Характеристика взаимодействия дорожных покрытий и колес автомобиля

Взаимодействие автомобиля и дороги

Под воздействием транспортных нагрузок на асфальтобетонном покрытии возникают различные виды деформаций и разрушений, которые снижают сроки службы покрытий и приводят к дорожно-транспортным происшествиям. Движение по деформированным покрытиям сопровождается ударами и вертикальными колебаниями колес, кузова и других частей автомобиля. Механизмы автомобиля изнашиваются, водители и пассажиры испытывают неудобства. Средняя скорость движения автомобилей нередко уменьшается до 50%, что снижает производительность и повышает себестоимость перевозок. Работы по содержанию дорог, в частности, по очистке дорожных одежд от пыли, грязи, снега и льда усложняются.

Рис.1. Схема прогиба дорожной одежды под колесом автомобиля в поперечном направлении (а) и продольном (б) направлениях

Кроме того, деформируются все слои дорожной одежды. Зерна минеральных материалов (особенно не обработанных вяжущими) стираются, раскалываются и таким образом измельчаются. Между частицами мельче 3 мм вода поднимается по капиллярам и длительно в них удерживается. Зерна с водой образуют пластичную массу, которая действует как смазка и увеличивает размеры прогиба одежды под колесами автомобилей. Например, если основание и построено из известнякового щебня низкой марки, содержащего свыше 16% мелких частиц размером до 2 мм, то оно может полностью потерять несущую способность.

В асфальтобетонных покрытиях под влиянием прогибов материалы также измельчаются, хотя и с меньшей интенсивностью. При этом увеличивается суммарная поверхность зерен и вяжущего становится недостаточно. Кроме того, так как вяжущее стареет, то покрытие делается более жестким. В нем образуются сначала волосные, затем более широкие трещины, в которые проникает вода, замерзающая зимой и постепенно разрушающая покрытие.

В зависимости от погодных условий, скорости движения транспорта и других причин изменяется удельное давление на покрытие от колес автомобилей. В жаркую погоду темное асфальтобетонное покрытие нагревается до температуры свыше 60 °С при температуре воздуха около 30°С. Колеса автомобилей нагреваются также и в результате работы, трения и ударов о неровности покрытия. При нагреве колес увеличивается в объеме воздух в камере, уменьшается площадь следа и дополнительно возрастает давление на покрытие.

3. Виды деформаций и разрушений на а/д: пучинистость земполотна, просадки дорожной одежды, проломы, колеи.

Внешними признаками пучинистых мест в зимний период являются неравномерное поднятие участков покрытия, образование отдельных бугров или группы бугров на покрытии, развитых по площади проезжей части с различной степенью интенсивности. Значительная часть из них, как правило, имеет сетку трещин, концентрирующуюся у вершины бугров пучения, которые разрушают покрытие на отдельные куски различной величины и формы.

Просадки это впадины глубиной 50-100 мм и более с пологой поверхностью, но без образования трещин на прилегающих участках. Возникают в местах с пониженной прочностью слоев дорожной одежды и грунтов земляного полотна при их увлажнении. Просадки могут образовываться в первые годы эксплуатации дороги при неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях вследствие недостаточного уплотнения грунтов земляного полотна и слоев дорожной одежды, а также при проходе тяжеловесных автомобилей, на которые не была рассчитана дорожная одежда.

Рис.3. Образование колеи в асфальтобетонном дорожном покрытии

4. Виды деформаций и разрушений на а/д: износ (истирание), выбоины, вмятины, сдвиги.

Износ (истирание) – равномерное или неравномерное уменьшение толщины покрытия в результате потери материала под воздействием движения и природных факторов. Величину износа измеряют в мм уменьшения толщины покрытия в год или в м³ износившегося материала на 1 км дороги в год.

На дорогах с интенсивным движением автомобилей не только образуются колеи, но покрытие шлифуется и даже истирается, т.е. изнашивается (рис.4). В этом случае снижается прочность дорожной одежды, уменьшается шероховатость и покрытие (особенно влажное) становится скользким, что вызывает дорожно-транспортные происшествия. Износ покрытий увеличивается при их обработке в зимнее время растворами противогололедных реагентов.

Рис.4. Износ дорожного покрытия

Выбоины – местные разрушения покрытий в виде углублений разной формы.

Вмятины – отпечатки, возникающие на пластичном покрытии в жаркое время года.

