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
Коэффициент сцепления шины -что это, как измеряется
Автошина – это единственное связующее звено, между автомобилем и дорожным покрытием. От качества соприкосновения в пятне контакта зависит большинство ходовых характеристик (управляемость, разгон, торможение и других), а также безопасность. Каждая модель легковой резины проходит испытания, по результатам которых ей присваивают индекс сцепления шины. Как маркируется этот параметр, где его отыскать на покрышке и что он сообщает потребителю? Об этом далее.
Индекс сцепления – что это и как он обозначается
Перечень условий к безопасности на автомобильном транспорте постоянно растёт. Иностранные и отечественные производители стараются выпускать колёса, которые бы соответствовали заявленным требованиям. Среди прочих параметров шин, изготовители разработали новую норму — коэффициент сцепления.
Она информирует потребителя о том, как протектор противостоит скольжению при экстремальных нагрузках в момент торможения. Данный параметр штампуется на боковом профиле покрышки. Маркировка выглядит в виде надписи Traction, которую дополняют латинские буквы:
- A – высший класс (асфальт 0,47-0,53g, бетон 0,35-0,37g);
- B – средний (асфальт 0,38-0,46g, бетон 0,26-0,34g);
- C – минимально допустимый (асфальт 0,38g, бетон 0,26g);
- D, E, F, G – снижение качества по убывающей.
На некоторых колёсах можно встретить значение «АА» (от 0,54g на асфальте и от 0,38g на бетоне). Так маркируют спортивные шины для дорог общего пользования.
В последнее время покрышки продаются с евронаклейками, где помимо размера, сведениях об экономичности и уровне шума, есть информация о коэффициенте сцепления шины (это изображение движущего колеса по луже, под дождевой тучей).
Как измеряется индекс сцепления с дорогой
Испытания и диагностика авторезины осуществляется в соответствии с нормативной документацией. В России вычисление коэффициента сцепления регламентируется условиями Госстандарта и Отраслевыми дорожными нормами:
- ГОСТ Р 50597-93;
- ГОСТ 30413–96;
- ОДН 218.0.006-2002.
Сначала эксперты подготавливают покрытие (в основном асфальт): проверяют на предмет трещин и повреждений. Затем оценивают качество сцепления полотна, используя для этого динамометрический прибор на смоченной поверхности (полученный результат вычтут из показания теста покрышки). Непосредственно сам процесс испытания шины выглядит так:
- Колеса ставят на одноосный прицеп с диагностикой и тормозными механизмами.
- Шины накачивают до 1,65 атмосфер.
- Прицеп разгоняют до 65 км/ч и блокируют колёса.
- В момент торможения юзом датчики снимают показания.
- Из полученных данных отнимают коэффициент сцепления асфальта, измеренный ранее, и получают величину нагрузки, согласно которой шине присваивается индекс сцепления.
Масса прицепа 984 кг. На каждое колесо приходится нагрузка 492 кг. Измеряется только продольное сопротивление. Поперечное направление не вычисляется. Индекс «А» означает, что покрышка выдержит экстремальную нагрузку торможения при скорости 184 км/ч и выше, литера «В»: 160 — 184 км/ч, литера «С»: 136 – 160 км/ч.
Влияние рисунка протектора на индекс сцепления
Рисунок протектора бывает нескольких типов: направленный, ненаправленный, симметричный, асимметричный, глубокий, агрессивный и т.д. Все они имеют разное качество сцепления с асфальтом. Именно от рисунка и типа беговой части зависит множество ходовых параметров.
- Каналы и канавки. В дождливую погоду на дорожном покрытии появляется плёнка воды. Если протектор оснащён развитой гидроэвакуационной системой, то пятно контакта быстро осушается. Этим могут похвастать V-образные протекторы.
- Ламели. Это технические насечки разной формы, глубины и размера. Они впитывают остатки воды в пятне контакта, позволяя покрышке более качественно прижиматься к полотну. Получает эффект «липучести».
- Блоки протектора. Хуже держат асфальт агрессивные шины с крупными шашками беговой части и глубокими каналами. У покрышек для шоссе рисунок не агрессивный и не глубокий. Поэтому контакт с дорогой будет более плотным.
Но, все перечисленные конструкционные особенности протектора слабо влияют на расчёт индекса сцепления. Почему? Потому что они работают при вращении, а колёса тестируют заблокированными. Вывод: рисунок протектора при торможении юзом трудится слабо. Следовательно, индекс сцепления в большей степени зависит от качества резины. Поэтому, значительная часть моделей шин легко проходят тест и обладают параметрами «А» и «В».
Как ширина шины влияет на сцепление
Различная ширина профиля покрышки имеет разную продуктивность. Например, у широких колёс увеличенная площадь контакта. Как следствие снижается давление на каждый см² дороги из-за распределения массы. Качество соприкосновения с полотном ухудшается. У шин средней и небольшой ширины профиля индекс сцепления будет выше. Но здесь стоит учитывать тип протектора. Например, у спортивных сликов и полусликов «держак» намного лучше, чем у стоковых покрышек. Машины на таких колёсах быстрее разгоняются и эффективнее тормозят.
Влияние температуры на коэффициент сцепления
Зимние и летние шины разрабатываются для эксплуатации в определённые температурные режимы. Для первых это отрицательные показатели, для вторых – положительные. Если использовать шины не по сезону, коэффициент сцепления будет существенно отставать от нормы.
Резюме
При выборе колёс можно обращать внимание на коэффициент сцепления. Он определяет скольжение, которое способна выдержать покрышка на средней скорости в дождь. Именно осадки делают дорогу небезопасной. Но, методика и точность расчётов, вычисляемых при испытаниях юзом на мокрой поверхности, у многих экспертов вызывает сомнение.
Источник
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.
- С помощью испытательной автомобильной установки, включающей в себя прибор контроля коэффициента сцепления дорожных покрытий типа ПКРС.
- 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)
- 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.
- 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;
— 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