Stratul anticapilar si stratul anticontaminant

Stratul anticapilar se executa din balast cu o grosime de min 15 cm dupa compactare, fiind mai mare decat inaltimea capilara maxima. Si acest strat de protectie se ia in considerare in calculele de dimensionare si de verificare la inghet-dezghet a structurii rutiere.

Stratul anticontaminant (izolator) se executa din nisip sau din geotextile, atunci cand nu se realizeaza strat de forma sau atunci cand straturile de fundatie, respectiv celelalte straturi de protectie nu indeplinesc si acest rol. Grosimea stratului anticontaminant din nisip este de 7 cm dupa compactare si nu se ia in considerare la dimensionarea structurii rutiere si la verificarea acesteia la inghet-dezghet. Stratul izolator din geotextile poate indeplini si rol drenant, cu conditia executarii sale pana la talazurile santurilor, caz in care cota sa va fi cu min 15 cm mai mare decat cota fundului dispozitivului de scurgere a apelor de suprafata.

Metodologia efectuarii controlului asupra functionarii tahografelor si utilizarii diagramelor tahografice pentru urmarirea activitatii autovehiculelor

Organele de control verifica urmatoarele probleme legate de functionarea tahografelor si utilizarea diagramelor tahografice pentru urmarirea activitatii autovehiculelor:

La plecarea autovehiculelor din garaj

– indrumarea in cursa a autovehiculelor ce vor executa transporturi numai daca aparatul tahograf functioneaza.

– emiterea de catre personalul autocoloanelor (autobazelor) a numarului de diagrame necesar introducerii in aparat pe toata durata executarii transportului.

– inscrierea, in partea centrala a diagramei, a datelor de identificare (numar de inmatriculare, seria foii de parcurs, data, indicatia contorului la plecare).

– introducerea corecta a diagramei in aparat.

– intoarcerea mecanismului ceasornic al aparatului si reglarea mecanismului de inregistrare a timpului in circulatie si stationare.

– daca cablul de antrenare (kilometraj) este montat conform prescriptiilor tehnice.

– existenta sigiliilor aplicate atat in aparat, cat si la capetele cablului de antrenare.

In parcurs:

– functionarea normala a tahografului.

– se analizeaza diagramele si se stabileste daca au fost respectate: viteza legala, traseul programat si stationarile in locurile prevazute.

In toate cazurile, organul de control inscrie in foaia de parcurs locul, data, ora cand au fost efectuate controlul, deschiderea aparatului, constatarile si masurile luate. Se indica obligatoriu numarul autorizatiei (ordinului) de control si numele si prenumele citet.

La sosirea in garaj:

– functionarea normala a tahografului.

– inscrierea pe diagrame a indicatiilor contorului kilometric la sosire.

– daca soferul a restituit sau are asupra sa in vederea restituirii toate diagramele primite la plecarea din garaj.

– starea cablului de antrenare, daca este montat corespunzator, daca sigiliile sunt intacte.

– daca personalul din autobaza analizeaza activitatea autovehiculelor pe baza inregistrarilor de pe diagramele tahografice si ia masuri pentru cazurile de depasire a vitezei legale, de nerespectare a itinerarului programat si de nejustificare a stationarilor in afara celor normale.

Cum functioneaza sistemul hybrid la Toyota Prius

La viteza mica – pana la o anumita viteza (mica) puterea este furnizata de catre motorul electric alimentat de la baterii.

Accelerare puternica – puterea este furnizata in mod hybrid din ambele surse, adica se foloseste atat motorul electric alimentat din baterii si generator cat si cel pe combustibil.

Pe Autostrada – in conditii de performanta maxima sursa de putere va fi exclusiv furnizata de catre motorul pe combustibil.

Frana sau Decelerare (micsorarea vitezei, coborare, etc) – in timpul franarii sau decelerarii energia de miscare se recupereaza, motorul electric functionand in regim de dinam, incarcand bateriile.

La stop (fara miscare) – motorul pe combustibil este oprit in mod automat pentrue economisire, iar motorul electric este in “ standby” urmand a fi pus in functionare foarte rapid cand se accelereaza.

Toyota Prius Motor

Pentru a creste gradul de siguranta al vehiculelor sale, compania Toyota actioneaza simultan pe doua fronturi: siguranta activa si siguranta pasiva. Cu un scor de 5 stele Euro-NCAP si o gama larga de dotari de siguranta activa si pasiva, Prius permite un control precis pe sosea si ofera un grad ridicat de siguranta a pasagerilor.

Conceptul de Siguranta Activa are ca obiectiv principal prevenirea accidentelor rutiere. Masurile de siguranta activa joaca si vor continua sa joace un rol din ce în ce mai important. Prin intermediul sistemelor electronice, sistemele de siguranta precum ABS, Controlul Tractiunii,

Asistenta la Franare sau sistemul de Control al Stabilitatii Vehiculului ofera soferului un grad sporit de asistenta in cea mai mare parte a situatiilor si conditiilor de drum intalnite.

Sistemul de Control al Stabilitatii Vehiculului (VSC) conlucreaza cu servodirectia electrica, asigurand acesteia un cuplu optim pentru a ajuta soferul sa manevreze volanul mai precis.

Sistemul imbunatateste timpii de reactie si reduce pericolul derapajului prin controlarea fortei motrice a celei de franare in cazul unei opriri de urgenta.

Un ansamblu de senzori comunica Modulului Electronic de Control (ECU) starile vehiculului si actiunile e care le intreprinde soferul. Folosindu-se de aceste informatii sistemul activeaza individual franele si acceleratia masinii pentru a contribui la mentinerea stabilitatii acesteia pe trasa.

