Você sabe qual a importância de um estudo sobre o ponto de reboque nos protótipos baja? A tração é um dos quesitos avaliados durante as provas dinâmicas nas competições BAJA SAE, mais especificamente na prova de tração, onde o veículo deve percorrer a maior distância possível puxando uma quantidade de troncos que vai aumentando ao longo da duração da prova, como mostrado na figura 1.
Para que os troncos sejam engatados, o carro deve conter um ponto de reboque traseiro que tem dimensões definidas pelo RATBSB. A posição deste ponto de reboque é livre, cabendo a equipe definir onde na parte traseira ele será colocado. Pela liberdade de posicionamento, pode parecer que ela não afetará o desempenho do veículo na prova, contudo, dependendo de sua definição , um protótipo com boa relação e com boa aderência pneu solo poderá sair com um desempenho bem abaixo do esperado nessa prova. No caso da equipe Rampage, este estudo foi provocado devido ao fato da equipe na competição 2019 ter obtido um bom resultado na prova de tração, porém o veículo poderia ter tido um resultado ainda melhor tendo em vista que o mesmo perdeu contato com o solo muito cedo.
Inicialmente, para definir o ponto de reboque ideal, deve-se analisar as características do veículo e suas dimensões como mostrado na figura 2 a seguir.
Figura 2: Desenho esquemático do protótipo na prova de tração (FILHO et al., 2010)
Além dessas medidas, utiliza-se a massa total do veículo com o piloto, o raio dinâmico do pneu e o coeficiente de aderência pneu-solo. O método mais simples para o ponto de reboque do veículo leva em consideração apenas as forças geradas durante a prova, mas primeiro, para definirmos os limites, devemos ver qual as condições para o interrompimento da prova. No RATBSB vemos que “A avaliação é interrompida quando o veículo atingir o final da pista, parar de progredir ou quando levantar ambas as rodas dianteiras do solo”.
Nota-se que o principal ponto a ser observado é que, caso o veículo perca o contato das rodas dianteiras com o solo, a prova será interrompida. Com isso, usaremos este fator como nosso limite.
Na imagem anterior podemos ver um exemplo das dimensões e carregamentos impostos durante a prova de tração no protótipo RPB-01. Para começarmos, deve ser realizado o cálculo dos momentos gerados por cada força, lembrando que o F_x e F_y são a decomposição do carregamento imposto pela corda na figura 2. O método que iremos utilizar propõe que: os momentos favoráveis ao carro permanecer com a roda dianteiras no chão devem ser maiores ou iguais aos momentos contrários a esse estado.
Com isso, podemos separar como momento favorável o momento gerado por L_cg * F_cg, momento esse gerado pelo peso do veículo mais piloto multiplicado pela distância entre o centro da roda e o cg.
Já os momentos contrários são: H_eng*F_x e L_eng*F_y, momentos gerados pelas forças decompostas e a distância do ponto de engate para o centro da roda.
No caso do protótipo RPB-01, a variação do ponto de engate no eixo “x” não era possível então a equação gerada leva em consideração apenas o eixo Y ( eixo X é tratado como constante), com isso geramos a seguinte fórmula.
No nosso protótipo pode-se notar uma grande diferença no comportamento dinâmico durante os testes, mostrando o veículo muito mais estável e com resultados de distâncias ainda maiores. Segue uma imagem de um teste para validação deste estudo.
Vale ressaltar que os cálculos aqui apresentados foram aplicados para o protótipo da equipe e serve para veículos com características parecidas, mas a lógica apresentada serve para qualquer veículo desde que sejam feitas as devidas alterações nos cálculos.
Commentaires