILIM EX-F1 – vedere laterală
Fig. 3.4. Aparat foto/video compact CASIO EXILIM EX-F1 – vedere frontală
Date tehnice ale aparatului video:
Fig. 3.5.Casio Exilim EX-F1 – caracteristici tehnice
Fig 3.6 Camera foto/video Nikon Coolpix Aw100 vedere din fața
Fig. 3.7 Camera foto/video Nikon Coolpix Aw100 – vedere din spate
Specificațiile tehnice ale aparatului Nikon Coolpix Aw100:
Tip :Compact
Rezolutie :16 Mpx
Zoom :5 x
Senzor :CCD 1/2.3 Inch
Obiectiv :Nikkor 12 elemente in 10 grupuri
Distanta focala :5 – 25 mm (echivalent 28 – 140 mm in format 35 mm)
Diafragma maxima :f/3.9 – f/4.8
ISO :ISO 125, 200, 400, 800, 1600, 3200 (4608 x 3456), Auto (ISO 125 pana la 800), Interval fix automat (ISO 125 până la 400, 125 pana la 800)
Stabilizare optica imagine :Da, VR
Inregistrare video :Full HD 1920 x 1080 (30 fps)
Carduri compatibile :SD, SDHC, SDXC
Distanta minima de focalizare :50 cm (wide) 1 m (tele) 1 cm (macro)
Filet filtru :40.5 mm (cu adaptorul UR-E23)
Tip focalizare :Autofocus
Plaja focalizare :1 cm – infinit
Masurarea expunerii :Central-Ponderat, TTL cu 256 zone
Subacvatic :Da
Blit integrat :Da
Raza efectiva blit :Nu este specificat de producator
Patina blit extern :Nu
Memorie interna :83 MB
Capacitate rafala :7.1 fps
Temporizator :2, 10 sec.
Intervalometru :Nu este specificat de producator
Imprimare data si timp :Da
Wi-Fi :Nu
Capacitate inregistrare audio :In functie de capacitatea cardului de memorie
Alimentare :Acumulator Li-Ion EN-EL12
Interfata computer :USB 2.0 High Speed
Telecomanda :Nu
Capacitati direct print :Da
Iesire video :AV HDMI mini (tip C)
Capacitati webcam :Nu
Profil culoare :RGB
Format fisiere :Foto: JPEG Video: MPEG-4 AVC/H.264 Audio: AAC, WAV
Tip obturator :Electronic si mecanic
Dimensiuni :110.1 x 64.9 x 22.8 mm
Greutate :178 g
3.4. Pregătirea experimentului
Primul pas a reprezentat achiziționarea autoutilitarei Dacia 1407 Drop-Side de către toată echipa formată din: Popovschi Mihai Vlad(Ingineria Transporturilor și Trafic), Dănilă Rareș-Ștefan (Autovehicule Rutiere), Iordan Ionuț (Ingineria Transporturilor și Trafic) și Matei Bogdan (Ingineria Transporturilor și Trafic), coordonați de domnul șef lucr. Trușcă Daniel-Dragoș.
Fig. 3.8. Autovehiculul participant la testări
S-a ales ca loc al desfășurării experimentului o zonă în incinta unor depozite de pe strada Carierei, cartier Bartolomeu, Brașov.
Fig. 3.9. Locul desfășurării experimentului
Autovehiculul a fost transportat cu ajutorul unei platforme speciale la locul testărilor, după care s-au început verificările pentru detectarea eventualelor defecțiuni.
Fig. 3.10. Verificarea eventualelor defecțiuni ale autovehiculului
Pentru efectuarea denivelării am avut nevoie de următoarele unelte: lopeți, târnacop, scânduri, cuie, ciment, nisip, balastru. Dimensiunile acesteia au fost stabilite la 600mm lungime, 450mm lațime și 300mm adâncime.
Fig. 3.11. Realizarea gropii
Având in vedere că testările se vor efectua la diferite viteze și adâncimi a fost necesară întărirea structurii de rezistență a pereților gropii cu un strat de beton, acesta fiind susținut de cofragul de lemn.
