Jak fungují pneumatiky

  • Peter Tucker
  • 0
  • 4424
  • 315
Další
  • 5 výstražných značek, které potřebujete nové pneumatiky
  • Jak funguje pneumatika Airless Tweel
  • -Jak guma funguje
  • Jsou některé pneumatiky bezpečnější než jiné?

Víte, co znamenají všechna označení na vašich pneumatikách?

-Pokud jste na trhu s novými pneumatikami, všechny proměnné v technických údajích o pneumatikách a matoucí žargon, který můžete slyšet od prodejců pneumatik nebo „odborníků“, může váš nákup značně zdůraznit. Nebo možná jen chcete plně porozumět pneumatikám, které již máte, konceptům v práci, významu všech těchto označení bočnice. Co všechny tyto věci znamenají v pravidelných termínech?

-V tomto článku prozkoumáme, jak se vyrábějí pneumatiky, a uvidíme, co je v pneumatice. Zjistíme, co všechna čísla a značky na boční stěně pneumatiky znamenají, a dešifrujeme některé ty žargony pneumatik. Na konci tohoto článku pochopíte, jak pneumatika podporuje vaše auto, a budete vědět, proč se v pneumatikách může nahromadit teplo, zejména pokud je tlak nízký. Také budete moci správně nastavit tlak v pneumatikách a diagnostikovat některé běžné problémy s pneumatikami!

-

Jak je znázorněno níže, pneumatika se skládá z několika různých součástí.

  • korálek je smyčka z vysoce pevného ocelového kabelu potaženého gumou. Dává pneumatice sílu, kterou potřebuje, aby zůstala sedět na ráfku kola a aby zvládla síly, které vyvíjejí stroje pro montáž pneumatik, když jsou pneumatiky namontovány na ráfky..
  • tělo se skládá z několika vrstev různých tkanin, tzv vrstvy. Nejběžnější vrstva tkaniny je polyesterová šňůra. Provazy v radiální pneumatice probíhají kolmo na běhoun. Použité starší pneumatiky diagonální předpětí pneumatiky, pneumatiky, ve kterých látka běžela pod úhlem k běhounu. Vrstvy jsou potaženy pryží, aby jim pomohly spojit se s ostatními komponenty a utěsnit ve vzduchu.
    Síla pneumatiky je často popisována počtem vrstev, které má. Většina pneumatik pro automobily má dvě vrstvy těla. Pro srovnání, velké komerční tryskové letáky mají často pneumatiky s 30 nebo více vrstvami.
  • V ocelových radiálních pneumatikách, pásy z oceli se používají k vyztužení oblasti pod běhounu. Tyto pásy zajišťují odolnost proti propíchnutí a pomáhají pneumatikám zůstat v rovině, takže zajišťují nejlepší kontakt s vozovkou.
  • Některé pneumatiky mají čepice vrstev, další vrstva nebo dvě polyesterové tkaniny, které pomáhají udržet vše na místě. Tyto krycí vrstvy se nenacházejí na všech pneumatikách; většinou se používají na pneumatikách s vyššími rychlostmi, které pomáhají všem komponentům zůstat na místě při vysokých rychlostech.
  • bočnice zajišťuje boční stabilitu pneumatiky, chrání vrstev těla a pomáhá zabránit úniku vzduchu. Může obsahovat další komponenty, které pomáhají zvýšit boční stabilitu.
  • šlapat je vyroben ze směsi mnoha různých druhů přírodních a syntetických kaučuků. Dezén a boční stěny jsou protlačovány a nařezány na délku. Dezén je v tomto bodě pouze hladkou gumou; nemá vzorky běhounu, které dodávají pneumatice trakce.

Všechny tyto komponenty jsou smontovány do stroje na výrobu pneumatik. Tento stroj zajišťuje, že všechny komponenty jsou na správném místě, a poté vytvoří pneumatiku do tvaru a velikosti, která se blíží jejím dokončeným rozměrům..

