Что не влияет на величину коэффициента сцепления колес с дорогой

От чего зависит сцепление шин с дорогой? Часть 3

В первой части статьи я описал, от чего зависит сцепление шины с дорогой с точки зрения физики: от коэффициента сцепления шины с дорогой и силы прижания шины к дороге. При этом коэффициент сцепления — величина не постоянная и зависит от различных параметров. В прошлой статье я рассказал о влиянии качества дорожного покрытия, типа протектора и его температуры на коэффициент сцепления шины с дорогой. В этой статье – о влиянии на коэффициент сцепления скорости движения автомобиля и проскальзывания шин.

Влияние скорости движения автомобиля на коэффициент сцепления

Кроме всего вышеперечисленного, на коэффициент сцепления шин с дорогой влияет и скорость движения автомобиля.

Аквапланирование

В случае мокрой дороги дождевые канавки в протекторе шины при увеличении скорости успевают отводить все меньше воды из пятна контакта. Поэтому чем больше скорость, тем больше воды скапливается в пятне контакта и тем меньше коэффициент сцепления. В конце концов может наступить момент, когда шина полностью потеряет контакт с дорогой и всплывает, а автомобиль потеряет управляемость. Это явление называется аквапланированием. Критическая скорость, при которой обычно возникает аквапланирование – около 90 км/ч, а толщина водяной пленки – несколько сантиметров. Как правило, аквапланирование возникает во время дождя при движении в асфальтовой колее. При большей толщине водяной пленки аквапланирование не возникает, потому что создается сильное сопротивление качению шин, которое быстро гасит скорость, и до критической скорости машина не может разогнаться. Если же толщина водяной пленки небольшая, скажем, пара миллиметров, аквапланирования вообще не будет. Просто коэффициент сцепления с дорогой немного уменьшится, к примеру, с 0,8 на сухой дороге до 0,6 на влажной.

При этом чем шире профиль шины, тем при меньшей скорости наступает аквапланирование. Ну и тип протектора тоже к этому причастен. Шина без рисунка – слик – всплывет раньше других, шина с обычным асфальтовым протектором и рисунком – чуть позже, а шина со специальным дождевым протектором – продержится дольше всех.

Так что широкая шина хоть и хороша для сухого асфальта, но уязвима на откровенно мокрой поверхности дороги.

Практические рекомендации

1. Избегайте движения по колее во время дождя, а если приходится по ней двигаться, не превышайте скорость 80 км/ч. Будьте особенно аккуратны в дождь, если у вас широкие спортивные шины – они предназначены в первую очередь для сухого асфальта и подвержены риску аквапланирования больше обычных более узких шин.

2. Помните, что аквапланирование возникает только в длинных и относительно глубоких лужах и при скорости от 90 км/ч. На мокром асфальте аквапланирование невозможно. Поэтому не нужно бояться дождя и чрезмерно снижать скорость. Всем известно, что та же Москва буквально встает в пробках в летние дождливые дни. Это раздувание из мухи слона… Увеличьте дистанцию до автомобиля-лидера в полтора-два раза и езжайте с привычной скоростью. И не въезжайте в колею с водой, вот и все. Ну и не лихачьте, если у вас шины с навороченным дождевым рисунком протектора, ведь он не сможет приклеить шины к дороге…

К сожалению, в России пока отсутствуют специализированные и общедоступные автодромы для контраварийной подготовки водителей, где каждый мог бы изучить поведение машины в экстремальной ситуации аквапланирования, поэтому рекомендация только одна — не попадать в эту ситуацию.

