S11 Ruedas

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Mecanismos del automóvil Las ruedas y neumáticos

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Mecanismos del automóvil

Las ruedas y neumáticos

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La ruedas constituyen el punto de apoyo entre el vehículo y el suelo, realizando la función de propulsarlo y frenarlo.

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Misión de las ruedas

-Soportar el peso y la carga del vehículo.

- Transmitir la fuerza motriz.

- Asegurar la direccionabilidad del vehículo, manteniéndolo en su trayectoria.

- Contribuir a la estabilidad de la frenada.

- Contribuir a mejorar la eficacia de la suspensión.

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Neumático o cubierta

Aro o llanta

Componentes de las ruedas

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El aro o llanta

Es el componente giratorio que soporta la carga y está situado entre el neumático y el eje (UNE 26-291-80).

Son fabricadas de chapas de acero estampado o laminado. También las hay de una sola pieza, como las fundidas de aleaciones ligeras.

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La llanta pueden estar formado por una sola pieza integral, estar unidos o ser desmontables.

Tiene dos componentes:

1) La llanta propiamente dicha, es la parte de la rueda metálica que, mediante un perfil adecuado, sirve de soporte al neumático, y

2) El disco o centro de la rueda, es la parte de la rueda que une la llanta con el cubo de la rueda.

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Partes de Aros o llantas

Aro de chapa de acero (6Jx14 H2)1.Pestaña2.Espaldón3.Doble resalte (Hump)4.Llanta5.Garganta6.Base7.Orificio de ventilación8.Reborde9.Disco del aroD.Diámetro del aroL.Diámetro del orificio del aroM.Ancho entre pestañasN.Orificio centralET. Profundidad de bombeo

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-Diámetro nominal en pulg, es el que corresponde al asiento del talón del neumático.-Tipo de llanta: x, cuando es de base honda y – para base plana (DIN 7817)-Ancho entre pestaña, en pulg. -Perfil, se utiliza una o varias letras: B,C,D,J,JJ,JK y K

Nomenclatura de una llanta

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El perfil es la característica fundamental de la llanta, se distinguen las siguientes partes:

-Pestaña, donde se apoya lateralmente el talón del neumático.-Asiento del talón, proporciona soporte radial al neumático-Base o garganta, comprendida entre ambos asientos del talón.-Resalte,

Perfil de una llanta

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En función del perfil, las llantas se clasifican en:

a)Llanta de base honda (de una sola pieza). La base queda mas profunda que su centro, para permitir el montaje y desmontaje del neumático.

b)Llantas de base plana o desmontables en dos, tres, cuatro o cinco piezas.

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Los turismos actuales disponen de neumáticos radiales sin cámara, que son montados en llantas únicamente provistas de resaltes de seguridad, para evitar pérdidas de presión.

Las llantas que se emplean en los turismos son casi exclusivamente las de base honda con doble resalte (Hump), asiento oblicuo y pestaña en forma de J

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Marcas de las llantas con resaltes de seguridad

Las marcas de las llantas con resaltes de seguridad deben incluir, a continuación de la designación dimensional.

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Ejemplo

4,5 x J 15

Se trata de una llanta de 4,5 pulgadas de ancho, llanta de una sola pieza, tiene un diámetro nominal de 15 pulgadas y el perfil “J”

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El neumático

Son anillos hinchables que se colocan alrededor de la llanta, manteniendo un cojín de aire a determinada presión entre el disco y el suelo.

Su misión es la proporcionar una buena superficie de contacto con el suelo a elevada adherencia, absorber las desigualdades del terreno, lo que constituye una ayuda al sistema de suspensión y proporciona mayor comodidad para los pasajeros.

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Partes de los neumáticos

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Nomenclatura de los neumáticos

Michelin ENERGY 295/80 R 22,5 152 M TUBELESS T0206

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Presión de los neumáticos

La presión de inflado es responsable de garantizar el funcionamiento correcto del neumático.

Por lo tanto, para soportar la carga, la velocidad y todos los esfuerzos durante el rodaje, es preciso que la presión sea adecuada.

Ella debe ser regulada en función de tres características:-dimensión del neumático, -carga por eje, y -velocidad normal del vehículo.

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Es muy importante mantener el nivel de presión adecuado en los neumáticos para la seguridad.

Una baja presión en los neumáticos eleva la temperatura, y como consecuencia viene la resistencia a rodar, el desgaste y en muchos casos el deterioro prematuro de los neumáticos.

