Tehnika

Pneumatici

Prvi deo - Osnove konstrukcije

Kao elementi veze između podloge i vozila, pneumatici su zaduženi za prenos poprečnih, uzdužnih i vertikalnih sila između podloge i vozila.


Slika 2. Struktura slojeva u pojasu i boku kod dijagonalnog pneumatika

Kao elementi veze između podloge i vozila, pneumatici su zaduženi za prenos poprečnih, uzdužnih i vertikalnih sila između podloge i vozila. Ukratko, pneumatici moraju da obave sledeće zadatke:
- da prime i prenesu težinu vozila
- da priguše udare koji nastaju zbog karakteristika podloge
- da omoguće dovoljno prijanjanje za upravljanje i kočenje

Treba napomenuti da je osnovni noseći element pneumatika vazduh pod pritiskom, i da svega 5% opterećenja prenosi zid (bok) pneumatika.

Karakteristike pneumatika treba da budu što bliže konstantnim tokom vremena, da bi omogućile što veću predvidivost vozaču. Na konstrukciju pneumatika utiče opterećenje, kinematika, prigušenje i ostali parametri sistema oslanjanja, karakteristike motora i brzina vozila.

Zahtevi koji se postavljaju pred pneumatike:
- bezbednost
- upravljivost
- udobnost
- vek trajanja
- ekonomičnost
- zaštita životne sredine

Slika 3. Razlike u izgledu gledano od napred (gore) i razlike pri ponašanju prilikom dejstva bočne sile (dole) između radijalnih i dijagonalnih pneumatika

Pod zahtevima bezbednosti se podrazumeva da je pneumatik sigurno pričvršćen za naplatak i da hermetički zatvara prostor između unutrašnjosti pneumatika i okoline. Za bezbednost je bitno i da pneumatik bude što manje osetljiv na opterećenje i da je što otporniji na prodiranje stranih predmeta. Pod zahtevima upravljivosti se podrazumeva visok stepen trenja između podloge i pneumatika u svim uslovima, postepeni rast bočnih sila, bez naglih promena, dobra stabilnost u krivinama, neposredan i trenutan odziv na komande upravljača, omogućavanje održavanja maksimalne brzine, male promene opterećenja točkova.

Zahtevi udobnosti podrazumevaju dobre osobine prigušenja, visok stepen uglađenosti zbog malih radijalnih neravnomernosti i neizbalansiranosti, male sile na upravljaču pri parkiranju i u vožnji, nizak nivo buke.

Zahtevi veka trajanja podrazumevaju dugotajnost eksploatacije i stabilnost pri visokim brzinama. Ekonomski zahtevi podrazumevaju nisku cenu, stepen habanja, otpor kotrljanja, mogućnost opterećenja i broj pređenih kilometara. Zahtevi u pogledu zaštite životne sredine podrazumevaju količinu buke, potrošnju sirovina i energije pri proizvodnji i odlaganju.

Slika 4. Ugao vlakana u pojasu i karkasi radijalnih pneumatika

Konstrukcija
Pneumatik po obliku podseća na šuplji torus koji je otvoren sa strane gde se postavlja na naplatak. Izrađuje se od kombinacije različitih materijala. Prosečni pneumatik sa čeličnim jezgrom stope se sastoji od: 28% punioca (najčešće čađi), 27% sintetičke gume, 14% prirodne gume, 10% čelične žice, 14% ulja i drugih naftnih jedinjenja, 4% organskih vlakana, 3% raznih dodataka.

