aula6_pneus
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DisciplinaDinâmica Veicular157 materiais561 seguidores
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esterçamento como o valor negativo da inclinação 
da curva C\u3b1 para que adquira valor positivo.
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
Ângulo de escorregamento \u2013 \u201cslip angle\u201d
\ufffd A rigidez ao esterçamento depende de muitas 
variáveis: tamanho e tipo do pneu, número de 
camadas, largura do pneu e projeto da banda de 
rodagem, entre outros.
\ufffd Para um dado pneu a carga e a pressão do ar são 
as variáveis mais importantes.
Tipo de pneu
Carga
\ufffd Ainda que a força de esterçamento para um dado 
ângulo aumente com a força vertical no pneu, este 
crescimento não é proporcional.
\ufffd A força de esterçamento por unidade de carga 
máxima ocorre para as cargas mais leves.
Carga
Cornering coefficient = coefficient of friction
Pressão do ar
\ufffd De forma geral, aceita-se que com o aumento da
pressão ocorre um aumento na rigidez ao esterçamento
do pneu para carros de passeio.
\ufffd Para pneus de carga, esta relação parece estar
relacionada á sensibilidade de detalhes no projeto da
carcaça do pneu.
\ufffd A pressão tem ainda influência no pico de tração atingido
sob determinadas condições de ângulo de
escorregamento.
\ufffd Ela influencia, ainda, a produção de forças laterais para
cargas mais altas, e pneus com pressão reduzida
saturam a força lateral para valores substancialmente
altos do ângulo de escorregamento.
Tamanho e largura
\ufffd Para uma dada condição de carregamento, pneus
maiores ou mais largos apresentam uma maior
rigidez ao esterçamento.
\ufffd Este efeito é atribuído á contribuição da rigidez da
carcaça à rigidez ao esterçamento.
\ufffd Pneus mais largos em geral tem capacidade de
carga maior.
Projeto da banda de rodagem
\ufffd A tendência lateral da borracha da banda de
rodagem age como molas em série na geração de
forças laterais em resposta ao ângulo de
escorregamento \u3b1.
\ufffd Portanto, o projeto da banda de rodagem tem
influência potencial na rigidez ao esterçamento.
Outros fatores
\ufffd A velocidade não afeta de forma significativa a
rigidez ao esterçamento na faixa normal utilizada em
rodovias.
\ufffd As propriedades da superfície também tem pouco
efeito, á medida que a superfície em si é
suficientemente rígida para reagir às forças de
cisalhamento sem deformações próprias
consideráveis. Esta consideração também é válida
para superfícies úmidas.
Outros fatores
\ufffd O efeito da superfície tem influência bastante 
significativa no pico de tração que pode ser atingido 
no esterçamento em superfícies úmidas. 
\ufffd Texturas ásperas e arenosa que podem penetrar o 
filme de água, fornecem níveis de atrito muito 
maiores do que superfícies lisas e polidas.
Camber
\ufffd Uma outra forma de geração de forças laterais no
pneu advém do rolamento em uma orientação não
vertical.
\ufffd Este ângulo de inclinação é conhecido como ângulo
de camber.
\ufffd Com o camber, forma-se uma força lateral
conhecida como \u201cimpulso de camber\u201d.
\ufffd O ângulo de inclinação é definido com relação à
direção perpendicular ao plano do solo, positivo
quando o topo da roda é orientado para a direita
olhando na direção do percurso.
Camber
Fonte: Jazar et al 2012
Camber
\ufffd Assim como no caso do ângulo de escorregamento,
a força lateral devida ao camber é caracterizada
pela inclinação inicial da curva, denominada de
rigidez do camber C\u3b3, definido pela seguinte
equação:
\ufffd Em valores absolutos a rigidez do camber de um
pneu é em geral de 10 a 20 por cento da rigidez ao
esterçamento.
)0( =
\u2202
\u2202
= \u3b3
\u3b3\u3b3
yFC
Camber
Camber
\ufffd Com relação ao tipo de pneu, verifica-se que
mudanças consideráveis na resistência camber
acompanham as diferenças na construção do pneu.
Camber
\ufffd O coefiente camber é uma propriedade 
particularmente importante com relação à forma que 
o pneu responde a descontinuidades na superfície 
orientadas ao longo da direção do percurso.