Fig. 3.12. Realizarea cofragului de lemn
Următorul pas a fost realizarea betonului (amestec de ciment, nisip, balastru și apă in cantități proporționate) și turnarea acestuia împrejurul cofragului după care a fost lasat să se întărească aproximativ 2 zile.
Fig. 3.13. Realizarea betonului
Fig. 3.14. Turnarea betonului
Adâncimea gropii a fost reglată cu ajutorul unor dulapi de lemn de dimensiuni 600mm lungime, 200mm lațime, 50mm grosime așezați câte 2 pentru a obține lățimea necesară.
Fig. 3.15. Reglarea adâncimii gropii
Au fost achiziționate două jante cu prinderea în cinci prezoane, distanța dintre acestea fiind 5×100, care să se potrivească pe butucul autovehiculului și două anvelope având dimensiunile 195/65 R15 si 185/65 R15.
Fig. 3.16. Jantele achiziționate
Vopsirea jantelor și a pneurilor a fost necesară pentru a putea stabili forța de impact și viteza automobilului la contactul cu denivelarea. Pentru aceasta s-au folosit două tuburi de vopsea galbenă ca să se marcheze roata.
Fig. 3.17. Vopsirea roților
După finalizarea pregătirilor, toată zona în care vor avea loc testările a fost curațată pentru o aderență cât mai ridicată.
Fig. 3.18. Roată-denivelare
Fig. 3.19. Echipa de pregătire a testărilor
Ultimul pas în pregătirea experimentului a fost aplicarea caroiajelor pe caroseria mașinii, montarea GPS-ului și a Speedbox-ului pentru înregistrarea datelor și ulterior prelucrarea acestora.
Fig.3.20. Aplicarea caroiajelor.
Fig. 3.21. Montarea senzorului GPS
Fig. 3.22. Montarea Speedbox-ului și conectarea senzorilor.
3.5. Desfășurarea experimentului
Experimentul s-a desfășurat pe parcursul unei zile întregi în care s-au făcut mai multe teste după cum urmează:
Testul 1 : oră: 13:57
viteză : 10 km/h
adâncime: 50 mm
pneu Michelin 195/65 R15
Testul 2 : oră: 14:00
viteză : 18 km/h
adâncime: 50 mm
Pneu Michelin 195/65 R15
Testul 3: oră: 14:07
viteză : 42.8 km/h
adâncime:50 mm
Pneu Michelin 195/65 R15
Testul 4: oră: 14:26
viteză :19,2 km/h
adâncime:100mm
Pneu Michelin 195/65 R15
Testul 5: oră: 14:40
viteză :41,2 km/h
adâncime: 100mm
Pneu Michelin 195/65 R15
Testul 6: oră: 15:03
viteză :21km/h
adâncime:150mm
Pneu Michelin 195/65 R15
Testul 7: oră:15:09
viteză :39,8 km/h
adâncime: 150mm
Pneu Michelin 195/65 R15
Testul 8: oră: 15:29
viteză : 19 km/h
adâncime:200 mm
Testul 9: oră: 15:50
viteză: 35 km/h
adâncime:200mm
Pneu Michelin 195/65 R15
Testul 10: oră: 15:58
viteză : 30 km/h
adâncime: 200mm
Pneu Michelin 195/65 R15
3.6. Scurte concluzii
În concluzie, obiectivele încercărilor experimentale au fost atinse datorită bunei organizări și a lucrului în echipă.
Desfășurarea testărilor a decurs conform planului stabilit, deformațiile apărând la viteze și adâncimi relativ mari, acestea depinzând de tipul anvelopei și de forma peretelui gropii în care a lovit roata (dacă forma peretelui era dreaptă, deformațiile erau mult mai proeminente față de o formă mai curbă)
Cu ajutorul dispozitivelor de achiziție date s-au putut calcula deformațiile jantelor si ale pneurilor în vederea realizării unei statistici ținând cont de variația vitezelor si de adâncimea denivelărilor .