Уменьшение коэффициента сцепления на сухой дороге

При движении по сухой дороге коэффициент сцепления тоже незначительно уменьшается. Это объясняется тем, что при увеличении скорости возрастает частота вертикальных колебаний шины, и в результате шина контактирует с поверхностью дороги меньшее время. То есть она не успевает охватывать микронеровности дороги, как при более низкой скорости. Этот факт оказывает негативное влияние на тормозные свойства автомобиля при больших скоростях. Мало того, что тормозной путь сам по себе пропорционален квадрату скорости – то есть увеличивается в 4 раза при увеличении скорости в 2 раза, так еще и коэффициент сцепления подводит…

В таблице ниже приведены зависимости коэффициента сцепления от скорости движения автомобиля на разных дорожных покрытиях. Таблица взята из справочника Automotive Handbook (Bosch, 5th edition, 2000)

Из таблицы видно, что коэффициент сцепления при увеличении скорости незначительно уменьшается на сухой дороге, более явно уменьшается на мокрой дороге в дождь и при попадании в длинную лужу (колею) исчезает при скорости выше 90 км/ч, то есть при возникновении аквапланирования.

Практические рекомендации

3. Не гоняйте по дорогам общего пользования 🙂 О том, как правильно выбрать безопасную скорость, читайте в статье «Как выбрать безопасную скорость» или на нашем курсе безопасного вождения «МВА для водителя: Мастерство Вождения Автомобиля».

Влияние проскальзывания шины на коэффициент сцепления

Что значит «степень» проскальзывания шины? Казалось бы, шина либо катится, то есть не скользит вообще, либо скользит так скользит. Вообще, скольжение шины принято разделять на пробуксовку, что происходит при избытке газа, и проскальзывание – юз, что мы наблюдаем при торможении с блокировкой колес. На самом деле шина может скользить и частично, а показателем степени буксования или проскальзывания служат коэффициенты, соответственно, пробуксовки и проскальзывания.

Проскальзывание шины

Проскальзывание тормозящего колеса определяется разностью между скоростью движения автомобиля и линейной скоростью вращения колес. А коэффициент проскальзывания представляет собой относительную разность этих скоростей, выраженный в процентах:

где VA – скорость движения автомобиля, VК ­– линейная скорость вращения колеса.

В случае свободного качения колес проскальзывания нет (в первом приближении), то есть оно составляет 0%. Если мы на автомобиле без АБС нажали на тормоз в пол, колеса заблокировались, линейная скорость вращения колеса становится нулевой, а проскальзывание 100%-м. Но мы можем тормозить импульсно, как это делает АБС, тогда проскальзывание колеса будет чередоваться качением и наоборот. То есть тормозной путь будет состоять из чередующихся участков качения и проскальзывания колес. В этом случае линейная скорость вращения колеса уже не будет нулевой, потому что есть участки качения, но будет меньше скорости автомобиля, потому что есть участки проскальзывания. И тогда чем длиннее участки качения и короче участки юза, тем меньше коэффициент проскальзывания, и наоборот, чем длиннее участки юза и короче участки качения, тем коэффициент проскальзывания больше. Если вы затормозите с АБС на шипованных шинах на чистом льду, а потом посмотрите на следы торможения, то увидите короткие участки юза, процарапанные шипами, длиной 2-3 см. А со стороны выглядит, как будто колеса постоянно вращаются или блокируются на очень короткое время. Это проскальзывание несколько процентов, которое обычно и обеспечивает АБС.

Пробуксовка шины

Аналогично, буксование определяется разностью между линейной скоростью вращения ведущих колес и скоростью движения автомобиля, а коэффициент пробуксовки – их относительной разностью:

При свободном качении пробуксовка нулевая (в первом приближении). Если на автомобиле с отключенной противобуксовочной системой или без таковой нажать на газ в пол, например, при старте на скользкой дороге, ведущие колеса сорвутся в пробуксовку и будут шлифовать лед, а автомобиль – стоять на месте до тех пор, пока мы не отпустим газ и не дадим возможность шинам зацепиться за дорогу. В этом случае скорость движения автомобиля нулевая при вращающихся ведущих колесах, и мы имеем 100%-ю пробуксовку. Но если чередовать буксование с качением, аналогично импульсному торможению, пробуксовка будет меньше 100%. И чем длиннее участки качения и короче участки пробуксовки, тем меньше коэффициент пробуксовки, и наоборот, чем длиннее участки пробуксовки и короче участки качения, тем коэффициент пробуксовки больше. Или другая ситуация – управляемый занос, когда ведущие колеса буксуют, вращаются быстро, а автомобиль двигается медленно:

Максимальное сцепление – при небольшом проскальзывании

Так вот, практика показывает, что:

Ниже я привожу один из распространенных графиков зависимости коэффициента сцепления от коэффициента проскальзывания для различных типов дорожного покрытия.

