Henkilöautonrenkaan vierinvastuksen tutkiminen elementtimenetelmällä
Laitila, Aappo (2018)
2018
Konetekniikka
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2018-10-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201809172310
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201809172310
Tiivistelmä
Henkilöautonrenkaan vierinvastuksella on suora vaikutus henkilöauton polttoainetaloudellisuuteen ja tätä kautta sen päästöihin. Tässä diplomityössä tutkittiin renkaan vierinvastukseen vaikuttavia tekijöitä. Työn tavoitteena oli löytää keinoja pienentää henkilöautonrenkaan vierinvastusta sen rakenteellisia ominaisuuksia muuttamalla.
Renkaista luotiin Abaqus-simulointiohjelmalla laskentamallit, joiden tulosten perusteella määriteltiin renkaan laskennalliset vierinvastukset. Laskennan tuloksista havaittiin, että suuremmalla pinnan kaarevuussäteellä, leveämmällä vanteella ja oikeanlaisella pitkittäisurien sijoittelulla voi olla vierinvastusta pienentävä vaikutus. Laskennan tulosten todenmukaisuutta tutkittiin kokeellisesti. Pinnan kaarevuussädettä tutkittaessa havaitut erot olivat pieniä ja niiden kokeellinen tutkiminen olisi paljon resursseja vaativa prosessi. Näistä syistä sen tutkiminen rajattiin pelkkään simulointiin.
Vanneleveyttä tutkivassa kokeessa oli jonkin verran epätarkkuustekijöitä, mutta mittaustulokset noudattivat jokseenkin samaa trendiä kuin laskennan tulokset. Pitkittäisurien vaikutusta tutkivassa kokeessa mittausten tulokset noudattivat laskennallisten tulosten kanssa hyvin samankaltaista trendiä. Eri uravariaatioiden välillä havaittiin selkeät erot, ja nämä erot olivat samaa suuruusluokkaa sekä laskennan että kokeiden tuloksissa.
Laskennalliset vierinvastukset olivat systemaattisesti pienempiä kuin kokeellisesti määritellyt vierinvastukset, sillä laskennassa vierinvastusilmiötä yksinkertaistettiin huomattavasti. Laskentamallit ovat kuitenkin hyvä työkalu tutkittaessa yksittäisten parametrien vaikutusta renkaan vierinvastukseen.
Työssä tehdyt havainnot ovat renkaan vierinvastuksen kehittämisen kannalta varsin hyödyllisiä. Jatkossa voitaisiin tutkia, onko pitkittäisurien paikkojen vaikutus vierinvastukseen samanlainen, kun renkaassa on pitkittäisurien lisäksi myös muuta pintakuviointia. Vanneleveyden vaikutusta tutkiva koe olisi myös hyvä uusia tulosten luotettavuuden varmistamiseksi.
Renkaista luotiin Abaqus-simulointiohjelmalla laskentamallit, joiden tulosten perusteella määriteltiin renkaan laskennalliset vierinvastukset. Laskennan tuloksista havaittiin, että suuremmalla pinnan kaarevuussäteellä, leveämmällä vanteella ja oikeanlaisella pitkittäisurien sijoittelulla voi olla vierinvastusta pienentävä vaikutus. Laskennan tulosten todenmukaisuutta tutkittiin kokeellisesti. Pinnan kaarevuussädettä tutkittaessa havaitut erot olivat pieniä ja niiden kokeellinen tutkiminen olisi paljon resursseja vaativa prosessi. Näistä syistä sen tutkiminen rajattiin pelkkään simulointiin.
Vanneleveyttä tutkivassa kokeessa oli jonkin verran epätarkkuustekijöitä, mutta mittaustulokset noudattivat jokseenkin samaa trendiä kuin laskennan tulokset. Pitkittäisurien vaikutusta tutkivassa kokeessa mittausten tulokset noudattivat laskennallisten tulosten kanssa hyvin samankaltaista trendiä. Eri uravariaatioiden välillä havaittiin selkeät erot, ja nämä erot olivat samaa suuruusluokkaa sekä laskennan että kokeiden tuloksissa.
Laskennalliset vierinvastukset olivat systemaattisesti pienempiä kuin kokeellisesti määritellyt vierinvastukset, sillä laskennassa vierinvastusilmiötä yksinkertaistettiin huomattavasti. Laskentamallit ovat kuitenkin hyvä työkalu tutkittaessa yksittäisten parametrien vaikutusta renkaan vierinvastukseen.
Työssä tehdyt havainnot ovat renkaan vierinvastuksen kehittämisen kannalta varsin hyödyllisiä. Jatkossa voitaisiin tutkia, onko pitkittäisurien paikkojen vaikutus vierinvastukseen samanlainen, kun renkaassa on pitkittäisurien lisäksi myös muuta pintakuviointia. Vanneleveyden vaikutusta tutkiva koe olisi myös hyvä uusia tulosten luotettavuuden varmistamiseksi.