ANALIZA IMPACTULUI ROȚII LA TRECEREA PESTE DENIVELĂRI Conducător științific: Profesor Șef lucr. TRUȘCĂ Daniel-Dragoș Programul de studii:… [302271]

PROIECT DE DIPLOMĂ

ANALIZA IMPACTULUI ROȚII LA TRECEREA PESTE DENIVELĂRI

Conducător științific:

Profesor Șef lucr. [anonimizat]: Autovehicule Rutiere

Absolvent: [anonimizat], 2020

REZUMAT

Lucrarea de față, „Analiza impactului roții la trecerea peste denivelări”, a descris un studiu experimental a [anonimizat] a datelor de prelucrare a studiului experimental.[anonimizat], urmate de o serie de concluzii și o listă de referințe bibliografice.

În primul capitol al lucrării este prezentată o statistică cat și o analiza a [anonimizat], [anonimizat],constructia si defectele anvelopelor cât și metodologiile și procesele de testare.

În cel de al doilea capitol se face o prezentare a [anonimizat] a [anonimizat], incheiând cu diagnosticarea celor trei sisteme : [anonimizat].

Al treilea capitol enunță calculul dinamic și constructiv cu specificatiile aparte.Capitolul patru face o descriere amănunțită a metodelor de prelucrare a [anonimizat].

[anonimizat].

1. INTRODUCERE.

[anonimizat], [anonimizat], [anonimizat], chiar decesul unei sau a [anonimizat], dar și distrugerea mijloacelor de transport.De-a-[anonimizat], care s-[anonimizat].[anonimizat], [anonimizat], pentru a [anonimizat], suferințe sau urmări fizice sau psihice grave.

1.1 Consideratii generale /(Statistica accidentelor rutiere)

Accidentologia ar putea fi definită ca o [anonimizat] a [anonimizat] a [anonimizat], de reducere a numărului de accidente și de ameliorare a gravității lor. Informațiile accidentologice pot fi obținute de la:

unitățile de poliție care instrumentează dosare de cercetare penală încheiate pentru orice accident soldat cu victime;

societățile de asigurări ([anonimizat], [anonimizat]);

administratorii drumurilor publice;

unitățile de asistență medicală; [anonimizat] a stării tehnice a autovehiculelor rutiere ș.a.m.d. ;

Realitatea datelor statistice pun în lumină o [anonimizat].[anonimizat], completează o fișă statistică a accidentului de circulație rutieră cercetat și asigură implementarea conținutului acesteia într-o bază de date aflată în proprietatea IGPR. Se asigură, astfel, culegerea și stocarea unor date de interes accidentologic, de o cât mai bună calitate. La sfârșitul fiecărui an calendaristic sau ori de câte ori se impune, Poliția Rutieră editează un buletin statistic descriptiv, privind situația accidentelor grave de circulație.

Datele statistice referitoare la accidentele rutiere soldate cu vătămare corporală sau pierdere de vieți omenești sunt comunicate periodic la INS și BSCE .

Accidentele rutiere din statele membre ale Uniunii Europene s-au cumulat aproximativ la 26.100 de vieți și depășesc mai mult de 1,4 milioane de persoane rănite în 2017, cu puțin mai mult anul următor. Din 1984, au fost luate un număr mare de măsuri pentru reducerea accidentelor rutiere luate la nivel regional.

Împreună cu aceste măsuri, consiliul a adoptat o decizie la 30 noiembrie 1993 privind crearea unei baze de date comunitare privind accidentele rutiere (93/704 / CE) 1 , proiectul CARE.S-a convenit în mod obișnuit că o astfel de bază de date la nivel comunitar ar face posibilă identificarea și cuantificarea probleme de siguranță rutieră, evaluează eficiența măsurilor de siguranță rutieră, determină importanța comunității acțiunii și facilitează schimbul de experiență în acest domeniu.

Potrivit statisticilor țara noastră, se clasează aproape de top, în ceea ce privește numărul deceselor provenite din accidentele de circulație.Mai exact, în anul 2017 numărul deceselor a fost de 2587, deci fatale, iar numărul de accidente soldate cu ranirea ușoară sau medie, a fost de 19 819.Putem remarca în tabelul de mai jos, respectiv figura nr.1, că, numărul accidentelor soldate cu rănirea pasagerilor, implicit a șoferului, a crescut față de anul 2006, și se află în creștere continuă până în ziua de azi.Pentru oglindirea mai bună a situației din țara noastră, vom lua evidența, raportându-ne și la celelalte țări din Uniunea Europeană.

Din păcate, număr accidentelor este unul mare raportat la alte țări, raportat la număr pe cap de locuitori, așadar România se clasează rușinos la acest bilanț al comunității.O statistică din UE, găsim în tabelul de mai jos.

Tabel 1

1.2 Statistica accidentelor rutiere /(Infrastructura defectuoasa a drumurilor)

Întrucât drumurile în sine joacă un rol important în siguranța rutieră, îmbunătățirea infrastructurii rutiere este un mecanism cheie de îmbunătățire a siguranței pe drumurile publice în toate țțările. În Comunicarea din 2 iunie 2003, CE desemnează infrastructura rutieră ca fiind al treilea pilon al politicii de siguranță rutieră, ceea ce ar trebui să reprezinte o contribuție importantă la îndeplinirea obiectivului general, comunitar, de reducere a accidentelorÎn unele cercetări, rata accidentelor de circulație a fost modelată ținându-se cont de diferite caracteristici geometrice ale drumurilor, tipul intersecțiilor, semnalizarea rutieră ș.a.m.d., stabilinduse că elementul infrastructură este un factor important. Alte studii au sugerat că într-o rețea de drumuri pot apărea complicații ale dinamicii traficului, ca urmare a interacțiunilor dintre fluxurile de trafic în intersecții.

Totodată, cercetările arată că există patru faze ale traficului în diagrama fundamentală globală, care trebuie considerată prin analogie cu legea gazului ideal:

faza liberă – corespunde unei densități scăzute. După un timp de tranziție finit, vehiculele se separă suficient pentru a fi capabile să se miște liber. Debitul mediu este egal cu densitatea;

faza de saturație – corespunde densității medii. Fluxul în intersecții atinge valori maximale. Debitul mediu este constant (independent de densitate);

faza de recesiune – corespunde unei densități suficient de mare pentru apariția blocajelor în aval de intersecții. Media curgerii scade cu densitatea;

faza de îngheț – corespunde unei densități mari, când numărul de vehicule este suficient de mare pentru a umple un circuit de drumuri. Odată ce un astfel de circuit complet se constituie, traficul este înghețat, iar debitul mediu dispare. Începând cu anul 2008, în statele UE a fost introdus un sistem complex de management al siguranței infrastructurii rutiere, aplicabil căilor care fac parte din rețeaua rutieră transeuropeană, indiferent dacă acestea se află în faza de proiectare, de construcție sau de exploatare.Drumurilor care traversează teritoriul statelor comunitare, europene, li se mai aplică evaluări conform metodologiei EuroRAP, în vederea cartografierii riscului rutier. În EuroRAP drumurile sunt evaluate în funcție de:

cât de bine sunt tratate medianele (separarea sensurilor de circulație);

standardul de proiectare și frecvența de intersecții;

cât de bine sunt consolidate acostamentele și modul în care este tratată marginea părții carosabile;

disponibilitatea de a crea facilități pentru pietoni și bicicliști;

Rețelele de drumuri dintr-o anumită zonă (țțară, regiune etc.) fac parte dintre cele mai importante infrastructuri sociale pentru că permit locuitorilor să aibă mobilitate și să se bucure de o viață confortabilă. Datorită considerentelor de acest tip și nu numai, cercetătorii au pus în discuție conceptele de fiabilitate și vulnerabilitate a infrastructurii rutiere.

La noi, mai bine de o treime din șosele patriei (35%) sunt drumuri pietruite și de pământ și jumătate din drumurile cu îmbrăcăminți ușoare rutiere au durata de serviciu depășită, relevă datele de la Institutului Național de Statistică (INS). În România se circulă în general pe o singură bandă, pe 763 kilometri pe autostradă. La finele anului trecut, drumurile publice totalizau 86.099 km., din care 17.654 km. (20,5%) drumuri naționale, 35.149 km. (40,8%) drumuri județene și 33.296 km. (38,7%), drumuri comunale. Din punctul de vedere al tipului de acoperământ, structura rețelei de drumuri publice înregistra: 34.900 km. (40,5%) drumuri modernizate (în proporție de 92,1% drumuri modernizate cu îmbrăcăminți asfaltice de tip greu și mijlociu), 21.074 km. (24,5%) drumuri cu îmbrăcăminți ușoare rutiere și 30.125 km. (35,0%) drumuri pietruite și de pământ. În ceea ce privește starea tehnică a drumurilor publice, 41,4% din lungimea drumurilor modernizate și 48,2% din lungimea drumurilor cu îmbrăcăminți ușoare rutiere aveau durata de serviciu depășită.

