Способ определения коэффициента сцепления дорожного покрытия



Способ определения коэффициента сцепления дорожного покрытия
Способ определения коэффициента сцепления дорожного покрытия
Способ определения коэффициента сцепления дорожного покрытия

 


Владельцы патента RU 2498271:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к испытательной технике и, в частности, к определению коэффициента сцепления транспортного средства с дорожным покрытием. Метод заключается в измерении параметров дорожного покрытия непосредственно на транспортном средстве с учетом его параметров. При этом одновременно измеряются три величины: нормальная нагрузка от колес на дорожное покрытие, суммарная сила на рычаге тяги рулевого управления, возникающей при движении колес под углом к направлению движения транспортного средства и угол схождения колес управляемых колес, с помощью которых рассчитывается коэффициент сцепления. Технический результат заключается в уменьшении трудоемкости процесса измерений, возможности учета характеристик дорожного покрытия и состояния шин конкретного автомобиля. 3 ил.

 

Изобретение может быть использовано для определения коэффициента сцепления транспортного средства с дорожным покрытием. Изобретение может быть реализовано в портативных устройствах оперативной оценки сцепных качеств дорог.

Сцепные качества дорожных покрытий оценивают с помощью портативных и динамометрических приборов. В настоящее время сцепные качества дорожных покрытий регламентируются государственным стандартом ГОСТ 30413-96, называемым "Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием". Суть метода сводится к тому, что коэффициент продольного сцепления, определяемый как "отношение максимального касательного усилия, действующего вдоль дороги, на площадь контакта сблокированного колеса с дорожным покрытием к нормальной реакции в площади контакта колеса с покрытием", находят при использовании автомобильной динамометрической установки типа ПКРС-2, состоящей из автомобиля и прицепного одноколесного прибора, оборудованного датчиками ровности и коэффициента сцепления, системами увлажнения покрытия и управления и регистрации. Другими словами, для определения коэффициента сцепления находят силу трения скольжения сблокированного колеса по покрытию и соотносят ее с нормальной реакцией, что, в конечном итоге, дает значение коэффициента трения скольжения колеса по покрытию. При этом, указанный выше ГОСТ устанавливает ряд параметрических ограничений. В частности, нормальная нагрузка на колесо должна быть в пределах 3,0±0,03 кН, что соответствует удельному давлению около 50 Н/см2, скорость движения - 60 км/ч. Названные параметры являются не единственными в ГОСТе, но наиболее влияющими на значение коэффициента сцепления. К ним же следует отнести и требование увлажнения поверхности покрытия с нормой - 1,0-0,2 л/м2.

Портативные устройства оценки сцепных качеств дорог су твердым покрытием реализуют способ определения коэффициента скольжения в качестве коэффициента сцепления. Этот способ заключается в нагружении резинового имитатора шины вертикальной силой и принудительное перемещение последнего под действием горизонтальной силы, являющейся следствием динамического, ударного воздействия на имитатор (устройства маятникового и ударного типа). В процессе скольжения (торможения) имитатора под действием силы трения последнюю соотносят с вертикальной силой и таким образом дают оценку сцепных качеств дороги с твердым покрытием. При этом обязательным условием является постоянство вертикальной силы, что дает возможность сравнительно оценивать сцепление различных покрытий за счет изменения силы трения, возникающей при скольжении имитатора [1].

Недостатками динамометрических тележек и портативных приборов является то, что измерения выполняются только на отдельных, малых по длине участках дорожного покрытия, значения коэффициента сцепления колес с дорожным покрытием не учитывают реальное состояние покрытия в момент движения, значения коэффициента сцепления колес с дорожным покрытием полностью недоступны водителю автомобиля, движущегося по дороге.

Известны способы определения коэффициента сцепления дорожного покрытия с пневматической автомобильной шиной с использованием устройств, оборудованных автомобильной шиной. При этом измеряется продольная сила F скользящего по покрытию колеса и нормальная нагрузка на это колесо Q, а коэффициент сцепления вычисляется по формуле: φ=F/Q (3, 4).

Недостатки этого способа заключаются в том, что он требует применения пневматической шины, физические параметры которой трудно контролировать, кроме того, он не позволяет определить коэффициент сцепления на ограниченной (локальной) площади покрытия, и кроме этого при выполнении измерений требуется обязательное увлажнение покрытия и соблюдение определенной скорости движения измерительного колеса, а также указанный способ не позволяет учесть влияние геометрических характеристиках соприкасающихся поверхностей: покрытия дороги и шины.

Цель настоящего изобретения заключается в создании такого способа определения коэффициента сцепления, который позволил бы избежать применения специальной шины или имитаторов шины, необходимости увлажнять покрытие при измерении, уменьшить трудоемкость процесса измерений, а также учесть геометрические характеристики поверхности покрытия дороги, рисунок и состояние шины установленной на конкретном автомобиле.

Аналогов предлагаемого способа ни в России, ни за рубежом найдено не было.

Указанная цель достигается тем, что при использовании данного способа определения коэффициента сцепления дорожного покрытия заключающийся в измерении параметров дорожного покрытия и вычислении коэффициента сцепления отличается тем, что одновременно измеряются три величины: N - нормальная нагрузка от колес на дорожное покрытие; Ртяг - суммарная сила на рычаге тяги рулевого управления, возникающей при движении колес под углом к направлению движения транспортного средства и α - угол схождения колес управляемых колес, при этом коэффициент сцепления рассчитывается по формуле .

Величина боковой силы, возникающей при движении колес под углом к направлению движения, зависит от нормальной нагрузки, угла схождения колес, и коэффициента сцепления в режиме скольжения. Таким образом, при закреплении на одном уровне силового фактора и угла установки колес для конкретной шины в текущем ее состоянии, величина боковой силы зависит только от коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием.

Эта регистрирующая и показывающая система измерения трех величин должна быть установлена непосредственно на автомобиле и должна позволять оценивать сцепную силу колес с учетом всего многообразия факторов, ее определяющих, как со стороны автомобиля, так и дороги.

На рис.1 дано схематическое изображение колес по отношению к продольному рычагу, на рис.2 - схематическое разложение сил, рис.3 - схематическое изображение сил действующих на колесо.

Для определения коэффициента сцепления φ необходимо определить две величины: боковое касательное усилие на контакте скользящего контакта колеса - Ðá и нормальную реакцию - N в площади контакта.

При прямолинейном движении нормальная реакция N в площади контакта равна по величине нормальной нагрузке от колеса 1 на дорогу.

Управляемые колеса 1 автомобиля, с целью повышения управляемости автомобиля, имеют положительное схождение, которое регулируется изменением длины продольного рычага 2 (рис.1).

Величина схождения колес оценивается в угловой мере. Обозначим этот угол - α (рис.2). При движении колеса 1, установленного под углом α по направлению движения полную силу сцепления можно разложить на две: проекцию силы на направление движения и проекцию на направление перпендикулярное направлению движения (рис.2).

Рб=φ·N·tgα.

Коэффициент φ имеет физический смысл коэффициента сцепления при полном проскальзывании.

Для определения величины боковой силы Рб рассмотрим систему сил, действующих на колесо 1 и элементы рулевого управления, в данном случае продольного рычага 2 и поперечного рычага 3 (рис.3).

Из условия равновесия (сумма моментов сил относительно оси поворота колеса 1 равна нулю) получаем

; ; ,

где Ртяг - сила, возникающая в тяге рулевого управления;

кpm - коэффициент, учитывающий особенности конструкции рулевого управления конкретной марки автомобиля;

b - длина поперечного рычага 3 рулевого управления (элемент рулевой трапеции).

Величину «а» можно приближенно определить по формуле [4] a=f·r, где f - коэффициент сопротивления качению; rä - динамический радиус колеса 1, приближенно равный статическому радиусу rñò шины).

Точное значение коэффициента определяются при тарировке системы измерения на эталонном покрытии.

Коэффициент сцепления предлагается рассчитывать по формуле , в которой используются три измеряемые величины: N - нормальная нагрузка от колеса на дорожное покрытие; Ртяг - суммарная сила на рычаге тяги рулевого управления, возникающей при движении колес под углом к направлению движения транспортного средства и α - угол схождения колес управляемых колес.

Предлагаемый способ имеет следующие преимущества по сравнению со всеми методами, применяемыми в настоящее время:

- для измерения используется элементы конструкции транспортного средства (управляемые колеса и рычаги рулевого управления);

- позволяет учесть индивидуальные характеристики шины (тип, конструкцию каркаса, вид и состояние протектора, температуру в зоне взаимодействия);

- позволяет учесть как гистерезисную, так адгезионную составляющие сцепления колеса с покрытием;

- позволяет определять коэффициент сцепления непосредственно по траектории движения колес транспортного средства;

- позволяет учесть влияние скорости движения на величину коэффициента сцепления.

Предлагаемый метод технически реализуем, так как боковая сила, возникающая при движении колеса, воспринимается тягой (тягами) рычажной системы рулевого управления транспортного средства, на которой (которых) она и может быть зарегистрирована. Нагрузка на колесо N и угол схождения колес α также могут быть зарегистрированы.

Литература

1. В.В. Сильянов, Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1984, с.287.

2. Авт. свидетельство СССР N159323, кл. G01N 19/02, 1963 г.

3. Патент RU 2134415 C1, кл. G01N 19/02, 1999 г.

4. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. / А.С. Литвинов, Я.С. Фаборин - М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

Способ определения коэффициента сцепления поверхности дорожного покрытия, заключающийся в измерении параметров дорожного покрытия и вычислении коэффициента сцепления, отличающийся тем, что одновременно измеряются три величины: N - нормальная нагрузка от колес на дорожное покрытие; Ртяг - суммарная сила на рычаге тяги рулевого управления, возникающей при движении колес под углом к направлению движения транспортного средства, и α - угол схождения колес управляемых колес, при этом коэффициент сцепления рассчитывается по формуле где кpm - коэффициент, учитывающий особенности конструкции рулевого управления конкретной марки автомобиля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области методов контроля качества сталей и сплавов. Технический результат - повышение точности измерений.

Использование: для изучения первичной рекристаллизации. Сущность: заключается в том, что осуществляют нагартовку образца и повышение его температуры до температуры прохождения рекристаллизации, при этом к образцу прикладывают постоянную нагрузку, приводящую к упругой деформации, а при повышении температуры фиксируют изменение модуля упругости, находят на зависимости изменения модуля упругости в функции температуры зону повышения градиента модуля упругости, продолжают линию, предшествующую началу зоны смены градиентов модуля упругости, продолжают линию после завершения зоны смены градиентов модуля упругости до пересечения с линией, предшествующей зоне смены градиентов модуля упругости, и идентифицируют абсциссу этой точки с температурой начала рекристаллизации.

Использование: для лазерной вибродефектоскопии крупногабаритных оболочек из полимерных многослойных клееных материалов. Сущность: заключается в том, что устройство лазерного вибропреобразователя содержит корпус с размещенным в нем оптоволокном с объективом лазерного излучения, соединенным с преобразователем, при этом преобразователь выполнен в виде подпружиненного бойка, взаимодействующего одним концом с оптоволокном, установленным в корпусе с возможностью качания, а другим с исследуемым объектом, при этом на подпружиненном бойке жестко закреплена упругая пластина, конец которой жестко связан с корпусом, а подпружиненный боек имеет паз под выступы ротора, установленного в корпусе, при этом оптоволокно оптически связано с отражающим зеркалом, которое также взаимодействует с чувствительным элементом, электрически связанным с вычислительной машиной, при этом сам корпус связан с динамометром посредством пружины сжатия и с устройством перемещения, взаимодействующие между собой с помощью направляющей, при этом в корпусе установлены шаровые опоры, перемещающиеся по исследуемому объекту, обеспечивающие зазор.

Изобретение относится к области анализа материалов, преимущественно смазочных масел, в частности для оценки влияния масел на поверхности деталей двигателей внутреннего сгорания в зонах высоких температур, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для оценки моющих свойств масел при их допуске к производству и применению в технике.