CAPITOLUL 4. ACHIZIȚIA ȘI PRELUCRAREA DATELOR
4.1. Achiziția probelor video
Pentru achiziziționarea acestor probe a fost necesară utilizarea a două aparate video de înaltă viteză care ne-au ajutat la stabilirea momentelor de impact al pneului cu bordura gropii si a deformațiilor suferite de anvelopă, respectiv jantă. După finalizarea experimentului, datele au fost descărcate in laptop urmând a fi analizate.
4.2. Achiziția accelerațiilor
Datele au fost înregistrate cu ajutorul sistemului GPS și a senzorilor montați pe autovehicul pentru ca ulterior să fie analizate cu ajutorul softurilor de specialitate: Origin Pro 8, Microsoft Excel.
4.3. Culegerea datelor -identificarea urmelor de pe autovehicul – avarii
În urma efectuării fiecarui test, am identificat și am marcat fiecare deformație produsă asupra anvelopei și a jantei, având în vedere că autovehiculul nu a suferit avarii la nivelul caroseriei.
Fig 4.1.Deformații asupra jantei in urma testelor.
Fig.4.2. Deformații asupra pneului în urma testelor – vedere din interior
Fig. 4.3. Deformații asupra pneului în urma testelor – vedere frontală
4.4. Prelucrarea datelor
Pentru prelucrarea datelor s-au folosit următoarele softuri :
Microsoft Office Word : editare text;
Microsoft Office Excel : analiza comparare date și ordonare date în grafice ( am importat date în format : txt – GPS și lvm- date obținute de la senzorii acelerometrului triaxial);
Origin Pro 8.0 : Analize și prelucrare, filtrare date;
Kinovea: Analiza și prelucrarea probelor video.
Tracker: Analiza și prelucrarea probelor video.
4.4.1. Prelucrarea datelor de pe senzori, mișcarea autovehiculului pe axele x, y, z.
Testul 1 :
Fig. 4.4. Achiziția datelor de la prima testare
Testul 2 :
Fig. 4.5. Achiziția datelor de la a 2 a testare
Testul 3
Fig. 4.6. Achiziția datelor de la a 3 a testare
Testul 4
Fig. 4.7. Achiziția datelor de la a 4 a testare
Testul 5
Fig. 4.8. Achiziția datelor de la a 5 a testare
Testul 6
Fig. 4.9. Achiziția datelor de la a 6 a testare
Testul 7
Fig. 4.10. Achiziția datelor de la a 7 a testare
Testul 8
Fig. 4.11. Achiziția datelor de la a 8 a testare
Testul 9
Fig. 4.12. Achiziția datelor de la a 9 a testare
Testul 10
Fig. 4.13. Achiziția datelor de la a 10 a testare
4.4.2. Prelucrarea datelor de pe GPS; accelerațiile autovehiculului.
Prelucrarea datelor achiziționate de sistemul GPS au fost importate in softul Microsoft Excel de unde s-au extras diagramele accelerațiilor, vitezelor și spațiului.
Primul test
Fig.4.14. Diagrama testului 1
Testul al doilea
Fig.4.15. Diagrama testului al doilea
Testul al treilea
Fig.4.16. Diagrama testului al treilea
Testul al patrulea
Fig. 4.17. Diagrama testului al patrulea
Testul al cincilea
Fig. 4.18. Diagrama testului al cincilea
Testul al șaselea
Fig. 4.19. Diagrama testului al șaselea
Testul al șaptelea
Fig.4.20. Diagrama testului al șaptelea
Testul al optulea
Fig. 4.21. Diagrama testului al optulea
Testul al nouălea
Fig. 4.22. Diagrama testului al nouălea
Testul al zecelea
Fig.4.23. Diagrama testului al zecelea
4.4.3. Prelucrarea probelor video
Având în vedere faptul că nu toate testările au produs deformații, acest subcapitol prezintă strict probele care au avut avarii vizibile.
Testul al doilea
Fig. 4.24. Datele momentului de impact pneu-bordură la testul al doilea
Testul al șaselea
Fig.4.25. Datele momentului de impact pneu-bordură la al șaselea test
Testul al nouălea
Fig. 4.26. Datele momentului de impact pneu-bordură la al nouălea test
Testul al zecelea
Fig.4.27. Datele momentului de impact pneu-bordură la ultimul test.