Din totalul drumurilor naționale, 35,1% (6.200 km.) erau drumuri europene, 4,3% (763 km.) autostrăzi, iar din punctul de vedere al numărului de benzi de circulație, 1,6% (290 km.) erau drumuri cu 3 benzi, 10,3% (1826 km) drumuri cu 4 benzi și 0,1% (22 km.) drumuri cu 6 benzi. Drumurile județene erau în proporție de 38,7% drumuri modernizate și 41,3% dintre drumurile comunale erau drumuri pietruite.Mai jos putem vizualiza trei fotografii din zona de centru a țării, unde se observă starea defectuasă a infrastructurii.

Fig.1 Zonă de porțiune carosabilă din județul Sibiu.(DJ105)

Fig.1.1 Zonă carosabilă din localitatea Agnita, respectiv județul Sibiu.

Fig.1.2 Zonă carosabilă dintre două sate vecine, respectiv Vărd și Chirpăr, județul Sibiu.

România a rămas și anul trecut țara cu cel mai mare număr de decese rutiere la un milion de locuitori (95).Dupa cum stim, si putem observa din aceste fotografii, aceasta este realitatea.Am fost numiti tara cu drumurile la pamant de catre o publicatie internationala de prestigiu in urma unui studiu finalizat la finele anului.

Statistici alarmante ale Institutului National de Statistica (INS) arata ca, in cursul anului 2018 s-au inregistrat 30.202 accidente de circulatie rutiera cauzatoare de vatamari corporale, din care 40.576 de persoane au fost accidentate, iar 1.867 (4,6%) dintre acestea au fost accidentate mortal. Fata de 2017, numarul persoanelor accidentate mortal a scazut cu 4,3%, cel al persoanelor ranite cu 3,7%, iar cel al accidentelor de circulație rutieră cauzatoare de vatamari corporale a scazut cu 2,9%.InRomania, in anul current : 30.202 accidente rutiere soldate cu 1.867 de decese.

Fig.1.3 Grafic număr accidente anii 2018-2019

Ponderea accidentelor de circulatie rutiera cauzatoare de vatamari corporale produse în localități (exclusiv autostrazi) a fost de 82,6% din total accidente, iar ponderea persoanelor accidentate mortal sau rănite a fost de 77,2% din total persoane accidentate.Pana la 31 decembrie 2018, din cei 3.654 de pietoni si conducatori de vehicule rutiere aflati sub influenta alcoolului care au fost implicati in accidente de circulatie rutiera cauzatoare de vătămari corporale, 1.600 (43,8%) au fost conducători de autoturisme.Din total persoane accidentate în accidente de circulație rutieră cauzatoare de vătămări corporale, în anul 2018, mai mult de jumătate (65,7%), aveau vârsta de cel puțin 30 de ani.De asemenea studiul relevă faptul că, după momentul producerii accidentelor, ponderi mai mari s-au înregistrat în lunile august (10,7% din numarul total de accidente), octombrie (9,7%) și septembrie (9,7%), cu doar 9 accidente mai puține decât în luna octombrie. După condițiile de luminozitate, 72,4% din numărul total de accidente au avut loc in timpul zilei și după starea carosabilului, 80,3% din accidente au avut loc pe carosabil uscat. Cele mai multe accidente de circulație rutieră cauzatoare de vătămări corporale s-au produs în regiunea Nord-Est (16,6%), în timp ce in regiunea Vest s-au produs cele mai puține accidente (8,1%).

Fig.1.4 Grafic accidente

Conform graficului de mai sus, repartizarea procentuala este urmatoarea: 8,1% zona Vest, 10,1% zona Sud-Vest Oltenia,11,3% zona centrală,11,6% zona Nord-Vest, 12% zona Sud-Est, 15% București-Ilfov,15% Sud-Muntenia, iar zona Nord-Est cu 16,6%.

1.3 Stadiul actual al cercetarilor /(Constructia si defectele anvelopelor)

Anvelopele sunt formate dintr-o carcasă flexibilă legată de călcâiul talonului realizat dintr-o inserție metalică și cauciuc, acesta având rolul de a fixa anvelopa pe jantă. Presiunea aerului cu care este umflată anvelopa rigidizează în așa fel structura încat 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.1.5 Tipuri constructive ale anvelopelor

Conform figurii de mai sus, anvelopele din punct de vedere constructiv sunt de două tipuri: diagonale și radiale.Anvelopele diagonale au reprezentat standardul până la începutul anilor 1960 când a fost realizată pentru prima oară anvelopa radială. Anvelopele diagonale se mai folosesc în prezent doar la motociclete și utilaje grele. Există însă un al 3-lea tip constructiv de anvelope, cele radial-diagonale, care sunt o combinație între cele două tipuri de bază, acestea fiind rar utilizate.

Fig.1.6 Construcția radială a pneului

Construcția radială, cea din figura 1, se caracterizează prin pliuri paralele (împletituri din nailon, polistiren, fibră de sticlă și (actualmente) mai rar din oțel îmbrăcate în cauciuc) care fac un unghi de 900 cu planul de rulare, stabilizarea facându-se printr-o armatură.Aceste pliuri, fiind cunoscute în mod normal sub denumirea de carcasă, alcătuiesc un perete lateral foarte flexibil care permite o amortizare bună a neregularităților dar însă fără stabilitate direcțională. Aceasta este realizată cu ajutorul unor inserții metalice în pereții laterali. Calea de rulare a anvelopei este realizată din mai multe straturi alcătuite din oțel, fibră de sticlă și textile așezate la unghiuri de aproximativ 200 față de planul căii de rulare. Acestea ajută la stabilizarea căii de rulare în timpul virajelor, menținând o suprafață cât mai mare în contact cu drumul sau calea de rulare. Cea mai mare parte a anvelopelor radiale folosite în prezent sunt alcatuite din două pliuri care alcatuiesc carcasa, peretele lateral și calea de rulare realizată din 1 – 2 straturi de oțel sau 2-6 straturi de împletitură.

Pentru o mai bună descriere a conditiilor de operare, a forțelor și momentelor care actioneaza asupra anvelopei, SAE a definit un sistem de axe prezentat în figura 1.7.

Fig.1.7 Sistemul de referință al anvelopei cu principalele elemente caracteristice și forțe și momente care acționează asupra acesteia

Pentru o utilizare cât mai bună a puterii la roată, anvelopele sunt îmbunătățite continuu. Anvelopa trebuie să fie capabilă să transmită forțe după toate cele trei axe și să preia momente în jurul acestora. Pentru siguranța activă și în special pentru o ținută de drum cât mai bună, cerințele privind dezvoltarea de forțe longitudinale (accelerare și frânare) și laterale, a proprietăților de rulare în linie dreaptă, a rezistenței la viteze mari și uzură sunt foarte mari.

Anvelopele moderne sunt foarte rezistente, dar bineînteles nu sunt imune la deteriorările ce pot apărea în timpul condusului autovehiculului. Motivele pentru cele mai frecvente defecte sunt: presiunea în anvelope este prea mică, deteriorări ce pot apărea când trecem peste borduri, deteriorări datorită corpurilor străine (de exemplu cuie,fel și fel de alte corpuri metalice), datorită aparatelor de spălare cu presiune, uleiuri sau diferiților combustibili. Multe deteriorări ale anvelopelor pot fi văzute cu ochiul liber chiar și de cei care nu au experiență în ceea ce privește domeniul anvelopelor. Din când în când, vă sfătuim să mai aruncați o privire asupra anvelopelor dumneavoastră. Depozitele de cauciucuri pot să vă verifice starea anvelopelor contra-cost. Marcajele suspecte sunt tăieturi, rupturi, umflături sau bucați de cauciuc care s-au rupt din profilul anvelopei și corpuri străine ce au intrat in cauciuc de exemplu: cuie, șuruburi.

Deseori, se constată uzura neregulată a benzii de rulare iar cauzele acesteia sunt șasiul, direcția, frânele bruște sau dezechilibrarea unei anvelope. în cazul în care constatați anumite deteriorări sau alte lucruri suspecte la anvelopa dumneavoastră, mergeți cât se poate de repede la un service sau o vulcanizare. La anumite deteriorări a anvelopelor, se pot face anumite reparații economisind astfel bani și resurse, dar acest lucru nu este în clar exact, care din aceste deteriorări pot fi reparate, fără să influențeze siguranța autovehiculului în vreun fel. Deseori schimbarea unei anvelope este inevitabilă, dar acest lucru îl poate determina doar un specialist din domeniu.

Adânciturile de la nivelul anvelopei sunt cauzate în același mod ca în cazul în care dumneavoastră ați lega un fir în jurul unui balon umflat sau al unui fruct moale și ați strânge ușor firul. În cazul anvelopei, firul este invizibil pe interior, ascuns în cauciuc.Flancurile anvelopei includ firele integrate ale carcasei care îi conferă anvelopei rezistență și sunt, de asemenea, esețiale pentru transferul forțelor de frânare și virare.

Atunci când o anvelopă este fabricată , sau mai degrabă în cazul construirii carcasei pe care sunt fixate ulterior cureaua din oțel și banda de rulare, există mereu cel puțin o îmbinare cu suprapunere.Această îmbinare este uneori vizibilă ca o adâncitură după montajul anvelopei și umflarea acesteia cu aer, deși de obicei acestea sunt mai mult sau mai puțin vizibile.

