Pedeorelha | Come funzionano gli pneumatici

Yurii Mongol
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Sai cosa significano tutti i segni sui tuoi pneumatici?

-Se sei nel mercato per pneumatici nuovi, tutte le variabili nelle specifiche dei pneumatici e il gergo confuso che potresti sentire da venditori di pneumatici o "esperti" potrebbero rendere il tuo acquisto piuttosto stressante. O forse vuoi solo comprendere appieno le gomme che hai già, i concetti al lavoro, il significato di tutte quelle marcature sui fianchi. Cosa significa tutta questa roba in termini regolari?

-In questo articolo, esploreremo come vengono costruiti gli pneumatici e vedremo cosa c'è in uno pneumatico. Scopriremo cosa significano tutti i numeri e le marcature sul fianco di uno pneumatico e decifreremo un po 'di quel gergo. Entro la fine di questo articolo, capirai come uno pneumatico supporta la tua auto e saprai perché il calore può accumularsi nei tuoi pneumatici, specialmente se la pressione è bassa. Sarai anche in grado di regolare correttamente la pressione dei pneumatici e diagnosticare alcuni problemi comuni agli pneumatici!

Come illustrato di seguito, uno pneumatico è costituito da diversi componenti diversi.

Il tallone è un anello di cavo in acciaio ad alta resistenza rivestito in gomma. Conferisce al pneumatico la forza di cui ha bisogno per rimanere seduto sul cerchione e per gestire le forze applicate dalle macchine montagomme quando i pneumatici sono installati sui cerchi.

Il corpo è costituito da diversi strati di tessuti diversi, chiamati strati. Il tessuto a strati più comune è cavo in poliestere. Le corde in uno pneumatico radiale corrono perpendicolari al battistrada. Alcuni pneumatici più vecchi utilizzati pneumatici diagonali diagonali, pneumatici in cui il tessuto scorreva ad angolo rispetto al battistrada. Gli strati sono rivestiti di gomma per aiutarli a legarsi con gli altri componenti e per sigillare nell'aria.
La forza di uno pneumatico è spesso descritta dal numero di tele che ha. La maggior parte dei pneumatici per auto ha due tele del corpo. In confronto, i grandi aerei di linea commerciali hanno spesso pneumatici con 30 o più tele.

In pneumatici radiali con cintura in acciaio, cinghie in acciaio sono utilizzati per rinforzare l'area sotto il battistrada. Queste cinghie forniscono resistenza alle forature e aiutano lo pneumatico a rimanere piatto in modo che abbia il miglior contatto con la strada.

Alcuni pneumatici hanno strati del cappuccio, uno o due strati extra di tessuto in poliestere per tenere tutto a posto. Queste tele di copertura non si trovano su tutti i pneumatici; vengono utilizzati principalmente su pneumatici con indici di velocità più elevati per aiutare tutti i componenti a rimanere in posizione alle alte velocità.

Il fianco fornisce stabilità laterale allo pneumatico, protegge le tele del corpo e aiuta a impedire la fuoriuscita dell'aria. Può contenere componenti aggiuntivi per aumentare la stabilità laterale.

Il Filo è costituito da una miscela di molti tipi diversi di gomme naturali e sintetiche. Il battistrada e le pareti laterali vengono estrusi e tagliati a misura. Il battistrada è solo gomma liscia a questo punto; non ha i modelli di battistrada che danno al pneumatico trazione.

Tutti questi componenti sono assemblati nella macchina per la produzione di pneumatici. Questa macchina assicura che tutti i componenti si trovino nella posizione corretta e quindi forma il pneumatico in una forma e dimensione abbastanza vicine alle sue dimensioni finite.

A questo punto il pneumatico ha tutti i suoi pezzi, ma non è tenuto insieme molto saldamente e non ha segni o motivi del battistrada. Questo è chiamato a pneumatico verde. Il prossimo passo è far girare il pneumatico in un macchina di polimerizzazione, che funziona qualcosa come una piastra per cialde, modellando tutti i segni e gli schemi di trazione. Il calore unisce anche tutti i componenti del pneumatico. Questo è chiamato vulcanizzazione. Dopo alcune procedure di rifinitura e ispezione, il pneumatico è finito.

Ogni sezione di caratteri piccoli sul fianco di uno pneumatico significa qualcosa:

Tipo di pneumatico
Il P indica che il pneumatico è uno pneumatico per veicoli passeggeri. Alcune altre designazioni lo sono LT per autocarro leggero e T per pneumatici temporanei o di scorta.

Larghezza del pneumatico
Il 235 è la larghezza del pneumatico in millimetri (mm), misurata dal fianco al fianco. Poiché questa misura è influenzata dalla larghezza del cerchio, la misura è per il pneumatico quando si trova sulla dimensione del cerchio prevista.

