Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор требований к сцепным свойствам шин с дорожной поверхностью
1.1 Влияние внешних факторов на сцепление шины с дорожной поверхностью 18
1.1.1 Влияние типа и состояния дорожного покрытия 19
1.1.2 Влияние высоты рисунка протектора 20
1.1.3 Влияние скорости качения шины и шероховатости покрытия 21
1.2 Обзор используемых в мировой практике методов исследования сцепных свойств шин с дорожной поверхностью 23
1.2.1 Методы оценки сцепных свойств шин с использованием испытательного автомобиля 25
1.2.1.1 Методы оценки поведения автомобиля на мокрой дороге 25
1.2.1.2 Методы оценки поперечного сцепления шин с мокрой дорожной поверхностью 27
1.2.1.3 Методы оценки скорости начала аквапланирования шины 29
1.2.1.4 Метод определения максимального коэффициента продольного сцепления шин с дорожной поверхностью при торможении без блокировки колес 31
1.2.2 Метод оценки сцепных свойств шин с помощью динамометрической тележки 32
1.2.3 Стендовые методы оценки сцепных свойств шин 35
Выводы по главе. Цели и задачи исследования 38
2. Теоретическое исследование движения автомобиля при торможении 42
2.1 Имитационная модель торможения автомобиля 43
Выводы по главе 58
3 Разработка дорожной динамометрической лаборатории 58
3.1 Динамометрическая тележка 59
3.2 Измерительная система динамометрической лаборатории 61
3.3 Система затормаживания испытываемого колеса 65
3.4 Тарировка датчика продольной силы 65
3.5 Система подачи воды к пятну контакта испытываемой шины с дорожной поверхностью 67
3.6 Рабочий цикл испытания шины на дорожной динамометрической лаборатории 68
3.7 Анализ точности измерительной системы ДЦЛ НИИШП
3.7.1 Выполнение испытаний 69
3.7.2 Вычисление коэффициентов 70
3.7.3 Анализ результатов 73
Выводы по главе 76
4 Экспериментальное исследование продольного коэффициента сцепления шин. Проверка адекватности разработанной имитационной модели торможения автомобиля 76
4.1 Объекты, режимы и цели испытаний 79
4.2 Результаты испытаний 84
4.3 Анализ результатов испытаний 108
4.4 Проверка адекватности разработанной имитационной модели торможения автомобиля 112
Выводы по главе 119
Общие выводы и заключение 121
Литература 123
Приложения 133
- Обзор используемых в мировой практике методов исследования сцепных свойств шин с дорожной поверхностью
- Метод оценки сцепных свойств шин с помощью динамометрической тележки
- Рабочий цикл испытания шины на дорожной динамометрической лаборатории
- Проверка адекватности разработанной имитационной модели торможения автомобиля
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Рост автомобильного транспорта в количественном и качественном отношениях, увеличение средних скоростей и интенсивности движения приводят к тому, что наиболее актуальной становиться проблема обеспечения безопасности движении на дорогах.
Динамика аварийности за последние 7 лет в России настораживает. Если в 1997 году в стране количество происшествий, число погибших и раненых в них достигли минимального значения за последние 14 лет, то в 1998 году произошел рост всех основных показателей. В 2001 году обстановка с аварийностью на автомобильном транспорте значительно осложнилась: возросло как количество дорожно-транспортных происшествий (на 4,3%), так и число погибших (на 4,5%) и раненых (на 4,7%) в них людей. За 12 месяцев в стране зарегистрировано 164403 ДТП, в которых погибло 30916 и получили ранения 187790 человек [1].
В последние годы ведутся разработки по совершенствованию конструкции автомобиля для улучшения показателей конструктивной безопасности (совершенствуются конструкция рулевого управления, подвески, тормозной системы, технические параметры колес и шин). Но все улучшения конструкции автомобиля могут быть бесполезны, если не будет обеспечена надежная связь шины с дорогой, которая обусловлена сцепными свойствами шин. Особенно большое значение приобретает проблема сцепления шин с дорожной поверхностью в связи с ростом скоростей движения автомобилей. Как известно [2] при повышении скорости движения резко снижается сцепление шин с поверхностью дороги (рис. 1, 2), при этом увеличивается тормозной путь автомобиля, ухудшаются параметры устойчивости и управляемости.