1.4 Clasificarea incercarilor /(Metodologii si protocoale de testare)

Încercarile pentru pneuri sunt conform reglementarilor europene.Una din încercari este măsurarea anvelopelor, urmată de determinarea performanțelor sarcină/viteză și evaluarea modului de rulare pe jantă a sistemului de anvelopă RUN FLAT.

Ca și protocoale de testare și metodologii, vom exemplifica mai jos câteva studii, respective experimente.

Una dintre metodologii este cea pentru determinarea gradului de uzură a anvelopelor printr-un test de zgomot efectuat.În acest mod vom afla cum se prezintă anvelopele și care este nivelul de uzură.

Nivelul de zgomot al anvelopelor este indicat întotdeauna pe eticheta autocolantului lipit pe anvelopă. Este indicat sub forma unei imagini care înfățișează trei valuri. Zgomotul cauciucului poate depinde de anvelopă, de lățimea roții, precum și de rugozitatea suprafeței drumului pe care se rulează.Mai jos putem observa o fotografie, din cadrul unui test, în care au fost testate mai multe tipuri de anvelope, folosindu-se același tip de cale de rulare sau carosabil.S-a studiat nivelul de zgomot produs de fiecare anvelopă în parte.

Fig.1.8 Testarea pneurilor, respectiv măsurarea nivelului de zgomot provocat de acestea

Un alt studiu este legat de descoperirea unei benzi flexibile cu multi-rigiditate concepută ca fundație a unui cauciuc pentru mari încărcături, cu construcție radială.

Studiul investighează caracteristicile vibrațiilor plane ale unei anvelope radiale cu o secțiune mare pentru un vehicul cu sarcină grea. Un model de anvelopă propus cu o centură flexibilă pe o fundație elastic cu mai multe rigidități este investigată prin modelare teoretică și experimentală. În plus, identificarea parametrică a modelului propus de anvelopă este discutat.

În comparație cu modelul convențional al rigidității peretelui lateral în general ale cauciucurilor auto, este derivată funcția analitică de multi-rigiditate a unui raport de secțiune mare prin combinarea caracteristicii membranare cauzată de presiunea inflației și cea structurală deformare cauzată de curbura peretelui lateral. Modelul Euler evaluează în mod specific vibrația circumferențială a centurii flexibile. În plus, combinăm peretele lateral funcția de multi-rigiditate a rigidității de pre-tensiune a membranei și deformarea structurală rigiditatea este integrată în modelul de curea flexibilă. Efectul presiunii inflației asupra vibrația circumferențială a centurii flexibile este investigată prin modalitatea experimentală metoda și modelul teoretic al fasciculului Euler. Deformații de întindere, îndoire, forfecare, și caracteristicile de rigiditate ale arcului lateral al bordurii curbate sunt derivate prin principiul lucrului virtual.

Rigiditatea neliniară caracteristică a peretelui lateral al anvelopei este calculată în raport cu deformarea radială a segmentului peretelui lateral. Efectul zonei secțiunii neomogene despre funcția de multi-rigiditate este discutată. Rezultatele experimentale și teoretice indică următoarele:

Rigiditatea multiplă funcția peretelui lateral curbat evaluează caracteristica membranei de pre-tensiune și structura deformare, care este legată de presiunea inflației, curbură structurală și materiale proprietăți;

Funcția de rigiditate multiplă a peretelui lateral curbat este neliniară în raport cu se evidențiază deformarea radială a arcului lateral și caracteristica neliniară cu presiune ridicată a inflației;

Afectează caracteristica neomogenă a zonei secțiunii rigiditatea multiplu a peretelui lateral curbat;

Având în vedere funcția combinată de rigiditate multi-perete lateral a caracteristicii membranei și deformare structurală, modelul de fundație elastică acționează ca un modul independent la îmbogățește modelul de fascicul flexibil al centurii. În plus, o centură flexibilă si rezistenta de tip elastic, modelul anvelopei de fundație este potrivit pentru o anvelopă radială cu un raport de secțiune mare.Facilitează vehiculele care au sarcini grele, respective impulsive și deformări mari.

Fig.1.9 Model de bandă flexibilă ca fundație cu multi-rigiditate

Cercetarea parametrilor din anvelopa Dugoff, este un model care folosește date experimentale despre anvelope.

Modelarea anvelopelor joacă un rol important în dezvoltarea unui sistem activ de siguranță a vehiculelor. Ca parte a unui proiect mai mare care vizează siguranța,

dezvoltând un sistem integrat de control al șasiului, acest studiu investighează performanța unei anvelope de 19 ”pe anotimp friguros, pe gheață pentru o utilitate sportivă a unui vehicul.A fost elaborat un proiect de experiment pentru a cuantifica efectul parametrilor operaționali, în special: alunecarea roților, sarcina normală și presiunea de umflare a performanței tractului anvelopei. Lucrarea experimentală a fost realizată la Rig Terramecanic din Laborator avansat de dinamică a vehiculelor la Virginia Tech. Lucrarea investighează o abordare pentru parametrizarea Dugoffmodel de anvelope bazat pe datele experimentale colectate. Comparativ cu alte modele, acest model este atractiv din punct de vedere al simplității sale, are scăzut numărul de parametri și o implementare ușoară pentru aplicații în timp real. Relațiile corelând forțele anvelopelor cu raporturile de alunecare au fost identificate prin aplicarea tehnicilor de filtrare în faza zero la datele de testare brute.

În continuare, a fost utilizată o procedură de optimizare pentru a extrage

parametrii pentru modelul de anvelopă Dugoff din coeficientul de tracțiune al pneului pe gheață față de raportul de alunecare la anumite niveluri de sarcină normală și

presiunea pneurilor de inflație.

Fig.1.10 Stand de încercare pentru parametrizarea contactului pneu suprafața de rulare

Fig. 1.11 Stand de încercare – parametrizarea contactului pneu suprafața de rulare în urma rulării

După cum putem observa, este fotografiată urma, imprimată, dupa prima rulare. Datele de testare pentru forța, poziția roții și viteza roții vor fi colectate pentru fiecare mers.

1.5 Concluzii

Accidentele rutiere reprezintă în prezent cea de-a doua cauză a deceselor la nivel mondial. Cauzele producerii accidentelor de circulație sunt foarte numeroase și depind atât de starea tehnică a autovehiculelor și a drumurilor, cât și de starea vremii, dar mai ales de comportamentul conducătorilor auto și al pietonilor.

Ținând seama de numărul foarte mare al victimelor dar și al pagubelor materiale produse în urma accidentelor rutiere, efectuarea unor studii asupra acestora este necesară pentru a determina noi mijloace de prevenire a producerii lor.Interacțiunea pneu-calem de rulare este foarte importantă în studiile legate de siguranța utilizării autovehiculelor, atat pe vreme bună, cât și neprielnică.O abordare mai clară și profesională în procesele de testare, va duce ca, construcția pneurilor să fie imbunatatiță, rezultând o calitate superioară a acestora.

Așadar indiferent de destinația pneurilor acestea trebuie să îndeplinească o multitudine de cerințe. Într-o manieră generală, cerințele care se pretind pneurilor sunt siguranța în exploatare, confortul si economicitatea.

2. NOTIUNI TEORETICE

2.1. Stadiul actual al modelarilor matematice /(Notiuni privind dinamica autovehiculelor)

Interacțiunea dintre roată și sol are un rol hotărâtor asupra comportamentului dinamic al vehiculului. Interesul principal îl prezintă obținerea forțelor și momentelor care acționează după cele trei direcții (normală z, tangențială x și laterală y). Modelele utilizate pot avea complexități diferite, în concordanță cu scopurile urmărite.

Cele mai simple modele nu țțin cont de masa roții și consideră că pneul înseriat cu suspensia reprezintă un arc cu rigiditate constantă, având unul din capete fixat de masa vehiculului, iar celălalt urmărind profilul drumului.Alte modele utilizează caracteristici statice neliniare pentru rigiditate sau amortizare.În practică se constată că aceste caracteristici sunt puternic influențate nu numai de amplitudinea oscilației (caracteristicile sunt nelineare), dar și de alți factori cum sunt frecvența și temperatura .Pentru a surprinde și astfel de aspecte sunt necesare modele complicate, plane ,sau spațiale, care recurg sau nu la elemente finite.

