Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №6 (ноябрь - декабрь 2015)

http://naukovedenie.ru publishing@naukovedenie.ru

Размещено на http://www.allbest.ru/

12

http://naukovedenie.ru 10KO615

Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №6 (ноябрь - декабрь 2015)

http://naukovedenie.ru publishing@naukovedenie.ru

12

http://naukovedenie.ru 10KO615

УДК 625.724

Министерство транспорта и автомобильных дорог Самарской области

Влияние сил от колес автомобиля при движении по криволинейным участкам дорог на образование колеи в асфальтобетонном покрытии

S1=b1*B (5) S1=0.2036*0.175=0.0356 м2; S2=0.0306 м2

Рис. 1. Схема вычисления площадки контакта колеса (рисунок автора статьи)

Но данная величина пятна контакта лишь “видимая глазу”, которую можно наблюдать со стороны. Наиболее полно о пятне контакта говорит цифра давления воздуха в шине, и от него высчитывать площадь пятна контакта. Для испытуемого автомобиля давление в покрышке 2,0 атм.=202,65 кПа. Данную величину давления устанавливает завод-изготовитель.

Рассчитаем площадь пятна контакта для автомобиля со снаряженной и полной массами для переднего колеса Р=G/s (6), s=G/p

S1'=G/p=3.178/202.65=0.0156 м2 S2'=G/p=3,661/202,65=0,0181 м2

Полученные результаты заносим в таблицу 1.2.

Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №6 (ноябрь - декабрь 2015)

Таблица 1.2 Основные характеристики автомобиля ВАЗ переднеприводной компоновки, исходя из нагрузок на покрытие (составитель - автор статьи)

Движение автомобиля по кривой

В рассматриваемом случае, ведущие колеса - передние управляемые. В этом случае поворачивающий момент в тяговом режиме работы создается силами тяги передних управляемых колес (рис. 2).

Условие осуществления поворота автомобиля с передними ведущими колесами будет иметь вид:

G1ц > Рк.

Разделив обе части неравенства на силу тяжести, приходящуюся на переднюю ось, получим:

ц > Рк /G1илиц > f.

Рис. 2. Схема сил, действующих на управляемые колеса переднеприводного автомобиля (источник - [5])

Поперечная устойчивость автомобиля на повороте

У автомобиля, движущегося с большой скоростью, потеря поперечной устойчивости (опрокидывание) может произойти при совершении им поворота.

При движении автомобиля с установившейся скоростью на повороте с радиусом R на него действует центробежная сила Рс:

,

где v - скорость автомобиля; g - ускорение силы тяжести.

Действие результирующей центробежной силы Рс, приложенной к центру масс, создает опрокидывающий момент на плече hg высоты центра масс автомобиля относительно опорной поверхности. Если момент этой силы будет больше восстанавливающего момента от сил веса GВ/2 (рис. 3), то произойдет опрокидывание автомобиля, то есть:

.

Откуда предельная допустимая (критическая) скорость движения автомобиля на повороте vкр определиться как:

Рис. 3. Силы, действующие на автомобиль при его движении на повороте радиуса R (источник - [5])

Период перехода автомобиля от прямолинейного движения к криволинейному движению на вираже сопровождается непрерывным изменением углового положения его продольной оси в плоскости дороги, что приводит к изменению центра О1и радиуса поворота R. При этом происходит ускоренное вращение центра масс машины в горизонтальной плоскости относительно центральной точки задней оси О2. Вследствие этого возникает дополнительная центробежная сила Р'с. При входе машины в поворот направление действия этой силы такое же, что и силы Рс, а при выходе из поворота оно меняется на противоположное. Вследствие этого резкий поворот приводит к интенсивному росту суммарной силы РУ=Рс+Р'с, снижению поперечной устойчивости и потере управляемости машины.

Если во время поворота автомобиль начинает терять управляемость или резко накренился, то прервать этот процесс можно увеличением радиуса поворота, то есть выходом из поворота. Тогда инерционная сила Р'с будет действовать противоположно основной центробежной силе Рс и этим способствовать установлению устойчивости машины.