4.5. Scurte concluzii
La finalul testărilor, toate dispozitivele utilizate au fost duse în laborator, au fost descărcate în laptop toate datele acumulate, apoi s-a început prelucrarea acestora. Softurile de specialitate ce au fost necesare pentru prelucrarea datelor acumulate în urma experimentului efectuat au fost: Kinovea, OriginPro, Microsoft Excel, BSR Record.
Prelucrarea datelor rezultate în urma efectuării experimentului a constat în realizare diferitelor diagrame ce aratau deplasarea autovehiculului pe axa z la impactul cu groapa, dar și vitezele și accelerațiile autovehiculului în timpul testărilor și variația acestora la impactul cu groapa.
De asemenea, o dată finalizată prelucarea datelor s-a constatat viteza autovehiculului și adâncimea denivelării la care apar deformații ale jantei și în același timp și ale pneului. Aceste teste au fost realizate cu ajutorul a două tipuri de pneuri.
CAPITOLUL 5. CONCLUZII FINALE
5.1. Concluzii pe fiecare capitol
Capitolul unu al lucrării de față a avut în vedere prezentarea unor aspecte importante cu privire la influenta pe care anvelopele le au asupra desfășurării în condiții optime a traficului rutier. Astfel, în acest sens s-au punctat următoarele: statistica accidentelor rutiere; tipuri de accidente rutiere și cauzele acestora; construcția drumurilor; stadiul actual al cercetărilor în domeniul construcției de anvelope, cauzele deteriorării anvelopelor și efectele drumurilor deteriorate asupra stării tehnice a automobilului.
Începând încă din antichitate și continuând până în zilele noastre, drumurile au cunoscut de-a lungul timpului o evoluție diferită în funcție de nivelul economic și social precum și de gradul de civilizație al fiecărei epoci, la momentul respectiv.
Conform raportului întocmit de Organizația Mondială a Sănătății, s-a dovedit că 90% dintre accidentele rutiere mortale au loc în deosebi pe teritoriul țărilor în curs de dezvoltare, iar patru cincimi dintre cei uciși în asemenea circumstanțe sunt persoane care nu se aflau în mașini în momentul accidentului. În urma a mai multor studii făcute de-a lungul anilor, accidentele rutiere s-au diferențiat astfel: accidente după gravitatea vătămării persoanelor. accidente clasificate după tipul coliziunii; accidente clasificate după configurația impactului; accidente datorate factorilor rutieri. Analizele statistice solidifică ideea că accidentele rutiere nu sunt absolut deloc întâmplătoare și cu atât mai mult imprevizibile ori inevitabile, în ciuda faptului că apariția lor este pur aleatoare.
Un alt aspect important atins în acest capitol a fost dedicat anvelopelor. Chiar dacă anvelopele moderne sunt mult mai rezistente, acestea nu pot fi imune la deteriorările ce pot apărea în timpul condusului autovehiculului. Cauzele celor mai frecvente defecțiuni sunt: presiunea anvelopelor mult prea redusă, deteriorări ce pot apărea când se trece peste borduri, deteriorări cauzate de corpurilor străine de pe șosea, cum ar fi cuiele; din cauza aparatelor de spălare cu presiune, a uleiurilor dar și din cauza combustibililor folosiți.
Conchidem acest capitol prin a spune că autovehiculul reprezintă unul dintre cele mai importante dispozitive create de om și care a produs cele mai multe vătămări și chiar pierderi de vieți omenești în urma accidentelor de circulație rutieră. Un factor important cu privire la producerea accidentelor rutiere s-au dovedit a fi conducătorii autovehiculelor prin faptul că ignoră regulile de circulație cu privire la viteza de deplasare pe tronsonul de drum. Un alt element esențial atât în producerea accidentelor ușoare și grave cât și în deteriorarea autovehiculului îl reprezintă starea drumului, deseori întâlnindu-se, dacă ne gândim la România, carosabil deteriorat, strat de uzură decopertat, dispozitive de calmare a traficului (bump-ere) din asfalt necorespunzătoare. Starea carosabilului poate leza grav atât componentele sistemului de rulare cât și suspensia autovehiculului. Astfel spus, într-un caz de genu posibilele componente afectate pot fi: anvelopa, janta, rulmentul de roată, fuzeta, amortizorul, scutul motor, baia de ulei.