Mărimea formei normale la suprafața de contact dintre roată și sol Z oscilează în jurul valorii corespunzătoare condițiilor statice. Pentru obținerea ei trebuie cunoscute proprietățile elastice și de amortizare ale pneurilor și suspensiei, profilul drumului și poziția masei suspendate a vehiculului față de acesta.Sarcina normală pe pneu este preluată pe de o parte de aerul comprimat din interiorul pneului și pe de altă parte de materialul pneului, astfel încât se poate scrie ca în formula de mai jos :

Z = Za + Zc. [1]

Experimente efectuate asupra unor pneuri pentru autoturisme, autohtone și străine, au arătat că materialul pneului preia, în condiții de exploatare obișnuite, circa 20…30% din efortul global. Componența corespunzătoare presiunii aerului din interiorul anvelopei poate fi determinată folosind ipotezele din lucrare :

presiunea aerului din pneu p și lățimea petei de contact b nu se modifică în timpul deplasării; pata de contact are forma dreptunghiulară;

raza dinamică nu depinde de viteza de deplasare și de momentul la roată. În aceste condiții, semilungimea petei de contact este enunțată în formula de mai jos:

[2]

în care r0 și rd reprezintă razele liberă și dinamică ale pneului, iar x=r0-rd deformația radială a pneului, și apoi Za = p.A = p.b.2.a = 2.p.b. x.(2.r0-x).

Deși la ora actuală există posibilitatea utilizării metodei elementelor finite pentru a obține comportamentul pneului la interacțiunea sa cu calea de rulare, pentru calcule obișnuite de simulare a deplasării autovehiculelor pot fi utilizate cu succes modele mai simple, care permit utilizarea unor resurse hardware mai modeste și o viteză de calcul mai mare. La această concluzie au ajuns autorii, combinând studiul literaturii de specialitate cu strădaniile proprii.În acest sens, lucrarea reprezentă o sistematizare a experienței acumulate pe parcursul a mai multor ani de cercetări teoretice și experimentale și poate reprezenta un punct de plecare în realizarea de studii ale dinamicii de ansamblu a autovehiculelor pe roți.

2.2. Obiectivele modelarii matematice /(Cinematica miscarii autovehiculelor)

Primordial în dinamică, respectiv cinematica mișcării autovehiculelor, este constructia roților de autovehicule.Rolul roților echipate cu pneuri este unul important și anume, cel de a prelua greutatea totală a autovehiculului, de a amortiza o parte din oscilațiile verticale și de a stabili contactul între pneu și calea de rulare.în mod direct influențează dinamicitatea, economicitatea și capacitatea de trecere, dimensiunile roților și proprietatile fizico-mecanice ale pneurilor folosite la echipare.

Roțile de autovehicul trebuie să îndeplinească trei cerințe mari și late, și anume:

să asigure o aderență cât mai bună;

să prezinte siguranță în exploatare;

să asigure o confortabilitate și economicitate cât se poate de bune;

Aderența bună cu calea de rulare în diferite regimuri de exploatare, permite transmiterea forțelor tangențiale de tracțiune și de frânare, totodata și a forțelor laterale, contribuind la îmbunatățirea dinamiciității, a calităților de franare, stabilității și a maniabilității.În cazul siguranței pentru exploatoare, aceasta este satisfăcută numai dacă roțile au rezistența corespunzătoare bună și etanșietatea la fel de bună.Partea de confort este dată de capacitatea pneului(mai exact partea elastică a roții), de a amortiza trepidațiile cât și a reduce zgomotul provenit de la rulare.

Economicitatea este condiționată de cantitatea de energie consumată la deformarea pneului sau mai bine zis, rezistența la rulare, în alți termeni, dar și de capacitatea de încărcare, durabilitatea și prețul acestuia.Mai jos, în figura nr.1.a, reprezentativă, avem prezentat ansamblul roții cu jantă nedemontabilă.Acesta fiind compus din:discul 3, care la rândul lui este montat pe butucul 4 și janta 2 care este montată pe pneul 1.

Fig.2 Roată cu pneu pentru automobil cu jantă nedemontabilă

Fig.2.1 Roată cu pneu pentru automobil cu jantă demontabilă

În figura 2 este vorba despre o jantă nedemontabilă, iar in figura 21, avem o jantă demontabilă.În cazul jantei demontabile, cu profil puțin conic, montarea pneului se face prin simpla împingere pe bordura fixa 1, și prin fixarea celei demontabile 2 cu inelul flexibil de închidere notat cu 3 in figura 2.1.

De regulă, discul roții se produce prin presare din fâșie de tablă de oțel, dar în unele cazuri restrânse se folosesc și butuci cu spițe turnate sau trase, pentru obținerea rigidității corespunzătoare aferentă unei greutăți mici.Îmbinarea dintre disc și jantă se obține prin sudură.Ansamblul disc-jantă se montează pe butucul roții cu prezoane.

Configurația jantelor se adoptă în funcție de utilizarea acestora în domenii diferite, și în funcție de solicitările la care sunt supuse roțile acestora.Dupa cum am amintit mai sus, din punct de vedere constructiv sunt adoptate două modele sau variante de jantă:

cele cu jantă nedemontabilă, fiind utilizate la autoutilitarele ușoare;

cele cu jantă demontabilă, folosite la autoutilitarele de tonaj sau grele;

Jantele care posedă pneuri fară cameră de aer, trebuie atent verificate pentru a se observa suprafața de etanșare, care să nu prezinte neregularități sau alte bombări locale, care să ducă la pierderea presiunii.

Fig. 2.2 Construcția pneului fără cameră

Fig.2.3 Construcția pneului pneul cu cameră

În figura 2.2, este prezentat ansamblul format din camera de aer 2 și anvelopa 1, care se montează pe jantă 3( figura 2.3). Conform figurii 2.3 pneul e format din carcasa 3, cordon de protecție 2, talon 4, banda de rulare 1 și peretele lateral.

De fel, pneurile fără cameră de aer se folosesc la roțile marilor utilaje agricole, cele de tonaj, dar și la autoturismele de zi cu zi.

Cerințele principale ale pneurilor, ca să asigure funcționarea normală a autovehiculelor sunt:

amortizarea șocurilor, respectiv a vibrațiilor;

aderența foarte bună la calea de rulare;

prezentarea unor norme de siguranță la deplasarea cu viteză ridicată;

preluarea sarcinilor repartizate pe roată;

contribuția ridicată la asigurarea unui transport cât mai liniștit și confortabil călătorilor, implicit a șoferului;

2.3. Modelarea matematica a interactiunii roata – cale de rulare / (Evaluarea daunelor materiale)

Cele mai evidente avarii afectează pneurile unui vehicul. Întrucât pneurile unui vehicul sunt întotdeauna în contact cu șoseaua, acestea le plasează pe liniile frontale ale atacului unei găuri. Atunci când anvelopa unui automobil intră într-o gaură, forța pe pneuri, care este relativ echilibrată pe o suprafață plană, nu mai este distribuită uniform. Pe măsură ce anvelopa cade într-o gaură, vehiculul nu mai este la nivel, iar greutatea începe să se deplaseze mult mai mult spre pneul care este relativ mai mic decât anvelopele de pe suprafața plană și obișnuită a drumului. Deteriorarea se produce atunci când anvelopa iese din gaură. Cu o cantitate disproporționată de greutate pe anvelopa scufundată, forța de impact pe care a ieșit-o din gaura este severă. În timp ce lovește marginea găurii, o forță masivă, concentrată, lovește direct anvelopa. Această forță, dacă este suficient de severă, modelează anvelopa, o rupe sau chiar îndoaie janta.

Deoarece majoritatea jantelor moderne sunt fabricate din aluminiu în loc de oțel, rezistența este redusă, lăsând anvelopa și mai vulnerabilă. Deși se sugerează că menținerea unei presiuni optime a aerului în anvelope poate ajuta la prevenirea acestor tipuri de probleme, întrucât amortizează impactul, rămânând însă faptul că lovirea găurii sau gropii potrivite la locul potrivit poate lăsa un șofer fără probleme.

Anvelopele unui vehicul sunt făcute pentru a-l menține la o anumită distanță deasupra solului. Partea inferioară a unui automobil nu este făcută pentru a intra în contact cu suprafața drumului, dar atunci când se trece o gaură mai mare, acest lucru se poate întampla. În timp ce o anvelopă se află într-o gaură, întregul vehicul se deplasează mai jos la sol, iar mișcarea bruscă poate provoca comprimarea suspensiei, lăsând-o și mai aproape de suprafața drumului. Dacă vehiculul intră în contact, rezultatul poate fi oricare, de la zgârieturi până la componente mecanice deteriorate.

Chiar dacă o zgârietură pe partea inferioară a caroseriei unui vehicul poate să nu pară prea îngrijorătoare, poate duce la o anumită problemă pe termen lung: rugina. Caroseria vehiculelor este rezistentă la rugină la exterior, dar dacă o parte din acea rezistență la rugină este răzuită, vehiculul este acum vulnerabil la procesul de oxidare care produce rugină. În ciuda zonei din jurul zgârieturii încă protejată, rugina se poate răspândi, devenind o preocupare mai mare.

Nu toate pagubele cauzate de găuri sau gropi sunt imediate, anumite componente ale vehiculului pot fi distruse treptat în timp din cauza abuzurilor repetate ale găurilo, respectiv a gropilor. Sistemul de suspensie al vehiculului, care funcționează în esență ca amortizor, este format din arcuri. Aceste arcuri, în condiții normale, se vor uza după câteva zeci de mii de kilometri, dar expunerea prelungită la drumuri proaste calitativ le scade semnificativ durata de viață.