Занос автомобиля на повороте. Практика показывает, что в большинстве случаев скольжение автомобиля вбок при его повороте наступает прежде, чем опрокидывание. Предельная величина центробежной силы, которая может вызвать это скольжение, ограничивается силой сцепления шин с дорогой Рц = цG. Боковое скольжение автомобиля наступает при условии, когда:

Рс ? Рцили

Из последнего соотношения следует, что предельное допустимое значение скорости движения автомобиля на повороте по устойчивости против скольжения равно:

vкр (ц) =

При движении автомобиля на повороте под действием центробежной силы нормальные к опорной поверхности реакции на его внутренних (по отношению к центру поворота) колесах уменьшаются, а на внешних - увеличиваются. Составим уравнение статики при левом повороте автомобиля.

Рис. 4. Схема для расчета вертикальных сил (рисунок с источника [11] с редакцией автором статьи)

Центробежная сила рассчитана для прохождения по каждому радиусу поворота и внесена в таблицу 1. Также проведены необходимые расчеты по определению скорости, и веса, приходящегося на переднюю ось.

Следуя схеме, составим уравнение статики, найдём момент сил, действующих на автомобиль, старающихся его опрокинуть вокруг точки опоры колеса.

Cилы, действующие вдоль оси Z

Fnv.i-Ggv+Fnv.a=0

Fnv.i=Ggv-Fnv.a

Моменты сил, действующие на автомобиль, старающиеся его опрокинуть

Gg*0.715-Fnv.a*1.4-Fцс*0.75=0

Fnv.a=(Gg*0.715-Fцс*0.75)/1.4, и вычисленные значения Fnv.a и Fnv.i подставим в таблицу

Из полученных отношений, вычислим распределение боковых сил, численной равных отношению вертикальных нагрузок.

Fцс=Fsv.i+Fsv.a, а из полученного выражения найдем значение коэффициента сцепления, определяемого как отношение боковой силы к нагрузке. И полученные значения заносим в таблицу 1.3 и 1.3 а.

Таблица 1.3 Характеристики сил, девствующих на колесо (составитель - автор статьи)

Таблица 1.3а Характеристики сил, девствующих на колесо автомобиля (составитель - автор статьи)

Выводы

Сопоставляя расчетные данные с фактическим состоянием и наличием колеи на покрытии рассматриваемых участков дороги, можно сделать предварительные выводы:

Угол поворота дороги не влияет на колееобразование, влияние оказывает только характер движения автомобиля исходя из параметров плана дороги и скорости движения самого автомобиля.

Колея наблюдается на участках, где коэффициент сцепления, рассчитанный из параметров сил, действующих на колесо автомобиля минимум на 10% выше от величины требуемого по нормативам при сдаче в эксплуатацию (0,44).

Процесс образования колеи связан с взаимодействием шины и покрытия непосредственно в пятне контакта, в связи с увеличением действия боковых сил на колесо.

Полученный анализ показывают, что на участках с фактическим образованием колеи, необходимо повышать коэффициент сцепления по предпосылкам обеспечения устойчивости автомобиля в повороте исходя из скорости движения последнего не только по критериям исключения заноса и опрокидывания, но и по воздействию боковых сил от колеса на покрытие.

Литература

1. ВСН 46-83 Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа, Минтрансстрой, Москва, «Транспорт», 1985.

2. СНиП 2.05.02-85 Автомобильные дороги, М.: Минстрой России, ГУП ЦПП, 1997.

3. СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*, М.: Госстрой России, 2012.

4. ОДМ Рекомендации по выявлению и устранению колей на нежестких дорожных одеждах. Росавтодор, N ОС-556-р от 24.06.2002.

5. В.М. Фомин. ТЕОРИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ АВТОМОБИЛЕЙ Российский университет дружбы народов. Кафедра эксплуатации автотранспортных средств автомобили, М. 2008.

