unicUSANO LAB - INGEGNERIA E RICERCA
I.P. A CURA DELL’UNIVERSITà NICCOLò CUSANO e di SpoRTNETWORK
Pneumatici
e impatto acustico Rumorosità delle gomme: la seconda parte dell’analisi stilata dai laboratori della Cusano
I
l rumore generato dal traffico stradale è la maggiore fonte di inquinamento acustico a cui siamo sottoposti. Sebbene standard sulle emissioni acustiche dei veicoli stradali siano state introdotti fin dagli anni settanta, il livello di rumore stradale non è andato diminuendo. I miglioramenti tecnologici avvenuti in questi anni sono stati infatti cancellati dall’aumento del traffico automobilistico e dalla tendenza nel settore automotive a produrre veicoli più pesanti e prestazionali con gommature di dimensioni maggiori. Tipicamente si può considerare il rumore stradale come formato da tre distinte fonti: • l’emissione acustica del motore e tutti gli organi meccanici collegati (sistema di aspirazione, scarico, distribuzione etc.); • il rumore derivante dal contatto pneumatico-strada; • il rumore aeroacustico (aerodinamica esterna del veicolo e interazione pneumatico-strada-aria); Il rumore meccanico del motore è preponderante alle basse velocità (sotto i 20 km/h per le automobili), a velocità più elevate diventa dominante quello del rotolamento del pneumatico mentre quello aerodinamico del
corpo vetture acquista un’importanza maggiore a velocità più alte di 100 km/h. Quindi, come precedentemente detto, appare estremamente importante intraprendere modifiche ai pneumatici tali da ridurre la generazione di rumore. I meccanismi di generazione del rumore prodotto dal pneumatico in rotolamento sono stati studiati per lungo tempo, fin dai primi anni Settanta. Tutti gli esperti del campo concordano che le principali cause siano: • turbolenza: flusso di aria turbolenta attorno al pneumatico causato dallo spostamento d’aria per effetto del rotolamento; • pompaggio dell’aria: spostamento d’aria causato dal rotolamento del pneumatico al bordo di entrata e d’uscita del contatto; • risonanza dei canali: risonanza acustica che si instaura all’interno dei canali chiusi o aperti all’interno dell’impronta a terra; • risonanza di Helmholtz: spostamento d’aria delle cavità connesse del battistrada amplificato da fenomeni di risonanza. Mentre nel caso di rumore generato da fenomeni vibratori trasmessi dalla struttura del pneumatico possono
essere riconosciute sorgenti generate da meccanismi di impatto: • impatto del battistrada: impatto dei blocchi di gomma del battistrada sulla superficie della strada che causa vibrazione radiali e tangenziali che si propagano al fianco; • impatto della rugosità: impatto della macro rugosità della superficie stradale sul battistrada che causa vibrazione radiali e tangenziali che si propagano al fianco; • deflessione dinamica della corona del pneumatico al bordo di entrata e uscita che genera vibrazione delle cinture e della carcassa; E quello generato da meccanismi di adesione: • stick/slip: Adesione e slittamento del singolo blocco di gomma con la superficie stradale che provoca vibrazioni tangenziali; • stick/snap rilascio impulsivo di energia elastica del blocco di gomma all’uscita del contatto. Esiste, invece, un minor accordo sull’effettivo contributo al rumore totale che ha ogni singola sorgente. Il processo di generazione e amplificazione del suono è infatti talmente complicato da non poter essere facilmente scomposto nelle sue varie componenti. Partendo quindi da una conoscenza delle sorgenti di inquinamento acustico, sono in corso da parte di tutte le industrie del settore complessi studi finalizzati alla determinazione di materiali e disegni innovativi in gradi di limitare l’insorgenza di fenomeni acustici senza compromettere la sicurezza e la funzionalità del pneumatico. a cura del Professor Gino Bella, Docente ordinario di macchine a fluido Università Niccolò Cusano