Zgomotul de forță discutat anterior cu privire la o anvelopă care intră și iese dintr-o gaură este transferată din pneu în sistemul de suspensie, provocând astfel uzura accelerată. Uneori este greu de observat această uzură, din cauza degenerării treptate pe o perioadă îndelungată de timp, dar, în ciuda naturii subtile, este încă o preocupare serioasă.

Pe măsură ce sistemul de suspensie se deteriorează, vehiculul nu mai absoarbe denivelări și începe să sară în mod instabil. Dacă acest lucru nu este suficient pentru un motiv de îngrijorare, săriturile excesive înseamnă a lăsa vehiculul într-o de pericol.

În plus, alinierea unui vehicul este pusă în pericol de deteriorarea repetată a pneurilor sau a componentelor direcției cauzate de trecere prin găuri. Alinierea, care face, în esență, conducerea vehiculului drept, este importantă chiar și pentru uzura și manevrarea anvelopelor.

O aliniere necorespunzătoare va determina ca pneurile să se uzeze inegal și mai repede, sau șoferul să nu poată gestiona vehiculul în mod eficient, în special în manevrele de urgență. Similar cu sistemul de suspensie, alinierea va trebui să fie abordată indiferent de expunerea la găuri, dar este afectată în mod semnificativ și deteriorată de la rularea frecventă prin găuri.

Chiar dacă daunele pentru o gaură la un sistem de aliniere sau suspendare sunt de obicei treptate, este important să rețineți că o gaură suficient de mare la nivelul unui unghi drept poate modifica violent aceste componente instantaneu.

Un exemplu de daunăsau avarie asupra unei jante, este prezentată în fotografia de mai jos.Se observă, cum janta de aliaj s-a deteriorat, implicit a afectat și pneul.Forța impactului este atrasă de componenta cea mai arpropiată și moale, din punct de vedere al materialului, când se produce șocul și nu este transmis în totalitate mai departe.

Fig.2.4 Aspecte privind starea degradată a jantei

Deci, ce pot face șoferii pentru a combate aceste efecte adverse? Ei bine, din punct de vedere al conducerii, nu prea mult. Lucruri precum evitarea găurilor și menținerea unui vehicul sigur sunt tehnici de prevenire bune, dar nu sunt întotdeauna eficiente sau posibile. Unii oameni sugerează că cine este responsabil de drum trebuie să dețină sarcina plății pentru reparații, dar în funcție de legislația locală, acest lucru poate fi sau nu cazul, ca să nu mai vorbim, de a rezolva o problemă, după fapt poate lăsa în continuare un șofer blocat, dacă nu chiar incomod.

Așadar, daunele materiale sunt considerabile, la impactul între pneu și orice groapă, gaură din carosabil.Un mers preventiv, scade riscul aparițiilor asa ziselor avarii la pneurile autovehiculului, cât și a sistemelor de direcție, suspensie și nu în ultimul rând de frânare, care sunt costisitoare.

2.4. Analiza si interpretarea rezultatelor modelarii/ (Diagnosticarea sistemului de directie, rulare si franare)

Datorită rolului hotărâtor pe care îl are în asigurarea securității active a circulației, diagnosticarea stării tehnice a sistemului de frânare este una din cele mai frecvente și mai importante operații tehnice aplicate automobilului, în toate fazele de exploatare ale acestuia.

Schimbarea stării tehnice a instalației de frânare în procesul de exploatare fiind mai complexă, rezultă că se pot lua în considerare următorii parametrii de stare:

starea garniturilor de fricțiune, a discurilor și tamburilor de frână;

jocul dintre tamburi și saboți;

starea pompei centrale de frână și a cilindrilor receptori;

etanșeitatea sistemului (îmbinările conductelor, a cilindrilor receptori, etc.);

calitatea lichidului de frână saua aerului livrat de compresor;starea compresorului și a recipienților de stocare a aerului;

Diagnosticarea complexă(globală) a eficacității sistemului de frânare sunt:

decelerația, spațiul de frânare;

forțele de frânare la roți și eficacitatea sistemului de frânare,efortul la pedala de frână;

Diagnosticarea pe elemente(de profunzime) se referă la: cursa liberă a pedalei de frână,temperatura frânelor, timpii aferenți procesului de frânare, și calitatea lichidului de frână.

Standurile de frână utilizează motoare electrice pentru acționarea rulourilor și implicit a roților, la încercarea de frânare. La standurile inerțiale solicitarea frânelor (antrenarea rulourilor și roților) se realizează de către mase inerțiale aduse în prealabil la o anumită viteză de rotație.

Fig.2.5 Stand de frâne cu role

Mecanismul de direcție influențează într-o măsură importantă siguranța circulației, 17-22% din accidentele tehnice sunt cauzate de mecanismul de direcție. În același timp stabilitatea la rulare, maniabilitatea și manevrabilitatea automobilului sunt influențate în mod hotărâtor de starea tehnică a acestui mecanism.

Modificarea stării tehnice, ca urmare a uzurii, slăbirii legăturilor sau altor cauze, determină mărirea jocului unghiular și axial al volanului, creșterea efortului la volan, dereglarea geometriei roților de direcție.

Parametrii de diagnosticare ai mecanismului de direcție sunt:

jocul unghiular al volanului (jocul liber);

forța de acționare a volanului;

forța laterală în zona de contact a pneurilor cu solul;

Conform legislației rutiere, jocul maxim admis al volanului nu trebuie să depășească 150.

Jocul liber al volanului este determinat de uzurile pieselor din caseta de direcție și al capetelor de bară. Uzura casetei de direcție favorizează creșterea jocului cu 10-200, a articulațiilor barelor de direcție cu 2-40, a pivotului și bucșelor de pivot cu 3-40. Măsurarea jocului volanului se realizează cu un dispozitiv relativ simplu compus din săgeata indicatoare 1 și scala 2. Săgeata 1 se montează pe coroana volanului, iar scala pe carcasa exterioară a axului volanului cu ajutorul pârghiilor 3 care sunt menținute pe coloană cu ajutorul arcului 4.

Fig.2.6 Dispozitiv de măsurare a jocului ungiular al volanului

Sistemul de rulare este unul din ansamblurile care influențează hotărâtor siguranța circulației și în mare măsură și consumul de combustibil. Circa 15% din accidentele de circulație cauzate din motive tehnice au ca factor inițiator starea sistemului de rulare. Roțile de automobil au și o importantă pondere în privința costului automobilului și al costului exploatării. Astfel, roțile complet echipate reprezintă 9-13% din costul unui autoturism, și 25-27% din costul unui autocamion de mare capacitate.Aceste elemente argumentează în suficientă măsură necesitatea unei diagnosticări precise și complete a sistemului de rulare.Parametrii de stare tehnică ai sistemului de rulare sunt legați de integritatea jantelor, al pieselor de fixare a roții, starea pneului, gradul de dezechilibrare al roților, geometria roților de direcție.

Diagnosticarea sistemului de rulare este o diagnosticare pe elemente având următorii parametrii:

adâncimea profilului anvelopei;

presiunea din pneuri și gradul de încălzire la rulare;

dezechilibrul roților;

geometria roților de direcție și paralelismul axelor.

Fig.2.7 Dispozitiv de măsurat adâncimea profilului anvelopei

Diagnosticarea termică pneurilor folosind ca parametru temperatura, se bazează pe observația că în aceleași condiții de rulaj și stare atmosferică, temperatura unei anvelope cu un grad avansat de uzură crește mai mult decât în cazul unui pneu în stare bună.Creșterea termperaturii pneului conduce la micșorarea rezistenței structurii prin distrugerea pliurilor și dezlipirea stratului protector de carcasă. Uzura prin oboseală accelerează distrugerea materialului în cazul existenței unor tăieturi sau ruperi, ale benzii de rulare sau flancului pneului.Temperatura limită de funcționare a pneului este de 70-750C la o temperatură a aerului de 200C. Atingerea unor temperaturi de 100-1200C indică existența unor situații critice, iar rulajul în aceste condiții se interzice existând pericol de explozie. Pentru măsurarea temperaturii se folosesc termometre de construcție specială cu termistoare sau termometre cu radiații infraroșii. Cu ajutorul acestor termometre se măsoară temperatura pneului după parcurgerea unei anumite distanțe de rulaj cu o anumită viteză, pe un drum având categoria stabilită de fabricant.

Fig.2.8 Termometru cu radiații infraroșii

2.5. Concluzii

O dată cu creșterea vitezei de deplasare și, implicit, a cerințelor de maneabilitate, stabilitatea autovehiculelor în timpul mersului și în repaus a capătat o importanță din ce în ce mai mare, ea fiind determinată de calitățile pneului, de interacțiunea dintre el și calea de rulare.Studiul acestei interacțiuni, al forțelor care iau naștere în pata de contact oferă posibilitatea conducătorilor auto, tuturor specialiștilor din domeniul traficului rutier și siguranței circulației să cunoască și să înțeleagă fenomenele care apar la contactul dintre roțile autovehiculului și suprafața carosabilă, pentru a ști cum să acționeze în diferite regimuri de funcționare – accelerări, frânări, viraje, treceri peste obstacole.Este necesară diagnosticarea sistemului de rulare, de frânare cât și cel al direcției, pentru un veritabil control al autovehiculului, dar și a respectării parametrilor de folosință.