Sistemul Toyota de Management Integrat al Parametrilor Dinamici ai Vehiculului (VDIM) este rezultatul integrarii sistemului VSC cu cel de servodirectie asistata cu motor elestric, cu Raport Variabil de Virare (VGRS) – o noua tehnologie cu grad de reactie adaptat solicitarilor.

VDIM este unic datorita urmatorilor factori: in primul rand, controlul este activat inainte ca vehiculul sa depaseasca o stare critica, marindu-se astfel nivelul de siguranta activa (functie de prevenire), in al doilea rand, sistemele componente sunt gestionate cursiv, conlucrand perfect.

Fiecare din subsistemele componente ale VDIM (Sistemul Pentru Prevenirea Blocarii Rotilor la Franare-ABS, de Control al Tractiunii-TRC, de Control al Stabilitatii Vehiculului-VSC, VGRS si Servodirectia Asistata cu Motor Electric) sunt integrate pentru o iteroperativitate maxima. Toyota a fost unul dintre primii producatori care a introdus sistemul VGRS in anul 2002, la modelul Land Cruiser.

Sistemul VDIM integreaza toate celelalte sisteme electronice de siguranta. Senzorii comunica o gama larga de parametri Modulului Electronic de Control – ECU – precum acceleratia in directia de mers, in marsarier sau acceleratia laterala, viteza de rotatie a rotilor, unghiul de inclinare al masinii (raportul de inclinare fata de centrul de greutate al masinii), unghiul de bracaj, gradul de aparase al pedalei de acceleratie si presiunea de franare aplicata fiecarei roti, pentru ca aceasta sa poata avea o imagine clara a parametrilor dinamici ai vehiculului.

Prin compararea acestor surse de informatie, VDIM poate recunoaste intentiile soferului si activeaza electronic, in mod adecvat, diversele sisteme de siguranta pentru a crea un raspuns mai prompt al masinii la comenzile a acestuia, si pentru a creste performantele dinamice ale vehiculului.

Sistemul de Control Electric al Tractiunii (E-TRC) reduce in mod automat puterea motorului daca este sesizata pierderea aderentei rotilor motrice la accelerare. De asemenea, asigura controlul franarii pentru a asigura recastigarea aderentei si a face accelerarea si franarea mai controlabile.

Siguranta pasiva – in interior, Prius dispune de sisteme avansate de protectie a pasagerilor. Zonele frontale deformabile in caz de impact si pana la 8 airbag-uri (SRS in fata, lateral si perdea) asigura protectia pasagerilor. Centurile de siguranta ale locurilor din fata, cu pretensionare si limitatoare de forta, reduc probabilitatea ranilor la nivelul torsului in cazul uni accident.

Conceptul de Siguranta Pasiva, pe de alta parte, are ca obiectiv reducerea efectelor vatamatoare asupra ocupantilor masinii si pietonilor in eventualitatea producerii unui accident. Au fost proiectate caroserii si sisteme de retinere inteligente. Astfel, au fost introduse sisteme de airbaguri laterale, frontale, la nivelul genunchilor si capului, precum si centuri de siguranta cu pretensionare si limitatoare de forta. Toyota are ca obiectiv nu numai reducerea ranirilor ce pot provoca decesul, dar si o reducere semnificativa a celor ce pot avea ca efect rezultate permanente, precum lovitura de bici. In prezent sunt introduse sisteme avansate de airbaguri, ce ofera protectie ocupantilor la nivelul genunchilor, torsului, soldurilor si abdomenului.

Materiale utilizate in constructia autovehiculelor moderne

O tendinta ce se manifesta, in domeniul materialelor din care se executa piesele de autovehicule este aceea a inlocuirii fontei cu aluminiul si aliajele sale, masele plastice si materialele compozite (ponderea greutatii materialelor ce intrau in constructia unui autoturism produs de General Motors in anul 1988 se prezenta astfel: fonta 10,5 %, otel 60%, aluminiu 6,7%, plumb 0,7%, cupru 1,0%, zinc 0,3%, sticla 2,7%, cauciuc 2,8%, materiale plastice 9,0% alte materiale 6,3%.

Pentru modelele de viitor, marile firme producatoare de autoturisme extind nomenclatorul reperelor ce vor fi realizate din materiale neconventionale. Datorita posibilitatilor de obtinere economica, prin procedee moderne de turnare si prelucrare, bunei rezistente la coroziune, conductibilitatii termice ridicate, aspectului placut si greutatii reduse, a reperelor din aluminiu, o serie de piese cum sunt blocurile motoarelor, chiulasele, pistoanele, cilindrii (Mercedes foloseste tehnologia elaborata de Reynolds Metals la turnarea blocului motor din aliaj supereutectic pe baza de aluminiu cu 17% siliciu, pistoanele si cilindrii se executa din aluminiu tratat special impotriva coroziunii, camasile cilindrilor sunt finisate dupa lepuire cu scule diamantate si supuse ulterior decaparii electrochimice), radiatoarele, carcasele cutiilor de viteze, ambreiajelor, diferentialelor, puntilor si alternatoarelor, accesoriilor sistemelor de franare si directie, elementele de caroserie si ornamentele, jantele etc. se executa din aliajele acestui material.

