Program Pt Calculat Suprafata De Contact

[bogd]

Salutari tuturor. Am facut un programel care calculeaza suprafetele de contact a rotilor pe asfalt.

In urma cresterii presiunii din roti se poate miscora suprafata de contact fapt care duce la miscorarea frecarii (directie mai usoara, consum redus de combustibil, comportament imbunatatit la viraje datorita micsorarii posibilitatii de flexare laterala a cauciucurilor).

In urma scaderii presiunii in roti se poate creste suprafata de contact fapt care duce la cresterea frecarii (confort crescut, aderenta mai buna pe gheata, posibil sa ajute intr-o oarecare masura la o franare mai buna)

Ca punct de pornire sugerez valorile presiunilor date de producator.

Am trecut repartitia maselor ca fiind 60% fata si 40% spate. NU stiu daca acestea sunt valorile corecte, dar cred ca sunt apropiate. Pt un comportament cat mai bun al masinii este ideal ca suprafetele de contact fata si spate sa fie egale.

Programul permite schimbarea greutatii masinii, a distributiei maselor, a latimii rotilor fata si spate si a presiunilor initiale (cele date de producator). Exista un al doilea set de presiuni (finale) pt "simulare" a noilor suprafete de contact. Se poate alege si unitatea de masura a presiunii ATM sau BAR.

Se afiseaza suprafetele de contact fata si spate, initial si final precum si diferentele (inclusiv in procente).

Programul necesita dotNET framework 2.0 pt a functiona.

ContactPatch.zip

Modificat 30 Decembrie, 2007 de bogd

[RRS]

Nu ma pricep, dar intreb: indiferent de tipul caucicului (vara, iarna, directional etc.) ,,pata" de contact o fi aceeasi?

Good work Bogdan...

Si inca ceva... cu ce ma ajuta programelul, in afara de aflarea exacta a suprafetei de contact, care, personal, nu imi e prea utila... putem sa ii dam o alta utilitate?

Sa calculeze consumul, sau coeficientul de frecare etc.?

merci

[bogd]

Suprafata de contact este aceeasi indiferent de tipul cauciucului. De ce ? Pt ca suprafata de contact este data de o presiune si de o greutate.

Presiunea se masoara in kg/cm2 iar greutatea in kg. Masa masinii se repartizeaza intr-un procent pe puntea fata si restul pe spate. Acest procent difera de la o masina la alta. Dupa banuielile mele acest procent este de 60% fata 40% spate. La masinile sport cu motoare centrale-spate acest raport de distributie a greutatii este 50-50.

Presiunea in roti determina dimensiunea petei de contact avand in vedere ca masa masinii nu se schimba.

Sa zicem ca avem o masina care cantareste 1t, are masa distribuita 50% fata 50% spate si are presiunea in roti de 2 bar.

Facem transformarea bar-> kg/cm2 si rezulta: 2bar=2.03944 kg/cm2.

Daca masina cantareste 1t rezulta ca greutatea pe puntea fata este de 500 kg. Presupunem presiunea in ambele roti fata ca fiind identica rezulta ca suprafata de contact este aprox 245 cm2.

Dupa cum se vede pana acum nu a fost nevoie de nici o dimensiune sau caracteristica a rotilor pt a calcula aceasta pata de contact. De ce am pus si posibilitatea alegerii dimensiunii cauciucului ? Pt ca probabil sunt multe persoane care-si imagineaza (asa cum faceam si eu) ca daca isi pun cauciucuri mai late vor avea o suprafata de contact mai mare si drept urmare o franare mai buna. Se vede clar ca atat timp cat presiunea in roti este constanta schimband dimensiunea cauciucurilor nu influentam cu nimic dimensiunea petei de contact ci doar ii modificam forma.

De ce unele masini au cauciucuri atat de late daca nu au legatura cu suprafata de contact ? Pt ca acele masini au nevoie de o suprafata de contact care pt a putea fi obtinuta ar duce la o deformare f mare a cauciucului. Daca va uitati in partea de jos unde sunt calculate dimensiunile petelor de contact veti observa ca acestea sunt date ca un produs intre lungimea si latimea acesteia. De exemplu pt a obtine o pata de contact pe fata care are in jur de 820 cm2 folosind cauciucuri de 195 mm cum avem majoritatea ar trebui sa avem o presiune in roata de 1 bar rezultand o lungime a petei de contact de 40 cm. In schimb folosind cauciucuri de 335 mm este nevoie de o lungime a petei de contact de 25 cm.

Va dati seama cat ar fi de deformat cauciucul in primul caz. Probabil ca nici daca ar fi "pe janta" nu ar reusi sa ne dea acea lungime a petei de contact de 40 cm.

Consumul sau coeficientul de franare nu se pot calcula f usor, iar eu nu am cunostintele necesare pt asa ceva. Presiunile date de producator sunt un compromis intre confort si performanta. Folosind programul va puteti da seama cu cat se modifica pata de contact in cazul in care doriti sa cresteti presiunea sau s-o micsorati.

Exemplu: Pe unele etichete este trecuta presiunea pt autostrada care de obicei este mai mare decat cea de oras. De ce este mai mare ? Pt a micsora pata de contact micsorand frecarea, usurand un pic directia si micsorand consumul. In schimb cauciucurile se "intaresc" si deformarea laterala a cauciucului la curbe este micsorata rezultand un comportament mai bun al masinii in detrimentul confortului.

Poate pe unii dintre noi ii intereseaza mai mult confortul decat performantele si poate altora nu le pasa ca sunt mai zdruncimati la denivelari atat timp cat masina se comporta mai bine in viraje.

Forta de frecare nu este direct proportionala cu dimensiunea petei de contact. Depinde de aceasta pata, dar repet ca aceasta dependenta nu este liniara. Ce inseamna asta ? Ca daca micsoram pata de contact cu 50% asta nu inseamna ca vom avea o franare cu 50% mai putin eficienta, la fel cum nu vom avea o franare cu 50% mai eficienta in cazul in care marim pata de contact cu 50%.

Pt cei impatimiti dupa performanta in detrimentul confortului recomand ca presiunea sa nu depaseasca maximul presiunii suportate de cauciuc minus 10%. De exemplu pt un cauciuc care suporta o presiune de 4 bar recomand sa nu se depaseasca presiunea de 3.6 bar. In timpul rularii cauciucul se incalzeste si presiunea este dependenta de temperatura, rezultand o crestere a acesteia.

Intotdeauna cand masurati presiunea aveti grija sa fie la rece.

In cazul in care apare uzura neuniforma a cauciucului:

- uzat mai mult centrul rezulta ca presiunea aleasa este prea mare.

- uzate mai mult lateralele rezulta ca presiunea este prea mica.

Modificat 30 Decembrie, 2007 de bogd

[d-rive]

Nu vreau sa te dezamagesc dar esti departe de realitate/practica (ca si calcul ma refer).

Pata de contact difera de la un pneu la altul, de la un producator la altul. Rigiditatea pneurilor e diferita. Ceea ce spui tu aici e valabil doar intr-o situatie ideala, ipotetica si atat. Practic, lucrurile sunt un pic diferite.

Oricum, de apreciat intentia si munca ta ;) :icon_thumright:

Fenomenul e mult mai complex, pata de contact, material, aderenta, felul suprafetei de contact etc...

[garfield]

...temperatura!!

dar care e rostul acestiu calcul (inexact de fel)?

[doctorul]

mi se pare extrem de logic ca "pata" de contact sa aiba o legatura extrem de directa cu profilul cauciucului si deci cu tipul acestuia.

e de ajuns sa ne imaginam un cauciuc de tractor versus o pereche de "slick-uri"!

[cristianionut]

De apreciat intentia ta bogd dar as vrea sa lasam un pic calculele teoretice si sa vorbim pe lucruri-exemple practice. Cit trebuie sa am eu presiune la golf 4 in conditii normale? Eu folosesc 2.2 atm la toate rotile. Daca bag 2.5 ce se intimpla? Imi clantane dintii in gura la gropi..... :)

[cristianionut]

De apreciat intentia ta bogd dar as vrea sa lasam un pic calculele teoretice si sa vorbim pe lucruri-exemple practice. Cit trebuie sa am eu presiune la golf 4 in conditii normale? Eu folosesc 2.2 atm la toate rotile. Daca bag 2.5 ce se intimpla? Imi clantane dintii in gura la gropi..... :)

[bogd]

Programul nu tine cont de nici o rigiditate, care si ea este dependenta de temperatura. Nu tine cont de altfel nici de profilul cauciucului. Considerati ca suprafata de contact este perfect plana, la fel considerati si pt cauciuc.

A avut cineva curiozitatea sa masoare cu ruleta cat este lungimea petei de contact la masina lui (pt o roata) si a comparat cu ce zice programul ? Sunt curios cat de departe de adevar este programul.

Nu am pretentia ca programul calculeaza perfect suprafata petei de contact, dar daca cineva vrea sa se joace cu presiunile din cauciucuri poate vedea cel putin aproximativ ce se intampla.

Inca o mentiune: programul considera pata de contact ca fiind un dreptunghi. De fapt este un dreptunghi care are laturile un pic rotunjite. Pt un cauciuc care are latimea de 195 la sol poate fi 180, 185, 195, 205, 210 si asa mai departe in functie de presiune, dar pata de contact are suprafata calculata.