Konstrukcija pneumatika se može podeliti u dve velike grupe: radijalne i dijagonalne. Osnovni elementi konstrukcije pneumatika su:
- žičana jezgra stope
- karkasa
- pojasevi (kod radijalnih pneumatika)
- protektor

Najbitniji strukturni element pneumatika je karkasa . Karkasa se sastoji od velikog broja niti velike elastičnosti koje su zalivene gumom. Kod pneumatika bez unutrašnje gume se i unutrašnjost karkase oblaže materijalom koji onemogućava propuštanje vazduha. Niti su načinjene od prirodnih, sintetičkih (rajon, najlon, aramid, poliester) ili čak čeličnih materijala. Karkasa se sastoji najčešće od jednog ili dva sloja (radijalni pneumatici) i dva ili više slojeva (dijagonalni pneumatici). Osnovna razlika između radijalnih i dijagonalnih pneumatika je u uglu pod kojim su postavljene niti karkase. Ukoliko je ugao pod kojim su niti postavljene (u odnosu na obim u centru pneumatika) mali, pneumatik ima dobre karakteristike pri skretanju, ali udobnost će biti žrtvovana.

Slika 5. Struktura slojeva u pojasu i boku kod dijagonalnih pneumatika

Ukoliko su niti pod ugom od 90° (radijalne) udobnost će biti dobra, ali će karakteristike pri skretanju biti lošije. Na stopama pneumatika krajevi niti (sloja) karkase se obmotavaju oko jezgara stopa od čelične žice koje služe kao temelji karkase i omogućavaju adekvatno naleganje pneumatika na naplatak.

Bokovi pneumatika treba da zaštite karkasu i budu otporni na zamor i grebanje (penjanje na ivičnjake, na primer).

Protektor, ili gazeći sloj pneumatika je kotrljajući deo kojim pneumatik dolazi u kontakt sa podlogom. Materijal za izradu gazećeg sloja se bira tako da omogući dobru otpornost na habanje, dobro prijanjanje i visoku čvrstoću. Šara gazeće površine se bira na osnovu namene pneumatika.

Dijagonalni pneumatici
U putničkim vozilima se dijagonalni pneumatici više ne koriste, ali je interesantno navesti i njihovu konstrukciju da bi se mogao pratiti tok razvoja pneumatika. Dijagonalni pneumatici se danas mogu sresti:
- kao pneumatici za motocikle
- kod nekih takmičarskih vozila
- kod nekih poljoprivrednih mašina

Slika 6. Konstrukcija radijalnog pneumatika

Karkasa dijagonalnih pneumatika se sastoji od minimalno dva sloja gumiranih vlakana. Vlakna pojedinih slojeva se nalaze pod uglom od 20°-40° u odnosu na obim u centru pneumatika. Više slojeva zajedno formiraju strukturu nalik isprepletanoj mreži. Pri deformaciji pneumatika dolazi do povećanog unutrašnjeg trenja među slojevima karkase i dolazi do povećanog generisanja toplote. Tokom vremena toplota nepovoljno utiče na trajnost pneumatika.

Kada dijagonalni pneumatik nije opterećen, kontakt sa podlogom se ostvaruje na maloj eliptičnoj površini. Kako se opterećenje povećava, bokovi se povijaju ka podlozi, a sredina gazeće površine se odiže i kontakt sa podlogom se ostvaruje na manjoj površini.

Kada se dijagonalni pneumatik korlja po pravom putu i dođe do trenutnog povećanja opterećenja (npr. neravnina na podlozi) doći će do povećanja kontaktne površine sa podlogom. Kada oslanjanje apsorbuje trenutna povećana opterećenja, ponovo dolazi do smanjenja kontaktne površine, zbog čega kontaktna površina varira. Kada je izložena bočnim silama, gazeća površina dijagonalnog pneumatika ne leži celom površinom na podlozi. Jedna strana gazeće površine se sabija, dok se druga odiže od podloge. Ovakvo ponašanje je posledica krutih bokova.

Radijalni pneumatici
Radijalni pnumatici su drugačije konstrukcije od dijagonalnih. Prvi ih je predstavio Michelin 1948. godine i danas su dominantno rešenje u auto industriji.