В 2001 году в Российской Федерации 38% ДТП произошли при движении автомобилей на повышенной скорости и при несоответствии выбранной скорости движения автомобиля условиям его движения. 25,5% ДТП, произошедших в 2001 году - столкновения, 12,4% - опрокидывания транспортных средств, 2,6% - наезды на стоящие транспортные средства, 6% - наезды на препятствия, 48,6% - наезды на пешеходов [1].
В 2002 году на территории Российской Федерации зарегистрировано 184365 ДТП, в которых погибли 33243 и получили ранения 215678 человек. Отмечен рост как количества дорожно-транспортных происшествий (+12,1%), так и число погибших (+ 7,5%) и раненых (+14,9%) в них людей.
В 2003 г. на территории Российской Федерации отмечен рост трех основных показателей аварийности: количество дорожно-транспортных происшествий возросло на 10,8%, число погибших - на 7,1% и раненых - на 13,1%. Всего зарегистрировано 204267 ДТП, в которых погибли 35602 и получили ранения 243919 человек. Около половины всех происшествий (44,3% или 90573 ДТП) составили наезды на пешеходов. Более четверти всех происшествий (28,9% или 59005) - это столкновения транспортных средств. До-рожно - транспортных происшествий с опрокидыванием транспортных средств зарегистрировано 26304. Доля наездов на препятствие составила 6,4%, на стоящие транспортные средства - 2,6%. Свыше трех четвертей (77,6%) всех ДТП или 158606 (+12,4%) произошло из-за нарушений правил дорожного движения водителями транспортных средств. В них погибло 28653 (+6,9%) и ранено 203375 (+14,8%) человек. Около трети (29,5% или 46734) всех происшествий по вине водителей связаны с неправильным выбором скорости движения транспортного средства. Каждое шестое ДТП (16,4% или 26028) совершено водителем, не имеющим права управления. Выезд на полосу встречного движения послужил причиной 14,2% или 22479 происшествий. Сократилось (на 11,6%) количество происшествий из-за превышения установленной скорости движения. Всего в течение года совершено 8103 та ких ДТП. При снижении числа погибших (-1,9%) продолжился рост количества ДТП (+5,6%) и числа раненых (+8,8%) людей по вине нетрезвых водителей. По итогам года зарегистрировано 23829 таких происшествий, повлекших гибель 4039 и ранение 33430 человек. Более четверти (26,7%) или 54635 (+4,8%) ДТП произошло из-за нарушений правил дорожного движения пешеходами. В них погибло 8965 (+6,5%) и ранено 48123 (+4,5%) человека. Свыше половины (63,6%) всех происшествий по вине пешеходов связаны с переходом ими проезжей части в неустановленном месте или вне пешеходного перехода. Причем количество таких ДТП возросло на 6,0% и составило в течение года 34742. По сравнению с предшествующим годом возросло (+3,3%) количество происшествий, при которых зафиксированы неудовлетворительные дорожные условия. Всего зарегистрировано 50685 таких ДТП, в них погибло 9059 (-1,0%) и ранено 59845 (+5,2%) человек. Данная причина отмечалась в каждом четвертом (24,8%) происшествии. Эксплуатация технически неисправных транспортных средств послужила причиной 4367 (+21,1%) ДТП, в них погибло 855 (+6,1%) и ранено 5728 (+23,5%) человек Удельный вес этих происшествий в массиве ДТП не велик и составил 2,1%. В 2003 г. в расчете на каждые 10 тыс. транспортных средств произошло 59 ДТП. В среднем по стране из каждых 100 тыс. жителей в ДТП пострадали 195 человек. Тяжесть последствий ДТП в среднем по Российской Федерации составила 13 погибших на 100 пострадавших.
По результатам прогноза, основанного на анализе изменения показателей аварийности и численности и структуры автомобильного парка за последние 10 лет в России и регионах, рост аварийности в 2004 г. по отношению к 2003 году может составить: по числу погибших - от 4% до 10%, по числу раненых - от 7% до 15%, по количеству дорожно-транспортных происшествий - от 5% до 12% [3J.
ДТП в основном являются следствием нескольких причин, которые связаны друг с другом. Так, например причиной наезда или опрокидывания автомобиля могут стать низкие сцепные свойства шин. Однако, при анализе и определении причин возникновения ДТП указывают на технические неисправности автомобиля - повышенные зазоры в рулевом управлении, неисправная тормозная система и.т.д., нарушение правил движения, квалификация водителя. Конечно же такой подход в совокупности с фактическим отсутствием требований к сцепным свойствам шин с дорожным покрытием не способствует улучшению безопасности дорожного движения. Исследования, проведенные во ФГУП «НИИШП» показывают, что значения коэффициентов продольного и бокового сцепления для шин разных производителей различаются в 1,5-2 раза. Поэтому измерение, оценка а в конечном итоге стандартизация таких показателей, как боковой и продольный коэффициенты сцепления, а также скорость начала аквапланирования шин имеют большое значение для предотвращения дорожно-транспортных происшествий и повышения безопасности дорожного движения.