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию и предназначено для идентификации материалов в насыпном виде и экспресс-контроля микромеханических, реологических и микро-электромеханических характеристик продукции, их стабильности на разных стадиях производства продукта и отклонений от эталонных образцов.

Изобретение относится к области определения реологических характеристик пищевых продуктов и применяется для сравнения условной когезии рубленых мясных кулинарных изделий (котлет, биточков, шницелей и др.).

Изобретение относится к области измерительно-испытательной техники и направлено на обеспечение возможности исследования воздействия интенсификаторов на напряжение сдвига материалов и грунтов по поверхности сдвига при изменении угла взаимодействия грунта и поверхности сдвига, что обеспечивается за счет того, что сдвиговый стенд включает обойму со съемным кольцом для размещения образца грунта, пригрузочное приспособление, приводной механизм и поверхность наклонного стола, размещенную под обоймой.

Изобретение относится к области механики деформируемого твердого тела, а именно к методам испытания и анализа физико-механических свойств материалов, преимущественно фрикционных.

Изобретение относится к области трибологии и может быть использовано для исследования процессов внешнего трения скольжения образцов. .

Изобретение относится к прибору для испытаний и способу измерения тенденции бумаги к скручиванию в лазерных принтерах. .

Изобретение относится к области исследований и анализа физических свойств изделий и материалов и может быть использовано преимущественно для определения физических свойств текстильных изделий путем приложения сжимающих нагрузок. Сущность: нагружающее воздействие на образец изделия производят нагрузкой, которая по форме, весу и динамике воздействия соответствует типичной нагрузке на изделие в процессе его эксплуатации на типичных временных интервалах воздействия, а в качестве показателя, значения которого оценивают по окончании воздействия, принимают относительную деформацию сжатия образца, которую определяют из соотношения. Устройство содержит испытательный стол, нагрузку, измерительную шкалу, указатель изменения положения нагрузки, первый рычаг, на одном конце которого закреплена нагрузка, редуктор-мультипликатор, закрепленный на испытательном столе и кинематически соединенный с указателем изменений положения нагрузки, ось, соединенную одним концом с редуктором, а другим - со вторым концом первого рычага, рамку, закрепленную на испытательном столе, первый и второй цилиндры, соединенные гидравлической линией через дроссельный клапан, и второй рычаг, одним концом шарнирно соединенный с испытательным столом, а в средней части шарнирно соединенный со вторым цилиндром, при этом первый цилиндр шарнирно соединен одним концом с перекладиной рамки, а вторым - с первым рычагом в его средней части. Технический результат: расширение области применения и повышение точности. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к методам определения механических свойств материалов. Сущность: испытывают одновременно два объекта испытаний. На каждый объект действует нагрузка одной и той же величины. Разные объекты имеют разную длину и площадь сечения, при этом площадь сечения объекта прямо пропорциональна его длине. Один объект представляет собой образец, площадь сечения которого So, длина Lo, а другой объект представляет собой два рядом расположенных образца, нагружаемых одновременно одинаковыми силами, каждый из этих двух образцов имеет площадь сечения So, длину 2×Lo. Оба объекта одноименными концами с помощью гибких, но жестких на растяжение элементов, перекинутых через ролики, вращающиеся без трения вокруг неподвижно закрепленных осей, связывают между собой. На ролике устанавливают стрелочный индикатор. Другие одноименные концы объектов с помощью гибких, но жестких на растяжение элементов крепят к подвижной жесткой легкой траверсе. Объекты крепят так, что при нагружении они и линия действия приложенной к этой траверсе нагрузки располагаются вдоль параллельных прямых. Посередине между точками крепления образцов к траверсе предусмотрена зона приложения нагрузки. О достижении предела линейности механических свойств материала судят по величине угла поворота стрелочного индикатора. Технический результат: облегчение процедуры поддержания пропорциональности нагрузок, действующих на два разных образца для каждого момента времени, отсчитываемого от начала процесса. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для определения распределения реактивных нормальных напряжений грунтовых оснований по площади приложения нагрузки, необходимых для расчета внутренних усилий в теле фундаментов, и может быть использовано для определения деформационных характеристик грунтов. Устройство содержит нагрузочный штамп, блок приложения нагрузки, упорную систему и измерительную систему. Штамп выполнен в виде жесткой конструкции квадратной формы. Под штампом размещена упругая пластина с размерами штампа в плане, толщиной 0,05-0,1 размера сторон штампа и модулем упругости 30-50 МПа. На боковых сторонах упругой пластины нанесена координатная прямоугольная сетка. В измерительную систему введены регистратор приложенной нагрузки и регистратор осадки штампа. На штампе с боковых сторон по осям его симметрии с помощью кронштейнов жестко закреплены видеорегистраторы деформации упругой пластины с возможностью полного обзора боковых сторон упругой пластины. Технический результат: упрощение и удешевление определения распределения реактивного напряжения грунтового основания в любых произвольных точках по подошве штампа и повышение достоверности результатов при одном испытании. 2 ил.

