Всё о коэффициенте сцепления шин с дорогой

Как шины влияют на безопасность, когда вы ведете машину по шоссе? Какие факторы помогают предотвратить занос и позволяют контролировать ваш автомобиль при повороте и остановке?

Вопросы безопасности на дорогах включают не только выбор правильной резины, но и учитывают фактор дорожного покрытия, технические характеристики транспортного средства ТС, другие факторы о которых узнаете ниже.

Измерение коэффициента сцепления дорожного покрытия по ГОСТ 50597-93

Исследования проводились динамометрическим приборомПКРС-2, результаты сведены в таблицу, где указаны виды дорожного покрытия и их состояние в зависимости от погодных и климатических условий. С момента ввода этих коэффициентов прошло много лет. Изменились технологии строительства дорог, в частности контактная поверхность дорожного покрытия. Данные таблицы надо рассматривать, как ориентировочные.

Сцепление шин с дорогой

Совершенно ясно, что эти коэффициенты не есть величина постоянная, а зависят от многих факторов:

• тип дорожного полотна, качество состояния;
• состояние шин транспортного средства их скоростные, нагрузочные и другие характеристики, входящие в маркировку;
• скорость движения ТС;
• наличие веществ, снижающих сцепление в зоне контакта поверхности колеса и покрытия (грязь, пролитые ГСМ);
• уклоны и опасные закругления автомобильной дороги.

Коэффициент сцепления между шиной и дорогой является одним из важных факторов, влияющих на безопасность дорожного движения. Состояние деформации шины различается в зависимости от силы торможения, вертикальной нагрузки на колесо.

Силы воздействия на участок поверхности шины во время торможения

Есть классическая формула в физике F =µN =µmg, которая связывает прямо пропорциональную зависимость силы трения от коэффициента сцепления контактирующих областей и прижимной силы. N равна произведению массы нагруженного колеса на ускорение свободного падения. Конечно распределение веса на переднюю ось будет больше при торможении, но эта классическая формула дает возможность понять какие факторы рассматриваются производителями шин, чтобы обеспечить безопасность автомобиля.

Зависимость тормозного пути от коэффициента сцепления шин с дорогой

Рисунок протектора колеса играет важную роль в определении трения или сопротивления скольжению. В сухих условиях на дорогах с твердым покрытием гладкая шина дает лучшую тягу, чем рифленый или узорчатый протектор, потому что имеется большая площадь контакта для создания сил трения. По этой причине резина, используемая для автогонок, имеет гладкую поверхность без рисунка протектора. К сожалению, гладкая шина развивает очень мало сцепления при влажных условиях, потому что фрикционный механизм уменьшается благодаря смазочной пленке воды между протектором и дорогой.

Рисунок канавки или каналы, по которым идет водоотвод, обеспечивает область прямого контакта между шиной и дорогой. Типовая шина дает коэффициенты сухого и влажного сцепления около 0,7 и 0,4 соответственно. Эти значения представляют собой компромисс между экстремальными значениями около 0,9 (сухих) и 0,1 (влажных), полученными с гладкой шиной.

Торможение на мокрой дороге

Когда автомобиль заторможен до жесткой остановки на сухой дороге, максимальная сила трения может быть больше, чем прочность протектора. В результате, вместо того, чтобы шина просто скользила по дороге, резина отрывается от протектора в области контакта шины и дороги. Несомненно, сопротивление протектора этому разрыву представляет собой сочетание прочности резины, канавок и щелей, составляющих дизайн протектора. Это тоже учитывают производители шин.

Сцепление шин таблица

Кроме того, размер контактной зоны очень важен в автомобильных шинах, потому что тяга является динамической, а не статической; то есть она изменяется по мере того, как колесо катится вперед. Максимальный коэффициент трения может происходить где угодно в области контакта, и чем больше площадь, тем больше вероятность максимальной тяги.

Таким образом, при одинаковой нагрузке и на одной и той же сухой поверхности более широкий профиль имеет большую площадь контакта и развивает более высокую тягу, что приводит к большей тормозной способности. Хотя некоторые специалисты считают, что большая площадь снижает давление на единицу поверхности и таким образом прижимная сила становится меньше, а потому выигрыш в тормозной способности остается под вопросом.

Сила и коэффициент сцепления колес автомобиля с дорогой

Значение тяговой силы, необходимой для движения, ограничено вследствие действия силы сцепления колес с дорогой.

Под силой сцепления понимают силу, противодействующую скольжению колеса относительно поверхности дороги. Она равна силе трения, возникающей в месте контакта колеса с дорогой.

Сила сцепления определяется выражением:

где R_z – нормальная реакция дороги;

φ – коэффициент сцепления.

Равномерное качение колеса без скольжения и буксования возможно только при выполнении условия Р_т ≤ Р_сц. Если тяговая сила больше силы сцепления (Р_т > Р_сц), то автомобиль движется с пробуксовкой ведущих колес.

Коэффициент сцепления во многом определяет значение силы сцепления. В зависимости от направления скольжения колеса относительно поверхности дороги различают коэффициенты продольного (φ_х) и поперечного (φ_у) сцепления. Эти коэффициенты зависят от одних и тех же факторов, и можно считать, что они практически равны (φ_х = φ_у).

