Определение коэффициента сцепления колес автомобиля с покрытием

Определение коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием

Устойчивость и управляемость автомобиля, его тяговые свойства и тормозные характеристики в значительной степени определяются сцеплением шины с дорогой.

Коэффициент сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием – это показатель, характеризующий сцепные свойства дорожного покрытия, определяющийся как отношение максимального касательного усилия, действующего вдоль дорожного покрытия на площади контакта испытательной установки с дорожным покрытием к нормальной реакции в площади контакта испытательной установки с дорожным покрытием.

Испытания коэффициента сцепления проводятся по ГОСТ 33078-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Методы измерения сцепления колеса автомобиля с покрытием».

Существует два основных метода определения коэффициента сцепления дорожного покрытия.

1. С помощью испытательной автомобильной установки, включающей в себя прибор контроля коэффициента сцепления дорожных покрытий типа ПКРС.
2. С использованием портативного прибора ППК-МАДИ-ВНИИБД или его аналогов. (В основном на участках автомобильных дорог, где невозможно обеспечить скорость движения испытательной установки равную (60±2) км/ч)

Рассмотрим каждый из них.

1. Определение коэффициента сцепления с использованием автомобильной испытательной установки типа ПКРС.

Сцепление колеса автомобиля с покрытием характеризуется значением показателя коэффициента сцепления, определяемого при полной блокировке испытательного колеса (ИКС) на предварительно смоченной поверхности покрытия автомобильной дороги при стандартных условиях, с последующим вычислением отношения полученного значения касательного усилия к значению нормальной реакции дорожного покрытия.

Измерения проводят при температуре окружающего воздуха в диапазоне от 5°С до 40°С. Поверхность автомобильной дороги перед измерением должна быть сухой. При наличии на дорожном покрытии каких-либо загрязнений (песок, мелкий гравий, грунт и т.д.) необходимо сделать соответствующую отметку в протоколе измерений.

Проведение измерений во время дождя или тумана не допускается.

При проведении измерений на каждом измерительном участке выполняются следующие операции:

а) определяется температура окружающего воздуха и дорожного покрытия;

б) испытательная установка разгоняется до скорости равной (60±2) км/ч и скорость поддерживается на протяжении всего интервала измерения;

в) включается подача воды на дорожное покрытие перед испытательным колесом;

г) производится блокировка колеса с шагом не менее 0,2 с в интервале времени не менее чем 3,0 с, имитируя торможение автомобиля;

д) после проведения измерений блокировка колеса прекращается и отключается подача воды.

На автомобильных дорогах, находящихся в эксплуатации, измерения проводят при движении испытательного колеса по полосе наката левых колес транспортных средств, использующих данную полосу движения, а на дорогах с вновь устроенным покрытием — в пределах всей ширины полосы движения.

Минимальная длина участка автомобильной дороги, на котором возможно применение прибора типа ПКРС из условий безопасности с учетом разгона и полной остановки должна составлять 300 м.

Силу сцепления на измерительном участке рассчитывают, как среднеарифметическое сил сцепления, полученных по результатам измерения на данном участке.

1. Определение коэффициента сцепления с использованием портативного прибора ППК-МАДИ-ВНИИБД.

Места проведения измерений и схема организации движения на время проведения измерений согласовываются с органами, ответственными за организацию безопасности дорожного движения.

Перед началом проведения измерений проводится подготовка испытательной установки в соответствии с рекомендациями компании-изготовителя.

При выполнении измерений выполняют следующие операции:

а) измеряют температуру окружающего воздуха;

б) устанавливают прибор в точке измерения коэффициента сцепления;

в) фиксируют груз прибора в верхнем положении;

г) увлажняют дорожное покрытие водой по траектории движения имитаторов, из расчета от 0,15 до 0,25 л под каждый имитатор;

д) сбрасывают груз на тяги прибора;

е) по измерительному кольцу на шкале прибора фиксируют значение коэффициента сцепления;

ж) выполняют действия по перечислениям в)-е) не менее четырех раз.

При наличии на автомобильной дороге двух или более полос в одном направлении движения, измерения поводят по каждой из них.

Результат первого измерения в точке исключается из расчетов, а нагружения считается пробным. Коэффициент сцепления в точке измерения вычисляют как среднее арифметическое значение результатов не менее чем трех измерений.