5. Виды деформаций и разрушений на а/д: волны, шелушение, выкрашивание, трещины.

Волны – неровности в виде чередующихся гребней и впадин (в основном на автобусных остановках), связанные с колебанием пневматических шин. Формируются в местах торможения и разгона автомобилей. На щебеночных и гравийных покрытиях – гребенка.

В жаркую погоду повышается пластичность асфальтобетона и его верхний слой 3 (рис.5) под действием касательных сил, особенно при торможении, сдвигается на уклонах и в местах остановок общественного транспорта, происходит волнообразование на покрытии. Разновидностью волн являются наплывы 2, при которых материал сдвигается в поперечном направлении. Например, в местах остановок общественного транспорта материал смещается на бордюр 1.

Рис.5. Волнообразование на асфальтобетонном покрытии

Шелушение – отслаивание вяжущих от каменных материалов. Образуется под действием колес автомобилей, воды и отрицательной температуры воздуха

Трещины. При резком снижении температуры воздуха осенью и больших перепадах температуры зимой на покрытиях образуются трещины (Рис. 6) Поперечные температурные трещины 1 образуются из-за недостаточного сопротивления асфальтобетона температурным напряжениям. Они распределяются на расстоянии 6+10 м одна от другой.

Рис.6. Дефекты дорожного покрытия

Из-за плохого сопряжения горячей смеси одной полосы к ранее уложенной холодной полосе на покрытиях появляются продольные трещины 2. Косые трещины 3 продолжают поперечные и продольные трещины при недостаточно прочном покрытии. Сетка трещин 4 возникает на дорожном покрытии, как правило, при недостаточно прочном основании.

Различают три основных вида трещин поперечные, продольные, косые и мелкая сетка. Поперечные (температурные) образуются при резких колебаниях температуры, расстояние между ними 5-8м. При широких покрытиях вдоль оси дороги появляются продольные трещины. Косые трещины образуются при неравномерном пучении или просадках земполотна. Мелкая сетка образуется на недостаточно прочных дорожных одеждах. В зависимости от размеров трещины делятся на волосяные (до 1мм), мелкие (1-2мм), средние (3-10мм) и крупные (свыше 10мм).

В местах сопряжения покрытия с обочинами может наблюдаться облом кромки 5. Чаще всего это происходит при переезде через кромки тяжелых грузовых автомобилей. При строительстве дорог кромки покрытия предохраняют укрепительными полосами. Если таких полос нет, то их строят во время ремонтных работ.

Источник

Взаимодействие дороги и автомобиля

Разрушающее воздействие автомобиля на дорогу

Силы, передающиеся на дорожную одежду при движении автомобиля, оказывают разрушающее воздействие на дорогу. Под воздействием вертикальных сил происходит упругая деформация дорожной одежды. Повторное их действие на один и тот же участок дороги приводит к возникновению явлений усталости, появлению трещин и разрушению дорожной одежды. К характерным повреждениям дорожной одежды от действия вертикальных сил можно отнести:

Выбоины – местные разрушения покрытия глубиной от 20 до 100 мм и более с резко очерченными краями. Они возникают прежде всего из-за недостаточной связи между минеральными органическими материалами, недоуплотнения покрытия, загрязнения, а также использования недоброкачественных материалов;

Просадки – впадины глубиной 50-100 мм и более с пологой поверхностью, но без выпучивания и образования трещин на прилегающих участках. Одной из причин появления просадки может быть проезд тяжелых автомобилей, на которые дорожная одежда не была рассчитана;

Проломы – разрушение одежды в виде более или менее длинных прорезей глубиной до 100 мм по полосам наката и выпучиваний сбоку проломов высотой 50-100 мм. Причиной появления проломов может быть переувлажнение и пластическое течение материала слоев основания и грунта или прорезание слоев одежды под действием вертикальной силы;

Читайте также:  Урал статьи о автомобилях

Колеи – деформации и разрушения дорожной одежды в виде небольшого углубления по полосам наката. При интенсивном тяжелом движении колеи могут превратиться в проломы.

