Renkaiden epätasapainon, ilmanpaineen ja ... - TransEco

2AALTO­YLIOPISTON TEKNILLINEN KORKEAKOULUTekijä: Timo NaskaliTyön nimi: Renkaiden epätasapainon, ilmanpaineen ja muotovirheidenvaikutus raskaan kaluston energiankulutukseenPäivämäärä: 25.5.2010Tiedekunta:Laitos:Professuuri:Työn valvoja:Työn ohjaaja:Insinööritieteiden ja arkkitehtuurin tiedekuntaKoneenrakennustekniikan laitosKon­16 Auto­ ja työkonetekniikkaProfessori Matti JuhalaDiplomi­insinööri Osku KaijalainenDiplomityön tiivistelmäSivumäärä:132Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää millaisia vaikutuksia renkaan epätasapainolla,ilmanpaineella ja muotovirheillä on raskaan kaluston energiankulutukseen. Samalla tarkasteltiinmillaisia muita vaikutuksia kyseisillä renkaiden ominaisuuksilla on niin ajoneuvon kuinympäristönkin kannalta. Asioita on tarkasteltu myös kustannusten ja kannattavuuden näkökulmasta.Työn alussa on käyty läpi raskaan kaluston renkaiden ominaisuuksia ja valmistusta sekä asioita joidenpohjalle keskeisten aiheiden vaikutukset muodostuvat.Työn perustana on suurelta osin kirjallisuustutkimus kyseisistä asioista. Varsinaisia suoriatutkimuksia ei epätasapainon vaikutuksista energiankulutukseen löytynyt. Osaan epätasapainonaiheuttamista vaikutuksista löytyi tutkimustuloksia, esimerkiksi pyörän dynaamisen kuormituksenvaihtelun vaikutuksista. Muotovirheiden vaikutuksia koskevat tutkimukset käsittelivät lähinnämatkustusmukavuuteen vaikuttavia seikkoja. Löydettyjen lähteiden perusteella keskeisten aiheidenympärillä on markkinoilla monia erilaisia ratkaisuja, joten aiheeseen liittyvää mainosmateriaalia tuleehelposti vastaan. Kuitenkaan mainosväitteiden perustoiksi ei löytynyt merkittäviä selvitys­ taitutkimustuloksia.Koottujen tulosten perusteella vaikuttaisi siltä, että renkaan epätasapainolla ei ole juurikaan vaikutustaenergiankulutuksen kannalta. Muut ajoneuvon kulumista aiheuttavat vaikutukset jäänevät myösmelko pieniksi. Tulos johtuu suurelta osin siitä, että raskaassa kalustossa pyöränkuormat ovat niinsuuria, ettei niihin aiheudu merkittävää vaihtelua epätasapainosta maantienopeuksillakaan. Tiehenaiheutuvat rasitukset kasvavat jonkin verran. Eniten vaikutusta on matkustusmukavuuteen jaohjauspyörän värinöihin. Epätasapainolla on oma osuutensa renkaiden nopeampaan kulumiseen. Senvaikutusten suhteellinen osuus on vaikeasti selvitettävissä, koska muita vaikuttajia kuten mm.muotovirheitä ei saada poistettua. Löydettyjen tulosten perusteeksi on tehty vertailevia laskelmia,jotka tukevat tuloksia siitä, että epätasapainolla ei ole havaittavaa vaikutusta energiankulutuksenkannalta. Nokian Renkailla tehtiin epätasapainon ja säteisheiton vaikutuksia kartoittava mittaus, jonkatulokset ovat samassa linjassa edellisten arvioiden kanssa epätasapainon vähäisestä vaikutuksestaenergiankulutukseen.Renkaan ilmanpaineella on suora vaikutus vierinvastukseen ja sitä kautta energiankulutukseen. Noin10 % paineen vajaus raskaan kaluston renkaissa nostaa polttoaineenkulutusta 0,5 –0,75 % ja 20 %vajaus vastaavasti 1­1,75 %. Keskimäärin noin 20 %:ssa raskaan kaluston renkaista on virheellinenpaine. Renkaan rungon vahingoittumisen kannalta 20 % painevajaus on jo kriittinen.Muotovirheistä aiheutuvat vaikutukset ovat paljolti epätasapainosta aiheutuvien kaltaisia, eikäuseimmilla tavanomaista suuruusluokkaa olevilla virheillä ole kovinkaan suurta vaikutustaenergiankulutukseen. Muotovirheistä vain pyörän huomattavalla säteisheitolla on energiankulutustalisäävä vaikutus. Sen sijaan matkustusmukavuuteen useimmat muotovirheet ja erityisesti pyöränsäteisheitto vaikuttavat. Muotovirheistä ja epätasapainosta aiheutuu pitkällä aikavälillä renkaannopeampaa ja epätasaisempaa kulumista, joka nostaa rengaskustannuksia.Avainsanat: rengas, raskas kalusto, Kuorma­auto, epätasapaino, muotovirhe, rengaspaine,energiataloudellisuus, polttoaineenkulutus, vierinvastus, säteisheitto