Slika 7. Poprečni presek dijagonalnog pneumatika

Radijalni pneumatici imaju karkasu sastavljenu od jednog ili dva sloja gumiranih niti, u kojima su niti postavljene radijalno između dva jezgra stopa, što odgovara uglu od 90° u odnosu na obim u centru pneumatika.

Razlika u konstrukciji u odnosu na dijagonalne pneumatike je i pojas koji se postavlja između gazećeg sloja i karkase. Pojasevi se sastoje od vlakana (čelika, najlona, rajona, staklenih vlakana ili aramida) isprepletanih pod uglom od 15°-25°. Obično se pojas sastoji od dva ili tri sloja čelične ili četiri do šest slojeva tekstilne mreže, pa struktura slojeva u pojasu ima trouglastu mustru. Ovakva konstrukcija omogućava fleksibilne bokove i čvrstu i nedeformabilnu krunu pneumatika. Pojas je tako izuzetno malo deformiše i prostire se ravno na površini po kojoj se kotrlja, pneumatik traje do dva puta duže od dijagonalnog jer nema velikih deformacija, a disipacija energije radijalnog pneumatika je do 40% manja od dijagonalnog, što utiče na ekonomičnost.

Čak i bez opterećenja radijalni pneumatik ostvaruje veliku kontaktnu površinu sa podlogom. Kako se opterećenje povećava, širina kontaktne površine se ne smanjuje, samo se njena dužina povećava. U bokovima pneumatika unutrašnje trenje između paralelnih niti karkase je malo i ne dolazi do velikog zagrevanja. Pri prelasku preko neravnina fleksibilni bokovi omogućavaju dobro apsorbovanje neravnina. Zbog fleksibilnosti bokova kontaktna površina ostaje konstantna čak i pri delovanju bočnih sila.

Slika 8. Poprečni presek radijalnog pneumatika

Razlike između radijalnih i dijagonalnih pneumatika
Gazeća površina radijalnog pneumatika je učvršćena pojasem i zato se tokom delovanja opterećenja u toku vožnje gazeća površina minimalno deformiše. To je vrlo bitno da bi se održao oblik šare gazeće površine, naročito pri kretanju na klizavoj podlozi, pa radijalni pneumatici imaju bolje karakteristike pri kočenju na vlažnoj podlozi i manje su skloni akvaplaningu („lebdenje“na sloju vode).

Sa radijalnim pneumaticima se ostvaruju veće vrednosti bočnih sila za oko 15% u odnosu na dijagonalne. Pri visokim brzinama, vozila sa radijalnim pneumaticima pružaju veću udobnost vožnje.

Pri istim uslovima vožnje radijalni pneumatici traju do dva puta duže od dijagonalnih zbog značajno manjeg unutrašnjeg trenja, a time i razvijanja toplote. Samim tim radijalni pneumatici pružaju i smanjenu potrošnju goriva zbog smanjenog otpora kotrljanja. Jedna od mana radijalnih pneumatika je veća podložnost boka oštećenjima.

U sledećim izdanjima Autopedije ćemo se detaljnije pozabaviti pojedinim elementima pneumatika.

Tekst Vanja Dragosavljević
Ilustracije: Automobile Mechanical and Electrical Systems, Tom Denton; Theory of ground vehicles, J.Y. Wong; Automotive Chassis: Engineering Principles, Jornsen Reimpell , Helmut Stoll; Knjiga o autu
15081
Postavljeno: 16.04.2013

Arhiva: Tehnika

Rubrika: Tehnika
Postavljeno: 01.11.2017

Frankfurt na struju
Tekst sa video prilogom!