Горизонтальные силы возникают вследствие ударов колес при наезде на неровности покрытия, трения шины о верхний слой покрытия, при движении по кривой в результате действия центробежной силы и также оказывают разрушающее действие на дорогу. К характерным повреждениям дорожной одежды от действия горизонтальных сил можно отнести:

Шелушение – отделение чешуек и частиц материала;

Выкрашивание–отделение зерен минерального материала из покрытия и образование мелких раковин глубиной до 20 мм.;

Сдвиги – неровности, вызванные смещением материала покрытия при устойчивом основании, чаще всего образуются в местах торможения автомобилей;

Разрушение стыков – обламывание кромок и выбивание заполняющей мастики. Основными причинами являются удары колес автомобилей, недоброкачественная цементобетонная смесь, неудовлетворительная нарезка и отделка швов.

Здесь же необходимо отметить, что разрушительное действие на дорогу вертикальных сил значительно выше, чем горизонтальных.

Предельные размеры отдельных повреждений (просадок, выбоин и т.п.) не должно превышать по длине 15 см, ширине – 60 см, глубине – 5 см.\

Сила тяги, развиваемая двигателем на ведущих колесах автомобиля, расходуется на преодоление сил сопротивления движению.

В наиболее общем случае ускоренного движения на подъем на автомобиль действую следующие силы сопротивлений: сопротивление качению (трение качения), сопротивление движению на подъем, сопротивление воздуха, инерционные силы самого автомобиля и вращающихся масс его механизмов, возникающие при изменении скорости движения.

Сопротивление качению вызывается затратой энергии на деформацию шин и дороги. Эта сила всегда действует на движущийся автомобиль. На ровных цементобетонных и асфальтобетонных покрытиях основным фактором, определяющим сопротивление качению, является обжатие шин. На менее ровных покрытиях (щебеночных, гравийных, булыжных мостовых) добавляются наезды колес на неровности покрытия. На грунтовых дорогах сопротивление создается затратой усилий на деформирование шины и грунта при образовании колеи.

При движении по дорогам с твердым покрытием сила сопротивления качению определяется следующим образом:

(1)

Где: — нагрузка на дорогу от отдельных колес,

— соответствующие коэффициенты сопротивления качению.

Рис. 1 Реальное сопротивление качению.

Сопротивление качению зависит от ровности покрытия, скорости и эластичности шины. Однако при скоростях движения ниже 50 км/ч сопротивление качению возрастает настолько медленно, что коэффициент сопротивления качению можно считать практически постоянным. При скоростях выше 50 км/ч коэффициент сопротивления качению высчитывается в соответствии со скоростью движения. (Подробнее на лабораторном занятии).

Сцепные качества покрытия.

Тип покрытия, его прочность, ровность, шероховатость, наличие разрушений, трещин, влаги, пыли, грязи, снега или гололеда существенно влияют на коэффициент сопротивления качению колеса автомобиля и коэффициент его сцепления с покрытием.

Коэффициентом сцепления () называется отношение тягового усилия на колесе к вертикальной нагрузке на покрытие, при превышении которого начинается пробуксовывание ведущего колеса или проскальзывание заторможенного.

В зависимости от направления сдвигающей силы, действующей на колесо, различают два вида коэффициента сцепления:

— коэффициент продольного сцепления, соответствующий началу проскальзывания заторможенного или пробуксовыванию движущегося колеса при качении или торможении без действия на колесо боковой силы. Его используют при вычислении пути, проходимого автомобилем при экстренном торможении и при оценке возможности трогания автомобиля с места.

Коэффициент поперечного сцепления – поперечная составляющая коэффициента сцепления при смещении ведущего колеса, катящегося под воздействием боковой силы под углом к плоскости качения, когда колесо, вращаясь, скользит вбок. Характеризует устойчивость автомобиля при проезду кривым малых радиусов.

На сцепные качества покрытия, а соответственно и величину коэффициента сцепления, существенное влияние оказывают такие показатели, как: шероховатость (различают макрошероховатость – неровность поверхности покрытия, которая нормируется и микрошероховатость – собственная шероховатость частиц каменного материала), состояние покрытия, ровность покрытия, температура воздуха.

Под действием влажности воздуха, осадков и других метеорологических факторов, а также в зависимости от интенсивности движения, уровня содержания и вида покрытие может находиться в различном состоянии.

Сухимсчитают покрытие, микроповерхность материала которого не имеет сплошной пленки воды. Это наблюдается при относительной влажности воздуха до 90 %.

К влажным относят покрытия, микроповерхность которых покрыта сплошной пленкой связанной воды. Такое состояние покрытия наблюдается при относительной влажности воздуха 90-100 % и положительной температуре. При отрицательной температуре в этих условиях образуется микрогололед.