Proporzioni
Questo numero ti dice l'altezza del pneumatico, dal tallone alla parte superiore del battistrada. Questo è descritto come una percentuale della larghezza del pneumatico. Nel nostro esempio, le proporzioni sono 75, quindi l'altezza del pneumatico è il 75 percento della sua larghezza, o 176,25 mm (0,75 x 235 = 176,25 mm o 6,94 pollici). Minore è il rapporto di aspetto, più largo è il pneumatico rispetto alla sua altezza.

Gli pneumatici ad alte prestazioni di solito hanno un allungamento inferiore rispetto ad altri pneumatici. Questo perché i pneumatici con un allungamento inferiore forniscono una migliore stabilità laterale. Quando un'auto effettua una svolta, vengono generate forze laterali e il pneumatico deve resistere a queste forze. I pneumatici con un profilo più basso hanno fianchi più corti e più rigidi in modo da resistere meglio alle forze in curva.

Costruzione di pneumatici
Il R indica che il pneumatico è stato realizzato utilizzando una costruzione radiale. Questo è il tipo più comune di costruzione di pneumatici. I pneumatici più vecchi sono stati realizzati utilizzando diagonale (D) o cintura in sbieco (B) costruzione. Una nota separata indica quante tele compongono il fianco del pneumatico e il battistrada.

Diametro del cerchio
Questo numero specifica, in pollici, il diametro del cerchione per cui è progettato lo pneumatico.

Classificazione uniforme della qualità degli pneumatici
Anche i pneumatici per autovetture hanno un grado su di loro come parte del classificazione uniforme della qualità degli pneumatici Sistema (UTQG). Puoi controllare la classificazione UTQG per i tuoi pneumatici su questa pagina gestita dalla National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) degli Stati Uniti. La valutazione UTQG del tuo pneumatico ti dice tre cose:

Usura del battistrada: Questo numero deriva dal test del pneumatico in condizioni controllate su una pista di prova governativa. Più alto è il numero, più a lungo puoi aspettarti che il battistrada duri. Poiché nessuno guiderà la sua auto esattamente sulle stesse superfici e alle stesse velocità della pista di prova governativa, il numero non è un indicatore preciso della durata effettiva del battistrada. È una buona misura relativa, tuttavia: puoi aspettarti che uno pneumatico con un numero maggiore duri più a lungo di uno con un numero inferiore.
Trazione: La trazione del pneumatico è valutata aa, UN, B o C, con AA in cima alla scala. Questa valutazione si basa sulla capacità del pneumatico di fermare un'auto su cemento bagnato e asfalto. Non indica l'abilità in curva del pneumatico. Secondo questa pagina NHTSA, i pneumatici Firestone Wilderness AT e Radial ATX II che sono stati nelle notizie hanno un indice di trazione B.
Temperatura: I valori di temperatura degli pneumatici sono UN, B o C. La valutazione è una misura di quanto bene il pneumatico dissipa il calore e quanto bene gestisce l'accumulo di calore. Il grado di temperatura si applica a uno pneumatico correttamente gonfiato che non è sovraccarico. Il gonfiaggio insufficiente, il sovraccarico o la velocità eccessiva possono causare un maggiore accumulo di calore. Un accumulo di calore eccessivo può causare l'usura dei pneumatici più rapidamente o addirittura causare il guasto del pneumatico. Secondo questa pagina NHTSA, i pneumatici Firestone Wilderness AT e Radial ATX II hanno una temperatura nominale di C.

Descrizione del servizio
La descrizione del servizio consiste di due cose:

Carica valutazioni: Il coefficiente di carico è un numero correlato al carico nominale massimo per quel pneumatico. Un numero più alto indica che il pneumatico ha una capacità di carico maggiore. La valutazione "105", ad esempio, corrisponde a una capacità di carico di 2039 libbre (924,87 kg). Una nota separata sullo pneumatico indica il coefficiente di carico a una data pressione di gonfiaggio.
Indice di velocità: La lettera che segue l'indice di carico indica la velocità massima consentita per questo pneumatico (purché il peso sia pari o inferiore al carico nominale). Per esempio, S indica che il pneumatico può sopportare velocità fino a 180,246 km / h. Vedi la tabella in questa pagina per tutte le valutazioni.

Calcolo del diametro del pneumatico
Ora che sappiamo cosa significano questi numeri, possiamo calcolare il diametro complessivo di uno pneumatico. Moltiplichiamo la larghezza del pneumatico per le proporzioni per ottenere l'altezza del pneumatico.

Altezza pneumatico = 235 x 75 percento = 176,25 mm (6,94 pollici)

Quindi aggiungiamo il doppio dell'altezza del pneumatico al diametro del cerchio.

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

Questo è il diametro senza carico; non appena viene messo del peso sul pneumatico, il diametro diminuirà.

Ci sono molti termini diversi usati oggi nell'industria dei pneumatici. Alcuni di loro in realtà significano qualcosa e altri no. In questa sezione, proveremo a spiegare cosa significano alcuni termini.

Pneumatici per tutte le stagioni con designazione fango e neve
Se un pneumatico ha SM, M + S, SM o SM su di esso, quindi soddisfa le linee guida della Rubber Manufacturers Association (RMA) per uno pneumatico da fango e neve. Affinché un pneumatico riceva la designazione Mud and Snow, deve soddisfare questi requisiti geometrici (tratti dal bollettino "Definizioni RMA Snow Tire for Passenger and Light Truck (LT) Tyres"):

1. I battistrada dei pneumatici nuovi devono avere più tasche o fessure in almeno un bordo del battistrada che soddisfano i seguenti requisiti dimensionali in base alle dimensioni dello stampo:

Estendersi verso il centro del battistrada di almeno 1/2 pollice dal bordo dell'impronta, misurato perpendicolarmente alla linea centrale del battistrada.
Una larghezza della sezione trasversale minima di 1/16 di pollice.
Bordi di tasche o fessure con angoli compresi tra 35 e 90 gradi dalla direzione di marcia.

2. La nuova area vuota della superficie di contatto del battistrada sarà almeno del 25 percento in base alle dimensioni dello stampo.

La traduzione approssimativa di questa specifica è che il pneumatico deve avere una fila di scanalature abbastanza grandi che iniziano sul bordo del battistrada e si estendono verso il centro del pneumatico. Inoltre, almeno il 25 percento della superficie deve essere scanalato.

Icona di trazione invernale severa

L'idea è di dare al battistrada abbastanza spazio vuoto in modo che possa mordere la neve e ottenere trazione. Tuttavia, come puoi vedere dalle specifiche, non sono coinvolti test.

Per ovviare a questa lacuna, la Rubber Manufacturers Association e l'industria dei pneumatici hanno concordato uno standard che prevede test. La designazione è chiamata Uso intenso della neve e ha un'icona specifica (vedi immagine a destra), che va accanto alla designazione M / S.

Per soddisfare questo standard, i pneumatici devono essere testati utilizzando una procedura di test dell'American Society for Testing and Materials (ASTM) descritta nella "Definizione RMA per pneumatici per passeggeri e autocarri leggeri da utilizzare in condizioni di neve severa":

Gli pneumatici progettati per l'uso in condizioni di neve intensa sono riconosciuti dai produttori per raggiungere un indice di trazione uguale o superiore a 110 rispetto allo pneumatico di prova di riferimento standard ASTM E-1136 quando si utilizza il test di trazione su neve ASTM F-1805 con carichi percentuali equivalenti.

Questi pneumatici, oltre a soddisfare i requisiti geometrici per una designazione M / S, vengono testati sulla neve utilizzando una procedura di prova standardizzata. Devono fare meglio del pneumatico di riferimento standard per soddisfare i requisiti per l'uso su neve severa.

Foto per gentile concessione di Goodyear
Uno pneumatico progettato per aiutare a prevenire l'aquaplaning.

Hydroplaning
L'aquaplaning può verificarsi quando l'auto attraversa pozzanghere di acqua stagnante. Se l'acqua non può fuoriuscire abbastanza rapidamente da sotto il pneumatico, il pneumatico si solleverà da terra e sarà sostenuto solo dall'acqua. Poiché il pneumatico interessato non avrà quasi nessuna trazione, le auto possono facilmente andare fuori controllo durante l'aquaplaning.

Alcuni pneumatici sono progettati per ridurre la possibilità di aquaplaning. Questi pneumatici hanno scanalature profonde che corrono nella stessa direzione del battistrada, dando all'acqua un canale in più per fuoriuscire da sotto il pneumatico.

Forse ti sei chiesto come un pneumatico per auto con una pressione di 30 libbre per pollice quadrato (psi) possa supportare un'auto. Questa è una domanda interessante ed è correlata a molti altri problemi, come quanta forza ci vuole per spingere una gomma lungo la strada e perché le gomme si surriscaldano quando guidi (e come questo può portare a problemi).

La prossima volta che sali in macchina, osserva attentamente le gomme. Noterai che non sono davvero rotondi. C'è un punto piatto sul fondo dove lo pneumatico incontra la strada. Questo punto piatto è chiamato contatto patch, come illustrato qui.

Se stavi guardando un'auto attraverso una strada vetrata, potresti misurare le dimensioni della zona di contatto. Potresti anche fare una stima abbastanza buona del peso della tua auto, se misurassi l'area delle zone di contatto di ogni pneumatico, le sommassi e poi moltiplicassi la somma per la pressione del pneumatico.

Poiché c'è una certa pressione per pollice quadrato nel pneumatico, diciamo 30 psi, sono necessari alcuni pollici quadrati di superficie di contatto per sostenere il peso dell'auto. Se aggiungi più peso o diminuisci la pressione, avrai bisogno di ancora più pollici quadrati di superficie di contatto, in modo che il punto piatto diventi più grande.

Uno pneumatico gonfiato correttamente e uno sgonfio o sovraccarico

Si può vedere che il pneumatico sgonfio / sovraccarico è meno rotondo di quello gonfiato correttamente e caricato correttamente. Quando il pneumatico gira, la zona di contatto deve muoversi attorno al pneumatico per rimanere a contatto con la strada. Nel punto in cui il pneumatico incontra la strada, la gomma viene piegata. Ci vuole forza per piegare quel pneumatico, e più deve piegarsi, più forza ci vuole. Lo pneumatico non è perfettamente elastico, quindi quando ritorna alla sua forma originale, non restituisce tutta la forza necessaria per piegarlo. Parte di quella forza viene convertita in calore nel pneumatico dall'attrito e dal lavoro di piegare tutta la gomma e l'acciaio nel pneumatico. Poiché uno pneumatico sgonfio o sovraccarico deve piegarsi di più, è necessaria più forza per spingerlo lungo la strada, quindi genera più calore.

I produttori di pneumatici a volte pubblicano un file coefficiente di attrito volvente (CRF) per i loro pneumatici. Puoi usare questo numero per calcolare la forza necessaria per spingere un pneumatico lungo la strada. Il CRF non ha nulla a che fare con la trazione del pneumatico; viene utilizzato per calcolare la quantità di resistenza aerodinamica o al rotolamento causata dai pneumatici. Il CRF è esattamente come qualsiasi altro coefficiente di attrito: la forza richiesta per superare l'attrito è uguale al CRF moltiplicato per il peso sul pneumatico. Questa tabella elenca i CRF tipici per diversi tipi di ruote.

Tipo di pneumatico	Coefficiente di attrito volvente
Pneumatico per auto a bassa resistenza al rotolamento	0,006 - 0,01
Pneumatico per auto ordinario	0.015
Pneumatico per camion	0,006 - 0,01
Ruota del treno	0.001

Scopriamo quanta forza potrebbe usare un'auto tipica per spingere i suoi pneumatici lungo la strada. Diciamo che la nostra macchina pesa 4.000 libbre (1814.369 kg) e le gomme hanno un CRF di 0,015. La forza è pari a 4.000 x 0,015, che equivale a 60 libbre (27,215 kg). Ora scopriamo quanta potenza è. Se hai letto l'articolo Come funzionano la forza, la coppia, la potenza e l'energia, sai che la potenza è uguale alla forza per la velocità. Quindi la quantità di potenza utilizzata dagli pneumatici dipende dalla velocità dell'auto. A 75 mph (120,7 km / h), i pneumatici utilizzano 12 cavalli e a 55 mph (88,513 km / h) usano 8,8 cavalli. Tutto quel potere si sta trasformando in calore. La maggior parte finisce nelle gomme, ma una parte finisce nella strada (la strada in realtà piega un po 'quando l'auto ci passa sopra).

Da questi calcoli puoi vedere che le tre cose che influenzano la forza necessaria per spingere il pneumatico lungo la strada (e quindi quanto calore si accumula negli pneumatici) sono il peso sugli pneumatici, la velocità di guida e il CRF (che aumenta se la pressione diminuisce).

Se guidi su superfici più morbide, come la sabbia, più calore finisce nel terreno e meno nelle gomme, ma il CRF sale molto.

I modelli di usura di uno pneumatico sgonfio, gonfiato correttamente e gonfiato eccessivamente

Bassa inflazione può causare l'usura dei pneumatici più all'esterno che all'interno. Inoltre provoca una riduzione del consumo di carburante e un aumento dell'accumulo di calore nei pneumatici. È importante controllare la pressione dei pneumatici con un manometro almeno una volta al mese.

Inflazione eccessiva fa sì che i pneumatici si usurino maggiormente al centro del battistrada. La pressione del pneumatico non deve mai superare il valore massimo riportato sul lato del pneumatico. Le case automobilistiche spesso suggeriscono una pressione inferiore a quella massima perché i pneumatici daranno una guida più morbida. Ma far funzionare le gomme a una pressione maggiore migliorerà il chilometraggio.

Disallineamento delle ruote fa sì che l'interno o l'esterno si usurino in modo non uniforme o abbiano un aspetto ruvido e leggermente strappato.

Per ulteriori informazioni su pneumatici e argomenti correlati, controlla i link nella pagina successiva.