Una alta presión en los neumáticos, afecta a los sistemas de amortiguación y dirección del vehículo.

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Dimensiones de las ruedas

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Radio estático con carga

El neumático se deforma bajo el efecto de la carga.La distancia del centro de la rueda al suelo se denomina “radio bajo carga”, y se le calcula por la siguiente relación:

0,93 a 0,95

:

, radio bajo carga

, radio sin carga

c r

c

r

r r

donde

r

r

Deformación bajo la misma presión

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Radio dinámico de la rueda

Su valor se incrementa con relación al radio bajo carga de la rueda:

2 al 3% del , a 60 - 70 km/h

3 al 4% del , a 100 km/h

Para ruedas de flancos rectos:

6% , para cualquier velocidad

:

, radio bajo carga

, radio dinámico de la rueda

D c

D c

D c

c

D

r r

r r

r r

donde

r

r

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Circunferencia de rodadura

Es el camino que recorre la banda de rodadura del neumático por cada vuelta, originada por el radio dinámico de la rueda.

Su valor está dado por la siguiente relación:

2. .

:

, radio dinámico

, longitud de la circunferencia o perímetro

D

D

L r

donde

r

L

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Dinámica de la rueda

, Fuerza de tracción del vehículo, eje x

, Fuerza de resistencia a la rodadura, eje x

, Fuerza vertical debido al peso del vehículo, eje y

, Fuerza lateral vertical debido a la aceleración en las

t

r

v

l

F

F

F

F curvas, eje z

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Condiciones de estabilidad

Círculo de Kamm

Mientras la resultante Fr se mantenga inscrita en el interior del círculo de Kamm, el vehículo mantendrá su guiabilidad.

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Condiciones de inestabilidad

La fuerza resultante Fr, sale fuera de los límites del círculo de Kamm, el conductor ya no puede dominar la trayectoria del vehículo, entrando así en una maniobra crítica

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Aceleración brusca

Caso de aceleración brusca sin movimiento de la dirección.La fuerza resultante Fr es igual a la fuerza de tracción Ft.El vehículo pierde su guiabilidad, es decir, cualquier intento de fuerza lateral Fl implicaría la salida de la Fuerza resultante Fr del círculo de kamm.

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Resistencia a la rodadura

La resistencia a la rodadura puede expresarse como la fuerza horizontal resultante, denominada fuerza de resistencia a la rodadura Fr.La relación de esta fuerza y la carga normal a la superficie (G) aplicada a la rueda se denomina coeficiente de resistencia a la rodadura

donde:

, valor del coeficiente de rozamiento

, peso del vehículo

, Fuerza de resistencia a la rodadura

r

r

Ff

G

f

G

F

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Cuando el neumático rueda sobre una superficie se disipa energía, tanto por las deformación de la superficie como del neumático, por efecto del rozamiento entre ambas, produce calor, lo que origina el calentamiento del neumático.

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Relación entre la resistencia a la rodadura y la fuerza de reacción normal

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Coeficiente de resistencia a la rodadura en función de la velocidad, para neumáticos

diagonales y radiales.

Firme

Coeficiente de resistencia

a la rodadura (f)Neumáticos de turismo sobre Adoquines grandes 0,013Adoquines pequeños 0,013Hormigón, asfalto 0,011Gravilla aplanada 0,02Macadam de alquitrán 0,025Camino de tierra 0,05suelo arado 0,1 a 0,35Neumáticos de vehículos industriales sobre hormigón/asfalto 0,006 a 0,01Ruedas todo terreno sobre suelo arado 0,14 a 0,24Tractor a oruga sobre suelo arado 0,07 a 0,12Rueda sobre carril 0,001 a 0,002

Coeficiente de resistencia a la rodadura en función del neumáticos y de calzada.

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En caso que un vehículo tenga que vencer una pendiente, la Resistencia a la rodadura es la componente horizontal, que está dada por la siguiente relación:

. cos . . .cos

donde:

, valor del coeficiente de rozamiento

, peso del vehículo

, inclinación de la pendiente

, masa del vehículo, kg

g, aceleración de la gravedad

roF f G f m g

f

G

m

roF

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Resistencia a la rodadura en curvas

En la marcha en curvas la resistencia a la rodadura se incrementa con la resistencia en curvas

roF

.k kF f G

El coeficiente de resistencia en curvas depende de la velocidad de marcha, del radio de la curva, de la cinemática de los ejes, de los neumáticos, de la presión del aire en los mismos y del comportamiento de la marcha oblicua.

kf