Как найти коэффициент сцепления шин с дорогой формула

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

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Источник

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.

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.

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

Понятие о коэффициенте сцепления шин с дорогой

Для того чтобы автомобиль мог устойчиво двигаться, тормозить и поворачивать, необходимо надежное сцепление шин с дорогой. Сила сцепления Fсц зависит от сцепного веса автомобиля (части его полного веса, приходящейся на ведущие колеса) и скорости движения автомобиля, а также от состояния дороги и шин (рис.4.21):

Fсц = φсц·Gсц,

где: Gсц – сцепной вес автомобиля;

φсц – коэффициент сцепления (численно равен отношению си­лы, вызывающей равномерное скольжение колеса, к нормальной реак­ции дороги).

Коэффициент сцепления шин с дорогой определяет проходимость автомобиля при движении по влажному грунту и по скользкой (обледе­нелой) дороге.

Сцепной вес автомобиля можно повысить, увеличивая число ведущих колес или смещая центр тяжести в сторону ведущего моста.

От сцепления колес с дорогой зависят максимально возможные силы тяги и торможения, а также боковая устойчивость автомобиля.

Если к колесам приложена сила тяги, превышающая силу сцепле­ния (рис.4.22), то при попытке тронуться с места ведущие колеса автомобиля пробуксовывают. Если тормозная сила колеса больше силы сцепле­ния, колесо блокируется (рис.4.23). И в том и в другом случаях имеет место юз – проскальзывание колеса относительно опоры. Иными словами, юз на­ступает тогда, когда скорость точки касания колеса с дорожным по­крытием не равна нулю относительно дороги. Если эта точка не­подвижна относительно дороги, колесо не будет проскальзывать до тех пор, пока действующие на него в точке касания силы не превысят силы трения покоя.

Как ни парадоксально это звучит, автомобиль движется благода­ря наличию силы трения покоя. Ведь, если бы этого трения не было (точнее, сила трения была бы равна нулю), колеса всегда проскаль­зывали бы относительно опоры (как, например, на льду), т. е. про­кручивались бы при попытке разогнать автомобиль и блокирова­лись бы при попытке его остановить. И если на льду колесо буксует или скользит, это означает, что соответственно силы тяги или тормо­жения превышают силу трения (Fсц применительно к автомоби­лям). Очевидно, что условием движения автомобиля без юза являют­ся соотношения (рис.4.24):

Fт

Fц= mV²/R,

R – радиус кривизны траектории автомобиля.

Поперечному скольжению шин по дороге противодействуют силы сцепления, которые зависят от коэффициента сцепления. На сухих чистых покрытиях силы сцепления достаточно велики, и автомобиль не теряет устойчивости даже при большой поперечной силе. Если дорога покрыта слоем мокрой грязи или льда, то автомобиль может занести даже в том случае, когда он движется с небольшой скоростью по сравнению с пологой кривой.

Критическую скорость скольжения (Vск) можно определить по формуле (рис.4.26):

где: R – радиус поворота дороги;

Расчеты показывают, что выполняя поворот на сухом асфальтобетонном покрытии (φ = 0,7) при R = 50м, можно двигаться со скоростью около 66 км/ч. Преодолеть тот же поворот после дождя (φ = 0,3) без скольжения можно лишь при скорости 40–43 км/ч. Поэтому перед поворотом следует уменьшать скорость тем больше, чем меньше радиус предстоящего поворота и коэффициент сцепления.

По приведенной формуле определяется скорость, при которой колеса обоих мостов автомобиля скользят в поперечном направлении одновременно. Такое явление на практике наблюдается редко. Гораздо чаще начинают скользить шины одного из мостов – переднего или заднего. Поперечное скольжение переднего моста возникает редко, и к тому же быстро прекращается. В большинстве случаев скользят колеса заднего моста, которые, начав. Двигаться в поперечном направлении, скользят все быстрее. Такое ускоряющееся поперечное скольжение называется заносом.

Занос может происходить не только при движении на повороте, но и при прямолинейном движении на дорогах со скользким покрытием. Чаще всего занос задней оси возникает при торможении автомобиля (рис.4.27). Кроме того, такой занос возникает при движении заднеприводных автомобилей под действием силы тяги (рис.4.28), особенно при разгоне с повернутыми колесами на скользком покрытии во время входа в поворот. В этих случаях сила сцепления задних колес полностью используется в направлении движения автомобиля (одно из ведущих колес пробуксовывает), а для удержания его от бокового скольжения сцепление отсутствует.

Занос задней оси более вероятен у автомобилей с относительно короткой базой. Поэтому большинство современных легковых автомобилей делают переднеприводными. На таких автомобилях сила тяги реализуется на колесах передней оси, занос которой как отмечено выше, гасится автоматически, боковое же сцепление колес задней оси не зависит от величины силы тяги и практически не изменяется. Благодаря этому переднеприводные автомобили обладают неплохой курсовой устойчивостью при движении под действием с тяги на мокрых и скользких дорогах.

Для гашения начавшегося заноса задней оси автомобиля, прежде всего нужно устранить причину, вызвавшую потерю устойчивости автомобиля, прекратить торможение или ослабить нажатие на педаль, регулирующую подачу топлива. Одновременно нужно повернуть рулевое колесо в сторону перемещения оси (в сторону заноса). Автомобиль при этом начнет двигаться по более пологой кривой, радиус поворота увеличится, центробежная сила уменьшится. Поворачивать рулевое колесо нужно плавно и быстро, на не очень большой угол, чтобы не вызвать занос в противоположную сторону. Как только занос прекратиться, нужно также плавно и быстро вернуть рулевое колесо в нейтральное положение (рис.4.29).

На (рис.4.30) приведены некоторые характерные ошибки водителей, приводящих к потере устойчивости автомобиля в движении, а также необходимые навыки для предупреждения подобных ошибок и упражнения по развитию необходимых навыков.

Источник