\ufffd Quando um pneu verticalmente orientado opera em 
uma superfície com um sulco no terreno, a 
componente horizontal de seu carregamento age 
empurrando o pneu na direção da parte mais baixa 
do sulco.
Camber
Camber
\ufffd A força lateral por unidade de comprimento é dada 
por:
W: peso no pneu;
\u3b3´: ângulo de inclinação da superfície da pista
´´sin \u3b3\u3b3 \u2245=
W
Fy
Camber
\ufffd A rigidez camber é levemente afetada pela carga vertical.
\ufffd Não há regra geral sobre sensibilidade da rigidez camber
com relação à pressão de ar do pneu.
\ufffd A rigidez camber é sensível às propriedades da banda 
de rodagem, aumentando substancialmente com a 
rigidez da mesma.
\ufffd A textura da superfície não exerce influência na rigidez 
ao camber exceto quando afeta o limite de acoplamento 
de fricção.
\ufffd A velocidade tem efeito desprezível, exceto a altos
valores quando aparece carregamento centrífugo, agindo
enrijecendo o pneu.
Momento de alinhamento (Mz)
\ufffd Por causa das forças de cisalhamento na superfície
de contato de um pneu operando um ângulo de
escorregamento, aparece um momento de
alinhamento ou torque ao longo do eixo vertical.
\ufffd Ainda que esse momento tenha apenas uma
pequena contribuição no total de momentos de
desvio em um veículo, ele contribui para reações no
sistema de direção do veículo que pode ter efeitos
mais substanciais.
Momento de alinhamento (Mz)
\ufffd Deve ser notado que um momento de alinhamento
positivo sempre conduz o pneu na direção do percurso,
assim tem uma influência estabilizadora no veículo.
Momento de alinhamento (Mz)
\ufffd O momento de alinhamento é bastante sensível ao
tamanho da superfície de contato e o crescimento
da região de escorregamento.
\ufffd As tensões de cisalhamento e o braço de alavanca
responsáveis pelo momento são proporcionais à
distância do centro do pneu.
\ufffd Assim, a maior contribuição vem dos elementos da
banda de rodagem nas extremidades da superfície
de contato.
\ufffd O momento cresce com o aumento das forças de
cisalhamento para ângulos de escorregamento
superiores a 8 graus.
Momento de alinhamento (Mz)
\ufffd No entanto, para ângulos mais altos, a região crescente
de escorregamento corroi as extremidades e causa um
decréscimo no momento de alinhamento.
\ufffd Para ângulos de escorregamento muito altos, a região de
escorregamento avança a uma distância que pode tornar
o momento de alinhamento negativo.
\ufffd Uma alta sensibilidade ao carregamento vertical pode
ser verificada devido à influência da área de contato no
valor do momento.
Momento de alinhamento (Mz)
\ufffd Um momento de alinhamento também se desenvolve
quando o pneu gira com um ângulo de camber não-nulo.
Frenagem e esterçamento combinados
\ufffd Um pneu operando em condições longitudinais e
laterais, tem forças correspondentes geradas de
forma independente.
\ufffd A aplicação de escorregamento longitudinal, em
geral, tende a reduzir a força lateral a um
determinado ângulo de escorregamento, e
reciprocamente, a aplicação de ângulos de
escorregamento reduzem a força longitudinal sob
determinada condições de frenagem.
Frenagem e esterçamento combinados
Vibrações no pneu
\ufffd O pneu foi tratado até o momento como um mecanismo
de geração de forças no qual o veículo pode ser
controlado na frenagem e mudanças de direção.
\ufffd Com respeito à dinâmica do percurso foi visto que este
primariamente se comporta como uma mola que absorve
as irregularidades da pista e iterage com os movimentos
verticais do carro e da massa não suspensa.
\ufffd O pneu, no entanto, é também um sistema dinâmico que
vibra e pode afetar a vibração do veículo e iteragir com
ressonâncias no veículo.
Vibrações no pneu
Referências
\ufffd Gillespie T.D., Fundamentals of Vehicle Dynamics, 
SAE, 1992
\ufffd Reza N. Jazar , Aleksandar Subic & Nong Zhang, 
Kinematics of a smart variable caster mechanism for 
a vehicle steerable wheel, Vehicle System 
Dynamics, 50 (12) 1861-1875.