Если говорить об увеличении коэффициента сцепления за счет проскальзывания, тут от самой шины мало что зависит. Больше от типа дорожного покрытия, а также манеры торможения/ускорения (если машина без электронных систем) или от настроек электронных систем ABS и ESP (DSC).

Торможение юзом тоже эффективно

Что касается 100%-го проскальзывания, то есть торможения юзом, известно, а также видно из графика, что при этом коэффициент трения скольжения становится меньше по сравнению с коэффициентом трения покоя. Но на практике торможение юзом не менее эффективно торможения с небольшим проскальзыванием. Во-первых, юз провоцирует занос и вращение автомобиля, а это хоть и неприятно, но замедляет машину еще более интенсивно и приводит к сокращению тормозного пути. Кроме того при торможении юзом на рыхлом покрытии возникает эффект бульдозера: заблокированные колеса нагребают кучи снега (грунта, гравия и т.п.) перед собой, что создает дополнительное сопротивление движению машины и сокращает тормозной путь. Это, кстати, отражено на графике для рыхлого снега – резким увеличением коэффициента трения в момент 100%-го проскальзывания.

А главное – торможение юзом находится в согласии с физиологией и психологией человека в отличие от способов экстренного торможения, при которых водителю нужно четко дозировать усилие на педали тормоза или использовать сложные действия и комбинации движений ногами и руками. Подробнее об этом читайте в статье «Экстренное торможение».

Практические рекомендации

4. При вождении по дорогам общего пользования на автомобиле без АБС не стоит уповать на торможение с контролируемым проскальзыванием в случае экстремальной ситуации. Все равно не сможете его контролировать. Лучше сразу готовьтесь тормозить юзом и учитывайте возможные последствия.

5. Если вы любите выезжать на гоночный трек на автомобиле без АБС, учитесь дозировать усилие на педали тормоза и контролировать проскальзывание. В спорте – в отсутствие экстремальных ситуаций и испуга водителя – контроль проскальзывания как раз возможен и актуален.

6. Если у вас автомобиль с АБС, вообще забудьте о проскальзывании и тормозите «в пол» в любых экстремальных ситуациях, на гоночном треке и на любом дорожном покрытии. АБС все сделает сама.

7. На автомобиле с АБС используйте зимой только шипованные шины. Как видно из графика, на льду коэффициент сцепления нешипованных шин имеет очень неявный максимум, что затрудняет работу АБС и может сильно удлинить и без того огромный тормозной путь на льду.

Источник

Что не влияет на величину коэффициента сцепления колес с дорогой

Введение

Дорожные условия оказывают значительное влияние на сцепные качества покрытий автомобильных дорог, влияние на режим и безопасность движения как отдельных автомобилей, так и всего потока транспортных средств в целом. Большая роль в обеспечении безопасности движения принадлежит основным технико-эксплуатационным показателям автомобильных дорог [1]. К числу таких показателей, в частности, относятся ровность и шероховатость дорожного покрытия, влияющие на коэффициент сцепления. Существенное влияние на величину коэффициента сцепления оказывают скорость движения транспортного средства, состояние протекторов шин, неровности дороги, давление и температура в шинах и т.д.

Цель исследования: установить факторы, влияющие на сцепные качества покрытий автомобильных дорог.

