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Dinâmica de Veículos
2/2013
Profa. Suzana Moreira Avila
PNEUS
AULA 6
Pneus
\ufffd As três funções básicas dos pneus são:
1. Suportar o carregamento vertical, enquanto 
amortece eventuais choques do terreno.
2. Desenvolver forças longitudinais para aceleração e 
frenagem.
3. Desenvolver forças laterais no trajeto de curvas.
\ufffd Enquanto o pneu em si é um toróide viscoelástico
simples com um requinte moderno e propriedades
otimizadas, ao mesmo tempo é um sistema
complexo não-linear de difícil quantificação.
\ufffd Inúmeros modelos de pneus simplificados foram
desenvolvidos na literatura, mas com o propósito de
verificar seu papel na dinâmica do veículo torna-se
sufiente considerar apenas dados empíricos para
quantificar propriedades essenciais.
Pneus
Construção do Pneu
Aspectos Construção
DIAGONAL RADIAL
BANDA DE
RODAGEM
CARCAÇA
Construção do Pneu
\ufffd Feixe de cabos do talão;
\ufffd Carcaça do pneu;
\ufffd Cintas;
\ufffd Lona de reforço;
\ufffd Flanco;
\ufffd Banda de rodagem.
Especificação/nomenclatura do pneu 
\ufffd P235/75 R 15
\ufffd Tipo do pneu: P: passageiro, LT: camionete, T:
temporário.
\ufffd Largura do pneu em milímetros (235): medida de um
flanco ao outro.
\ufffd Razão altura/largura ou perfil (75): Número que informa a
altura do pneu, desde o talão até ao topo da banda de
rodagem. É descrito como porcentagem da largura do
pneu.
\ufffd Fabricação do pneu (R): R radial, D diagonal, B
diagonal-cintada.
\ufffd Diâmetro do aro (15): diâmetro adequado em polegadas.
Aspectos Construção
Aspectos Construção DIAGONAL RADIAL
\ufffd Carcaça
\ufffd função estrutural
\ufffd lonas impregnadas com borracha
\ufffd Banda de Rodagem
\ufffd transmissão das forças do pneu para o solo
\ufffd Drenagem (aquaplanagem)
DIAGONAL RADIAL
Tipos de Carcaça
Pneus Radiais: características principais
\ufffd Vantagens
\ufffd Maior durabilidade
\ufffd Menor resistência ao rolamento
\ufffd Maior conforto em altas velocidades
\ufffd Melhor absorção de forças laterais
\ufffd Maior estabilidade direcional
\ufffd Menor sensibilidade à aquaplanagem
\ufffd Desvantagens
\ufffd Menos confortável em baixas velocidades
\ufffd Maior custo
Designação
\ufffd B \u2013 largura nominal
\ufffd D \u2013 diâmetro externo
\ufffd d \u2013 diâmetro do aro
\ufffd H - altura
Dimensão Característica
\ufffd Tamanho (B,d)
\ufffd Série (H/B)
80 / 70 / 65 / 60 / 55 / 50
\ufffd Tipo da Carcaça
\ufffd Capacidade de Carga
\ufffd Velocidade Limite
Dimensão Característica
Capacidade de Carga
Velocidade Limite
Velocidade Limite
Exemplo
\ufffd 175/70 R13 80 Q
Largura B = 175 mm
Diâmetro do Aro d = 13\u201d
Relação H/B = 0.70
Diâmetro Externo
D = 13·25.4+2·0.70·175
D = 572,2mm
Tipo de Carcaça \u2013 Radial
Capacidade de Carga \u2013 4414 N
Velocidade Limite \u2013 160 km/h
Propriedades Tractivas
\ufffd Efeito de Contração devido a força de atrito
Sistema de eixos e terminologia 
Sistema de eixos e terminologia
\ufffd Sistema definido pela SAE para precisar a
descrição, condições de operação, forças e
momentos sofridos pelo pneu.
\ufffd Eixo X: intersecção do plano da roda com o plano do
percurso, com sentido positivo para frente.
\ufffd Eixo Z: Perpendicular ao plano do percurso com
direção positiva para baixo.
\ufffd Eixo Y: está no plano do percurso, sua direção é
escolhida para tornar o sistema de eixos ortogonal.
Sistema de eixos e terminologia
\ufffd Plano da roda: plano central do pneu, normal ao
eixo de rotação.
\ufffd Centro da roda: intersecção entre o plano da roda e
o eixo de rotação.
\ufffd Centro de contato do pneu: intersecção do plano da
roda e a projeção do eixo de rotação no plano do
percurso.
\ufffd \u201cLoaded radius\u201d: distância do centro de contato do
pneu ao centro da roda no plano da roda.
Sistema de eixos e terminologia
\ufffd Força longitudinal (Fx): componente da força agindo
no pneu gerada pelo percurso, no plano do percurso
e paralelo à intersecção do plano da roda com o
plano do percurso.
\ufffd A componente de força na direção do caminho da
roda (componente seno da força lateral mais
componente coseno da força longitudinal) é
chamada força de tração.
Sistema de eixos e terminologia
\ufffd Força Lateral (Fy): componente da força agindo no
pneu pelo percurso no plano do percurso e normal à
intersecção do plano da roda com o plano do
percurso.
\ufffd Força Normal (Fz): componente da força agindo no
pneu pelo percurso que é normal ao plano do
percurso. A força normal é negativa em magnitude.
O termo força vertical é definido como o negativo da
força normal, portanto tem magnitude positiva.
Sistema de eixos e terminologia
\ufffd Momento \u201covertuning\u201d (Mx): momento que age no pneu
pelo percurso, ao longo do eixo formado pela
intersecção do plano da roda com o plano do percurso.
\ufffd Momento de resistência ao rolamento (My): momento
que age no pneu pelo percurso em um eixo
perpendicular à intersecção do plano da roda com o
plano do percurso.
\ufffd Momento de alinhamento (Mz): momento que age no
pneu pelo percurso em um eixo normal ao plano do
percurso.
Sistema de eixos e terminologia
\ufffd Ângulo de escorregamento (\u3b1): ângulo formado
entre a direção da roda alinhada com a direção do
movimento. O ângulo é positivo com a roda
direcionando à direita à medida que segue em
frente.
\ufffd Ângulo de camber (\u3b3): ângulo entre o plano da roda
e a vertical. Camber positivo corresponde ao topo do
pneu inclinado para fora do veículo.
Mecânica da geração de forças 
\ufffd As forças aplicadas em um pneu não se tratam de
forças pontuais, mas sim resultantes de tensões
normais e de cisalhamento distribuídas na superfície
de contato.
\ufffd A distribuição de pressão sob o pneu não é
uniforme, mas varia nas direções X e Y.
\ufffd Com o rolamento, esta distribuição não é simétrica
em Y e tende a ser mais alta na região interna da
superfície de contato.
Mecânica da geração de forças
Mecânica da geração de forças 
\ufffd Por causa da viscoelasticidade do pneu, a
deformação na parte principal da superfície de
contato faz com que a pressão vertical seja
deslocada para frente.
\ufffd O centróide da força vertical não passa pelo eixo de
rotação da roda e desta forma gera resistência ao
rolamento.
\ufffd Enquanto o pneu rola sobre a pista, ambas forças
de tração e lateral são desenvolvidas por
mecanismos de cisalhamento.
Mecânica da geração de forças 
\ufffd Cada elemento da superfície do pneu passando
sobre o solo gera uma tensão de cisalhamento, que
integrada na área de contato é igual às forças de
tração/laterais geradas pelo pneu.
Mecânica da geração de forças 
\ufffd Existem dois mecanismos primários responsáveis
pela fricção gerada entre o pneu e a pista.
Mecânica da geração de forças 
\ufffd A adesão à superfície vem dos vínculos
intermoleculares entre a borracha e os agregados
da superfície da pista.
\ufffd A componente de adesão é maior em pistas secas,
mas é substancialmente reduzida com a presença
de água. Isso explica a perda de fricção em pistas
molhadas.
\ufffd O mecanismo de histerese representa a perda de
energia na borracha à medida que ela perde energia
à medida que desliza sobre o agregado na pista.
Mecânica da geração de forças 
\ufffd A fricção por histerese não é tão afetada pela água
na superfície da pista, desta forma melhor tração é
obtida em pistas molhadas com pneus
confeccionados com borrachas de alta histerese.
\ufffd Tanto a adesão como a histerese dependem de
certa forma na quantidade de escorregamento que
ocorre ao longo da interface pneu-pista
Propriedades de tração 
\ufffd Na ocorrência de aceleração e frenagem do veículo,
verifica-se um deslizamento adicional como
resultado da deformação dos elementos da borracha
do pneu à medida que este se flexiona para
desenvolver a força de fricção.
\ufffd A figura a seguir ilustra o mecanismo de deformação
na superfície de contato na ocorrência da frenagem.
Propriedades