Temperatura ridicata din exploatare si aciditatea crescuta a uleiurilor intrebuintate la ungerea motoarelor diesel de mare turatie impun folosirea unui aliaj special aluminiu-siliciu (Al-11 Si-1 Cu) pentru lagarele de alunecare ale arborelui cotit. Aliajul acesta este superior celui cu staniu (Al-20 Sn-Cu). Comparand rezultatele mecanice si densitatile diferitelor materiale, rezulta ca o piesa din aluminiu cu masa de 1kg poate inlocui una din fonta de 2,2kg. Daca se mai adauga la aceasta si economiile de 0,5kg material care se obtin prin efectele dependente (usurarea motorului, transmisiei, suspensiei etc.), reiese ca unui kilogram de aluminiu utilizat in constructia unui automobil, ii corespunde o reducere a greutatii totale a acestuia cu 1,7kg.

Un salt in modernizarea autovehiculelor l-a constituit introducerea materialelor plastice, mai intai ca inlocuitoare ale celor traditionale (piele, materiale textile naturale, arcuri metalice), iar o data cu aparitia ABS-ului, poliuretanului, policarbonatilor, poliacetatului, fluorocarbonului, rasinilor acrilice etc. ca elemente de baza pentru piese cu rol decorativ si functional. Aceasta evolutie a continuat cu solutii indraznete, care au condus la aparitia unor materiale cu proprietati complet noi, obtinute prin combinarea rasinilor cu fibrele sintetice de mare rezistenta si foliile metalice.

Printre reperele reprezentative fabricate din materiale plastice si compozite se pot mentiona usile, aripile, capotele motorului si portbagajului, planseul pavilionului, parasocurile, grilele, ornamentele, volanul, tabloul si accesoriile panoului de bord, consola, scaunele, tapiteria interioara, arborii de actionare (realizati din fibre de aramid 70% si rasini epoxidice 30%), geamurile spate si laterale (din Lusita SAR-Super Abrasive Resistent Schelet), reflectoarele si dispersoarele farurilor (din policarbonat transparent acoperit cu o pelicula de lac rezistent la abraziune), axele puntilor spate (65% fibre de sticla si 35% SMC-Sheet Molding Compound), lampile de pozitie si semnalizare, circuitele electrice flexibile, bacurile si separatoarele acumulatoarelor electrice, rezervoarele, conductele sistemelor de alimentare si de franare, ventilatoarele, lagarele de alunecare si rostogolire, bazinele radiatoarelor, rotulele si calotele sistemului de directie, filtrele de aer, combustibili si lubrifianti, pinioanele, bielele motoarelor, arcurile, barele de torsiune, arborii cardanici etc.

Fabricarea in serie a automobilelor construite numai din materiale plastice este in prezent o viziune in curs de materializare. In acest sens, deja au fost explorate noi conceptii constructive in care otelul constituie suportul panourilor caroseriei, elementelor de actionare, rotilor si habitaclului din polimeri. Materialele plastice si compozite patrund in constructia motoarelor. Astfel motorul Holtzberg (fabricat in SUA) cu 4 cilindri si puterea de 234kW are 60% din piese (colectorul de admisie, bielele, fustele pistoanelor, parti ale supapelor, carterele, capacele, pinioanele) fabricate din materiale plastice speciale (Torlon  un polimer cu rezistenta foarte ridicata la tractiune): motorul model 234 al firmei Polimotor Research (SUA), cu putere de 130kW la 5800rpm (4 cilindri, cilindreea totala 2,3 dm3, 16 supape) introdus in fabricatia de serie, are blocul si chiulasa din materiale plastice.

Materialele ceramice, cum sunt nitrurile si carburile de siliciu, carburile si nitrurile de bor, titanatul de aluminiu, oxidiul de zirconiu, silicatul de magneziu-aluminiu, etc., datorita conductibilitatii si dilatarii termice reduse, bunei porozitati si calitatilor antifrictiune acceptabile, precum si simplitatii tehnologiilor de executie a pieselor, se extind ca inlocuitoare ale celor traditionale in constructiile supapelor, scaunelor si ghidurilor de supape, camerelor de ardere divizate, izolatorului termic al capului pistonului, colectoarelor de evacuare, rotoarelor turbinei.

Pentru confectionarea caroseriilor automobilelor moderne se foloseste tabla Monogal (protejata galvanic prin zincare pe una din fete si acoperita pe cealalta cu o pelicula protectoare de pulbere de fier si aliaj de zinc) sau cea Zincrometal. Zincrometalul este un sistem bistrat aplicat continuu pe o tabla de otel laminata la rece. Primul strat (Dacromet), cu grosimea de 2μm, este realizat dintr-o solutie apoasa ce contine ca elemente principale acidul cromic si pudra de zinc, iar al doilea (Zincromet) este o rasina bogata in zinc, special studiata pentru a permite sudarea prin rezistenta.

Simturile in conducerea autovehiculului

Conducerea in siguranta a unui autovehicul presupune, pe langa insusirea unui volum de cunostinte specifice circulatiei rutiere, formarea deprinderilor de executare corecta a manevrelor si de rezolvare a situatiilor de trafic.

Activitatea fizica si mentala a conducatorului auto, determinata de interactiunea sa cu elementele sistemului circulatiei rutiere, cuprinde urmatoarele cinci etape:

– sesizarea este capacitatea de a privi, vedea, observa si culege informatii.

– identificarea legata imediat de sesizare este capacitatea de a intelege semnificatia evenimentelor de trafic sesizate si legatura acestora cu propria persoana, coparticipanta la situatia de trafic.

– prevederea presupune desfasurarea de rationamente de tipul “daca…atunci”, care anticipeaza mental evolutia evenimentelor si constituie baza pentru elaborarea variantelor comportamentale corespunzatoare situatiei date.

– decizia este procesul psihic care determina alegerea unei variante comportamentale, ca solutie adecvata situatiei concrete de trafic.

– executia.