Материалы и методы: сцепление покрытия автомобильных дорог следует оценивать приборами ПКРС или ППК-МАДИ-ВНИБД в соответствии с прилагаемыми к ним инструкциями по эксплуатации. Контроль линейных параметров, характеризующих техническое состояние автомобильных дорог, следует осуществлять с помощью линейки (рулетки).

(1)

Необходимость в определении коэффициента сцепления возникает при расчете замедления при экстренном торможении транспортного средства, решении ряда вопросов, связанных с маневром и движением на участках с большими углами наклона. Величина его зависит главным образом от типа и состояния покрытия дороги, поэтому приближенное значение коэффициента для конкретного случая может быть определено по таблице 1.

Вид дорожного

покрытия

Состояние покрытия

Коэффициент сцепления (j)

0,7 ÷ 0,8

0,5 ÷ 0,6

0,25÷0,45

0,6 ÷ 0,7

0,4 ÷ 0,5

0,5 ÷ 0,6

0,2 ÷ 0,4

0,15 ÷ 0,30

0,4 ÷0,5

0,2 ÷ 0,3

0,09 ÷ 0,10

0,12 ÷ 0,15

0,22 ÷ 0,25

обледенелый, после россыпи песка

0,17 ÷ 0,26

без ледяной корки, после россыпи песка

0,30 ÷ 0,38

Существенное влияние на величину коэффициента сцепления оказывают скорость движения транспортного средства, состояние протекторов шин, давление в шинах и ряд других неподдающихся учету факторов.

Шероховатость и состояние дорожного покрытия проезжей части должны обеспечивать требуемую величину сцепления колеса с покрытием, которая характеризуется коэффициентом сцепления [3]. При этом коэффициент сцепления должен быть ≥ 0,3 при измерении его шиной без рисунка протектора и 0,4 шиной, имеющей рисунок протектора.

Показатель сцепных качеств и шероховатости покрытий, или коэффициент относительного сцепления колес с покрытием (коэффициент скользкости), вычисляется как отношение величины фактического коэффициента сцепления φ_ф к допустимой величине этого коэффициента φ_д:

(2)

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 (рис. 1, табл. 2). 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 оценочных расчетов. В таблице 2 приведены значения коэффициента сцепления при скорости движения 20 км/ч для шин с нормальным протектором. Коэффициент сцепления при других скоростях:

(3)

Покрытие

Состояние покрытия

эталонное (сухое)

мокрое (чистое)

мокрое (грязное)

рыхлый снег

уплотнен-ный снег

гололед

Асфальто-бетонное с шероховатой обработкой

Горячий асфальтобетон без шероховатой обработки

Черно-щебеночное и черно-гравийное с шероховатой обработкой

То же, без обработки

Щебеночное и гравийное

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:

(4)

. (5)

Условия движения в период действия неблагоприятных метеорологических явлений значительно сложнее, чем при сухом, чистом покрытии и обочинах. Различия определяются рядом факторов, основными из которых являются: снижение сцепных качеств покрытия, изменение взаимодействия автомобиля с дорогой, ухудшение ровности покрытия под влиянием осадков, гололеда, тумана, повышенной влажности воздуха и других факторов. При выпадении осадков в виде дождя на поверхности покрытия образуется слой воды, который начинает заметно влиять на сцепные свойства уже при толщине пленки более 0,2 мм, снижая адгезионную составляющую силы трения. Коэффициент сцепления резко снижается в начальный период дождя, когда образуется густая смазка на поверхности. После того как грязь с поверхности покрытия смыта дождем, коэффициент сцепления несколько увеличивается. В дорожной практике показателем надежности контакта автомобильной шины с дорожным покрытием служит величина сопротивления скольжению автомобильной шины по поверхности проезжей части дороги, оцениваемая значением коэффициента сцепления (табл. 3, 4) [4].

Источник

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Сцепление шины с дорогой

Сцепление шины с дорогой оказывает большое влияние на процессы движения и управляемости автомобиля. Автомобиль движется благодаря силе трения покоя в области контакта шины с дорожным полотном. Чем сильнее сцепление, тем лучше машина ведет себя на поворотах.