Capitolul doi constă în evidențierea noțiunilor teoretice cu privire la: construcția roților autovehiculelor; capacitatea de trecere și dinamica roților de autovehicul; calculul dinamic al autovehiculului; impactul pneului cu denivelarea; stabilirea parametrilor constructivi.
În momentul în care vehiculul se află în deplasare pe drumuri accidentate sau deformate, aderența roților motoare nu este tot timpul în de ajuns pentru a se învinge rezistențele la înaintare. În același timp pe drumurile alunecoase, în ciuda faptului că acestea au stratul de la suprafață tare, apar cazuri în care forța de aderență nu garantează învingerea rezistențelor la înaintare în deosebi atunci când drumul are și o înclinare longitudinală. Principala regulă ca autovehiculul să se poată deplasa este ca forța de aderență să fie mai mare sau egală cu rezistența totală a drumului.
Prin capacitatea de trecere este concepută calitatea autovehiculului de a se deplasa pe drumuri sau terenuri accidentale și de a trece peste obstacole.Din punct de vedere al capacității de trecere, autovehiculele se împart în: autovehicule obișnuite și autovehicule cu capacitate mare de trecere: autovehicule pe roți cu toate roțile motoare, autovehicule pe șenile și autovehicule pe semișenilate.
Chiar dacă unele persoane consideră alegerea unui pneu un lucru banal, se pare că nu este întocmai ușor, deoarece acesta reprezintă un element de siguranță, el acționând diferit în funcție de uzură și care trebuie achiziționat cu mare răspundere. Pneul este un ansamblu rezistent și elastic cu care se echipează roțile autovehiculului având rolul de a micșora sarcina dinamică pe roată, de a reduce presiunea specifică a roții și de a mări aderența acesteia la șosea. Pneurile nu sunt identice, iar alegerea unuia nu se poate rezuma doar la o marcă și un preț, ele trebuiesc alese în funcție de modul de condus al fiecărui individ în parte.Însă doar pneurile nu pot garanta siguranța șoferului, pe lângă acestea intervin și rolurile amortizorului și al frânei.
Practic, aceste elemente alcătuiesc „triunghiul de securitate”. Între ele există o legătură interșanjabilă, dacă unul dintre aceste treielemente prezintă o problemă, celelalte nu își vor mai îndeplini în mod admisibilfuncția, iar acest lucru poate conduce la pierderea siguranței persoanelor din autovehicul. Dacă pneurile se află într-o stare mult prea deteriorată pe un carosabilumed apare fenomenul de aquaplanare spațiul de frânare mărindu-se. În acest caz dacă și sistemul de frânare este mult prea uzat există posibilitatea riscului apariției derapajului și dacă și amortizoarele se află într-o stare necorespunzătoare este posibilă pierderea aderenței. Datorită solicitărilor la care este supus pneul în timpul rulajului el se poate deforma în mai multe direcții: radial, longitudinal sau lateral. Raportul dintre creșterea forței care acționează asupra pneului și deformarea lui determinată de această creștere reprezintă rigiditatea pneului.
Concluzionăm aspectele prezentate în acest capitol prin a spune că anvelopele reprezintă singura legătură a automobilului cu asfaltul. Absolut toate manevrele efectuate la volanul unui autovehicul, tracțiunea, frânarea și virarea aflându-se într-o strânsă legătură cu acestea. În funcție de specificațiile fiecărui producător de mașini în parte, anvelopele sunt proiectate astfel încât să suporte o sarcină bine determinată, o viteză maximă de rulare și o distanță minimă de frânare. Cele trei criterii esețiale de evaluare ale unui pneu ce se află pe eticheta standardizată cerută de UE sunt: rezistența la rulare, aderența pe carosabil umed și nivelul zgomotului exterior.