Toate aceste componente psihice ale activitatii de conducere se intrepatrund si se determina reciproc. Daca una din componente nu este bine realizata, celelalte vor evolua in aceeasi directie, iar probabilitatea aparitiei unei situatii periculoase sau a accidentului rutier creste. Cele cinci componente ale activitatii fizice si mentale ale conducatorului auto au proprietatea de a organiza activitatea psihica a acestuia, astfel incat propriile sale procese psihice devin obiect de cunoastere si analiza.

Pentru a sesiza elementele importante care ar putea determina o schimbare in comportamentul conducatorului auto este necesar ca acesta sa invete care informatii sunt necesare in trafic si unde le gaseste. Aceste cunostinte nu vor fi insa de folos daca organele sale de simt si atentia nu pot culege datele cu precizie si in timp util. Pentru a identifica elementele importante, se impune ca conducatorul auto sa dispuna de un volum de cunostinte care sa-l permita identificarea rapida a obiectelor si a fenomenelor si intelegerea raporturilor lor cauzale. Existenta unui volum mare si diversificat de cunostinte face posibila anticiparea si prevederea desfasurarii evenimentelor.

Decizia rapida si corecta presupune existenta unui registru de solutii corespunzatoare diferitelor tipuri de situatii caracteristice circulatiei rutiere, la care conducatorul auto apeleaza sub presiunea timpului. Decizia este eficienta in masura in care conducatorul reuseste sa selecteze dintr-o multime de solutii pe cea adecvata situatiei in care se afla. Aceasta conditie se realizeaza tot ca efect al invatarii.

Obtinerea unei imagini clare, complete si exacte asupra situatiei traficului este posibila tot datorita simturilor.

Simturile pot fi utilizate in doua moduri: in mod activ, atunci cand conducatorul auto cauta, urmareste, detecteaza informatii si in mod pasiv, daca asteapta sa se intample, sa vada sau sa auda ceva. De exemplu, simtul vizual este indispensabil in activitatea de conducere, iar mirosul numai atunci cand in functionarea motorului, instalatiei de franare etc., se emana un miros de incins, de ars.

Simturile pot fi mai mult sau mai putin solicitate in functie de informatiile receptate, eficienta lor este invers proportionala cu gradul de solicitare. Aceasta se intampla, in general, cand doua sau mai multe simturi primesc in acelasi timp diverse tipuri de informatii. De exemplu, cand un conducator auto observa venind din sens opus un autovehicul care deviaza de pe banda care se deplaseaza si, concomitent, simte ca se dezumfla un pneu, nu poate reactiona la fel de promt la ambele situatii.

Fiecare simt are o anumita capacitate de cuprindere, deci este limitat, dar daca actioneaza corect, conducatorul auto poate observa si identifica orice situatie din trafic.

Imbracaminti asfaltice bituminoase cateva generalitati

Structurile rutiere trebuie proiectate si realizate astfel incat sa reziste in bune conditii, pe intreaga durata de exploatare, solicitarilor din trafic si actiunilor factorilor hidrologici si climaterici. Stratul rutier cel mai important care preia direct solicitarile traficului si asupra caruia actioneaza factorii exteriori (hidrologici si climaterici) este imbracamintea structurii rutiere, in consecinta, aceasta trebuie realizata din materialele cele mai rezistente, aplicand tehnologii care sa permita obtinerea unor caracteristici fizico-mecanice superioare, in vederea asigurarii unei mari durabilitati. Dintre imbracamintile rutiere moderne, cele bituminoase sunt cele mai raspandite, datorita avantajelor pe care le prezinta din punct de vedere al posibilitatilor de executie, confortului oferit utilizatorilor, conditiilor de intretinere si exploatare, costului etc.

Imbracamintile rutiere bituminoase sunt imbracamintile in compozitia carora intra bitumul. Unul dintre avantajele importante ale acestora este posibilitatea executiei etapizate a structurilor rutiere cu astfel de imbracaminti, pe masura necesitatii de marire a capacitatii portante, ca urmare a cresterii solicitarilor din trafic. Principiul ameliorarilor progresive prin consolidari succesive se poate aplica in acest caz fara nici o dificultate. Astfel, intr-o prima etapa, cand traficul este mai redus, se proiecteaza si se executa o imbracaminte bituminoasa provizorie, iar apoi, pe masura cresterii traficului, structura rutiera se ramforseaza prin executia de noi straturi bituminoase.

In functie de caracteristicile materialelor din care sunt realizate si de durata de exploatare a acestora, imbracamintile rutiere bituminoase pot fi grupate astfel:

– imbracaminti bituminoase provizorii.

– imbracaminti bituminoase usoare.

– imbracaminti bituminoase grele.

– imbracaminti bituminoase speciale.

Imbracamintile bituminoase provizorii se realizeaza din macadam protejat cu tratamente bituminoase, in scopul evitarii formarii prafului si noroiului, etansarii structurii rutiere si conservarii pietruirii existente. Ele se proiecteaza si se executa pe drumuri cu trafic redus, luandu-se in considerare o durata de exploatare de cativa ani (sub 7 ani). Trebuie mentionat ca acestea necesita o intretinere permanenta, ce se realizeaza, de regula, prin plombari si tratamente bituminoase de etansare.

Imbracamintile bituminoase usoare, denumite impropriu „semipermanente”, se proiecteaza, de regula, pentru o durata de exploatare de 8 – 12 ani, pentru drumuri cu trafic redus si mijlociu, valorificand, in functie de tehnologiile de executie, materialele loca­le existente, in aceasta categorie pot fi incluse macadamurile bituminoase si imbracamintile rutiere realizate din anrobate bituminoase etansate, mortare asfaltice si betoane asfaltice cu nisip bituminos.

