ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ НА КОЭФФИЦИЕНТ СЦЕПЛЕНИЯ С КОЛЕСОМ Понуровский В.А., Никифорович А.К.

Аннотация. Изучается влияние физико-механических дорожного покрытия на коэффициент сцепления с колесом.

Ключевые слова: автомобиль, дорога, дорожное покрытие, коэффициент сцепления, колесо.

Безопасность движения транспортного средства в значительной степени определяется его тормозными свойствами и коэффициентом сцепления колеса с дорожным покрытием. В настоящее время сцепные качества дорожного покрытия характеризуются коэффициентом сцепления при скольжении сблокированного колеса со скоростью 60 км/ч по увлажненному покрытию.

В зависимости от состояния и качества дорожного покрытия происходит изменение коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием.

Коэффициент сцепления колес транспортных средств с дорожным покрытием р является многофакторным параметром. На его величину влияют: вид и состояние дорожного полотна, разновидность и состояние шин транспортного средства, скорость его движения, наличие посторонних веществ в зоне контакта (грязь, масло и др.), наличие продольных уклонов автомобильной дороги.

Чем больше величина силы, которую необходимо передать через колеса, например при движении в гору или при разгоне автомобиля, а так же, чем больше неровность или влажность дорожной поверхности, тем сильнее происходит проскальзывание.

Коэффициент сцепления р* шин с Н/В > 0,82 пр

Рисунок - 1 Коэффициент сцепления р* шин с Н/В > 0,82 при 80.. .90% глубине дорожного рисунка протектора при скорости около 60 км/ч, представленный в функции проскальзывания, на дорожных покрытиях различного состояния. Радиальные шины серии «70» на сухой дороге имеют значения примерно на 10% выше, а серии «60» на 20% выше.

1. - сухой бетон; 2. - сухой асфальт; 3. - мокрый асфальт; 4. - снег; 5. - лед.

Как видно из графика, на сухой дороге при проскальзывании около 25% колеса имеют наилучшую возможность передачи продольных сил, то есть трение при этих условиях максимальное, оно выражается коэффициентом продольного сцепления р*. Относительно колеса коэффициент продольного сцепления р* определяется как отношение продольной силы FL к нормальной силе Fn или вертикальной нагрузке, приходящейся на рассматриваемое колесо.

При торможении или разгоне происходит перераспределение сил между осями, так как приложенная к центру масс сила инерции пытается «опрокинуть» автомобиль вокруг соответственно передней или задней оси. Для коэффициента продольного сцепления колес передней оси p*v или задней оси рkh тяговую или тормозную силу требуется разделить на действительную нагрузку на колесо.

При разгоне коэффициент продольного сцепления р*:

При торможении коэффициент продольного сцепления р*:

где:

Fa(V,h) - тяговая сила на передней (задней) оси;

Fb(v,h) - тормозная сила на передней (задней) оси.

Дополнительная нагрузка на ось ±AG определяется логически. Например, при торможении вертикальная нагрузка на переднюю ось возрастает, поэтому в формулу подставляем дополнительную нагрузку со знаком плюс, и, наоборот, при разгоне - со знаком минус.

Чрезмерное торможение или резкое ускорение приводит к тому, что проскальзывание может превысить 25% порог, а это значит, коэффициент продольного сцепления начнет снижаться. При 100% проскальзывании, то есть при торможении с полной блокировкой колес или попытке тронуться с места с пробуксовкой, коэффициент сцепления р* становится равным коэффициенту скольжения р^.

Коэффициент трения скольжения р/, при блокированных колесах, в зависимости от скорости движения и состояния дорожного покрытия

Рисунок 2 - Коэффициент трения скольжения р/, при блокированных колесах, в зависимости от скорости движения и состояния дорожного покрытия: Испытания проведены на радиальных шинах серии «82» с поясом из стального корда и дорожным рисунком, глубина которого составила 80.. .90% первоначальной. Температура льда около ОПС.

1. - сухой бетон; 2. - сухой асфальт; 3. - мокрый асфальт; 4. - снег; 5. - лед.

Из графика видно, что при скорости 10 км/ч возможно достижения максимального значения коэффициента скольжения рь = 1,25, что объясняется явлением «зацепления» ламелей протектора за дорожные микронеровности. Кроме того, динамический радиус при такой скорости движения приближается к статическому радиусу, и, как следствие, пятно контакта шины с дорогой увеличивается до максимального значения при данной вертикальной нагрузке.

Увеличение скорости движения автомобиля на диагональных шинах приводит к снижению, как величины коэффициента сцепления, так и коэффициента скольжения. Центробежные силы, действующие на протектор шины и её боковины, приводят к увеличению динамического радиуса и уменьшению площади пятна контакта шин с дорогой. При скорости 80 км/ч максимальное значение коэффициента скольжения рь составляет всего 0,8, а при скорости 140 км/ч - 0,65.

Список литературы

  • 1. Котович С.В. Движители специальных транспортных средств. Часть I: Учебное пособие / С.В. Котович ; МАДИ (ГТУ). - М., 2008. - 161 с.
  • 2. Левин М.А. Теория качения деформируемого колеса. / М.А. Левин М.: Наука, 1989.270 с.

Никифорович Алена Константиновна, магистрант 1 курса факультета автомобильного транспорта, сервиса и энергетики Новосибирского государственного аграрного университета, г. Новосибирск, РФ

Научный руководитель - Понуровский Виктор Андреевич, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой техносферной безопасности и электротехнологий Новосибирского государственного аграрного университета, г. Новосибирск, РФ

УДК 536.241

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >