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Los neumáticos para carretera y otros vehículos de alta velocidad se inflan con aire debido a un hecho básico sobre el caucho: flexionarlo genera calor, y cuanto más caucho haya, y cuanto más y más rápido lo flexione, más caliente será.

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Por lo tanto, la mayor parte del volumen de los neumáticos modernos es aire, que puede flexionarse sin generar calor. No siempre fue así. Los camiones de carretera no operaban en los EE. UU. Antes de 1926 porque no existían neumáticos capaces de transportarlos a 40 mph. Los camiones de la ciudad rodaban con llantas sólidas que se convertían en atascos calientes si se ejecutaban a una velocidad diferente a la de parar y avanzar.

El aire de inflado está contenido dentro de una estructura de neumático llamada carcasa, construida con capas impregnadas de caucho (capas) de fibras de alta resistencia como poliéster, aramida o incluso acero. Aplicada al exterior de esta carcasa hay una banda de goma resistente al desgaste, la banda de rodadura, que en realidad hace contacto rodante con la superficie de la carretera. La superficie interna de la carcasa está sellada por una fina capa de caucho butílico de baja permeabilidad a los gases.

La carcasa transmite el agarre generado por la banda de rodadura al borde de la rueda. El aire de inflado mantiene las fibras de la carcasa siempre en tensión para que no se doblen, y es a través de esta tensión que se transmiten las fuerzas de los neumáticos.

Si un neumático de motocicleta fuera un cuerpo perfectamente rígido, como una bola de acero duro, tocaría la carretera en un solo punto. Pero debido a que la carcasa del neumático es flexible y está inflada con aire compresible, bajo carga, la banda de rodadura se aplana en contacto con el pavimento para formar lo que se llama la huella del neumático. Aquí es donde se generan las fuerzas que conducen la motocicleta y mantienen su estabilidad.

A medida que rueda un neumático, su banda de rodadura se aplana a medida que ingresa a la huella, doblándose en el proceso. Luego se dobla cuando un elemento dado de la banda de rodadura deja la huella en su borde posterior. Cuanto menor es la presión de inflado, mayor es la huella y más se debe doblar y doblar el caucho para entrar y salir. Es principalmente esta flexión la que genera calor en un neumático rodante.

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En la era Michelin anterior, Valentino Rossi, visto aquí en el Mazda Raceway Laguna Seca en 2006, favoreció una construcción de neumáticos traseros más rígida que su compañero de equipo de fábrica en Yamaha, el estadounidense Colin Edwards. Andrew Wheeler / AutoMotoPhoto

Podemos tener una idea aproximada del área de la huella dividiendo la carga transportada por el neumático por su presión de inflado. Por lo tanto, si un neumático lleva una carga de 300 libras y se infla a 30 psi, entonces el área de la huella sería de aproximadamente 10 pulgadas cuadradas. El área de huella real es menor que este ideal porque la carcasa del neumático no es perfectamente flexible, como el globo de un niño, pero tiene cierta rigidez incorporada. A medida que aumenta la presión de inflación, el área de huella disminuye y viceversa.

Varias variables básicas determinan la temperatura de funcionamiento de los neumáticos. Son la temperatura del pavimento, la presión de inflado, la carga y la velocidad. ¡No es de extrañar que haya habido problemas de neumáticos a lo largo de los años en la carrera de motocicletas Daytona 200! La velocidad es muy alta y la inclinación de 31 grados agrega fuerza "centrífuga" al peso del vehículo.

Las fallas destructivas muy publicitadas de los neumáticos en ciertos SUV se produjeron debido a desafortunadas combinaciones de carga pesada, alta velocidad, baja inflación y temperaturas de verano.

El caucho, las fibras de neumáticos sintéticas y los sistemas adhesivos que los mantienen unidos comienzan a perder resistencia y luego integridad estructural a temperaturas más altas de lo normal. Las diferentes condiciones de diversas aplicaciones de neumáticos requieren rangos específicos de presiones de inflado.

En motocross, se necesita una gran huella de neumático para dar el máximo agarre en superficies sueltas, por lo que estos neumáticos están diseñados para funcionar a bajas presiones, como 14 psi. Para evitar que las llantas se resbalen en sus llantas a tales presiones, generalmente se requieren cerraduras de llanta. Debido a que una moto dura aproximadamente 45 minutos, se inspeccionan los neumáticos y se verifican sus presiones con frecuencia.

Se espera que los neumáticos para camiones de carretera lleven 5.800 libras cada uno en funcionamiento continuo (18 ruedas multiplicadas por 5.800 libras equivalen a 104.000 libras). Para mantener su temperatura bajo control, se inflan a aproximadamente 100 psi y están diseñados para brindar un servicio prolongado a esta presión.

Para proporcionar la comodidad y el agarre que requieren los conductores de automóviles, los neumáticos de los automóviles se inflan a presiones mucho más bajas, generalmente en el rango de 28-40 psi. Tuve la experiencia de dos viajes en furgoneta sin escalas a la costa oeste, uno con neumáticos de polarización multicapa de estilo antiguo y el otro con radiales modernos de una sola capa. Lo has adivinado: los neumáticos de polarización “super-duty” de varias capas se sobrecalentaron y uno se deshizo. Los radiales de estructura más delgada, debido a que la cantidad reducida de caucho en ellos generaba menos calor, hizo el viaje de ida y vuelta sin incidentes.

Los técnicos de Dunlop se sorprendieron al descubrir que el 40 por ciento de las bicicletas cuyas presiones de neumáticos midieron en un rally estaban sustancialmente infladas.

Las grandes aeronaves comerciales reciben las ruedas y neumáticos más pequeños posibles porque cualquier peso adicional reduce los ingresos de pasajeros y carga. Sus neumáticos de engranajes principales miden aproximadamente 4 pies de altura y se inflan a 300 psi, con cada neumático que transporta 50, 000-60, 000 libras. Un Airbus A380 con 20 ruedas principales nos proporciona esta aritmética: 20 x 60, 000 libras = 1, 200, 000 libras, el peso máximo aproximado de despegue para este tipo.

Aunque la carrera de despegue finaliza a alta velocidad, aproximadamente 180 nudos, solo dura un poco más de 30 segundos, después de lo cual el equipo se retrae y los neumáticos tienen el resto del vuelo durante el cual se enfrían. Incluso el rodaje en el peso de despegue genera mucho calor: Concorde requería restricciones especiales de rodaje para mantener las temperaturas de los neumáticos en niveles seguros.

La gran llanta trasera MotoGP 2006 de Michelin se infló a una barra increíblemente baja de 0.9-1.1 bar (13-16 psi) para dar la gran huella que Honda necesitaba para la aceleración fuera de la esquina. La estructura de ese neumático tuvo que ser diseñada para funcionar a una temperatura segura a pesar de la baja presión. Una idea de los requisitos conflictivos que un neumático debe cumplir vino de dos conversaciones de Laguna Seca el mismo día, una con Colin Edwards Jr. y la otra con Valentino Rossi. El estilo de conducción de Edwards requería un frenado tardío y brusco y un giro temprano, seguido de una aceleración fuerte. Esa aceleración requirió una gran huella, que requiere una cubierta de neumático bastante flexible.

El estilo de Rossi era diferente: frenó antes y con menos fuerza, llevando más velocidad a través de las curvas en un ángulo de inclinación alto. Si intentara usar la elección de neumáticos de Edwards, su bicicleta, en sus palabras, "saltaría de lado" mientras su carcasa flexible se doblaba bajo la pesada carga de las curvas de Rossi. Por lo tanto, Rossi necesitaba una carcasa de neumático más rígida.

Una bicicleta de turismo cargada puede escalar fácilmente más de 1, 000 libras, pero sus neumáticos no son mucho más grandes que los de las bicicletas que pesan la mitad. Los neumáticos Touring se mantienen dentro del rango de temperatura de operación segura mediante el uso de presiones de inflado más altas en el rango de más de 40 psi. Los técnicos de Dunlop se sorprendieron al descubrir que el 40 por ciento de las bicicletas cuyas presiones de neumáticos midieron en un rally estaban sustancialmente infladas. Los pasajeros de hoy tienden a dar por sentados los neumáticos. No lo hagas Mantenga un buen medidor de presión de los neumáticos, conozca las presiones recomendadas y asegúrese de que se mantengan.

Existen límites para la presión de inflado que puede soportar la estructura de un neumático determinado. Es por esta razón que los fabricantes de neumáticos para motocicletas solicitan que no se usen más de 60 psi para el asiento de los talones (presionando para asentar los cordones de un recién montado firmemente contra las caras internas de las bridas de la llanta). Vi una trágica demostración del peligro de presiones más altas en 1976 en Daytona. Alguien que intentaba asentar los cordones de una llanta nueva seguía agregando más y más presión hasta que los alambres de las llantas se estiraban y se elevaban sobre la brida de la llanta. La explosión resultante sopló un trozo de la muñeca del hombre.

Gene Romero pudo establecer la pole en Daytona en 1970 mientras usaba una presión de inflado de neumáticos más alta de lo normal para reducir la fricción de rodadura. Son las carreras, donde la vida útil de los neumáticos puede ser tan pequeña como 60 millas y los técnicos de neumáticos nunca están muy lejos.