Теоретическая база исследования. Многие исследователи изучали проблему сцепления шин с дорожной поверхностью. В 1935 году в Российской промышленности исследованием сцепных свойств шин занимались Е.А. Чудаков, В.И. Ланин, И.Н. Чернышев, B.C. Фалькевич [4]. Тогда же были опубликованы и первые зарубежные работы Т.П. Джоя, Д.Ц. Хартли [5], Р.Н. Саала [6]. Далее тема сцепных свойств шин с дорожной поверхностью быстро развивалась. Коллективом под руководством Е.А. Чудакова проводились исследования на стенде для статических испытаний шин [7] и простейшей динамометрической тележке [8] влияния на сцепление шин с твердыми дорожными покрытиями режимов работы шины, скорости движения и рисунка протектора.
СМ. Цукерберг был одним из первых исследователей, изучавших влияние конструкции шины на сцепление с различными дорожными покрытиями в реальных режимах работы шин непосредственно на автомобиле [9].
Большой интерес для конструкторов шин представляют работы В.И. Кнороза [2], И.В. Иванова [11], О.Г. Подлиха [12], Ш.А. Паршина [13], [14], [15], В.А. Астрова [16], И.П. Петрова [17], В.Ф. Аукашука [18].
Широкие исследования сцепных свойств шин с дорожной поверхностью проводились также за рубежом. Интерес представляют, прежде всего, работы В. Хофферберта [19], В.Е. Гоффа и Д.В. Баджера [20], [21], 22], Б. Альберта и И. Уолкера [23], Т. Френга [24], [25], К.А. Гроша [26], [27], Д. Балджина [28], [29], В. Хорна, У. Джойнера и Т. Леланда [301, [31], [32]. В. Генгенбаха [33], [34], [35], (36], [37], которые непосредственно были посвящены изучению влияния конструктивных, либо эксплуатационных факторов на сцепные свойства шин с дорожной поверхностью.
Обзор используемых в мировой практике методов исследования сцепных свойств шин с дорожной поверхностью
При проведении данных испытаний происходит сравнение поведения автомобиля, движущегося на испытываемых шинах, с поведением автомобиля, оснащенного так называемыми контрольными или эталонными шинами. Эталонные шины это шины, свойства которых хорошо известны.
Цель данного вида испытаний заключается в анализе поведения автомобиля и измерении эффективности и реакции на управляющее воздействие водителя при движении автомобиля по мокрой дороге для выделения достоинств различных шин при испытании на одном автомобиле и установки соответствия комплекта автомобиль-шина с точки зрения безопасности управления.
Для проведения данного вида испытания используются следующие средства: водитель - испытатель с большим опытом, специально спроектированная дорожка, автомобиль, оборудование для измерения времени. Дорожка для испытаний должна быть специальной конструкции, обеспечивающей безопасность, т.к. при испытаниях в отношении сцепных свойств шин с мокрой дорогой часто случаются перевороты автомобилей и уход их за пределы дороги. Участок испытательной дорожки должен иметь множество поворотов и разворотов постоянного или переменного радиуса, подъемы и спуски, участки с различными дорожными покрытиями. Кроме того, дорожка должна иметь свою постоянную поливальную установку. Для испытаний могут быть использованы автомобили любого типа, в зависимости от требований испытаний. Автомобили должны быть оснащены оригинальными ободьями, имеющими боковое и радиальное биение в соответствии с требованиями стандартов. Один автомобиль, оснащенный комплектом эталонных шин должен использоваться для постоянной оценки уровня сцепления на мокрой дороге, действительного для данных испытаний, что дает возможность учитывать изменения погодных условий. Перед проведением испытаний, после монтажа испытываемых шин, автомобиль должен пройти обкатку не менее 30 км со скоростью не выше 80 км/час, повороты автомобиль должен проходить очень осторожно, чтобы не повредить плечевую зону шины. Полив дорожки начинают за 30 минут до начала испытаний, чтобы довести поверхность до нужного состояния, - стабилизировать пленку воды на поверхности дороги. Далее делают пробег на автомобиле с эталонными шинами, чтобы проверить по времени прохождения дорожки и по оценке водителя - испытателя уровень сцепления этого дня. Испытание заключается в проведении трех заездов с максимально допустимой скоростью с фиксацией общего времени пробега одного заезда. После проведения группы испытаний с первым комплектом шин начинают испытания со вторым комплектом. При этом желательно проводить испытания не более, чем на четырех новых комплектах, чтобы водитель помнил ощущение от езды на каждом комплекте и мог их сравнить между