3. CALCUL DINAMIC SI CONSTRUCTIE

3.1. Calcul dinamic – Date de intrare

Puterea nominală Pn =119 kW

Turația nominală nn = 4000 rot/min

3.2Parametrii dinamici si de frânare

Spațiul de frânare minim.

Dacă nu se ține cont de forța de rezistență a aerului Fa:

[3]

Sfmin – Spațiul minim de frânare

Ga- greutatea totală a autovehiculului

k-coeficient aerodinamic

S- aria frontală a autovehiculului

f- coeficientul de aderență a carosabilului

Va- viteza autovehiculului

𝛙 – coeficientul rezistenței totale a carosabilului

g- accelerația gravitațională

Pentru unghiul de înclinare al șoselei  = 0 °

Tabel 2

[4]

Tabel 3

Pentru unghiul de înclinare al șoselei  = 5 °

Tabel 3

Pentru unghiul de înclinare al șoselei  = 10 °

Tabel 4

Pentru unghiul de înclinare al șoselei  =15 °

Tabel 5

Accelerația de frânare

af = g/Ga××Ga×cos+Ga×f×cos+Ga×sin+k×S×va²) [5]

Pentru unghiul de înclinare al șoselei  = 0 °

Tabel 6

Fig.3 Diagrama accelerației de frânare

3.3Calcul constructie – sistem de franare

În prezent, la automobile, acționarea hidraulică a frânelor este cea mai răspândită, datorită următoarelor avantaje:

repartizarea efortului de frânare între punți, proporțional cu greutatea ce le revine, se realizează foarte ușor;

repartizarea uniformă a presiunii pe saboți; randament ridicat; construcție simplă și ușor de întreținut.

Principiul de funcționare se bazează pe transmiterea forței de acționare, exercitată de conducător asupra pedalei, lichidului închis în instalația sistemului și folosirea presiunii dezvoltate în masa lichidului pentru acționarea cilindrilor de frână.

Fig.3.1 Schema de principiu a dispozitivului de frânare cu acționare hidraulică

La calculul frânei disc deschise se pleacă de la ipoteza că presiunea exercitată asupra garniturii de fricțiune este uniformă.

[6]

unde:

– U – forța de frecare;

– S – forța care acționează asupra plăcuțelor de frână;

– – coeficientul de frecare ;

În mod corespunzător sensibilitatea frânei se obține conform definiției prin derivarea relației raportului de transmitere C în raport cu coeficientul de frecare, adică:

[7]

Presiunea de contact dintre plăcuța de fricțiune și disc este:

[8]

unde:

– re -raza exterioară;

– ri=k*re -raza interioară;

– ri=(0.6—0.75)re;

– – unghiul la centru exprimat în radiani;

– nf – numărul suprafețelor de frecare;

– -coeficient de frecare;

– Mf – momentul de frânare.

Pentru calculul forței de apăsare alegem frână disc servo prezentată în figura de mai jos:

Fig.3.2 Forțeile de apăsare

Reacțiunea N se calculează cu relația:

[9]

unde:

– re – raza exterioară;

– ri – raza interioară;

– = 500(0.8726 radiani);

-p -presiunea de contact dintre plăcuțade fricțiune și disc;

[10]

Echilibrul forțelor pentru montajul servo este:

[11]

[12]

unde :

– coeficient de frecare dintre plăcuță și cilindru.

3.4. Parametrii constructivi

Efectul frânării este maxim când roțile sunt frânate până la limita de blocare.

Un sistem de frânare trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

– să asigure o frânare sigură;

– să asigure imobilizarea automobilului în pantă;

– să fie capabil de anumite decelerații impuse;

– frânarea să fie progresivă, fără șocuri;

– să nu necesite din partea conducătorului un efort prea mare;

– efortul aplicat la mecanismul de acționare al sistemului de frânare să fie proporțional cu decelerația, pentru a permite conducătorului să obțină intensitatea dorită a frânării;

– forța de frânare să acționeze în ambele sensuri de mișcare ale automobilului;

– frânarea să nu se facă decât la intervenția conducătorului;

– să asigure evacuarea căldurii care ia naștere în timpul frânării;

– să se regleze ușor sau chiar în mod automat;

– să aibă o construcție simplă și ușor de întreținut.

Sistemul de frânare este compus din pompa centrală de frână, servofrâna și frânele cu disc, pentru roțile anterioare, respectiv frânele cu tambur, pentru roțile posterioare. In funcție de puterea motorului, automobilul poate fi echipat cu frâne cu disc și la roțile posterioare. Sistemul hidraulic de frânare este compus din două circuite, care funcționează în diagonală. Adică un circuit acționează frânele față dreapta/spate stanga și celălalt acționează frânele față stanga/spate dreapta. Prin aceasta, în cazul defectări unui circuit de exemplu din cauza neetanșeității, automobilul poate fi frânat prin intermediul celui de-al doilea circuit de frânare, nefiind afectată stabilitatea acestuia pe traiectoria de deplasare. Presiunea pentru ambele circuite de frânare este creată în pompa centrală de frână tandem, prin intermediul pedalei de frână.

Rezervorul de lichid de frână, care este dispus în compartimentul motorului, deasupra pompei centrale de frână, alimentează întregul sistem de frânare cu lichid de frână. Un nivel de lichid de frână prea scăzut în rezervor este indicat la automobilele prin aprinderea unui bec de control în tabloul de bord. In orice caz, nivelul de umplere al rezervorului de lichid de frână ar trebui verificat în mod regulat.

Servofrâna la modelele cu motoare pe benzină utilizează o parte din vacuumul creat de motor în colectorul de aspirație. La acționarea pedalei de frână, forța de apasare este amplificată, prin intermediul unor supape. Deoarece la modelele cu motoare Diesel nu există depresiune în colectorul de aspirație, o pompa de vacuum montată în partea posterioară a chiulasei creează depresiunea necesară funcționării servofrânei. Pompa de vacuum este antrenată de către arborele cu came.

Frânele anterioare cu disc sunt dotate cu etrieri mobili. In acest caz, pentru apasarea plăcuțelor de frână pe disc este necesar un singur piston. La frâna posterioară cu disc există doi etrieri ficși. Pentru apăsarea plăcuțelor de frână, în cazul etrierului fix, este nevoie de două pistoane.

Frâna de mână este acționată prin intermediul unor cabluri și acționează asupra roților posterioare. La modelele cu frâne cu disc la puntea posterioară, sunt montate tambururi de frână suplimentare în discurile de frână pentru frâna de mănă. Acest lucru este necesar deoarece frâna cu disc nu se dovedește a fi o frână de staționare eficientă.

Plăcuțele de la frânele cu disc cât și saboții de la frânele posterioare cu tambur se reglează automat, astfel încat reglarea frânei roților posterioare devine necesară doar în cazul in care la reparație s-a demontat sistemul de frânare.

3.5Concluzii

În urma prezentării acestui capitol se observă faptul că la baza constructiei unui autovehicul stau o multitudine de parametri, fie ei dinamici, cinetici sau constructivi. Capacitatea de trecere a unui autovehicul peste un obstacol este influnțată în mod evident de acești parametri amintiți anterior(centrul de masă, centru de greutate, raza, garda la sol, etc.. ale autovehiculului).

4. STUDIU EXPERIMENTAL, PRELUCRAREA SI ANALIZA DATELOR

4.1. Obiectivele studiului experimental

Pentru atingerea obiectivului principal al acestui experiment, acela de a dispune avariile autovehiculului la trecerea roții prin gropi de diferite dimensiuni, au fost stabilite următoarele obiectiva ale studiului experimental:

Efectuarea unui set de impacte de tip autovehicul-groapă;

Determinarea vitezelor de impact pentru fiecare încercare;

Determinare accelerațiilor pentru fiecare impact;

Determinarea vitezelor de deplasare a roții autovehiculului în funcție de mărimea și adâncimea gropii în urma analizării datelor obținute de la receptorul GPS și a probelor video;

Înregistrarea parametrilor accelerației la trecerea prin gropi la diferite viteze cu ajutorul dispozitivului Pic Daq DSD;

Pentru a realiza experimentul a fost achiziționat un autoturism marca Opel Corsa, carcteristicile tehnice fiind prezentate în acest capitol al lucrării.Pregătirea și realizarea încercărilor experimentale a fost desfășurate după un program stabilit pentru trei zile.

Pentru a putea fi efectuate aceste încercări au fost pregătite următoarele:

-un poligon de încercări;

-un autovehicul marca Opel Corsa B 1.2i;

-un pilot de încercări cu echipament de protecție;

-dispozitiv pentru înregistrarea vitezei autovehiculului;

-aparatură pentru înregistrarea parametrilor de acceleratie.

4.2. Scenariul de testare si pregatirea experimentului

Scenariile de testarea stabilite au fost următoarele:

Testul nr.1: Dimensiunile gropii fiind de 1000mm × 400mm × 50mm , la ora 1345, cu o viteză de 18 km/h.