În capitolul trei, intitulat metodica încercărilor experimentale sunt prezentate etapele desfășurării întregului experiment. În primă fază s-a vorbit despre obiectivele încercării experimentale, apoi s-a făcut un scenariu al încercărilor, după care au fost prezentate dispozitivele utilizate, pregătirea experimentului și desfășurarea acestuia.
Desfășurarea testărilor a decurs conform planului stabilit, deformațiile apărând la viteze și adâncimi relativ mari, acestea depinzând și de tipul anvelopei și de forma peretelui gropii în care a lovit roata: dacă forma peretelui era dreaptă, deformațiile erau mult mai proeminente față de o formă mai curbă.
Cu ajutorul dispozitivelor de achiziție date au fost calculate deformațiile jantelor și ale pneurilor în vederea realizării unei statistici ținându-se cont de variația vitezelor și de adâncimea denivelărilor.
În concluzie, se poate spune că obiectivele propuse la începutul lucrării au fost atinse datorită bunei organizări și a lucrului în echipă.
În cele din urmă, capitolul patru vizează achiziția și prelucrarea datelor obținute în urma efectuării experimentului. Pentru achiziționarea probelor video a fost necesară utilizarea a două aparate video de înaltă viteză care au ajutat la stabilirea momentelor de impact al pneului cu bordura gropii și a deformațiilor suferite de anvelopă, respectiv jantă. Datele cu privire la achiziția accelerațiilor au fost înregistrate cu ajutorul sistemului GPS și a senzorilor montați pe autovehicul pentru ca ulterior să fie analizate cu ajutorul softurilor de specialitate: Origin Pro 8, Microsoft Excel. În urma efectuării fiecarui test, au fost identificate și marcate fiecare deformație produsă asupra anvelopei și a jantei. Prelucrarea datelor rezultate în urma efectuării experimentului a constat în realizare diferitelor diagrame ce arătau deplasarea autovehiculului pe axa z la impactul cu groapa dar în același timp și vitezele și accelerațiile autovehiculului în timpul testărilor și variația acestora la impactul cu groapa.
5.2. Concluzii finale
Infrastructura rutieră din România este una extrem de diversificată, aceasta înglobând o serie de drumuri care asigură circulația pe teritoriul întregii țări, dar nu numai, cum ar fi: autostrăzi, drumuri europene, naționale, județene, comunale.
Lipsa unei astfel de rețele de autostrăzi propriu-zisă reprezintă un mare deficit în infrastructura României, deoarece o rețea de această anvergura ar putea fluidiza traficul și nu s-ar mai crea ambuteiaje care să solicite atât conducătorul auto cât și autovehiculul.
Un studiu al Poliției Rutiere arată ca în ultimii ani numărul persoanelor decedate în urma accidentelor rutiere este în scădere datorită aplicării unei legislații severe. În același timp, studiu de față evidențiază pe de-o parte vina șoferilor tineri în producerea accidentelor rutiere și pe altă partea starea carosabilului, care în foarte multe dintre cazuri prezenta denivelări ori nu a fost curățat adecvat.
În acest sens s-a constat că starea deficitară a carosabilului reprezintă un factor des întâlnit în producerea accidentelor. Acest fenomen este posibil deoarece pe un drum cu denivelări, autovehiculul își pierde stabilitatea și poate ieși de pe carosabil sau poate izbi alt autovehicul de pe sensul opuscu mare ușurință.
Un alt factor al producerii accidentelor este reprezentat de depunerea pe carosabil a diferitelor substanțe sau particule care pot scădea coeficientul de aderență și în același timp pot pune în pericol viața participanților la trafic.
De asemenea, în lucrarea de față s-a vorbit și despre importanța alegerii anvelopelor corespunzătoare mașinii fiecărui individ în partea.