собой. По каждому испытанию составляется отчет, в котором приводятся данные по условиям испытания: модель автомобиля, нагрузка, давление воздуха в шинах, температура земли, воздуха, скорость и направление ветра, условия поливки, тип установленных шин, ободьев и т. д.. Приводится оценка сцепления испытываемых шин в сравнении с эталонными по времени пробега одного круга. Все полученные данные комментируются личными впечатлениями испытателя, чтобы получить окончательную оценку испытываемых шин. 1.2.1.2. Методы оценки поперечного сцепления шин с мокрой дорожной поверхностью Большое влияние на активную безопасность автомобиля имеет такой показатель, как боковое сцепление шины с мокрой дорожной поверхностью. Целью данной методики является определение предельной, по боковому сцеплению, скорости движения автомобиля на повороте заданного радиуса. Для проведения испытания используют следующие средства: опытный водитель - испытатель, не менее двух круговых дорожек с различными покрытиями, из них одна со сверхгладкой поверхностью, аппаратура для получения данных, автомобиль. Обычно делают две дорожки - гладкую с диаметром 85 метров и шероховатую с диаметром 60 метров. Гладкая дорожка должна иметь отполированную поверхность. Шероховатая дорожка - асфальтобетон с высокими сцепными свойствами. Дорожки должны быть оснащены оборудованием для обильного полива всей поверхности дорожек, которое обеспечивало бы создание на гладкой дорожке водяного слоя высотой в 1 мм, а на шероховатой дорожке - 1,5 мм. Испытанию подвергаются либо новые шины, либо шины, обкатанные абсолютно идентичным образом. Полив дорожек начинают не менее чем за час до начала испытания. Затем устанавливают ограничительные конусы и проверяют с помощью контрольного автомобиля, сможет ли он пройти круг, обозначенный белой полосой, не сбивая конусов, как по шероховатой так и по гладкой дорожке. Испытание заключается в следующем: после получения команды водитель направляется на заранее выбранную дорожку и медленно прибавляя скорость доводит ее до максимальной, при которой он еще способен держаться на дорожке, при этой скорости он должен пройти пять кругов, поддерживая ее постоянной.
В каждой программе испытывается не более четырех комплектов шин, из них один комплект - эталонный, который испытывается два раза - в начале и в конце программы. При испытании регистрируют время пробега, среднюю скорость движения автомобиля и диапазон изменения скоростей относительно средней максимальной скорости. Воспроизводимость времени и скорости для эталонных шин в начале и в конце программы испытаний является критерием, по которому определяют на сколько приемлемы или нет результаты всей программы испытаний.
Результаты испытания включают в себя кроме максимальной скорости движения автомобиля величину расчетного поперечного ускорения, градацию шин от лучшей к худшей, величины коэффициентов сцепления шин в условиях испытания, рассчитанные на основе соотношения между поперечным ускорением и ускорением силы тяжести, а также субъективное мнение водителя относительно поведения автомобиля во время испытания.
Метод оценки сцепных свойств шин с помощью динамометрической тележки
Из вышеприведенных фактов следует, что нет объективного количественного критерия оценки сцепных свойств шин. А также нет общепринятой методики оценки этих свойств. Также видно, что существующий норматив не достаточно проработан для его применения т.к. с одной стороны, если оценивать сцепные свойства шин по приведенному в нем требованию, соответствующему полному скольжению шины по опорной поверхности, тогда не будут учтены свойства шины, влияющие на значения коэффициента сцепления, соответствующие максимальному значению касательной силы, если же оценивать сцепные свойства шины по значению коэффициента сцепления, соответствующего значению максимальной касательной силы, тогда не будут учтены свойства шины, влияющие на значения коэффициента сцепления, соответствующие значению касательной силы при полном её скольжении по опорной поверхности. Однако, необходимо отметить, что с внедрением антиблокировочных систем большее значение приобретает коэффициент сцепления, соответствующий значению максимальной касательной силы, но пока существуют автомобили без антиблокировочных систем и с возможностью их отключения значение коэффициента сцепления, соответствующие значению касательной силы при полном скольжении шины также имеет огромное значение для активной безопасности автотранспортных средств.