Testul nr.2: Dimensiunile gropii fiind de 500mm × 400mm × 50mm, la ora 1413, cu o viteză de 25,5 km/h.

Testul nr.3: Dimensiunile gropii fiind de 1000mm × 400mm × 100mm, la ora 1441, cu o viteză de 26 km/h.

Testările au fost efectuate până când au apărut deformații ale jantei sau ale pneului. La primele teste, având în vedere viteză scăzută și adâncimea denivelării mică, jantele și pneurile nu au suferit avarii majore. Deformațiile au apărut la viteze de 25 – 30 km/h și la adâncimi de aproximativ 100 mm.

4.2.1 Pregatirea autovehiculului

Realizarea acestor încercări experimentale s-au efectuat cu ajutorul autovehiculului marca Opel Corsa B 1.2i, având următoarele specificații: hatchback, 3/5 uși, 35Kw, ecartament față 1385mm, ecartament spate 1390mm, ampatament de 2445mm, masă proprie de 870 Kg.

Fig. 4 Vedere de ansamblu a autovehiculului de testare

Pentru buna desfășurarea a încercărilor experimentale s-au efectuat verificări atente și mici reparații asupra sistemului de direcție, suspensie, frânare și a bunei funcționări motorului în parametrii optimi.

Fig.4.1 Verificare amănunțită a sistemelor autovehiculului

Au fost achiziționate un set de jante cu anvelope conform specificațiilor tehnice ale autovehiculului marca Opel Corsa 1.2i,cu distanța între găurile prezoanelor de 4×100mm și dimensiunile pneurilor de 145/80/R13.Pentru stabilirea forței de impact, acestea au fost vopsite conform standardelor EURONCAP, cu un tub de vopsea galbenă și un tub de vopsea neagră, respectându-se în exactitate.

Fig.4.2 Vopsirea roților conform statusilor EURONCAP

După uscarea vopselei de pe marcajelor roților, a fost necesară reglarea presiunii din anvelope.S-a stabilit o presiune adecvată testului, cât și cea dată de producător de 2.2 bari.Această operațiune s-a repetat înainte și după testare de mai multe ori.

Fig.4.3 Verificarea presiunii din anvelopă

Pentru stabilirea vitezei autovehiculului în timpul impactului și pentru detectarea deformațiilor caroseriei, pe suprafața autovehiculului conform statusilor EURONCAP, s-au lipit ținte și caroiaje, pe caroseria autovehiculului înainte testărilor.

.

Fig. 4.4 Pregătirea caroiajelor și a țintelor conform EURONCAP

Înainte de începerea testelor, pentru ca datele să poată fi achiziționate, au fost montate pe plafonul autovehiculului dispovitivul GPS, iar pe brațul punții din față senzorul de la dispozitivul PIC DAQ DSD.

Fig.4.5 Montarea dispozitivului PIC DAQ DSD

Fig. 4.6 Montarea dispozitivului GPS pe plafonul autovehiculului

4.2.2Pregatirea poligonului de încercări

Pe baza scenariilor de impact stabilite, a fost pregătită zona de încercări, acest loc aflându-se în curtea Institutului de Cercetare și Dezvoltare al Universității Transilvania din Brașov.

Pentru construcția unei gropi în sine, s-au folosit următoarele unelte de mână: hârleț, lopată, târnacop, scânduri pentru cofrajul împrejmuit, ciocan, cuie, ciment și sort.

Fig. 4.7 Aspecte privind geometria gropii destinate testăriilor

Pentru a controla adâncimea și lungimea gropii s-au utilizat 12 lățișori tăiați și prinși de la jumătate cu balamale, cu urmatoarele dimensiuni: 1000mm×200mm×50mm. Acestea măsurând laolaltă 1000mm×400mm×300mm.

Fig. 4.8 Pregătirea laților de lemn pentru controlarea andâncimii gropii

După uscarea marginilor construite din beton ale gropii, am mai turnat o placă de beton de la asfalt până la aceasta pentru o bună nivelare, pentru a nu influența negativ testarea.Pentru o traiectorie extrem de precisă, s-a măsurat și s-a marcat direcția coloanei volanului cu o linie întreruptă, colorată roșu.Marcarea propriu zisă a gropii pentru ajutarea la înregistrare a camerei de filmat rapid, s-a efectuat cu un contur de culoare galbenă.

Fig.4.9 Aspecte privind culorile alese pentru chenarele gropii

4.3. Desfasurarea experimentului

Încercările experimentale, au început la adâncimea de 50 mm și lungimea de 1000mm, iar vitezele au fost crescătoare de la o dimensiune la alta.În cazul înregistrării avariilor asupra anvelopei sau a jantei, testul a fost considerat cu succes. Desfășurarea evenimentului a avut loc sub supravegherea cadrelor didactice cu calificare și competențe în acest domeniu, evitîndu-se astfel orice formă periculoasă. Desfășurarea testelor se vor efectua cu adâncimea gropii variind în același interval de viteze de la 10km/h pana la 40 de km/h, încercând-se creșterea vitezei cu 10km/h la fiecare dintre teste.

4.3.1 Aparatura folosită în cadrul testărilor

Echipamentul PIC DAQ DSD, acest sistem este o platformă de achiziție de date dinamice, în care accelerațiile și vitezele unghiulare descriu mișcarea putând fi utilizat pentru testele de impact între vehicule, teste de frânare și măsurarea performanțelor dinamice ale vehiculelor.

Dispune de 3 senzori de măsurare a accelerațiilor axiale și vitezelor unghiulare, 8 canale de intrare analogice cu rezoluție de 12 biți, iar timpul de achiziție poate fi de până la 300 secunde la cea mai mare rată de eșantionare (1 kHz). Stocarea datelor se face pe un SD card, putând fi înregistrate mai mult de 500 de teste.

Fig.4.10 Dispozitivul PIC DAQ DSD

Pe dispozitivul de date GPS, s-au înregistrat, coordonatele globale și vitezele, cu ajutorul unui sistem format dintr-un Laptop Asus și un GPS Garmin, fiind conectate de la software-ul REAL TIME DATA PROCESOR, cu ajutorul cărora s-au achizitonat datele în prealabil de GPS.

Printr-un sistem de navigație prin satelit , înțelegem un sistem independent care calculează poziția geospațială a obiectelor de pe pământ sau din aer cu ajutorul semnalelor receptate de la sateliți de navigație.

Datele preluate de la receptoarele GPS includ coordonatele geografice (latitudine și 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 permanent pentru stocarea informațiilor de configurare, un ceas intern și date brute rezultate prin măsurare, pentru precizie înaltă și aplicații dinamice.

Fig.4.11 Dispozitiv de achizitie date GSP

Fotografiile în cauză, s-au efectuat cu un aparat profesional, cu obiectiv standard, setat pentru cadre luminoase.Având o plajă a sensibilității de imagine și culori fidele, a îndeplinit sarcina cu brio.Ajutați de focalizarea automată am reușit să obținem cadre clare.

Fig.4.12 Aparat de fotografiat Nikon D5600

S-a mai folosit în cadrul apraturii studiului camera sub numele de Hispec 5, care oferă excelente imagini de înalt detaliu la rezolutie maxima de 1696 x 1710 pixeli și poate capta imagini megapixeli la mai mult de 1.400 de cadre pe secundă. Memorie standard camerei este de 4GB și poate fi extinsa până la 8GB sau 16GB memorie totală. Funcțiile suplimentare includ software ImageBLITZ® declanșare automată, modul de declanșare Burst pentru înregistrarea imaginilor pe o perioadă extinsă de timp și modul de înregistrare multi-secvențială, pentru a înregistra secvențe în 2, 4, 8 sau 16 partiții de memorie individuale.

Figura 4.12 Camera Fast Tech HiSpec 5

Senzorii de viteză vbox se bazează pe GPS de înaltă precizie și tehnologie de măsurare inerțiala. Utilizări comune includ testarea de frână, măsurarea performanței, ADAS (Sisteme de asistență la volan avansate) validarea controlului electronic al stabilității (FMVSS126), testarea acvaplanarii, evaluarea durabilitatii, testare zgomotului.

4.4. Achizitia, prelucrarea si analiza datelor

Toate datele ce au fost înregistrate , au fost descărcate din camerele de filmat pe HDD-ul laptopului și cu ajutorul următoarelor softurilor Tracker, Microsoft Excel 2007,PiqDaq și OriginPro, s-au prelucrat valorile vitezelor, respectiv a accelerațiilor și dimensiunilor de deformare ale anvelopei.

