Ángulo de deslizamiento

Término o maniobra en dinámica vehicular

En dinámica de vehículos , el ángulo de deslizamiento ^[1] o ángulo de deslizamiento lateral ^[2] es el ángulo entre la dirección en la que apunta una rueda y la dirección en la que realmente se desplaza (es decir, el ángulo entre el vector de velocidad de avance y la suma vectorial de la velocidad de avance y la velocidad lateral de la rueda , como se define en la imagen de la derecha). ^[1]^[3] Este ángulo de deslizamiento da como resultado una fuerza, la fuerza de viraje , que está en el plano de la zona de contacto y es perpendicular a la intersección de la zona de contacto y el plano medio de la rueda. ^[1] Esta fuerza de viraje aumenta aproximadamente de forma lineal durante los primeros grados del ángulo de deslizamiento, luego aumenta de forma no lineal hasta un máximo antes de comenzar a disminuir. ^[1] $Estilo de visualización v_{x}$ $Estilo de visualización v_{x}$ $Estilo de visualización v_ {y}}$

El ángulo de deslizamiento se define como ${\estilo de visualización \alpha}$
$\alpha \triangleq -\arctan \left({\frac {v_{y}}{|v_{x}|}}\right)$

Causas

Un ángulo de deslizamiento distinto de cero surge debido a la deformación de la carcasa y la banda de rodadura del neumático . A medida que el neumático gira, la fricción entre la zona de contacto y la carretera hace que los "elementos" individuales de la banda de rodadura (secciones finitas de la banda de rodadura) permanezcan estacionarios con respecto a la carretera. Si se introduce una velocidad de deslizamiento lateral u , la zona de contacto se deformará. Cuando un elemento de la banda de rodadura entra en la zona de contacto, la fricción entre la carretera y el neumático hace que el elemento de la banda de rodadura permanezca estacionario, pero el neumático continúa moviéndose lateralmente. Por lo tanto, el elemento de la banda de rodadura se "desviará" lateralmente. Si bien es igualmente válido enmarcar esto como el neumático/rueda que se desvía alejándose del elemento estacionario de la banda de rodadura, la convención es que el sistema de coordenadas esté fijo alrededor del plano medio de la rueda.

A medida que el elemento de la banda de rodadura se mueve a través de la superficie de contacto, se desvía más del plano medio de la rueda. Esta deflexión da lugar al ángulo de deslizamiento y a la fuerza de viraje . La velocidad a la que se acumula la fuerza de viraje se describe mediante la longitud de relajación .

Efectos

Las relaciones entre los ángulos de deslizamiento de los ejes delantero y trasero (una función de los ángulos de deslizamiento de los neumáticos delanteros y traseros respectivamente) determinarán el comportamiento del vehículo en una curva determinada. Si la relación de los ángulos de deslizamiento delanteros y traseros es mayor que 1:1, el vehículo tenderá a subvirar , mientras que una relación de menos de 1:1 producirá sobreviraje . ^[2] Los ángulos de deslizamiento instantáneos reales dependen de muchos factores, incluida la condición de la superficie de la carretera, pero la suspensión de un vehículo puede diseñarse para promover características dinámicas específicas. Un medio principal para ajustar los ángulos de deslizamiento desarrollados es alterar el par de balanceo relativo (la velocidad a la que se transfiere el peso de la rueda interior a la exterior en una curva) de adelante hacia atrás variando la cantidad relativa de transferencia de carga lateral delantera y trasera . Esto se puede lograr modificando la altura de los centros de balanceo o ajustando la rigidez del balanceo, ya sea a través de cambios de suspensión o la adición de una barra estabilizadora .

Debido a las asimetrías en el deslizamiento lateral a lo largo de la superficie de contacto, la fuerza resultante de este deslizamiento lateral se produce lejos del centro geométrico de la superficie de contacto, una distancia descrita como la pista neumática , y así crea un torque en el neumático, el llamado torque de autoalineación .

Medición del ángulo de deslizamiento

Hay dos formas principales de medir el ángulo de deslizamiento de un neumático: en un vehículo mientras está en movimiento o en un dispositivo de prueba específico.

Hay varios dispositivos que se pueden utilizar para medir el ángulo de deslizamiento de un vehículo mientras se mueve; algunos utilizan métodos ópticos, otros utilizan métodos inerciales, algunos utilizan GPS y algunos utilizan tanto GPS como inerciales.

Se han desarrollado varias máquinas de prueba para medir el ángulo de deslizamiento en un entorno controlado. Una máquina de prueba de neumáticos de motocicleta se encuentra en la Universidad de Padua . Esta utiliza un disco de 3 metros de diámetro que gira debajo de un neumático mantenido en un ángulo de dirección y caída fijo, hasta 54 grados. Los sensores miden la fuerza y el momento generados, y se realiza una corrección para tener en cuenta la curvatura de la pista. ^[2] Otros dispositivos utilizan la superficie interior o exterior de tambores giratorios, tablones deslizantes, cintas transportadoras o un remolque que presiona el neumático de prueba contra una superficie de carretera real. ^[1]

Véase también

Referencias

^ abcde Pacejka, Hans B. (2006). Dinámica de neumáticos y vehículos (segunda edición). Sociedad de Ingenieros Automotrices. pp. 3, 612. ISBN 0-7680-1702-5.
^ abc Cossalter, Vittore (2006). Dinámica de motocicletas (segunda edición). Lulu.com. págs. 47, 111. ISBN 978-1-4303-0861-4.
^ Clark, SK (1971). Mecánica de neumáticos (1.ª ed.). NHTSA . Consultado el 26 de febrero de 2023 .

[Pacejka-1] Pacejka, Hans B. (2006). Dinámica de neumáticos y vehículos (segunda edición). Sociedad de Ingenieros Automotrices. pp. 3, 612. ISBN 0-7680-1702-5.

[Cossalter-2] Cossalter, Vittore (2006). Dinámica de motocicletas (segunda edición). Lulu.com. págs. 47, 111. ISBN 978-1-4303-0861-4.

[clark71-3] Clark, SK (1971). Mecánica de neumáticos (1.ª ed.). NHTSA . Consultado el 26 de febrero de 2023 .