Отсутствие единых норм, методик и средств для оценки сцепных свойств шин можно также объяснить многообразием факторов, влияющих на шину при испытании и обусловливающих ее сцепные свойства.
Для того, чтобы получить при использовании определенного метода сравнимые результаты, необходимо, чтобы все измерения производились в одинаковых условиях, при сохранении постоянными тех факторов, которые могут повлиять на результаты испытаний. В большинстве случаев этого можно добиться используя для оценки сцепных свойств шин стендовые методы испытаний. Однако, их главным недостатком является несоответствие лабораторных условий реальным условиям движения автомобиля по дороге, однако их неоспоримым достоинством является то, что стендовые методы дают возможность получить полную информацию о влиянии изменения одного или нескольких параметров на показатели сцепных свойств шин при остальных неизменных, чего не удается добиться в дорожных условиях.
Например, при определении коэффициента сцепления методом торможения автомобиля с замером тормозного пути, либо замедления автомобиля, полностью использовать сцепной вес автомобиля невозможно, как и невозможно добиться идеальной регулировки тормозных механизмов, обеспечивающей одновременное и равномерное протекание процессов, обеспечивающих торможение и блокирование всех колес автомобиля. Кроме того, величина коэффициента сцепления изменяется с уменьшением скорости движения автомобиля, поэтому значение коэффициента сцепления при таких испытаниях является средним для ряда величин, полученных при различных скоростях. Кроме того, метод тормозных испытаний экспериментального автомобиля, хотя и позволяет оценить тормозные свойства данной выборки шин, установленной на данном автомобиле, с присущими ему удельным давлением на дорогу, динамическими свойствами, для оценки сцепных свойств шин не применим, так как тормозные испытания разных типов автомобилей можно использовать только для получения данных о поведении и тормозных свойствах конкретного автомобиля, а не для оценки свойств той или иной шины, влияющих на безопасность движения.
Лишен недостатков, присущих методам исследования сцепных свойств шин с помощью испытательного автомобиля и стендов, метод оценки сцепления шины на динамометрической тележке. При проведении испытаний этим методом можно определить коэффициент сцепления при постоянной скорости, что невозможно сделать с помощью испытательного автомобиля; на различных типах дорожных покрытий, что трудно и дорого реализовать в условиях стендовых испытаний; с переменной нагрузкой на колесо, на шинах различного типа, состояния и внутреннего давления. Как видно из приведенных фактов, каждый метод имеет свои достоинства и недостатки. Однако, в данный момент испытателями во всем мире используются все вышеописанные методики для исследования сцепных свойств шин. Необходимо также отметить, что в приведенных выше методах оценки сцепных свойств шин большое влияние на результат испытаний оказывает оператор, поэтому одна из задач при разработке метода оценки сцепных свойств полностью исключить влияние оператора на результаты испытаний. Как основа для проводимых исследований взяты два метода оценки сцепных свойств: первый - испытания шин на испытательном автомобиле с торможением до остановки при полной блокировке колес автомобиля, второй - испытания шин на динамометрической тележке. Выбор именно этих методов основан с одной стороны на том, что оценка сцепных свойств шин должна происходить в условиях максимально приближенных к эксплуатационным, а с другой стороны потому, что именно эти два метода предложены в качестве базовых рабочей группой по тормозам и ходовой части GRRF WP.29 для внесения поправок к Правилам №30 ЕЭК ООН, касающихся оценки сцепных свойств шин. Также для сравнения взят метод оценки сцепных свойств шин на барабанном стенде, который регламентирован ГОСТом 4754 - 97.
Итак, основной целью работы будет являться повышение показателей активной безопасности автомобиля путем разработки и внедрения в практику усовершенствованного метода оценки сцепных свойств шин с дорожной поверхностью.
Рабочий цикл испытания шины на дорожной динамометрической лаборатории
Была разработана и изготовлена Дорожная Динамометрическая Лаборатория Научно - Исследовательского Института Шинной Промышленности (ДДЛ НИИШП), которая позволяет исследовать зависимость коэффициента продольного сцепления шин с посадочным диаметром 13", 14", 15", 16" от: типа и состояния дорожного покрытия, степени проскальзывания, линейной скорости движения шины, нормальной нагрузки на шину, пленки воды в пятне контакта шины с дорожной поверхностью, внутреннего давления воздуха в шине.