Ii rog pe cei care au masurat cu ruleta lungimea petei pt o roata sa posteze valoarea masurata de ei si valoarea afisata de program. In felul acesta putem vedea cat de mare este eroarea programului. (Nu uitati sa setati unitatea de masura a presiunii, precum si greutatea masinii si evident latimea cauciucului)

Modificat 31 Decembrie, 2007 de bogd

[bubu best]

salut,

probabil ca nu ai stiut, dar exista un site unde sunt explicate toate aceste lucruri. daca te-ai inspirat de pe aici ar fi trebuit sa amintesti sursa.

pagina 1: http://www.carbibles.com/tyre_bible.html#

pagina 2: http://www.carbibles.com/tyre_bible_pg2.html

cred ca aici gasiti cam tot ce va poate interesa despre anvelope, dimensiuni, etc

succes si "la multi ani!" :icon_cool:

Imagine driving on to a glass road and looking up underneath your tyres. This is the example contact patch (in red) for the situation I explained above. The narrower tyre has a longer, thinner contact patch. The fatter tyre has a shorter, wider contact patch, but the area is the same on both.

Modificat 1 Ianuarie, 2008 de bubu best

[bogd]

Dap, ai dreptate. De pe situl acela m-am inspirat. Imi pare rau ca nu am pus in program un link catre acel site, dar am facut programul noaptea si am uitat. Multumesc ca mi-ai atras atentia. In cazul in care voi mai face modificari la program promit sa pun un link catre pagina de inspiratie si sa acord creditele cuvenite autorului. Inca o data scuze pt scapare.

[Stefan_B]

Pt cei impatimiti dupa performanta in detrimentul confortului recomand ca presiunea sa nu depaseasca maximul presiunii suportate de cauciuc minus 10%. De exemplu pt un cauciuc care suporta o presiune de 4 bar recomand sa nu se depaseasca presiunea de 3.6 bar. In timpul rularii cauciucul se incalzeste si presiunea este dependenta de temperatura, rezultand o crestere a acesteia.

Intotdeauna cand masurati presiunea aveti grija sa fie la rece.

In cazul in care apare uzura neuniforma a cauciucului:

- uzat mai mult centrul rezulta ca presiunea aleasa este prea mare.

- uzate mai mult lateralele rezulta ca presiunea este prea mica.

Salut - cele 2 afirmatii sunt contradictorii (in cele 2 paragrafe), si numai a doua e corecta.

Cresterea presiunii peste cea recomandata scade consumul, dar CRESTE distanta de franare, si scade f. puternic aderenta cauciucului.

Pentru determinarea presiunii optime, se folosesc termometre cu infrarosu, piste de incercare si soferi buni. Cel mai bine pt sanatatea dvs si a partenerilor de trafic e sa respectati recomandarea constructorului.

Modelul pe baza caruia s-a realizat programul e simplist, si incorect practic (se numeste aproximare grosolana). Forma petei de contact nu e dreptunghiulara ci mai complexa. Banda de rulare se deformeaza, si e f. important ca forma petei sa fie corecta pentru a asigura o aderenta maxima.

[bogd]

Colegul bubu best a postat linkurile catre pagina din care m-am inspirat pt realizarea programului. Este drept ca programul calculeaza acea pata de contact considerand-o un dreptunghi. Este drept ca acele calcule nu sunt 100% exacte.

Ideea programului este aceea de a putea observa cum variaza aceasta pata de contact in functie de presiunea din roti chiar daca acest calcul nu are o acuratete deosebita.

Este adevarat ca o presiune mai mare scade consumul, dar in acelasi timp scade suprafata petei de contact la fel cum este adevarat ca o presiune mai mica creste consumul, dar creste suprafata petei de contact.

Pentru oras este data o presiune (de producator) iar pentru autostrada este data alta presiune. Deci care este presiunea optima ?

"e f. important ca forma petei sa fie corecta pentru a asigura o aderenta maxima." - o aderenta maxima obtii cu o suprafata maxima care rezulta in urma folosirii unei presiuni minime. Care e forma corecta a petei ?

Parerea mea (si va rog sa ma corectati daca gresesc) este ca producatorul a dat o presiune de compromis intre consum si aderenta. Poate sunt unele persoane pt care nu conteaza prea mult consumul. (Nu spun ca se fac economii de ordinul litrilor %) Poate sunt unele care doresc un consum minim si care merg relativ incet cu masina incat sa nu fie nevoie de o suprafata a petei de contact extrem de mare. Nu cred oricum ca cineva s-ar apuca sa modifice cu mai mult de 20% presiunile fata de cele date de producator.

Ce rol are termometrul cu infrarosu la determinarea presiunii optime ?

Stiu ca presiunea este dependenta proportional de temperatura, dar cu toate astea nu am vazut inca presiuni date pt diverse anotimpuri cu toate ca sunt diferente serioase de temperatura intre iarna si vara.

Modificat 6 Ianuarie, 2008 de bogd

[garfield]

Parerea mea (si va rog sa ma corectati daca gresesc) este ca producatorul a dat o presiune de compromis intre consum si aderenta...

...producatorul da o valoare medie din cele obtinute la teste(consum mediu si aderenta medie),nu?

Modificat 6 Ianuarie, 2008 de garfield

[I_am_Stealth]

Mi-am aruncat si eu o privire rapida peste program si pot spune ca e perfect pentru a intelege ce se intampla in mare.

bogd, din ceea ce scrii deduc ca nu ai cunostinele necesare (de fizica, chimie, etc. ) pentru a intelege fenomenul fizic, insa poti foarte usor sa adaugi niste "module" ;) programelului tau folosind anumite aproximatii legate de suprafata, coef de frecare, etc.

As vrea sa adaug urmatoarele:

1. NU exista un calcul teoretic exact care sa reproduca perfect realitatea in orice situatie! Combinatiile de model cauciuc, temperatura, presiune, suprafata, materiale sunt asa de multe incat ar fi nevoie de luni de zile de munca pentru a modela si introduce toti acesti parametri in ecuatii.

2. O aproximare FOARTE buna poate fi facuta mult mai usor si va fi foarte aproape de realitate.

3. Ceea ce ai expus in program, de pe carbibles sau altundeva, se apropie de realitate doar considerand ca suprafata de rulare nu are goluri.

Pe de alta parte sa stii/stiti ca iarna, o suprafata de rulare CAT MAI MICA este preferabila din punctul de vedere al aderentei.

Simpla uzura a cauciucurilor poate modifica cu centimetri intregi diametrul unui cauciuc si calculele devin aproximative oricum.

Daca ai vreme si chef sa imbunatatesti ce ai facut, eu in limita timpului/chefului pot ajuta cu una alta, mai putin programare in .net sau ce ai folosit :P

[Stefan_B]

Ce rol are termometrul cu infrarosu la determinarea presiunii optime ?

Presiunea optima se determina a.i. toata latimea cauciucului sa "apese" pe asfalt. Practic, cand presiunea e prea mare, zona centrala a anvelopei se incalzeste mai mult, cea exterioara ramane mai rece. Invers, cand presiunea e mai mica, se incalzesc marginile mai mult. Temperatura se masoara in adanciturile profilului, nu pe exteriorul lui. Tinta e ca temperatura sa fie cat mai constanta in conditii de test, adica nu in linie dreapta, dar nici in derapaj - se merge pe circuit. Presiunea in cauciucuri afecteaza stabilitatea laterala si comportarea pe vreme umeda. Pana ajunge la valorile alea, producatorul "munceste" un pic, pt ca e un optim care "merge" in majoritatea conditiilor. Pentru mai multe detalii, vedeti procedurile de determinare a presiunii pentru track racing.

Bogd, imi cer scuze - nu am vrut sa denigrez programul tau - am idee de cata munca intra pana faci un program. Ce vreau sa spun e doar ca e destul de greu sa ajungi la rezultate mai bune decat producatorul, doar din calcule si fara teste pe pista...

[bogd]

@pisicuta: Nu e nevoie sa-ti ceri scuze. Nu am considerat deloc ca mi-ai fi "denigrat" programul, din contra, am mai invatat ceva.

@I_am_Stealth: Ce module crezi ca s-ar putea adauga ? Nu ma pricep nici la fizica si nici la chimie, dar daca-mi explici cum se calculeaza ceva o scoatem la capat cumva :D

[I_am_Stealth]

Pai asa, fara prea multa cugetare, parerea mea e ca relevant ar fi sa calculezi cat din suprafata de contact este "pierdut" sau "lipseste" datorita "modelului" de cauciuc. Practic sa calculezi procentual cat reprezinta "gol" din cauciuc. Ar fi o arie de calculat, lungimea x latimea - care de cele mai multe ori este constanta. Deci daca ai zig-zag simetric spre exemplu (numar de zigzag x lungime element zigzag x latime element zig-zag )/ latime banda de rulare x lungime pe care numeri zigzagurile ( daca vrei tot cauciucul :lol: ).

Asta sa zicem ca da un 5% la un cauciuc normal si poate 50% la un cauciuc de noroi sau de gheata. Habar nu am cat ar da, am zis si eu asa, aiurea.

Ce ai mai putea introduce ar fi coeficientul de frecare al diferitelor suprafete + distanta de franare de la o anumita viteza cu acel tip de cauciuc. :lol:

Nu e FOARTE complicat, dar implica ceva timp. Au fost facute de catre unii, altii deja pe net.