Мокрымсчитается покрытие, на микроповерхности материала которого имеется слой свободной воды.

К заснеженному относят покрытие с наличием рыхлого снега на поверхности; снежный накат – наличие слоя снега, уплотненного колесами автомобилей; гололедица – все виды зимней скользкости на поверхности дороги.

Источник

ВОЗДЕЙСТВИЕ АВТОМОБИЛЯ НА ДОРОГУ

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДОРОГИ И АВТОМОБИЛЯ

При движении автомобиля вдоль дороги происхо­дит его пространственное перемещение как посту­пательное, так и вращательное. При этом возника­ют вертикальные силы, вызывающие деформацию дорожного покрытия, а также касательные усилия, наиболее значительные при разгоне и торможении автомобиля в зоне контакта шины колеса с покры­тием, вызывающие относительное смещение верх-пах слоев дорожного покрытия.

Особенно сложным является движение автомо­биля на подходах к кривым в плане и на самих кривых, в пределах которых автомобиль соверша­ет вращательное движение вокруг вертикальной пси. На этих участках возникают боковые силы, действующие как на автомобиль, так и на верх­ний слой дорожного покрытия и оказывающие боль­шое влияние на устойчивость автомобиля. В связи с этим кривые в плане и подходы к ним проектиру­ют, в первую очередь, из условия обеспечения устойчивого движения автомобиля, предупреждения его опрокидывания и заноса. Таким образом, при движении автомобиля по дороге действует система сил, различных по направлению и величине.

Для предупреждения появления больших вер­тикальных усилий, оказывающих отрицательное воздействие как на подвеску автомобиля, так и на дорожную одежду, вертикальные вогнутые кривые проектируют по возможности больших радиусов.

Траектория и скоростной режим автомобиля во многом зависят от того, насколько детально учте­ны при проектировании элементов автомобильных дорог психофизиологические характеристики води­теля. Если водитель не имеет затруднений в оцен­ке направления дороги, то он правильно выбирает траекторию движения на проезжей части и скоростной режим. Ошибки в действиях водителя, осо­бенно при узкой проезжей части, приводят к тому, что автомобили заезжают на обочину, тем самым разрушая кромку проезжей части, обочину и само дорожное покрытие.

Большое значение имеет поддержание высокой ровности дорожного покрытия, позволяющей сни­зить отрицательное воздействие автомобиля на покрытие. Наличие неровностей вызывает колеба­ния автомобиля, вредные для человека, покрытия и самого автомобиля. Неожиданный наезд автомо­биля на большой скорости на неровность может привести к разрушению покрытия и поломке конст­руктивных элементов автомобиля.

Особенно ухудшается взаимодействие колеса с дорогой при наличии водяной пленки на поверхно­сти покрытия. Ухудшается сцепление шины коле­са с покрытием, а при высоких скоростях (более 80 км/ч) возникает так называемое явление аквапланирования, заключающееся в поднятии перед­них колес автомобиля за счет действия водяного клина и потери управляемости автомобилем.

Несомненно, что воздействия автомобиля на до­рожные сооружения усиливаются при неблагопри­ятных погодных условиях и плохом обеспечении отвода воды от дороги и ее сооружений, сущест­венно увеличивается при этом износ дорожного по­крытия и дорожной одежды в целом.

Читайте также:  Функция дхо в автомобиле

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ ОТ КОЛЕСА АВТОМОБИЛЯ НА ДОРОЖНОЕ ПОКРЫТИЕ

При движении автомобиля по дороге в зоне кон­такта шины колеса с дорожным покрытием воз­никают динамические вертикальные, продольные и поперечные касательные силы, значение которых зависит от типа автомобиля, шины колеса, нагруз­ки, погодно-климатических условий и др.

На стоящее колесо действует только одна си­ла- вес автомобиля, приходящийся на это колесо. Особенностью автомобильного колеса является его эластичность. Под действием вертикальной силы колесодеформируется (рис. 2.1, а), в месте контакта радиус колеса меньше, чем в других частях колеса,не соприкасающихся спокрытием.