V tomto okamžiku má pneumatika všechny své kusy, ale není držena pohromadě pevně a nemá žádné stopy ani vzorky běhounu. Tomu se říká a zelená pneumatika. Dalším krokem je spuštění pneumatiky do a vytvrzovací stroj, který funguje jako železné oplatky, které se formují do všech značek a trakčních vzorů. Teplo také spojuje všechny komponenty pneumatiky dohromady. Tomu se říká vulkanizující. Po několika dokončovacích a kontrolních postupech je pneumatika dokončena.

Každá část malého potisku na bočnici pneumatiky znamená něco:

Typ pneumatiky
P označuje pneumatiku pro osobní vozidlo. Některá další označení jsou LT pro lehké nákladní automobily a T pro dočasné nebo náhradní pneumatiky.

Šířka pneumatiky
235 je šířka pneumatiky v milimetrech (mm), měřená od boční stěny k boční stěně. Protože toto opatření je ovlivněno šířkou ráfku, měří se pneumatika, když je na zamýšleném ráfku.

Poměr stran
Toto číslo udává výšku pneumatiky, od patky po vrchol běhounu. Toto je popsáno jako procento šířky pneumatiky. V našem příkladu je poměr stran 75, takže výška pneumatiky je 75 procent její šířky nebo 176,25 mm (0,75 x 235 = 176,25 mm nebo 6,94 palce). Čím menší je poměr stran, tím větší je pneumatika vzhledem k její výšce.

Vysoce výkonné pneumatiky mají obvykle nižší poměr stran než ostatní pneumatiky. Důvodem je, že pneumatiky s nižším poměrem stran poskytují lepší boční stabilitu. Když vůz jede kolem, vznikají boční síly a pneumatika musí těmto silám odolat. Pneumatiky s nižším profilem mají kratší a pevnější boční stěny, takže lépe odolávají silám v zatáčkách.

Konstrukce pneumatik
R označuje, že pneumatika byla vyrobena pomocí radiální konstrukce. Toto je nejběžnější typ konstrukce pneumatiky. Starší pneumatiky byly vyrobeny pomocí diagonální předpojatosti (D) nebo zaujatost (B) konstrukce. Samostatná poznámka označuje, kolik vrstev tvoří boční stěnu pneumatiky a běhounu.

Průměr ráfku
Toto číslo udává v palcích průměr ráfku kola, pro který je pneumatika určena.

Jednotné hodnocení kvality pneumatik
Pneumatiky pro osobní automobily mají také třídu v nich rovnoměrné třídění kvality pneumatik (UTQG). Hodnocení UTQG pro vaše pneumatiky můžete zkontrolovat na této stránce, kterou spravuje Národní správa bezpečnosti silničního provozu USA (NHTSA). Hodnocení UTQG vaší pneumatiky vám řekne tři věci:

  • Běhoun: Toto číslo pochází z testování pneumatiky v kontrolovaných podmínkách na vládní zkušební dráze. Čím vyšší číslo, tím déle můžete očekávat, že dezén vydrží. Protože nikdo nebude řídit své auto na přesně stejných površích a ve stejných rychlostech jako vládní zkušební trať, číslo není přesným ukazatelem toho, jak dlouho bude váš dezén skutečně trvat. Je to však dobré relativní měřítko: Můžete očekávat, že pneumatika s větším počtem vydrží déle než pneumatika s menším počtem.
  • Trakce: Trakce pneumatik je hodnocena AA, A, B nebo C, s AA v horní části stupnice. Toto hodnocení je založeno na schopnosti pneumatiky zastavit auto na mokrém betonu a asfaltu. Neznamená to schopnost pneumatiky zatáčet. Podle této stránky NHTSA mají pneumatiky Firestone Wilderness AT a Radial ATX II, které byly ve zprávách, trakční hodnocení B.
  • Teplota: Hodnoty teploty pneumatik jsou A, B nebo C. Hodnocení je měřítkem toho, jak dobře pneumatika odvádí teplo a jak dobře zvládá hromadění tepla. Teplotní třída platí pro správně nahuštěnou pneumatiku, která není přetížena. Podhuštění, přetížení nebo nadměrná rychlost mohou vést k většímu hromadění tepla. Nadměrné hromadění tepla může způsobit rychlejší opotřebení pneumatik nebo dokonce vést k selhání pneumatik. Podle této stránky NHTSA mají pneumatiky Firestone Wilderness AT a Radial ATX II teplotu C.