Nedavno završeni sajam automobila u Frankfurtu, pakazao je određeni zamor klasične auto industrije. Iako je još prerano otpisivati automobile sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, električni modeli ostaju opredeljujuća tehnologija u dugoročnom periodu. Upravo tu svoju šansu vide azijski proizvođači, a posebno oni iz Kine kako bi okončali primat Euro – US osovine


Rubrika: Tehnika
Postavljeno: 05.06.2014

Kondenzatori

Današnja vozila uglavnom se snabdevaju energijom iz fosilnih goriva ili iz baterija i pri umerenom opterećenju su prilično efikasna, međutim, kada je iznenada potrebna velika snaga efikasnost opada, a životni vek postaje kraći


Rubrika: Tehnika
Postavljeno: 16.04.2013

Pneumatici

Kao elementi veze između podloge i vozila, pneumatici su zaduženi za prenos poprečnih, uzdužnih i vertikalnih sila između podloge i vozila.


Sistemi upravljanja vozilom

11.02.2013

Mehanizmi za vođenje točkova

12.10.2012

Mehanizmi za vođenje točkova

13.09.2012

Sistemi oslanjanja

21.08.2012

Geometrija oslanjanja

05.06.2012

Car-to-x

16.01.2012

Porsche 911 Carrera

23.12.2011

Mazda SKYACTIV

07.09.2011

Nokian WR G2

16.03.2010

20 godina TDI motora

01.03.2010

MultiAir motor

21.01.2010

BMW Vision EfficientDynamics

15.10.2009

Mercedes-Benz hibridi

08.10.2009

Pneumatici

25.06.2009

Mazda

18.11.2008

BMW Efficient Dynamics

28.10.2008

Porsche 911 Carrera 4S

06.10.2008

Aerodinamika u Formuli 1

03.09.2008

Bokser motor

19.09.2007

Skyline
16.4.2013 17:46
8
0

Sjajan tekst! i edukativan.

@bata
17.4.2013 16:11
4
0

Na ovaj odličan i stručan tekst, dodao bih neka lična zapažanja. Moje prvo iskustvo sa radijalnim gumama je bio na Pežou 204 još 1967 g. To su bile radijalne gume Mišelin 135 x l5 vrlo uske gume sa izuzetnim prijanjanem na klizavom putu, ali zato neverovatno bučne na putu sa kockom. Kasnije, 70-tih godina vozeći ZASTAVU 1300 sa originalnim dijagonalnim /Tigar/ gumama vožnja je bešumna po kocki i sličnim neravninama, ali kada sam ugradio radijalne gume /sa nesumnivim bezbednosnim karakteristikama/ udobnost je rapidno opala, prelazak preko tramv. šina, kocka i slične neravnine su od vozila napravile razdrndanu šklopociju. Morao sam da se vratim ponovo na dijagonalne gume i vozilo je ponovo bilo bešumno. Verovatno da ZASTAVA 1300 tog vremena, nije bila za radijalne gume, bar po pitanju udobnosti!

Pošaljite komentar:

Molimo vas da pre slanja komentara pročitate sledeće uputstvo:
Redakcija zadržava pravo izbora komentara koji će biti objavljeni, kao i pravo skraćivanja komentara.
Anonimni komentari se ne objavljuju.
Komentari koji sadrže vređanje, nepristojan govor, rasnu i nacionalnu mržnju kao i netoleranciju svake vrste neće biti objavljeni. Govor mržnje ne tolerišemo.
Zbog ograničenog prostora, komentare koji predstavljaju komentar drugih (već objavljenih) komentara ne objavljujemo, kao ni polemike između komentatora. Molimo vas da u svrhu diskusije i polemike koristite naš Forum.
Pre pisanja samog komentara, molimo vas da izaberete tačan tekst na koju se odnosi komentar. Komentari koji sadržajem ne korespondiraju sa tekstom sa koje su poslati neće biti objavljeni.
VRELE GUME ne odgovara za sadržaj objavljenih komentara. Mišljenja iznešena u komentarima su privatno mišljenje autora komentara i ne predstavljaju stavove redakcije.

Vaše ime:


Vaš komentar:



Anti-spam-kod:
Kako bi bili sigurni da ste osoba, a ne robot-spamer, molimo Vas da u donje polje unesete kod sa slike: