aula6_pneus
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de tração 
Propriedades de tração
\ufffd As forças de aceleração e frenagem são geradas
produzindo um diferencial entre a velocidade de
rolamento e a velocidade do movimento.
\ufffd A consequência é a produção de deslizamento na
superfície de contato.
Propriedades de tração
\ufffd O deslizamento é definido como uma grandeza
adimensional, como o percentual de deslizamento
na superfície de contato:
\ufffd r: raio efetivo de rotação d pneu
\ufffd \u3c9: velocidade angular da roda
\ufffd V: velocidade linear
100x1(%)Slip \uf8f7
\uf8f8
\uf8f6
\uf8ec
\uf8ed
\uf8eb
\u2212=
V
r\u3c9
Propriedades de tração
\ufffd Sob condições típicas de frenagem a força
longitudinal produzida pelo pneu varia com o
deslizamento como mostra o gráfico a seguir.
\ufffd À medida que o deslizamento aumenta a força de
fricção cresce com uma inclinação que define a
propriedade do pneu de rigidez longitudinal.
\ufffd A rigidez longitudinal tende a ser menor quando o
pneu ainda é novo.
Propriedades de tração
Propriedades de tração
\ufffd Em uma superfície seca, quando o deslizamento 
alcança 15 a 20 %, a força de fricção atinge seu 
valor máximo.
\ufffd Depois deste ponto a força começa a decair à 
medida que o pneu tende a \u201ctravar\u201d (100% de 
deslizamento).
\ufffd A performance em superfícies mais deslizantes é 
similar à anterior com a diferença de atingir picos de 
força de fricção menores.
Propriedades de tração
\ufffd Com o objetivo de caracterizar propriedades de
tração dos pneus é comum referir-se ao coeficiente
de fricção (força de tração dividida pelo
carregamento) nas condições de pico e de
deslizamento (\u3bcp,\u3bcs)
Carga vertical
\ufffd O aumento da carga vertical reconhecidamente
reduz os coeficientes em condições secas e úmidas.
\ufffd Com o aumento da carga as forças de pico e de
fricção de deslizamento não crescem
proporcionalmente.
\ufffd A pressão do pneu em pistas secas afeta
moderadamente os coeficientes de fricção. Já em
superfícies molhadas o aumento da pressão afeta
consideravelmente os mesmos.
Carga vertical
Superfície de fricção
\ufffd A superfície de fricção e suas condições tem relação
direta com o coeficiente de fricção que pode ser atingido.
\ufffd O pneu por si só não possui um coeficiente de fricção; é
a fricção do par pneu-solo que possui propriedades de
fricção.
\ufffd ASTM Standard Method E-274: método desenvolvido
para testar um pneu standard arrastado sem
deslizamento ao longo de uma superfície. Conhecido
como teste de derrapagem.
Velocidade
\ufffd Em pistas secas ambos coeficientes de fricção
diminuem com o aumento da velocidade.
Velocidade
\ufffd Em pistas molhadas, ocorre uma dificuldade em
deslocar a água na superfície de contato em altas
velocidades.
\ufffd Quando a velocidade e a lâmina de água são
suficientes a banda de rolagem do pneu levanta-se
sobre a pista, fenômeno conhecido como
hidroplanagem.
Relevância para a performance do veículo
\ufffd As propriedades de tração longitudinal são as
propriedades pneu/veículo que determinam a
performance do freio e a distância para parada.
\ufffd O valor de pico do coeficiente \u3bcp, determina o limite
para frenagem quando as rodas não \u201ctravam\u201d.
\ufffd Em situações onde uma ou mais rodas \u201ctravam\u201d o
coeficiente de fricção de deslizamento \u3bcs, determina
a contribuição destas rodas na frenagem.
Relevância para a performance do veículo
\ufffd Por causa da transferência de peso durante a
desaceleração, não se pode levar todas as rodas
ao mesmo tempo à condição de pico de tração,
exceto no caso de projeto cuidadoso do sistema de
freio para tornar proporcionais as forças de
frenagem traseiras de dianteiras de acordo com o
carregamento predominante sob essas condições
dinâmicas.