Коэффициент сцепления шин с дорогой

Коэффициент сцепления, называемый также коэффициентом трения покоя в зоне контакта шины с дорогой, определяется скоростью движения автомобиля, состоянием шин и состоянием поверхности дороги (см. табл. «Коэффициенты трения покоя для пневматических шин на различных поверхностях дороги» ). Приведенные в таблице данные применимы для асфальтобетонных и гудронированных щебеночных покрытий в хорошем состоянии. Коэффициент трения скольжения (при заблокированных колесах) обычно ниже, чем коэффициент сцепления.

Специальные резиновые составы, исполь­зуемые в шинах для гоночных автомобилей, позволяют обеспечить коэффициент сцепле­ния вплоть до 1,8.

Аквапланирование

Аквапланирование сильно влияет на контакт шины с дорогой. Это такое состояние, при котором пленка воды разделяет шину и поверхность дороги (рис. «Аквапланирование» ). Оно происходит, когда давление клина воды, не вытесненной из зоны контакта шины с дорогой, поднимает шину над дорогой. Склонность к аквапланированию зависит от толщины водяной пленки на дорожной поверхности, скорости движения автомобиля, формы рисунка протектора, его износа и давления, оказываемого шиной на дорогу.

Широкопрофильные шины более подвержены аквапланированию. Аквапланирующий автомобиль не может передавать на поверхность дороги силы, требуемые для управления и торможения, что может стать причиной заноса.

Ускорение и торможение

Автомобиль может ускоряться (разгоняться) или замедляться (затормаживаться) с постоян­ной интенсивностью, когда величина а остается неизменной. Для условий, когда начальная или конечная скорость равны нулю, используются уравнения, приведенные в табл. «Ускорение и торможение».

Максимально допустимые ускорения и замедления

Когда тяговые или тормозные силы на колесах автомобиля не превышают силы сцепления шины с дорогой (сцепление еще существует), зависи­мости между углом продольного уклона дороги а, коэффициентом сцепления и максималь­ным ускорением или замедлением имеют вид, приведенный в табл. «Ускорение и замедление» и «Достижимое ускорение». Реальные значения рассматриваемых параметров всегда оказыва­ются меньше, так как не все шины автомобиля одновременно обеспечивают максимальное сцепление с дорогой при каждом ускорении (за­медлении). Электронные системы ABS, TCS, ESP обеспечивают поддержание величины тягового усилия вблизи максимального коэффициента сцепления.

При расчетах ускорения и замедления применя­ется коэффициент к-отношение нагрузки, при­ходящейся на ведущие или затормаживаемые колеса, к общей массе автомобиля. Когда на все колеса действует сила тяги или тормозная сила, к = 1. При распределении нагрузки 50% к = 0,5.

Работа и мощность

Мощность, требуемая для получения заданного ускорения (замедления), изменяется в соответствии с изменением скорости движения авто­мобиля (см. табл. «Работа и мощность» ). Мощность, необходимая для движения с ускорением, равна:

P_w — мощность, расходуемая на движение.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Добавить комментарий Отменить ответ

Главы

О справочнике

За последние время автомобилестроение превратилось в чрезвычайно сложную отрасль. Все труднее и труднее становится представить всю отрасль в целом, и еще сложнее постоянно следить за направлениями, которые важны для автомобилестроения. Многие из этих направлений подробно описаны в специальной литературе. Тем не менее, для тех, кто впервые сталкивается с данными темами, имеющаяся специальная литература не представляется легкой и тяжело усваивается в ограниченные сроки. В этой связи этот «Автомобильный справочник» будет очень кстати. Он структурирован таким образом, чтобы быть понятным даже для тех читателей, которые впервые встречаются с каким-либо разделом. Наиболее важные темы, относящиеся к автомобилестроению, собраны в компактном, простом для понимания и удобном с практической точки зрения виде.

Источник

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)

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

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.

Источник