Различают площадь отпечатка по контуру в форме эллипса (см. рис. 2.1, а)и по выступам ри­сунка протектора. При определении среднего давления в расчет принимают площадь отпечатка по выступам протектора. При расчете дорожной одеж­ды для вычисления р условно принимают площадь отпечатка в виде круга диаметром D равновели­кую площади эллипса:

D = 11,3 (2.2)

где Мдв— вращающий момент на коленчатом валу двига­теля;

пк — передаточное число коробки передач;

— коэффициент полезного действия главной пере­дачи.

На ведомое колесо (рис. 2.1, в)действует сила тяги. Горизонтальная реакция Т=РКнаправлена в сторону, противоположную движению. Верти­кальная сила реакции R так же, как и в случае ведущего колеса, смещена по ходу движения.

Вращающий момент Мврможет быть определен также с учетом окружной силы Рки радиуса каче­ния пневматического колеса гк.

a/rк = f ; Gк(а/гк) = Gкf = Рf (2.7)

Для ведомого колеса будем иметь (см. рис. 2.1, в):

Gк = R; Рк = Т; Ra = Рк rк.

где Рf — сила сопротивления качению;

Сопротивление качению зависит от скорости движения, эластичности шины и состояния поверх­ности дорожного покрытия.

Коэффициент сопротивления качению возраста­ет с увеличением скорости, так как кинетическая энергия колеса при наездах на неровности прямо пропорциональна квадрату скорости качения. Прак­тически значение f остается постоянным до скоро­сти 50 км/ч для определенного типа покрытия:

Покрытия Значения f

При скоростях более 50 км/ч коэффициент со­противления качению определяют:

Движение автомобиля возможно при Т>РК. Сила трения достигает наибольшего значения, когда

Коэффициент сцепления — это отношение максимального значения силы тяги на ободе колеса к сцепному весу автомобиля.

(коэффициент продольного сцепления);

Между этими коэффициентами сцепления име­ются следующие зависимости: R = G ; R 2 = Рк 2 +Yк 2 ;

Gк 2 = Gк 2 + Gк 2 ; = .

Отсюда (2.10).

Результаты исследования показывают следую­щие количественные зависимости между и :

Значение зависит от типа и состояния покры­тия (табл. 2.1), скорости, температуры и других факторов.

Состояние покрытия Условия движения ( при скорости 60 км/ч)
Сухое,чистое То же Влажное,грязное Обледенелое Особо благоприятные Нормальные Неблагоприятные Особо неблагоприятные 0,7 0,5 0,3 0,1-0,2

При торможении колеса автомобиля возникают часто большие касательные усилия (рис. 2.3).

Тормозная сила составляет

Боковые касательные силы возникают при дви­жении по криволинейным участкам дорог, при об­гонах, боковом заносе, при сильном поперечном ветре, при наличии большого поперечного уклона проезжей части.

Действие касательных сил в зоне контакта ши­ны колеса с покрытием приводит к истиранию и деформации покрытия и истиранию шины.

Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 1473 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Взаимодействие автомобиля и дороги

Рис. 4.1. Силы, действующие на движущийся автомобиль и дорогу

Тангенциальная (касательная) реакция Тк, практически равная окружной силе Рк и направленная в сторону движения, возникает в результате взаимодействия ведущих колес и покрытия. Эту реактивную силу, вызывающую поступательное перемещение автомобиля, называют тяговой:

— сила сопротивления воздуха движению;

Сила сопротивления качению зависит от характеристик шины (эластичности, внутреннего трения в шине, давления воздуха и т.д.), вида и состояния покрытия, от скорости движения. Значения коэффициента сопротивления качению при скорости до 20 км/ч приведены в табл. 4.1.

Значения коэффициента сопротивления качению (данные проф. А.П. Васильева)

Покрытие Состояние покрытия На покрытии ровный слой плотного снега Рыхлый снег толщиной, мм Гололед
эталонное (сухое) влажное чистое мокрое загрязненное до 10 10-20 20-40 40-60
Цементо- и асфальтобетонное 0,01-0,02 0,02-0,03 0,03-0,035 0,04-0,10 0,03-0,04 0,04-0,09 0,08-0,12 0,09-0,15 0,015-0,03
То же, с поверхностной обработкой 0,02 0,02-0,03 0,03-0,035 0,04-0,10 0,03-0,04 0,04-0,09 0,08-0,12 0,09-0,15 0,02-0,04
Холодный асфальтобетон, черное щебеночное (гравийное) 0,02-0,025 0,025-0,035 0,03-0,045 0,04-0,10 0,03-0,05 0,04-0,09 0,08-0,12 0,09-0,15 0,02-0,04
Гравийное и щебеночное 0,035 0,035-0,05 0,04-0,06 0,04-0,10 0,04-0,06 0,04-0,10 0,03-0,12 0,09-0,15 0,03-0,04
Грунтовая дорога 0,03 0,04-0,05 0,05-0,15 0,06-0,10 0,06-0,08 0,06-0,12 0,08-0,12 0,09-0,15 0,03-0,05