În ciuda faptului că pneurile autovehiculului sunt considerate, de cei mai mulți posesori de mașină ca reprezentând componentele care nu necesită o atenție deosebită, s-a dovedit faptul că dotarea mașinii cu anvelopele corespunzătoare este o etapă foarte importantă, deoarece echiparea corectă a autovehiculului cu pneuri corespunzătoare poate avea efecte benefice atât asupra vieții conducătorului cât și a perioadei de funcționare a autovehiculului.
Pentru ca autovehiculul să ruleze în siguranță, pneurile trebuie să facă față forțelor extreme exercitate asupra acestuia în timpul frânării, la accelerare sau în viraje, deasemenea trebuie sa reziste și deformațiilor suferite în momentul unui impact cu o denivelare sau o groapă a parții carosabile.
Pneurile roților de autovehicule se deformează, sub acțiunea solicitărilor exterioare (sarcini radiale, longitudinale și transversale), aceste deformări depinzând de construcția sa (adâncimea profilului căii de rulare, numărul și dispunerea pânzelor, calitatea și adâncimea talonului), de presiunea aerului din interiorul pneului și de caracteristicile căii de rulare (rigiditatea căii, deformațiile părții carosabile).
Pregătirea poligonului de testare s-a desfășurat pe parcursul a 5 zile, iar aceasta a constat în: achiziția materialelor necesare, săparea gropii la dimensiunile stabilite, realizarea cofrajului, montarea cofrajului, realizarea cimentului și turnarea acestuia în formă. Mașina a fost verificată de dinainte pentru a nu avea avarii în momemtul testării, jantele și pneurile au fost vopsite pentru a putea fi identificate în timpul experimentului în softurile de specialitate utilizate.
Desfășurarea testărilor la diferite adâncimi a fost posibilă prin montarea unor dulapi de lemn ce aveau următoarele dimensiuni: l = 250mm, L=600 mm, H=50 mm, cu care a fost posibilă variația adâncimilor.
Desfășurarea experimentului s-a realizat în decursul a 6 ore. În acest sens autovehiculul a fost echipat cu senzori, GPS ce au fost montați pe fuzeta roții din dreapta față, datorită faptului că aceasta era roata care urma să lovească denivelarea. Astfel pentru o prezentare cât mai preciză a datelor au avut loc 10 testări la diferite viteze și adâncimi.
La finalul testărilor, dispozitivele au fost duse în laborator unde s-au descărcat în laptop toate datele acumulate și s-a început prelucrarea lor. Pentru această etapă a fost necesară instalarea anumitor softuri de specialitate cum ar fi: Kinovea, OriginPro, Microsoft Excel, BSR Record.
Prelucrarea a constat în realizarea diagramelor necesare care să arate deplasarea autovehiculului pe axa z la impactul cu groapa, vitezele și accelerațiile pe care acesta le-a avut în timpul testărilor și variația lor la impactul cu groapa.
In urma efectuării experimentului și a prelucrării datelor rezultate, s-a evidențiat
faptul că denivelările părții carosabile reprezintă un pericol eminent pentru traficul rutier având în vedere două aspecte importante. Unul dintre acestea este reprezentat de adâncimea gropii iar celălalt se referă la viteza de rulare a autovehiculului. Astfel, cu cât groapa este mai adâncă și totodată viteza mai mare, cu atât pneul poate ceda cu ușurință, producându-se astfel defecțiuni majore asupra autovehiculului.
Concluzionând se poate spune că o dată finalizată prelucarea datelor s-a constatat viteza autovehiculului și adâncimea denivelării la care au apărut deformații ale jantei și ale pneului.
BIBLIOGRAFIE
1. Alexandrescu P., Capruciu, F.,(1990). Anvelopele autovehiculelor, exploatare, întreținere, reparare, București: Editura Tehnica.
2. Campian V., Unitaru M.,(1988). Dinamica autovehiculelor, Brașov: Editura Universitatea
3. Campian V.,Vulpe V., (1989). Automobile, Brașov: Editura Universitatea.
4. Simniceanu L., Thierheimer W., (2005). Dinamica autovehiculelor, Craiova: Editura Universitatea.
5. www.politiaromana.ro
6. http://www.1asig.ro/Marian-MOTOC-Numarul-accidentelor-rutiere-cu-victime-a-crescut-usor-in-2012-la-peste-26-600-articol-2,3,100-46171.htm
7. http://www.scritub.com/diverse/Introducere-Activitatea-de-tra61613.php
8. http://www.scritub.com/diverse/Introducere-Activitatea-de-tra61613.php
9. http://www.pirelli.com/tyre/ro/ro/car/genericPage/all_about_tyres
10. http://www.ralsianvelope.ro/informatii-utile/informatii-despre-anvelope
11. http://www.la-service.ro/bucuresti/noutati/read/drumuri-proaste
12. http://www.cartiere.ro/node/134506/3070
13. http://ro.scribd.com/doc/228685191/rulare
14. http://www.scrigroup.com/tehnologie/tehnica-mecanica/Razele-rotilor-de-autovehicul61857.php
15. http://www.4tuning.ro/tehnica-auto/jantele-auto-de-la-a-la-z-5208.html
16. http://www.4tuning.ro/tehnica-auto/jantele-auto-de-la-a-la-z-5208.html
17. http://www.tigra.ro/forum/tutoriale/6103-jantele-de-la-a-la-z.html
18. http://ro.scribd.com/doc/228685191/rulare
19. http://ro.scribd.com/doc/228685191/rulare
20. http://www.scrigroup.com/tehnologie/tehnica-mecanica/Interactiunea-rotilor-cu-calea73219.php
21. http://www.shadows-design.biz/siteauto/Dinamica_autovehiculelor/Cap2.pdf
22. http://www.la-service.ro/bucuresti/noutati/read/drumuri-proaste
BIBLIOGRAFIE
1. Alexandrescu P., Capruciu, F.,(1990). Anvelopele autovehiculelor, exploatare, întreținere, reparare, București: Editura Tehnica.
2. Campian V., Unitaru M.,(1988). Dinamica autovehiculelor, Brașov: Editura Universitatea
3. Campian V.,Vulpe V., (1989). Automobile, Brașov: Editura Universitatea.
4. Simniceanu L., Thierheimer W., (2005). Dinamica autovehiculelor, Craiova: Editura Universitatea.
5. www.politiaromana.ro
6. http://www.1asig.ro/Marian-MOTOC-Numarul-accidentelor-rutiere-cu-victime-a-crescut-usor-in-2012-la-peste-26-600-articol-2,3,100-46171.htm
7. http://www.scritub.com/diverse/Introducere-Activitatea-de-tra61613.php
8. http://www.scritub.com/diverse/Introducere-Activitatea-de-tra61613.php
9. http://www.pirelli.com/tyre/ro/ro/car/genericPage/all_about_tyres
10. http://www.ralsianvelope.ro/informatii-utile/informatii-despre-anvelope
11. http://www.la-service.ro/bucuresti/noutati/read/drumuri-proaste
12. http://www.cartiere.ro/node/134506/3070
13. http://ro.scribd.com/doc/228685191/rulare
14. http://www.scrigroup.com/tehnologie/tehnica-mecanica/Razele-rotilor-de-autovehicul61857.php
15. http://www.4tuning.ro/tehnica-auto/jantele-auto-de-la-a-la-z-5208.html
16. http://www.4tuning.ro/tehnica-auto/jantele-auto-de-la-a-la-z-5208.html
17. http://www.tigra.ro/forum/tutoriale/6103-jantele-de-la-a-la-z.html
18. http://ro.scribd.com/doc/228685191/rulare
19. http://ro.scribd.com/doc/228685191/rulare
20. http://www.scrigroup.com/tehnologie/tehnica-mecanica/Interactiunea-rotilor-cu-calea73219.php
21. http://www.shadows-design.biz/siteauto/Dinamica_autovehiculelor/Cap2.pdf
22. http://www.la-service.ro/bucuresti/noutati/read/drumuri-proaste
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Studiul Experimental Privind Impactul Pneului cu Denivelarile Partii Carosabile (ID: 163836)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.