Popis služby
Popis služby se skládá ze dvou věcí:

  • Hodnocení zatížení: Zatížení je číslo, které odpovídá maximálnímu jmenovitému zatížení dané pneumatiky. Vyšší číslo znamená, že pneumatika má vyšší nosnost. Například hodnocení „105“ odpovídá nosnosti 2039 liber (924,87 kg). Samostatná poznámka o pneumatice udává zatížitelnost při daném tlaku.
  • Hodnocení rychlosti: Písmeno, které následuje za jmenovitým zatížením, udává maximální povolenou rychlost pro tuto pneumatiku (pokud je hmotnost na jmenovitém zatížení nebo pod ním). Například, S indikuje, že pneumatika zvládne rychlosti až 112 mph (180,246 km / h). Všechna hodnocení najdete v grafu na této stránce.

Výpočet průměru pneumatik
Nyní, když víme, co tato čísla znamenají, můžeme vypočítat celkový průměr pneumatiky. Šířku pneumatiky vynásobíme poměrem stran, abychom získali výšku pneumatiky.

Výška pneumatiky = 235 x 75 procent = 176,25 mm (6,94 palce)

Potom k průměru ráfku přidáme dvojnásobnou výšku pneumatiky.

2 x 6,94 palce + 15 palců = 28,9 palce (733,8 mm)

Toto je nezatížený průměr; jakmile je na pneumatiku jakákoli hmotnost, průměr se zmenší.

V průmyslu pneumatik se dnes používá mnoho různých pojmů. Některé z nich vlastně něco znamenají a jiné ne. V této části se pokusíme vysvětlit, co tyto pojmy znamenají.

Celoroční pneumatiky s označením bláta a sněhu
Pokud má pneumatika SLEČNA, M + S, SLEČNA nebo SLEČNA na to, pak splňuje pravidla asociace výrobců gumy (RMA) pro pneumatiku na bláto a sníh. Aby pneumatika získala označení bláta a sněhu, musí splňovat tyto geometrické požadavky (převzato z bulletinu „Definice sněhových pneumatik RMA pro pneumatiky osobních a lehkých nákladních vozidel (LT)“):

1. Nové běhouny pneumatik musí mít více kapes nebo štěrbin na alespoň jedné hraně běhounu, které splňují následující rozměrové požadavky založené na rozměrech formy:

  • Vysuňte se směrem ke středu běhounu nejméně 1/2 palce od okraje stopy, měřeno kolmo na středovou linii běhounu.
  • Minimální šířka průřezu 1/16 palce.
  • Hrany kapes nebo štěrbin pod úhlem mezi 35 a 90 stupni od směru jízdy.

2. Nová volná plocha kontaktní plochy běhounu pneumatiky bude minimálně 25 procent na základě rozměrů formy.

Hrubý překlad této specifikace spočívá v tom, že pneumatika musí mít řadu poměrně velkých drážek, které začínají na okraji běhounu a protahují se směrem ke středu pneumatiky. Rovněž nejméně 25 procent plochy musí být tvořeny drážkami.


Ikona vážné zimní trakce

Cílem je dát vzorku dezénu dostatek volného prostoru, aby mohl kousnout sněhem a získat trakci. Jak však můžete vidět ze specifikace, není zde žádné testování.

S cílem vyřešit tento nedostatek se asociace výrobců gumy a průmysl pneumatik dohodly na normě, která zahrnuje testování. Označení se nazývá Těžké použití sněhu a má specifickou ikonu (viz obrázek vpravo), která se nachází vedle označení M / S.