С увеличением скорости сопротивление качению повышается и может быть определено по формуле:

Во всех расчетных формулах принимают значение коэффициента сопротивления качению, строго соответствующее виду и состоянию покрытия, скорости движения. Сопротивление качению колеса на грунтовой дороге зависит от глубины образующейся колеи, вида и состояния грунта, диаметра колеса и вертикальной нагрузки на него.

Коэффициент обтекаемости, используемый при определении силы сопротивления воздуха, зависит от формы автомобиля и качества отделки его поверхности (табл. 4.2). Более подробные данные о лобовой площади и коэффициенте обтекаемости для автомобилей и автобусов различных марок, обращающихся по дорогам, приведены в литературе по автомобилям. При отсутствии данных о лобовой площади автомобиля ее можно определить по приближенной формуле

т = 0,8 для автомобиля со стандартным кузовом и т = 0,9 для автобуса и грузового автомобиля с кузовом в виде фургона или с тентом;

Параметры аэродинамического сопротивления движению автомобиля (данные чл.-корр. АН СССР Д.П. Великанова)

Типы автомобилей F, м 2 k, даНс 2 /м 4
Легковые 1 1,6-2,6 0,030-0,034
Автобусы 3,5-7,0 0,042-0,050
Грузовые с кузовом бортовая платформа:
одиночные автомобильные поезда 2 3,0-5,3 0,055-0,060
то же, двухзвенные 2 4,0-5,3 0,060-0,075
Грузовые с кузовом фургон:
одиночные автомобильные поезда 3,5-8,0 0,038-0,045
то же, двухзвенные (междугородные) 7,0-8,0 0,058-0,060

1 Включая грузовые малой грузоподъемности на базе легкового.

2 Дополнительный прицеп к автомобильным поездам увеличивает коэффициент обтекаемости на 20-25 %. Контейнеры, установленные поперек кузова, повышают этот коэффициент примерно на 25-30 %.

Тяговое усилие ограничивается силой сцепления шины с покрытием. Наибольшее возможное значение тягового усилия Тмах, при котором автомобиль еще способен двигаться без скольжения (буксования) колес, не может превышать

Различают два вида коэффициента сцепления: коэффициент продольного сцепления j1, соответствующий началу пробуксовывания или проскальзывания колеса при его качении в плоскости движения; коэффициент поперечного сцепления j2 при условии бокового заноса, когда колесо одновременно и вращается, и скользит в бок (боковое скольжение).

Коэффициент сцепления зависит от вида покрытия, его состояния, типа и конструкции шин, рисунка протектора шин, степени изношенности покрытия, скорости движения, нагрузки на колесо, температуры и других факторов (табл. 4.3 и рис. 4.2-4.4). Наибольшее влияние оказывают вид и состояние покрытия, а также скорость движения. Поэтому для объективной оценки состояния дорог необходимо в каждом случае измерять коэффициент сцепления при нормированной скорости 60 км/ч. Табличными значениями коэффициента сцепления можно пользоваться только для ориентировочных расчетов и оценок. В табл. 4.4 приведены значения коэффициента сцепления при скорости движения 20 км/ч для шин с нормальным протектором. Коэффициент сцепления при других скоростях:

Читайте также:  Grand turismo 2 авто

Влияние различных факторов на коэффициент сцепления

Рис. 4.2. Влияние микрошероховатости покрытия на коэффициент сцепления

Значения коэффициентов сцепления и изменения сцепных качеств (данные проф. А.П. Васильева)