На коэффициент продольного сцепления (φ_х) оказывают влияние многие конструктивные и эксплуатационные факторы. Он определяется экспериментально. Ниже приведены средние значения φ_х для различных дорог и состояний их поверхности:

На сухих дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления имеет наибольшее значение, так как в этом случае он обусловливается не только трением скольжения, но и межмолекулярным взаимодействием материалов колеса и дороги (механическим зацеплением).

На мокрых дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления существенно уменьшается (в 1,5–2 раза) по сравнению с сухими дорогами, так как между колесом и дорогой образуется пленка из частиц грунта и воды.

На деформируемых дорогах коэффициент сцепления зависит от внутреннего трения в грунте и сопротивления грунта срезу.

Контрольные вопросы

1. По каким показателям оценивают тягово-скоростные свойства автомобиля?

2. Каким образом передается мощность и крутящий момент от двигателя к ведущим колесам автомобиля?

3. Чем вызваны потери мощности в трансмиссии и как они учитываются?

4. Что характеризует передаточное число трансмиссии и как определяется?

5. Радиусы колес автомобиля, характеристика и расчет.

6. Что представляет собой тяговая сила и от каких факторов она зависит?

7. Что представляет собой тяговая характеристика и какие факторы влияют на характер ее изменения?

8. Как оценивается сила сцепления и как влияет на отсутствие буксования?

Лекция 3

Дата добавления: 2017-06-02 ; просмотров: 2769 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Определение коэффициента сцепления шин автомобиля с дорогой

Для определения коэффициента сцепления шин автомобиля с дорогой согласно ГОСТ 50597-93 следует применять приборы ПКРС, ПЛК-МАДИ-ВНИИБД, либо согласно СНиП 3.06.03-85 по результатам замеров и оценки тормозного пути автомобиля [II].

Для систематического контроля состояния поверхности покрытия при обследовании мест ДТП удобней применять портативные приборы. Одним из таких приборов является ППК-МАД- ВНИИБД. Измерения проводятся на полосе наката левых колес без подготовки поверхности. Желательно чтобы участки покрытия имели небольшой продольный уклон и поперечный уклон не более 25%. Перед началом работ необходимо проверить установку измерительной шайбы на нулевое деление шкалы после сбрасывания груза. Для этого с прибора снимают резиновые пластины и на их место устанавливают шарикоподшипники, затем пол подшипники подкладывают гладкие металлические пластины и производят сбрасывание груза. Если измерительная шайба останавливается выше или ниже нулевого деления шкалы, то следует отпустить или натянуть буферную пружинку. Другой причиной остановки измерительной шайбы ниже нулевой отметки может быть ее перемещение по инерции. В этом случае надо увеличить силу трения шайбы по направляющей штанге.

Для проведения измерения дорожное покрытие увлажняется непосредственно под резиновыми имитаторами и в направлении их скольжения. Увлажнение покрытия производится при каждом замере. Расход воды составляет 100-150 см*. После увлажнения покрытия необходимо быстро нажать на кнопку сброса груза и произвести измерение коэффициента сцепления по положению измерительной шайбы на шкале. Обычно значение коэффициента сцепления на одном и том же месте не остается постоянным. Поэтому для получения устойчивых значений коэффициента производят 5 замеров на одном месте. Затем определяется среднее значение.

При отсутствии приборов значение коэффициента сцепления может быть установлено методом замера тормозного пути автомобиля (расстояния, проходимого автомобилем с момента начала нажатия водителем на педаль тормоза до полной остановки). Торможение следует проводить на легковых автомобилях любой марки, техническое состояние которых соответствует требованиям Правил дорожного движения. Па прямых участках дороги автомобиль разгоняется до скорости 40 км/ч и резко затормаживается (до блокировки колес). Длина тормозного пути измеряется рулеткой. Коэффициент сцепления вычисляется по формуле,

(3.1)

где V — скорость автомобиля в начале торможения, км/ч;

S_т — тормозной путь по данным замера, м;

i — продольный уклон %о (знак плюс берется под уклон, знак минус — при движении на польем);

Кэ — коэффициент, учитывающий эксплуатационные условия торможения (коэффициент эффективности торможения).

По данным НИАТ, в расчетах следует принимать следующие значения Кэ для: легковых автомобилей — 1,2; грузовых автомобилей грузоподъемностью свыше 4,5 т и автобусов длиной более 7.5 м — 2.0.

Искомая величина коэффициента сцепления равна среднему арифметическому из результатов вычислений по данным не менее трех замеров тормозного пути на одном и том же участке.

Для определения коэффициента сцепления шин использован метод замера тормозного пути автомобиля.

Автомобиль – Лада Приора, V = 40 км/ч; i =0 %о; Кэ =1,2; S_т = 11 м. (таблица 3.1)

Таблица 3.1-Тормозной путь автомобиля

Тогда коэффициент сцепления;

(3.1)

Вывод: коэффициент сцепления ниже рекомендуемого значения (таблица 3.2.

Таблица 3.2-Коэффициенты сцепления шин с дорогой

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.