Imbracamintile bituminoase grele, denumite impropriu „permanente”, se proiec­teaza pentru drumuri cu trafic intens si greu, pentru o durata de exploatare de peste 12 ani. Din aceasta grupa fac parte toate imbracamintile rutiere bituminoase ce se realizeaza din betoane asfaltice sau asfalt turnat dur, in grosime minima de 6 cm, asternute de regula pe un strat de baza din anrobate bituminoase. Fata de imbracamintile bituminoase provizorii si usoare, acestea trebuie sa indeplineasca, pe langa conditiile de rezistenta, si exigente superioare din punct de vedere al calitatii suprafetei de rulare (planeitate, rugozitate), care sa asigure participantilor la circulatie conditii de confort si siguranta sporite.

Imbracamintile bituminoase speciale sunt imbracaminti realizate prin tehnologii specifice, cu utilizarea unor materiale cu calitati deosebite si se aplica in conditii particulare, in scopuri bine determinate, in consecinta, costul acestora este mai ridicat, comparativ cu celelalte tipuri de imbracaminti rutiere bituminoase.

Din categoria imbracamintilor bituminoase speciale fac parte:

– imbracamintile bituminoase colorate.

– imbracamintile bituminoase cu performante mecanice superioare, executate din betoane asfaltice in compozitia carora se utilizeaza ca liant bitum modificat, bitum cu adaos de cauciuc, rasini termoplastice, bitum aditivat etc.

– imbracamintile bituminoase etanse, pentru calea pe poduri (asfalt turnat, asfalt turnat dur, mortar asfaltic turnat, beton asfaltic cilindrat pentru calea pe poduri).

– imbracamintile bituminoase din mixturi asfaltice prefabricate.

Interactiunea dintre pneu si calea de rulare nedeformabila

Determinarea formei si a dimensiunilor petei de contact a pneului, a presiunii de contact dintre pneu si calea nedeformabila, in functie de presiunea aerului din pneu si pentru o sarcina radiala data. Cum se proceadeaza?

Avem nevoie de un autoturism complet utilat, cric hidraulic pentru autovehicule, manometru manual pentru masurat presiunea aerului din pneu, compresor sau pompa de aer, coli de hartie milimetrica (format A4), tus de stampila si pensula.

Determinarea formei si dimensiunilor petei de contact a pneului se face la roata stanga de la puntea fata a autoturismului. Cu ajutorul cricului se ridica roata autovehiculului, pana cand roata pierde complet contactul cu solul, astfel incat se poate aseza coala de hartie milimetrica intre pneu si calea nedeformabila.

Dupa ce se stabileste presiunea aerului din pneu, se vopseste cu tus o zona a benzii de rulare, pe o suprafata aproximativ egala sau mai mare decat pata de contact. Se aseaza coala de hartie milimetrica pe sol, sub roata, si se roteste pneul astfel incat zona vopsita sa se afle exact deasupra colii de hartie, dupa care se slabeste cricul pentru a efectua contactul dintre pneu si calea nedeformabila, cu coala de hartie intre cele doua. Se ridica din nou roata (autovehicolul) cu ajutorul cricului si se indeparteaza coala de hartie, pe care s-a imprimat forma si marimea petei de contact, in functie de presiunea aerului din pneu si incarcarea radiala. Procedeul se repeta pentru cel putin 5 valori ale presiunii aerului din pneu.

Rezultatele masuratorilor si prelucrarea datelor, se masoara direct pe coala de hartie milimetrica dimensiunile petei de contact (latimea si lungimea), apoi se calculeaza aria petei de contact, apoi se calculeaza aria petei efective, prin planimetrarea figurii obtinute pe coala de hartie milimetrica (se scad ariile canalelor ce formeaza desenul benzii de rulare.

Concluzii si observatii – se poate observa ca exista o diferenta importanta intre aria teoretica si cea reala de contact dintre pneu si calea nedeformabila. Aceasta diferenta se explica prin existenta unor canale si nervuri pe banda de rulare, care formeaza desenul benzii de rulare. Aceste formatiuni au un rol decisiv in aderenta si caracteristicile de rulare ale pneului, ele influentand in mod direct comportamentul pneului in timpul exploatarii.

In modul de desfasurare a masuratorilor nu pot interveni factori ce sa influenteze puternic calitatea rezultatelor, deoarece amprenta petei de contact se ia printr-o metoda foarte simpla ce nu implica utilizarea de aparate complicate sau foarte sensibile.

Pe de alta parte, insa, la prelucrarea si analizarea datelor pot aparea insa erori destul de mari: aria totala de contact se poate stabili relativ simplu, insa aria reala de contact poate crea dificultati la calcul. Acest lucru se intampla deoarece canalele nu sunt de aceleasi dimensiuni, nu sunt dispuse intotdeauna simetric fata de vreo axa a petei de contact si de multe ori au forme relativ neregulate.

In final, rezultatele pot fi de natura aproximativa, chiar daca amprenta este imprimata pe o coala de hartie milimetrica poate fi dificil sa se stabileasca exact aria petei de contact.

Microactuatoare si nanotehnologii in mecatronica

Odata cu evolutia tehnologica, cu aparitia unor noi tehnologii, a fost posibila fabricarea de micro si nanoactuatori cu inertii mici ale pieselor mecanice mobile si care sunt utilizati in actionarea structurilor mecatronice care necesita forte sau cupluri relativ mici. Este vorba, in special, de microproteze medicale sau de mecanisme speciale cum ar fi acela de orientare a unor microcamere de luat vederi pentru roboti autonomi.

Microactuatoarele utilizate pe scara larga sunt cele la care forta activa este forta electrostatica. Piesa mobila este sustentata de un sistem elastic, asa ca forta utila dezvoltata este forta electrostatica din care se scade forta elastica.
Actionarea electromagnetica nu este asa de utilizata la scara micro ca la scara normala. Dispozitivele de actionare se bazeaza pe forta Lorentz.
Actuatoare piezoelectrice – fenomenul piezoelectric direct consta in calitatea unor materiale de a genera sarcini electrice atunci cand sunt deformate de o forta exterioara. Fenomenul piezoelectric invers consta in deformarea (expansiunea) si prin aceasta generarea unei forte, atunci cand sunt supuse unui camp electric paralel cu directia de polarizare a materialului. Efectul piezoelectric este utilizat pentru senzori dar si pentru microactuatoare.
Cateva domenii de interes pentru utilizarea materialelor piezoelectrice ca elemente de actionare in mecatronica sunt:
– amortizarea oscilatiilor – amortizoarele bazate pe materiale piezoelectrice transforma energia mecanica in energie electrica si aceasta este disipata in caldura prin efect Joule.
– microroboti – este vorba de microplatforme robotice pasitoare; prin aplicarea convenabila a tensiunilor pe fiecare picior acesta se lungeste sau se scurteaza si, prin orientarea corecta a piciorului in directia de pasire se realizeaza miscarea.
– micropompe – materialul piezoelectric este utilizat pentru actionarea diafragmei care intr-un sens deschide supapa de admisie, inchizand evacuarea, apoi, in celalalt sens inchide admisia si deschide evacuarea, pompand fluidul.
– microgrippere – contractia materialului piezoelectric determina inchiderea microgripperului.
– micromanipulatoare – datorita rezolutiei foarte bune, actuatoarele piezolectrice sunt utilizate la pozitionari de precizie.

Componentele de transmisie in sistemul mecatronic

Dispozitivele de transmisie sunt indispensabile in aplicatiile mecatronice. Un dispozitiv de transmisie lucreaza ca o unitate integrata cu celelalte componente, in particular cu actuatorul, unitatea de comanda electronica, si sarcina sistemului. De aceea proiectarea sau selectarea transmisiei trebuie sa implice o tratare integrata a tuturor componentelor ce interactioneaza.
Probabil cel mai cunoscut dispozitiv de transmisie este cutia de viteze. In forma ei cea mai simplista, o cutie de viteze este constituita din 2 roti dintate, care au acelasi pas al dintilor si au diametrul rotilor diferit. Cele doua roti sunt angrenate intr-o singura pozitie. Acest dispozitiv schimba viteza de rotatie cu o rata specifica (rata de transmisie) dictata de catre diametrele celor doua roti dintate. In particular prin scaderea vitezei de rotatie (in care caz, diametrul rotii de iesire este mai mare decat al celei de intrare), cuplul de iesire poate fi crescut. Rate de transmisie mai mari pot fi realizate prin angrenarea a mai mult decat o pereche de roti dintate. Transmisiile prin angrenaje sunt utilizate intr-o varietate de aplicatii incluzand industria auto, robotica. Proiectarile angrenajelor se intind de la angrenajele dintate conventionale la angrenajele armonice.
Angrenajele dintate au cateva dezavantaje. In particular, ele manifesta un joc (“backlash”) deoarece latimea dintilor este mai mica dacat spatiul dintre dintii angrenajului. Un foarte mic joc este necesar pentru o angrenare corespunzatoare. Altfel va apare blocajul. Din pacate, acest joc este o neliniaritate, care poate cauza o operare zgomotoasa si neregulata cu intervale scurte de transmitere a unui cuplu nul. Poate conduce la uzura rapida si chiar instabilitate. Gradul de “backlash” poate fi redus prin utilizarea unor profile (forme) corespunzatoare pentru dintele angrenajului. “Backlash” poate fi eliminat prin cateva metode. Un control sofisticat cu reactie poate fi utilizat pentru a reduce efectele jocului angrenajului.

Transmisiile prin angrenaje conventionale, precum cele utilizate in automobilele cu cutii de viteze standard, contin cateva trepte de angrenare. Rata de transmisie poate fi schimbata prin eliberarea rotii conducatoare (pinion) de la roata condusa a unei trepte de angrenare, si angrenand-o cu o alta roata dintata cu in numar diferit de dinti (diametru diferit) al altei trepte de angrenare, in timp ce sursa de putere (intrare) este deconectata prin intermediul unui ambreiaj. O astfel de cutie de viteze furnizeza doar cateva rate de transmisie, fixate. Avantajele unei cutii de viteze standard includ relativa simplitate a proiectarii si usurinta cu care poate fi adaptata pentru a opera intr-un domeniu rezonabil de larg al ratelor de transmisie. Exista multe dezavantaje: deoarece rata de transmisie este furnizata de o treapta de angrenare separata, dimensiunea, greutatea si complexitatea (si costurile, uzura, si nefiabilitatea asociate) transmisiei creste direct proportional cu numarul de rate de transmisie furnizate. De asemenea, deoarece sursa conducatoare trebuie sa fie deconectata de catre un ambreiaj pe durata schimbarii rotilor dintate (angrenajelor), tranzitiile de viteza nu sunt in general line, si operarea este zgomotoasa. Exista de asemenea disipare de putere in timpul comutarii treptelor de transmisie, si uzura si defectele pot fi cauzate de operatori fara experienta. Aceste neajunsuri pot fi reduse sau eliminate daca transmisia este capabila sa varieze rata de transmisie continuu in loc de o maniera in trepte. In plus, viteza de iesire si cuplul corespunzator pot fi potrivite la cerintele sarcinii in mod continuu pentru o putere de intrare fixata. Aceasta are ca rezultat o operare mai eficienta si lina, si alte multe avantaje conexe.