Aby bylo možné tuto normu splnit, musí být pneumatiky zkoušeny pomocí zkušebního postupu americké společnosti pro zkoušení a materiály (ASTM) popsaného v „RMA definici pro osobní a lehké nákladní pneumatiky pro použití v těžkých sněhových podmínkách“:

Výrobci uznávají pneumatiky navržené pro použití za zhoršených sněhových podmínek, aby dosáhly indexu trakce rovného nebo vyššího než 110 ve srovnání s normou Referenční zkušební pneumatika ASTM E-1136, když se používá zkouška tahem sněhem ASTM F-1805 s ekvivalentním procentním zatížením.

Tyto pneumatiky, kromě splnění geometrických požadavků na označení M / S, se zkoušejí na sněhu pomocí standardizovaného zkušebního postupu. Aby splňovaly požadavky na těžké použití sněhu, musí být lepší než standardní referenční pneumatika..


Foto s laskavým svolením Goodyear
Pneumatika určená k prevenci hydroplánování.

Hydroplaning
Hydroplaning může nastat, když auto jede přes kaluže stojaté vody. Pokud voda nemůže vystříknout z pod pneumatiku dostatečně rychle, pneumatika se zvedne ze země a bude podepřena pouze vodou. Protože postižená pneumatika nebude mít téměř žádnou trakci, mohou automobily snadno vymknout kontrole při hydroplánování.

Některé pneumatiky jsou navrženy tak, aby pomohly snížit možnost hydroplánování. Tyto pneumatiky mají hluboké drážky probíhající ve stejném směru jako běhoun, což dává vodě další kanál k úniku zpod pneumatiky.

Možná jste se divili, jak může pneumatika automobilu s tlakem 30 liber na čtvereční palec (psi) podporovat auto. To je zajímavá otázka a souvisí s několika dalšími otázkami, jako je například to, jak velká síla je třeba na zatlačení pneumatiky po silnici a proč se pneumatiky při jízdě zahřívají (a jak to může vést k problémům).

Až nabudúce nastoupíte do svého auta, nahlédněte do pneumatik. Všimnete si, že nejsou opravdu kulatí. Ve spodní části je rovné místo, kde se pneumatika setká s vozovkou. Toto ploché místo se nazývá kontaktní patch, jak je zde znázorněno.

Pokud jste hleděli na auto přes skleněnou cestu, mohli byste změřit velikost kontaktní záplaty. Dalo by se také udělat docela dobrý odhad hmotnosti vašeho automobilu, pokud jste změřili plochu kontaktních záplat každé pneumatiky, sčítali je dohromady a pak vynásobili součet tlakem v pneumatice.

Vzhledem k tomu, že v pneumatice je určitý tlak na čtvereční palec, řekněme 30 psi, pak potřebujete poměrně několik čtverečních centimetrů kontaktní náplasti, abyste nesli hmotnost automobilu. Pokud přidáte větší váhu nebo snížíte tlak, budete potřebovat ještě více čtverečních palců kontaktní náplasti, takže se ploché místo zvětšuje.


Správně nahuštěná pneumatika a podhuštěná nebo přetížená pneumatika

Vidíte, že podhuštěná / přetížená pneumatika je méně kulatá než správně nahuštěná a správně naložená pneumatika. Když se pneumatika točí, kontaktní záplata se musí pohybovat kolem pneumatiky, aby zůstala v kontaktu se silnicí. V místě, kde se pneumatika setká s vozovkou, je pryž ohnutá. Ohýbání pneumatiky vyžaduje sílu a čím více se musí ohýbat, tím více síly to vyžaduje. Pneumatika není dokonale elastická, takže když se vrátí do svého původního tvaru, nevrací žádnou sílu, kterou vynaložila, aby ji ohýbala. Část této síly je převedena na teplo v pneumatice třením a prací ohýbání celé pryže a oceli v pneumatice. Protože podhuštěná nebo přetížená pneumatika se musí více ohýbat, vyžaduje více síly, aby ji tlačila dolů po silnici, takže vytváří více tepla.

Výrobci pneumatik někdy zveřejňují a koeficient valivého tření (CRF) pro jejich pneumatiky. Pomocí tohoto čísla můžete vypočítat, kolik síly je třeba na zatlačení pneumatiky po silnici. CRF nemá nic společného s tím, kolik má pneumatika; Používá se pro výpočet množství odporu nebo valivého odporu způsobeného pneumatikami. CRF je stejně jako jakýkoli jiný koeficient tření: Síla potřebná k překonání tření se rovná CRF vynásobené hmotností pneumatiky. Tato tabulka uvádí typické CRF pro několik různých typů kol.