Покрытие Состояние покрытия
эталонное (сухое) мокрее (чистое) мокрое (грязное) рыхлый снег уплотненный снег гололед
jп bj jп bj jп bj jп bj jп bj jп bj
Цементобетонное 0,80-0,85 0,002 0,65- 0,70 0,0035 0,40-0,45 0,0025 0,15-0,35 0,001-0,004 0,20-0,50 0,0025 0,08-0,15 0,002
Асфальтобетонное с шероховатой обработкой 0,80-0,85 0,0035 0,60-0,65 0,0035 0,45-0,55 0,0035 0,15-0,35 0,001-0,004 0,20-0,50 0,0025 0,10-0,20 0,002
Горячий асфальтобетон без шероховатой обработки 0,80-0,85 0,002 0,50-0,60 0,0035 0,35-0,40 0,0025 0,15-0,35 0,001-0,004 0,20-0,50 0,0025 0,08-0,15 0,002
Холодный асфальтобетон 0,60-0,70 0,005 0,40-0,50 0,004 0,30-0,35 0,0025 0,12-0,30 0,001-0,004 0,20-0,50 0,0025 0,08-0,15 0,002
Чернощебеночное и черногравийное с шероховатой обработкой 0,60-0,70 0,004 0,50-0,60 0,004 0,30-0,35 0,0025 0,15-0,35 0,001-0,004 0,20-0,50 0,0025 0,10-0,20 0,002
То же, без обработки 0,50-0,60 0,004 0,40-0,50 0,005 0,25-0,30 0,003 0,12-0,30 0,001-0,004 0,20-0,50 0,0025 0,08-0,15 0,002
Щебеночное и гравийное 0,60-0,70 0,004 0,55-0,60 0,0045 03- 0,30 0,003 0,15-0,35 0,001-0,004 0,20-0,50 0,0025 0,10-0,15 0,002
Грунтовое улучшенное 0,40-0,50 0,005 0,25-0,40 0,005 0,20 0,003 0,12-0,30 0,001-0,004 0,20-0,50 0,0025 0,08-0,18 0,002

Во всех расчетных формулах коэффициент сцепления необходимо принимать соответственно виду и состоянию покрытия, скорости движения. Исходя из этого максимально возможная скорость на горизонтальном участке и на подъеме по сцеплению колеса автомобиля с дорогой с учетом сопротивления качению определяется по формуле проф. А.П. Васильева:

где (4.6)

При боковом скольжении колес используют коэффициент поперечного сцепления

Нормальные реакции дорожной одежды горизонтального участка на колеса неподвижного двухосного автомобиля

где

При движении автомобиля возникают дополнительные силы и моменты, различные в разных условиях (подъем, разгон, торможение и т.д.), которые меняют указанное распределение нагрузок и реакций дорожной одежды.

Предельные значения нормальных реакций для двухосного автомобиля при различном расположении и числе ведущих колес, используемые при определении предельной по условию буксования тяговой силы:

(4.7)

(4.8)

где (4.9)

Остальные обозначения приведены на рис. 4.1. Аналогичные формулы для трехосного автомобиля имеются в книгах теория автомобиля.

Нормальные и касательные силы, передающиеся на покрытие, обычно имеют динамический характер. Объясняется это главным образом условиями прохождения колеса через неровности покрытия, влиянием перегрузки колес от вращающего момента двигателя, переменных продольных и поперечных уклонов, действием центробежных сил на поворотах.

Безопасность движения на дорогах непосредственно связана с устойчивостью автомобиля. Под потерей устойчивости подразумевают скольжение или опрокидывание автомобиля. Различают продольную и поперечную устойчивость. Более вероятно нарушение поперечной устойчивости. Устойчивость автомобиля зависит от его параметров, продольного и поперечного профилей дороги, качества (шероховатости, ровности и т.д.) покрытия.

Для современных автомобилей с низко расположенным центром тяжести маловероятно опрокидывание в продольной плоскости. Возможно лишь буксование задних колес, вызывающее сползание автомобиля при преодолении крутого подъема большой протяженности. Подъем, который может преодолеть по условиям сцепления (без буксования):

а) автомобиль с задними ведущими колесами

при всех ведущих колесах tga £ j;

б) автомобиль-тягач с задними ведущими колесами

(4.11)

при всех ведущих колесах tga £ jG/(G + Gg), где

Gnp — полный вес прицепа с грузом, Н.

Устойчивость автомобиля по условиям сцепления на дороге с поперечным уклоном проезжей части (угол b) определяется неравенством tgb £ j (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Схема сил, соотношение между которыми определяет поперечную устойчивость движущегося автомобиля

Возможность поперечного опрокидывания автомобиля ограничена появлением бокового скольжения колес, если j £ В/2hg.