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» жесткого плоского тела с пористой материальной средой и предназначено для определения ее параметров деформируемости и прочности. Сущность: материальную среду нагружают жестким плоским перфорированным штампом ступенчато возрастающей нагрузкой до момента потери несущей способности среды и устойчивости на ней штампа. Во времени контролируют параметры давления pi и деформации Si среды при нагружении и строят график испытания, по которому определяют параметры прочности и деформируемости среды. Каждую ступень деформации среды поддерживают постоянной во времени до ее условной стабилизации. Перед заданием последующих ступеней деформации среды упругий динамометрический элемент фиксируют стопорным винтом нагрузочного устройства. Устройство состоит из корпуса с рабочей камерой, неподвижно установленного на дне камеры нижнего жесткого плоского перфорированного штампа, рабочего кольца с образцом материальной среды, установленного в верхней части рабочего кольца на образце среды верхнего жесткого плоского подвижного перфорированного штампа и нагрузочного устройства. Нагрузочное устройство состоит из жесткой рамки с верхней и нижней перекладинами и двух направляющих стоек, толкателя и упругого динамометрического элемента. Технический результат: повышение производительности испытаний среды на сжимаемость и прочность. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Трибометр // 2559798
Изобретение относится к испытательным и обкаточным стендам. Трибометр состоит из предметного стола, ограничивающей рамки, заполняемой пробой насыпного груза, навески и тягового органа для предметного стола с прибором для определения его тягового усилия. Ограничивающая рамка с помощью опорных катков, закрепленных на боковых кронштейнах, опирается на продольные горизонтальные направляющие, закрепленные на стойках, нижние части которых закреплены на боковых кромках предметного стола. Нижние кромки ограничивающей рамки размещены с зазором над верхней поверхностью размещаемого на предметном столе слоя сыпучего груза. Технический результат - повышение точности измеряемых физико-механических показателей сыпучего груза, влияющих на выбор параметров проектируемых и выбираемых типов транспортных машин. 1 ил.

Использование: механические испытания материалов, в частности определение динамического коэффициента внешнего трения. Для определения динамического коэффициента внешнего трения используются два образца, нижний из которых закрепляют на платформе, способной поворачиваться относительно горизонтальной оси подвески в вертикальной плоскости. Плоскую рабочую поверхность платформы располагают параллельно оси подвески и перпендикулярно плоскости, проходящей через ось подвески и геометрический центр рабочей поверхности платформы. Верхний образец свободно устанавливают на поверхности нижнего, платформу с образцами отклоняют из нижнего положения на некоторый угол θ и отпускают для свободного движения по закону физического маятника. На пути платформы помещают упор, останавливающий ее вместе с нижним образцом в нижнем горизонтальном положении. После измерения пути S, по инерции пройденного верхним образцом на поверхности нижнего, определяют динамический коэффициент внешнего трения по формуле. Техническим результатом является возможность определения динамического коэффициента внешнего трения при ограниченных габаритах образцов одинаковой формы без измерения сил трения путем использования принципа равенства между кинетической энергией образца, движущегося с определенной начальной скоростью, и работой силы трения, совершаемой в процессе относительного перемещения образца до полной его остановки. 1 ил.
Наверх