6. Техническая физика “О сопротивлении качению пневмоколес”, Материалы научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты в развитии и подготовка кадров», посвященной 145-ти летию МГТУ «МАМИ», Москва, 17.11.2010 г.

7. А.Ш. Хусаинов В.В. Селифонов конспект лекций “ТЕОРИЯ АВТОМОБИЛЯ”, ГОУ ВПО Ульяновский государственный технический университет», Ульяновск, 2008, 191 с.

8. СНиП 2.07.01-89* Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений, Москва, М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2002.

9. Методические указания по проектированию кольцевых пересечений автомобильных дорог, Москва «Транспорт», 1980.

Аннотация

Согласно нормам проектирования, расчетная величина скорости одиночного автомобиля сохраняется на всем протяжении трассы, в том числе на криволинейных участках дороги, и дорожная одежда рассчитывается на кратковременную линейную нагрузку. Требованиями СНиП 2.05.02-85 предусматривается, что дорожные одежды на остановках общественного транспорта, на подходах к перекресткам дорог и к пересечениям с железной дорогой следует рассчитывать как на многократное действие кратковременной нагрузки, так и на продолжительное нагружение, принимая более мощную конструкцию. Расчет нежестких дорожных одежд при кратковременном действии нагрузки следует выполнять по трем критериям прочности: упругому прогибу всей конструкции, сопротивлению сдвигу в грунте и в слабосвязных слоях одежды, растяжению при изгибе слоев одежды из грунтов и каменных материалов, обработанных неорганическими вяжущими. И расчет учитывает только продольное распределение нагрузок в дорожной одежде, воспринимаемое от движущегося колеса, имеющего строго заданный диаметр и профиль (условно жесткие покрышки). Толщину покрытия усовершенствованного типа следует назначают так, чтобы действующие в его наиболее напряженной зоне растягивающие напряжения не превышали допускаемых. Однако, в процессе эксплуатации, на криволинейных участках дорог проявляется колея. В данной статье рассматривается причины образования колеи на кривых малого радиуса, образующихся из-за абразивного износа под действием боковых сил, возникающих от движения колеса.

Для повышения устойчивости к образованию колеи и трещин в асфальтобетонных покрытиях рекомендуется предъявлять повышенные требования к показателям сдвигоустойчивости и трещиностойкости асфальтобетона, обосновывая их доступным методом в зависимости от расчетных условий эксплуатации.

Ключевые слова: колейность; движение автомобиля в повороте; движение колеса; центробежная сила; боковая сила; коэффициент сцепления.

According to the design standards, the estimated value of the velocity of a single vehicle is maintained throughout the route, including curved sections of road and pavement is calculated on short-term linear load. SNiP 2.05.02-85 it provides that the pavements at bus stops, on the way to the crossroads and intersections with the railway should be calculated as a multiple effect on the short-term load, and the long loading, taking a more powerful design. The calculation of non rigid road clothes with short-term effect of the load to be carried out on the strength of three criteria: an elastic deflection of the whole structure, shear resistance in the ground and soft layers of clothing, bending tensile layers of clothing from soil and stone materials processed inorganic binders. And the calculation takes into account only the longitudinal load distribution in the pavement, perceived from a moving wheel having a strictly predetermined diameter and profile (relatively hard tire). The thickness of the coating improved type should be used so that the current in its most intense zone of tensile stresses do not exceed permitted. However, during the operation, on curved track sections of roads is shown. This article discusses the reasons for the formation track on curves of small radius, because of the abrasion under the influence of lateral forces that arise from the movement of the wheels.

To improve resistance to rutting and cracks in asphalt concrete pavement is recommended to demand higher performance and crack resistance of asphalt concrete shear stability, justifying their method available depending on the design conditions.

Keywords: rut; drive the vehicle in a turn; the wheels; the centrifugal force; lateral force;

Размещено на Allbest.ru