Typ pneumatiky Koeficient valivého tření
Pneumatika automobilu s nízkým valivým odporem 0,006 - 0,01
Obyčejná pneumatika automobilu 0,015
Pneumatika pro nákladní vozidla 0,006 - 0,01
Vlak kola 0,001


Podívejme se, kolik síly může typické auto použít, aby stlačilo své pneumatiky po silnici. Řekněme, že naše auto váží 1814,369 kg a pneumatiky mají CRF 0,015. Síla se rovná 4 000 x 0,015, což se rovná 60,25 kg (27,215 kg). Nyní pojďme zjistit, kolik energie to je. Pokud jste si přečetli článek Jak síla, točivý moment, síla a energie pracují, víte, že síla se rovná síle a rychlosti. Množství energie použité v pneumatikách tedy závisí na rychlosti jízdy vozu. Při rychlosti 120,7 km / h pneumatiky používají 12 koňských sil a při rychlosti 55,513 km / h 8,8 koňských sil. Všechny tyto síly se mění v teplo. Většina z toho jde do pneumatik, ale část z toho jde na silnici (silnice se vlastně trochu ohne, když ji auto přejíždí).

Z těchto výpočtů vidíte, že tři věci, které ovlivňují to, jak velká síla je nutná pro stlačení pneumatiky po silnici (a proto kolik tepla se hromadí v pneumatikách), jsou hmotnost na pneumatikách, rychlost jízdy a CRF. (což se zvyšuje, když se tlak sníží).

Pokud jedete na měkčích površích, jako je písek, více tepla jde do země a méně do pneumatik, ale CRF jde nahoru.


Vzorky opotřebení podhuštěné, správně nahuštěné a přehuštěné pneumatiky

Podhuštění může způsobit opotřebení pneumatik na vnější straně než na vnitřní straně. Způsobuje také sníženou spotřebu paliva a zvýšené hromadění tepla v pneumatikách. Je důležité zkontrolovat tlak v pneumatice pomocí manometru nejméně jednou za měsíc.

Nadměrné nafouknutí způsobí, že se pneumatiky více opotřebují ve středu běhounu. Tlak v pneumatikách by nikdy neměl překročit maximum uvedené na boku pneumatiky. Výrobci automobilů často navrhují nižší tlak než maximální, protože pneumatiky poskytnou jemnější jízdu. Ale provoz pneumatik při vyšším tlaku zlepší kilometrový výkon.

Nesouosost kol způsobuje nerovnoměrné opotřebení vnitřku nebo vnějšku nebo drsný, mírně roztržený vzhled.

Další informace o pneumatikách a souvisejících tématech naleznete v odkazech na následující stránce.

Související články

  • Jak NASCAR Race Cars fungují
  • Jak Champ Cars fungují
  • Jak fungují diferenciály
  • Jak fungují tlakoměry pneumatik
  • Jak funguje pohon všech kol
  • Jak síla, síla, točivý moment a energie fungují
  • Mohly protiblokovací brzdy detekovat byt?
  • Proč nepoužívají normální vzduch v pneumatikách závodních aut?
  • Jak 30 liber vzduchu v pneumatikách pojme 2 tuny auta?
  • Jakou rychlost bych měl řídit, abych získal maximální spotřebu paliva?

Další skvělé odkazy

  • NHTSA jednotné hodnocení kvality pneumatik
  • Informační kancelář pro protektorování pneumatik
  • Hummer Runflat System
  • Ošetření pneumatik - speciální chemikálie (nelegální v NASCAR Winston Cup)



Zatím žádné komentáře

Nejzajímavější články o tajemstvích a objevech. Spousta užitečných informací o všem
Články o vědě, prostoru, technologii, zdraví, životním prostředí, kultuře a historii. Vysvětlete tisíce témat, abyste věděli, jak všechno funguje