Relevância para a performance do veículo
\ufffd Pelo fato de ser praticamente impossível projetar um
sistema de freio convencional que possa alcançar
essa proporção exata para todas as condições de
carregamento, localização do centro de gravidade e
condições da pista, é inevitável que o motorista
experimente algumas situações de travamento das
rodas.
Relevância para a performance do veículo
\ufffd Com o uso de sistemas ABS (anti-lock braking
systems) o sistema de freio mantém as rodas
próximas ao valor de pico da curva de tração sem
permitir o travamento das rodas.
\ufffd Com o ABS o parâmetro prevalecente do pneu é o
coeficiente de pico.
Propriedades de esterçamento \u201ccornering\u201d
\ufffd Uma das importantes funções de um pneu é
desenvolver forças laterais necessárias para
controlar a direção do veículo, gerar aceleração
lateral em esquinas ou mudanças na pista, e resistir
à forças externas como rajadas de vento.
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
\ufffd Quando um pneu em movimento é submetido à uma
força lateral, o pneu irá tender para o lado.
\ufffd Aparece portanto um ângulo entre a direção original
do pneu e a direção do percurso, conhecido como
ângulo de escorregamento.
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
\ufffd A integração das forças ao longo da banda de rodagem
leva á força lateral aplicada sobre o centróide do perfil da
força lateral.
\ufffd A assimetria da força formada na área de contato faz
com que a resultante da força seja posicionada na
direção da parte traseira da área de contato a uma
distância chamada de \u201cpneumatic trail\u201d.
\ufffd Pela convenção da SAE a força lateral age no centro do
contato do pneu.
\ufffd Neste ponto, a resultante é uma força lateral Fy e um
momento de alinhamento Mz.
\ufffd A magnitude de Mz é igual à força lateral vezes a
distância \u201cpneumatic trail\u201d.
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
\ufffd O mecanismo não é um fenômeno instantâneo, mas
-atrasa a formação do \u201cslip angle\u201d pela necessidade
da deformação do pneu na direção lateral.
\ufffd O atraso é fortemente relacionado à rotação do
pneu em geral levando de meia a uma revolução
completa do pneu para atingir efetivamente a força
lateral permanente (\u201csteady-state\u201d).
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
\ufffd Se houver mudança no ângulo de orientação o pneu
deverá girar meia revolução ou mais para que a
deformação e a força lateral se desenvolvam.
\ufffd Essa distância é geralmente chamada de \u201cdistância
de relaxamento\u201d.
\ufffd O tempo necessário para o desenvolvimento da
força lateral depende necessariamente da
velocidade de rotação do pneu.
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
\ufffd Quando o pneu opera em uma estrada irregular este
relaxamento influencia na perda de força de
esterçamento, devido á perda de força vertical.
\ufffd Quando a força diminui, o escorregamento ocorre ao
longo de toda superfície de contato e as laterais do
pneu ficam alinhadas.
\ufffd O pneu então deve então rolar ao longo da sua
distância de relaxamento para novamente gerar uma
força lateral.
\ufffd Desta forma o pneu possui capacidade menor de
gerar forças laterais em estradas irregulares.
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
\ufffd De forma geral, o comportamento da força lateral de
pneus em rolamento são caracterizados somente na
fase permanente (força e ângulo de escorregamento
constantes).
\ufffd No entanto, medições experimentais mostram a
relação entre o ângulo de escorregamento e a força
lateral Fy.
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
\ufffd Uma propriedade de fundamental importância para a
estabilidade do veículo é a inclinação inicial da curva
de força lateral.
\ufffd A inclinação da curva avaliada para o ângulo de
escorregamento nulo é conhecida como rigidez ao
esterçamento \u201cslip angle\u201d, em geral denotado por
C\u3b1
)0( =
\u2202
\u2202
\u2212= \u3b1
\u3b1\u3b1
yFC
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
\ufffd Pela convenção da SAE, um ângulo de 
escorregamento positivo produz uma força negativa 
(para a esquerda) no pneu, implicando que C\u3b1 deva 
ser negativo.
\ufffd Por este motivo a SAE define a rigidez ao