În urma prelevării informațiilor rezultate din calculul și analiza datelor înregistrate de aparatură au fost generate următoarele:

Așadar, pentru testul numărul 1 avem viteza autovehiculului rezultată în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.13 Viteza autovehiculului

Accelerația autovehiculului în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.14 Accelarația autovehiculului

Viteza roții în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.15 Viteza roții

Accelerația roții în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.16 Accelerația roții

Variația razei pneului în momentul impactului, rezultată în urma prelucrării datelor video:

Figura 4.17 Variația razei pneului în impact

Accelerația variației razei pneului în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.18 Accelarația variației razei pneului în impact

Pentru testul numărul 2 am analizat următoarele aspecte:

Viteza autovehiculului rezultata în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.19 Viteza autovehiculului

Accelerația roții în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.20 Accelerația autovehicului

Viteza roții în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.21 Viteza roții

Accelerația roții în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.22 Accelarația roții

Variația razei pneului în momentul impactului, rezultată în urma prelucrării datelor video:

Figura 4.23 Variația razei pneului în impact

Accelerația variației razei pneului în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.24 Viteza de variație a razei pneului în impact

Accelerația variației razei pneului în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.25 Accelerația variației razei pneului în impact

Pentru testul numărul 3 am analizat următoarele:

Viteza autovehiculului rezultata în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.26 Viteza autovehiculului

Accelerația autovehiculului în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.27 Accelerația autovehiculului

Viteza roții în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.28 Viteza roții

Accelerația roții în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.29 Accelerația roții

Viteza de cădere a roții în groapă în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.30 Viteza de cădere a roții în groapă

Accelerația de cădere a roții în groapă în urma analizării și prelucrării video:

Figura 4.31 Accelerația de cădere în groapă a roții

Variația razei pneului în momentul impactului, rezultată în urma prelucrării datelor video:

Figura 4.32 Variația razei pneului în impact

Accelerația variației razei pneului în urma analizării și prelucrării datelor video:

Figura 4.33 Viteza de variație a razei pneului în impact

Accelerația variației razei anvelopei în urma analizării și prelucrării datelor video este prezentată mai jos:

Figura 4.34 Accelerația variației razei pneului în impact

Deformarea jantei în urma acestei încercări experimentale este prezentată mai jos în fotografie:

Figura 4.35 Aspecte privind deformarea în urma testării

4.5Concluzii

Putem spune, fără dar și poate, că în urma unei bune discipline a echipei de care a dat dovadă, rezultatele au fost unele foarte bune, testele experimentale s-au efectuat sub buna îndrumare a cadrelor didactice, de aici și succesul acestora.S-au ridicat la înălțime totodată aparatele care au funcționat în parametrii normali.

În concluzie un factor foarte important ce influențează deformarea unui pneu, sau a jantei este primul factor și anume viteza.Indiferent de mărimea sau adâncimea gropii, o observatie notabilă a fost că la viteză mare roata nu mai scapă în totalitate în groapă, evitând avarierea acesteia grave,însă aceste lucruri nu pot fi valabile și în momentul când vorbim despre frânare.Deși roata nu intră în totalitate în adâncimea gropii, tot suferă avarii considerabile.

Deci, cele mai notabile, clare, deformații sunt expuse la viteze mari în momentul frânării autovehiculului.

5. CONCLUZII

5.1Concluzii pe capitol

După cum se observă, în graficele din cadrul testului numarul 3(adâncimea gropii fiind de 100 mm pe o lungime de 1000mm), s-au obținut avarii și deformații maximale. S-a optat, pentru analiza și detalierea variației accelerațiilor obținute pe parcursul testului cu pricina.

Fig.5 Acelerațiile pe parcusul testării

5.2 Concluzii generale și contribuții personale

În mometul de față, industria producătoare de pneuri pe plan mondial se află într-o competitivitate strânsă, în care scurtarea ciclului de proiectare este un factor esențial pentru menținerea pe piață și în lupta cu pătrunderea pe alte piețe.

Din pricina structurii anvelopei,adică complexă, este foarte grea verificarea experimentală, fiind necesare o multitudine de teste.Dacă luăm în considerare la ce costuri se ridică acestea, simularea pe calculator și proiectarea virtuală constituie un ajutor, respectiv, un avantaj. Tocmai din acest considerent, proiectarea pneurilor se face folosind computere foarte performante și kituri software complexe. Pentru a economisi timp și resurse aceeasta metodă triumfă.Așadar, studiul interacțiunii dintre pneu și calea de rulare, respectiv, a tensiunilor tangențiale care intervin în pata de contact, ca urmare a acțiunii forțelor și momentelor exterioare, reprezintă o importanță deosebită, deoarece aduce elemente inovative la proiectarea și construcția anvelopei, având în vedere clar sensul îmbunătățirii dinamice și cinematice.Stabilitatea și caracteristicile frânare ale autovehiculului, sunt direct dependente de valorile maxime ale forțelor de aderență, de momentul motor sau de frânare ce se transmite la anvelopă în timpul funcționării autovehiculului.

În timp ce rulează autovehiclului, apare rezistența la rulare, care influențează consumul de combustibil.Pentru un consum cât mai mic de conbustibil,este necesar să avem un idice de rezistență cât mai mic, de aici și diferitele studii privind modificarea formei caroseriei, implicit a îmbunătățirii factorului de aerodinamică.

Elementul de legătură între autovehicul și calea de rulare, este anvelopa care, influențează crucial performanțele, cu orientare clară spre comportamentului dinamic și a economicității autovehiculului pe carosabil.

Deși, putini sunt care știu că, starea anvelopelor este primordială. O statistică realizată la nivel global ne arată că 84% din cei aflați la volan își verifică presiunea aerului din anvelope și cam atât. Se opresc cu verificările, deși anvelopa în sine mai trebuie verificată și la ceilalți factori constructivi ai acesteia.În urma testelor, realizate, s-a constatat că începând de la viteza de 25 km/h în sus dacă lovim o groapă cu o adâncime de 10 cm și în același timp călcăm și pedala de frână daunele suferite de anvelopă sunt maxime. Iar, în cazul în care, avem același scenariu, dar fără pedala de frână călcată, avariile sunt mai mici.În comparație cu testele efectuate în poligonul pus la dispoziție, avem certitudinea că în timpul testelor efectuate cu roata frânată, daunele apărute pe suprafața anvelopei implicit a jantei au fost maxime, drept dovadă avem rezultatele obținute în urma prelucrării datelor, extrase din memoria aparatelor de achiziție.

Ca să concluzionăm, dacă urmează să se producă un impact cu o groapă, aflându-se în imposibilitatea de a fi evitată, indicat este ca pedala de frână să nu fie acționată, deoarece în acel moment, avariile, respectiv daunele vor fi mult mai mari, decât dacă avem același scenariu, cu condiția pedalei de frână neacționată.Deznodământul e același, însă partea de daune, avarii, este colosal mai mare când se frânează.

În altă ordine de idei, după acționarea pedalei de frână, se va transmite toată greutatea autovehiculului pe puntea față, asta denotă sarcini mari pe componentele de suspensie, direcție și frânare, și apoi inevitabil în groapă , lucru care agraveaza pagubele produse de impact.

Bibliografie

Cristea – Reconstituirea accidentelor Aspecte generale, 2009

Ciolan Gheorghe – Dinamica autovehiculelor, 2009

Accident Reconstruction Guidelines – Graz University of Technology, AT October 2004

Reza N. Jazar – Vehicle Dynamics: Theory and Applications

Untaru. M.-Calculul si constructia automobilelor,Bucuresti 1992

https://mec.tuiasi.ro/ro/images/manuale/Incercarea_Autovehiculelor_Rutiere.pdf

http://www.geocities.ws/a_filep2002/Anvelopa/anvelopa.html

https://www.cauciucuridirect.ro/Deteriorarile-anvelopelor-si-repararea-acestora

https://www.dumivest.ro/articole/Articles-Detail/104-Fabricarea-unei-anvelope

https://www.e-pneu.ro/blog/deformarile-superficiale-ale-flancului-nu-reprezinta-neaparat-un-defect/

https://bugulma-lada.ru/ro/pokupkaprodazha/metodika-opredeleniya-stepeni-iznosa-avtomobilnyh-shin-test-shin-po.html

Test 2019 anvelope de vara 235/45 R18 – Auto Zeitung

http://www.mirror.co.uk/lifestyle/car-accident-claims-caused-bad-5727259

https://andreivocila.wordpress.com/category/prevenirea-si-combaterea-accidentelor-rutiere/

M. Untaru, V. Campian, “ Dinamica autovehiculelor”, Ed. Universitatea din Brasov, 1988

Seitz Nicolae, Aspecte privind reconstituirea accidentelor rutiere. Universitatea Transilvania din Brasov, 1993

F. Capruciu, P. Alexandrescu, “ Anvelopele autovehiculelor, exploatare, intretinere, reparare”, Ed. Tehnica Bucuresti, 1990

Cum sa eviti un accident rutier

https://www.michelin.ro/auto/sugestii-si-sfaturi/sfat-auto/sfaturi-pentru-condusul-in-siguranta?gclid=EAIaIQobChMI34CGruGI6gIVQ6MYCh3Ufw9QEAAYASAEEgKFt_D_BwE

https://www.pajcic.com/potholes-other-hazardous-road-conditions-cause-many-auto-accidents/

Subvirarea si supravirarea

Daniel.J Inman The Shock and Vibration Digest Stanford Univeristy Library Januar 2000