Чтобы обеспечить эффективность и безопасность движения транспортного потока, в составе которого имеются автомобильные поезда, состояние проезжей части должно удовлетворять более высоким требованиям, чем в случае движения только одиночных автомобилей.

При рассмотрении процесса взаимодействия автомобиля и дороги существенное значение имеет анализ влияния деформаций одежды на условия движения. На деформированную неровную поверхность покрытия автомобили оказывают дополнительное воздействие, вызванное ударами колес при проходе через неровности и повышенным давлением из-за колебания кузова и колес. Это в свою очередь приводит к дополнительным деформациям дорожной одежды в виде трещин, просадок, колей, выбоин, поперечных волн («гребенки»). При колебаниях кузова вследствие переменного давления колес покрытие истирается неравномерно. Неровности покрытия воздействуют на автомобиль, увеличивая колебания кузова и колес.

Автомобиль рассматривают как колебательную систему, состоящую из трех частей (масс); подрессоренной М и двух неподрессоренных т1 и т2 (рис. 4.6). К подрессоренной массе относят кузов с расположенной в нем нагрузкой b, раму с установленными механизмами. Неподрессоренными массами являются мосты (оси) в сборе, т.е. с тормозами, колесами, шинами.

Рис. 4.6. Колебательная система автомобиля

Практическое значение имеют линейные вертикальные колебания кузова (покачивание), его угловые колебания в продольной плоскости автомобиля (галопирование), угловые колебания в поперечной плоскости (пошатывание), колебание осей (мостов) в вертикальной плоскости.

Частота возмущающей силы при периодическом воздействии неровностей дороги на колеса автомобиля

где (4.12)

Связь между частотой возмущающей силы, размерами неровностей проезжей части и скоростью движения Р.В. Ротенберг рекомендует устанавливать по характеристике плавности хода автомобиля (рис. 4.7). Подобные характеристики составляют исходя из удовлетворения трем критериям допустимых колебаний автомобиля.

Недопустимы колебания автомобиля, при которых: нарушается удобство езды (спокойствие, комфортабельность) пассажиров и водителей вследствие быстрой и интенсивной утомляемости; не обеспечивается устойчивость грузов в кузове; наступает опасность для прочности рессор, шин и других частей автомобиля из-за возникновения в них повышенных напряжений. Поданным проф. А.К. Бируля, при удовлетворении первого критерия второй и третий удовлетворяются автоматически.

Степень ощущения человеком колебаний определяют по формуле Целлера

Значение e, равное единице, называют палем. Колебания и связанные с ними ощущения характеризуют числами палей (табл. 4.5).

Шкала степени ощущения человеком колебаний автомобиля

Неровности на покрытии вызывают дополнительное сопротивление движению, возникновение которого обусловлено затратой энергии на возбуждение колебаний кузова и колес. Эта энергия непрерывно рассеивается из-за межмолекулярного трения в рессорах, в узлах и деталях подвески, в шинах, на поверхности контакта колес с дорогой; дополнительное сопротивление обусловлено также рассеиванием энергии при ударах колес о неровности покрытия и осей (мостов) об ограничители хода.

Фактическое сопротивление движению на покрытиях с разной степенью ровности можно определить по формуле А. К. Бируля

Степень ровности покрытия, обеспечивающая заданную расчетную скорость, зависит от допустимых амплитуд и ускорения колебаний автомобилей.

В реальных условиях размеры и расположение неровностей носят случайный характер. Каждое колесо на неровном покрытии испытывает множество нерегулярных импульсов, общий эффект которых вызывает сложные колебательные процессы автомобиля. При исследовании взаимодействия автомобиля и дороги Н.Я. Говорушенко применил теорию случайных (стохастических) функций. Сочетание этой теории с измерением ровности покрытий толчкомером ХАДИ позволило Н.Я. Говорушенко установить связь между суммой амплитуд (в см на 1 км дороги) относительных перемещений кузова и колес автомобиля (прогиб рессор) SТХК, средним квадратичным значением высот неровностей дороги sq, средней длиной неровности S и скоростью V:

где (4.15)

На основании показания толчкомера и условий измерения ровности зависимость (4.15) позволяет судить о характере микропрофиля покрытия и обеспечиваемой скорости движения.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Расскажем обо всем понемногу
Adblock
detector