Un angrenaj surub-piulita (cu bile) este o componenta de transmisie, care converteste miscarea de rotatie intr-o miscare rectilinie. O unitate surub-piulita este utilizata in numeroase aplicatii incluzand mesele de pozitionare, masinileunelte, sistemele de tip pod rulant, manipulatoare, etc. Figura de mai jos prezinta o astfel de unitate. Surubul este rotit de catre un motor, si ca rezultat ansamblul piulita se misca de-a lungul axului surubului. Blocul suport, care este atasat la piulita, furnizeaza suportul pentru dispozitivul care trebuie miscat utilizand angrenajul surub-piulita. Gaurile care sunt realizate pe blocul suport pot fi utilizate in acest scop. Deoarece poate exista joc (“backlash”) intre surub si piulita ca rezultat al interstitiului ansamblului si/sau uzurii, o gaura de fixare este prevazuta in piulita pentru a aplica o preincarcare prin cateva modalitati de fixare. Rulmentii finali suporta sarcina in miscare. In mod tipic sunt rulmenti cu bile care pot suporta si incarcari axiale.

Componentele mecanice ale unui sistem mecatronic

Domeniul mecatronicii se ocupa cu integrarea mecanicii cu electronica, automatica, tehnologia informatiei. Intr-un produs mecatronic, mecanica joaca un rol vital, ce poate include suport structural, mobilitate, transmiterea miscarii, manipulare. Sistemul mecanic trebuie sa fie proiectat (integrat cu partea electronica si de control) pentru a satisface carecterisitici dorite precum greutate mica, rezistenta mare, viteza mare, vibratii si zgomot redus, durata de utilizare mare, putine parti in miscare, fiabilitate ridicata, pret de cost scazut, intretinere rara si cu costuri reduse. In mod clar, aceste cerinte pot fi in conflict unele cu altele si este nevoie de o optimizare a proiectarii.

Chiar si intr-un sistem electromecanic integrat, exista motive bune de a face distinctie intre componentele mecanice si cele electronice sau componenetele tip calculator (hardware sau software). Un motiv este legat de conversia energiei (sau puterii). Tipurile de energie care sunt implicate vor diferi in aceste tipuri variate de componente. Nivelul de energie (sau putere) poate diferi in mare masura la fel. De exemplu, circuitele electronice digitale si hardware-ul de calculator in mod tipic utilizeaza nivele scazute de putere si tensiune. Dispozitivele analogice precum amplificatoarele operationale sau sursele de putere pot functiona la tensiuni inalte si puteri mari. Motoarele si celelalte actuatoare (de exmplu, motoarele de c.a. si actuatoarele hidraulice in particular) pot primi nivele inalte de putere electrica si genera similar nivele inalte de putere mecanica. Conversia analog-digitala si conversia digital-analogica implica nivele relativ scazute de putere. Dar, amplificatoarele de putere ale motoarelor electrice, pompele si compresoarele sistemelor hidraulice si pneumatice in mod tipic lucreaza cu nivele mult mai inalte de putere. Rezulta ca nivelul de putere necesar pentru o sarcina si natura conversiei de energie care este implicata pot separa componentele mecanice de celelalte intr-un sistem mecatronic.

Un alt motiv care separa o componenta mecanica de componentele electronice si de control/calcul (hardware/software) este largimea de banda (viteza, constante de timp, etc.). In mod tipic, componentele mecanice au constante de timp mai mici decat componentele electronice. Prin urmare, vitezele lor de operare vor diferi si, mai mult, si largimea de banda (continut de frecventa util) a semnalelor asociate va diferi. De exemplu, procesele de productie pot avea constante de timp de ordinul minutelor iar robotii si masinile unelte au constante de timp de ordinul ms. Constantele de timp ale circuitelor electrice analogice pot fi chiar mai mici (de ordinul μs). Calculatoarele sau dispozitivele de control programabile pot in mod corespunzator sa genereze comenzi digitale in domeniul kHz (pe scara de timp, de ordinul ms). Daca e nevoie de viteze mai mari, trebuie utilizate procesoare mai rapide, algoritmi de calcul eficienti, si calculatoare cu cicluri de operare mai scurte. Pentru a realiza un control digital si alte actiuni digitale la viteze mult mai mari (frecvente de ordinul MHz, durata ciclului de ordinul μs) trebuie utilizate solutii harware (nu software) cu electronica digitala si analogica dedicata.

Este clar din prezentarea anterioara ca, chiar si pentru un sistem mecatronic proiectat utilizand abordarea integrata in raport cu componentele si functiunile sale, va fi necesar a se face o distinctie intre componentele sale mecanice si componentele nemecanice.

Componentele mecanice obisnuite ale unui sistem mecatronic pot fi clasificate in cateva grupuri dupa utilitatile lor, precum:
– componente structurale (proprietati de rezistenta si de material/suprafata).
– componente de fixare (rezistenta).
– componente de separare dinamica (transmisibilitate).
– componente de transmisie (conversia miscarii).
– actuatoare mecanice (cuplu/forta generata).
– controlere mecanice (distribuirea energiei controlat).

Pentru fiecare categorie este indicat in paranteze atributul sau proprietatea principala care este caracteristica functiei acelei categorii.

Componentele structurale au ca functie principala sa furnizeze suport structural. In acest context, rezistenta mecanica si proprietatile de suprafata/material (de exemplu, duritate, uzura, frecare) ale componentei sunt cruciale.

Componenta poate fi rigida sau flexibila si stationara sau in miscare. Exemple de componente structurale: rulmenti, arcuri/resorturi, axe, osii, arbori, stalpi, bare, grinzi, traverse, flanse etc.

Componentele de fixare sunt in legatura directa cu componentele structurale. Scopul acestora este de a imbina/fixa doua componente mecanice. Si aici, principala proprietate ca importanta este rezistenta mecanica. Exemple sunt: bridele, clemele, bolturile, buloanele, suruburile, pivotii, piulitele, mansoane, mufe, bucsi, inchizatoare, elemente de blocare/fixare, sigurante, chei, zavoare, pana de fixare, splint, nituri, opritoare. Sudarea si lipirea sunt procese de fixare si intra in aceeasi categorie.

Componentele de separare dinamica realizeaza ca sarcina principala izolarea/separarea sistemului de un alt sistem (sau mediu) cu privire la miscare si forte. Acestea implica “filtrarea” miscarilor si fortelor/cuplurilor. Prin urmare transmisibilitatea miscarii si transmisibilitatea fortelor sunt caracterisiticile cheie in aceste componente. Arcurile, amortizoarele, elementele inertiale pot forma elementul izolator. Elementele anti-soc si vibratii pentru masini, blocurile inertiale, si sistemele de suspensie ale autovehiculelor sunt exemple de componente de separare dinamica.

Componentele de transmisie pot fi asociate cu componentele de separare, in principiu, dar functiile lor sunt complet diferite. Scopul principal al componentei de transmisie este conversia miscarii (in amplitudine si forma). In proces forta/cuplul de intrare este de asemenea convertit in amplitudine si forma. De fapt in unele aplicatii modificarea fortei/cuplului poate fi cerinta primara a componentei de transmisie. Exemple de componente de transmisie sunt: angrenajele, rotile dintate, cuplajele armonice, sistemul surub-piulita, cremaliere si pinioane, came si elemente conduse, lanturi si roti, curele si roti de transmisie, tamburi, scripeti, troliu, diferentiale, legaturi cinematice, cuplaje elastice, transmisii fluidice.

Actuatoarele mecanice sunt utilizate pentru a genera forte (si cupluri) pentru aplicatii diverse. Actuatoarele obisnuite sunt electromagnetice (ca tip, de exemplu motoarele electrice) si nu pur si simplu mecanice. Deoarece fortele magnetice sunt forte “mecanice” care genereaza cupluri mecanice, motoarele electrice pot fi considerate ca dispozitive electromecanice. Alte tipuri de actuatoare care utilizeaza fluide pentru generarea efortului cerut pot fi considerate ca fiind in categoria actuatoarelor mecanice. Exemple sunt: pistoanele si cilindrii hidraulici, motoarele hidraulice, echivalentul lor pneumatic, si unitatile de putere termica (motoarele primare) precum turbinele cu abur. De un interes particular in sistemele mecatronice sunt actuatoarele electromecanice si actuatoarele hidraulice si pneumatice.

Controlerele mecanice au ca sarcina modificarea raspunsului dinamic al sistemului mecatronic (miscare si forta/cuplu) intr-o maniera dorita. Pur si simplu controlerele mecanice realizeaza aceasta sarcina prin distribuirea controlata a energiei. Acestea nu sunt atat de comune precum controlerele electronice/electrice si controlerele hidraulice/pneumatice. De fapt servovalvele hidraulice/pneumatice pot fi tratate in aceasta categorie de controlere pur mecanice. Mai mult, controlerele mecanice sunt in legatura apropiata cu componentele de transmisie si actuatoarele mecanice. Exemple de controlere mecanice sunt ambreiajele si franele.

In selectarea unei componente mecanice pentru o aplicatie mecatronica, trebuie avute in vedere multe aspecte ingineresti. De prima insemnatate sunt capacitatea si performantele componentei in raport cu cerintele proiectarii (sau specificatiile) sistemului. De exemplu, miscarea si specificatiile de cuplu, flexibilitatea si limitele de abatere, caractersiticile de rezistenta incluzand comportarea la solicitari mecanice, limite si moduri de defectiune/avarii si durata de viata, proprietatile de suprafata si de material (de exemplu frecarea, tip material: nemagnetic, necoroziv), domeniu de operare, si durata de proiectare vor fi importante. Alti factori precum dimensiunea, forma, costul, si diponibilitatea comerciala pot fi destul de cruciale.

Clasificarile mentionate ale componentelor mecanice sunt:

Componentele structurale – rulmenti, arcuri/resorturi, axe, osii, arbori, stalpi, bare, grinzi, traverse, flanse.
Componentele de fixare – bridele, clemele, bolturile, buloanele, suruburile, pivotii, piulitele, mansoane, mufe, bucsi, inchizatoare, elemente de blocare/fixare, sigurante, chei, zavoare, pana de fixare, splint, nituri, opritoare.
Componentele de separare – arcurile, amortizoarele, elementele inertiale, elementele anti-soc si vibratii pentru masini, blocurile inertiale, si sistemele de suspensie.
Componentele de transmisie – angrenajele, rotile dintate, cuplajele armonice, sistemul surubpiulita, cremaliere si pinioane, came si elemente conduse, lanturi si roti, curele si roti de transmisie, tamburi, scripeti, troliu, diferentiale, legaturi cinematice, cuplaje elastice, transmisii fluidice.
Actuatoare mecanice – pistoanele si cilindrii hidraulici, motoarele hidraulice, echivalentul lor pneumatic.
Controlere mecanice – ambreiajele, franele, servovalvele hidraulice/pneumatice.