Результаты измерений оформляют в виде протокола, который содержит:

— наименование организации, проводившей измерения;

— название автомобильной дороги;

— привязку к километражу;

— номер полосы движения;

— дату и время проведения измерений;

— температуру воздуха и дорожного покрытия в период проведения измерений;

— скорость транспортного средства при проведении измерений;

— значение коэффициента сцепления;

— состояние дорожного покрытия;

— ссылку на ГОСТ 33078-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Методы измерения сцепления колеса автомобиля с покрытием».

Источник статьи: http://mosstroylab.ru/sceplenie

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.

Источник статьи: http://kolesnyigid.ru/sovet/koefficient-scepleniya-shin-s-dorogoj

Методы определения коэффициента сцепления шин с покрытием дороги

Коэффициент сцепления с ними шин авто­мобилей является показателем, зависящим от погодных усло­вий и меняющимися в процессе службы дороги. Для достаточно точного представления о нем должны регулярно проводиться обследования дорог. Для измерений коэф­фициентов сцепления в разных странах было предложено много различных приборов и методов.

Коэффициент сцепления определяют преимущественно прицепными динамометрическими тележками. Прибор Союздорнии ПКРС-2У измеряет реактивный тормозной момент, возникающий при заблокировании колеса тележки. Для увлажнения покрытия под колесом прицепа установка снабжена баком для воды и устройством для разбрызгивания ее по покрытию, создающими перед скользящим колесом слой воды толщиной 1 мм. В связи с влиянием на коэффициент сцепления рисунка протектора и степени его износа испытания проводят с гладкой беспротекторной шиной размером 6,45 – 13 с внутренним давлением воздуха 0,17 МПа и вертикальной нагрузкой 2,94 кН. При отсутствии специальной шины допускается использовать изношенную шину с глубиной канавок протектора не более 1 мм.

Коэффициент сцепления определяют, периодически тормозя колесо тележки. Обычно на одном километре удается выполнить три-четыре торможения, в результате чего получается выборочная характеристика участка, не гарантирующая от наличия невыявленных отдельных мест с отличающимися от полученных значениями коэффициентов сцепления. Поэтому для получения объективной характеристики участка необходимо провести несколько измерений, меняя места торможения.

Для определения коэффициента сцепления динамометрическими тележками требуется длинный участок дороги, на котором автомобиль мог бы разогнаться до обычной скорости испытаний 60 км/ч. Не во всех случаях это возможно. Кроме того при расследовании ДТП бывает необходимо оценить коэффициент сцепления точно на месте происшествия. Для этой цели удобен серийно выпускаемый портативный прибор ударного действия МАДИ-НИИ БД конструкции Кузнецова Ю. В.

За рубежом для практических целей широкое распространение имеют портативные маятниковые приборы. В них маятник с резиновым наконечником, отпущенный с определенной высоты, тормозится трением о покрытие. Наибольшее распространение имеет прибор Транспортной и дорожной исследовательской лаборатории Великобритании. Значение коэффициента трения характеризуется углом отклонения маятника после прохождения зоны контакта. Маятниковые приборы просты в употреблении, дают достаточно хорошее соответствие с результатами измерения при помощи динамометрических тележек на покрытиях с мелкозернистой структурой. Недостаток маятниковых приборов заключается в том, что из-за малой массы маятника скорость проскальзывания резиновой пластины по покрытию зависит от шероховатости покрытия и не соответствует реальным скоростям движения заторможенного колеса автомобиля по дорожному покрытию.

Автомобильные организации и органы ГАИ в практике расследования ДТП иногда определяют коэффициент сцепления по тормозному пути автомобиля, рассчитывая его по формуле: , где V – скорость начала блокировки колес, м/с; g – ускорение свободного падения; L – тормозной путь, м.

Получаемое значение коэффициента зависит от начальной скорости торможения и меняется в процессе. Оно является средним и не может сопоставляться с результатами измерений динамометрическими тележками, которые определяют при постоянной скорости.

Значение коэффициента сцепления зависит от шероховатости дорожных покрытий, наличия на их поверхности мелких выступов, которые вдавливаются в беговую дорожку шины при качении колеса, а при проскальзывании ведущих колес или скольжения заблокированной шины, упруго деформируя или прорезая резину, создают сопротивление смещению шины.

Источник статьи: http://studopedia.ru/8_96288_metodi-opredeleniya-koeffitsienta-stsepleniya-shin-s-pokritiem-dorogi.html