Qual é o princípio do banco de ensaios de rodas?

Qual é o princípio do banco de ensaios de rodas?

Este banco de ensaios com rolos pode ser utilizado para medições de emissões, consumo de combustível, EMC, potência e outros testes, bem como para ensaios de NVH. As configurações dos rolos podem variar ligeiramente conforme a aplicação, mas os princípios fundamentais permanecem inalterados. A seguir, apresentamos brevemente o princípio de funcionamento do tambor.

Momento de inércia. Em primeiro lugar, precisamos medir diretamente no tambor três grandezas físicas: força, velocidade e tempo. A partir dessas três grandezas, podemos obter outras quantidades necessárias, como a aceleração, a potência, entre outras. Quanto à força, convém esclarecer que a força medida pelo tambor corresponde à força atuante na direção X do veículo em teste. Em segundo lugar, o tambor dispõe principalmente de três modos de controle: força constante, velocidade constante e simulação de estrada. A força constante significa que o dinamômetro mantém uma força fixa para acionar o veículo de teste; a velocidade constante implica que o tambor mantém uma velocidade fixa. Esses dois modos podem ser entendidos como “rolar junto com o automóvel”, ou seja, o rolamento assume papel predominante. Já a simulação de estrada pode ser interpretada como “veículo com tambor”, isto é, o veículo em teste passa a ter papel preponderante, de modo que todas as grandezas físicas variam em função da resposta do veículo.

Neste artigo, abordamos principalmente o princípio dos rolos no modo de simulação de estrada. O veículo em teste circula sobre o solo sem se deslocar; as rodas impulsionam a carroceria, que se move. Já no caso em que o veículo está fixo na plataforma giratória, com a carroceria imobilizada, são as rodas que acionam o movimento da plataforma, o que equivale a um movimento espelhado. Para viabilizar a simulação de estrada, é necessário determinar, em um único passo, o momento de inércia equivalente à massa translacional da carroceria — ou seja, o momento de inércia das rodas acionadas pelos rolos deve ser igual ao da massa da carroceria, quando esta é movimentada pelas rodas sobre a superfície real da via. Dessa forma, a potência de saída apresenta a mesma carga.

Então, como isso é realizado? Na superfície real, as rodas impulsionam o veículo, conferindo-lhe massa e movimento translacional; no tambor, as rodas acionam o próprio tambor, fazendo‑o girar. O momento de inércia, o torque e a aceleração angular correspondem, respectivamente, à massa translacional, à força e à aceleração. No caso do tambor, é possível aumentar ou reduzir a massa translacional ao variar o momento de inércia. Naturalmente, hoje em dia os tambores costumam contar com dispositivos que ajustam o momento de inércia por meio de motores, como os motores assíncronos trifásicos de corrente alternada. A velocidade e o torque de saída do motor podem ser controlados por meio de um inversor de frequência.

Após a equivalência da massa translacional correspondente ao momento de inércia da resistência ao rolamento, a “força de inércia” do veículo — seja em aceleração ou em frenagem — sobre o tambor é perfeitamente idêntica; porém, isso não constitui o ponto final. Há uma grande diferença entre conduzir um automóvel fixado ao tambor e fazê‑lo em terreno plano. A principal distinção é que, durante a marcha, o veículo enfrenta a resistência do ar, enquanto no tambor essa resistência está ausente. Além disso, o atrito entre o pneu e o solo difere do atrito entre o pneu e o tambor. Podemos agrupar essas perdas de resistência ao movimento sob a denominação genérica de “perdas por resistência ao deslocamento”.

Como determinar a resistência? Normalmente, recorremos ao ensaio de deslizamento. O teste de deslizamento consiste em registrar, em ambiente controlado e sobre uma via plana, a velocidade e o tempo de deslizamento do veículo em ponto morto. A partir dos “parâmetros da via”, mediante o controle da potência do motor, os rolos permitem ajustar essa curva e obter os “parâmetros dos rolos”. Cabe ainda observar que, a cada nova montagem do veículo, deve-se realizar um novo ensaio de deslizamento. Naturalmente, o próprio tambor também apresenta perdas por resistência (atrito nos rolamentos, resistência aerodinâmica, etc.). Assim, antes do ensaio oficial de deslizamento, é necessário compensar essas perdas de resistência no próprio tambor.