Разработана методика оценки сцепных свойств шин на ДДЛ НИИШП. Проведены пробные испытания по оценке сцепных свойств шин на ДДЛ НИИШП по разработанной методике. 4. Выполненный анализ точности измерительной системы ДДЛ НИИШП показал, что погрешность измерительной системы лаборатории составляет 4,74%, что свидетельствует о приемлемости измерительной системы лаборатории, а также, что погрешность вносимая оператором при проведении испытаний равна 0%, что свидетельствует о том, что оператор не влияет на результат испытаний. 4. Экспериментальное исследование продольного коэффициента сцепления шин. Проверка адекватности разработанной имитационной модели торможения автомобиля Итак, на базе ФГУП НИИШП была спроектирована и изготовлена «Дорожная динамометрическая лаборатория НИИШП» (ДДЛ НИИШП), разработана методика проведения испытаний. При выборе критериев оценки сцепных свойств шин с дорожной поверхностью будем руководствоваться выводами, сделанными в первой главе: - необходимо сравнивать не только пиковые коэффициенты сцепления, но и коэффициенты сцепления соответствующие скольжению шины по опорной поверхности; - шины должны оцениваться в равных погодных и дорожных условиях. - оценка сцепных свойств шины с дорожным покрытием должна основываться только на абсолютных величинах, полученных при испытаниях, а не на субъективной оценке водителя - испытателя. Из представленного в первой главе обзора методов оценки сцепных свойств шин с дорожным покрытием, с учетом выбранных критериев и целей исследования можно выделить следующие, интересные для сопоставления результатов и сравнения методы испытаний: 1. Метод определения значения коэффициента продольного сцепления шин с дорожной поверхностью при торможении до остановки испытательного автомобиля с блокировкой колес; 2. Метод оценки сцепных свойств шин с помощью динамометрической тележки; 3. Метод оценки сцепных свойств шин на стенде с качением шины по внут ренней поверхности барабана. При проведении оценки сцепных свойств шин различными методами необходимо обеспечить максимальную приближенность условий проведения испытаний. Поэтому испытания на дорожной динамометрической лаборатории НИИШП и испытательном автомобиле были совмещены и проводились в одно и тоже время, т. е. после испытания шин на испытательном автомобиле их сразу же испытывали на ДДЛ НИИШП, а затем на стенде 3327 с качением шины по внутренней поверхности барабана.
При оценке сцепных свойств легковых шин в качестве испытательного транспортного средства использовался автомобиль ВАЗ 2112, при оценке сцепных свойств легкогрузовых шин - автомобиль ГАЗ - 2705 ГАЗель. Оба испытательных автомобиля были оснащены системой регистрации скорости начала торможения и тормозного пути. Оценка сцепных свойств шин на транспортном средстве проводилась при смоченном состоянии дорожной поверхности, при полностью загруженном легковом автомобиле и снаряженном состоянии автомобиля ГАЗ - 2705. Испытания по оценке сцепных свойств шин в дорожных условиях выполнялись на динамометрической дороге ФГУП НИЦИАМТ. Испытания проводили при торможении рабочей тормозной системой автомобиля в режиме экстренного полного торможения путем однократного воздействия на орган управления при отсоединенном двигателе. Скорость начала торможения составляла 80 км/час для легкового автомобиля и 60 км/час для автомобиля ГАЗель. Результатом испытания являлся тормозной путь автомобиля. Заезды при торможении проводились как в прямом, так и в обратном направлении. Заезды выполнялись до тех пор, пока результаты не принимали стабильный характер. Далее вычислялось среднее значение по тормозным путям при прямом направлении движения автомобиля и при обратном направлении движения, которые затем также усреднялись. Испытания на ДДЛ НИИШП и испытательных автомобилях проводились на одном и том же отрезке дороги.
Оценка сцепных свойств шин на ДДЛ НИИШП выполнялась при различных скоростях движения лаборатории, различных нагрузках на шину и различных значениях давления воздуха в шине. Режимы испытаний приведены в следующем подразделе. Перед проведением зачетных заездов проводилось 3 предварительных торможения испытываемой шины на скорости 60 км/час для стабилизации посадки шины на ободе и проверки работоспособности оборудования — системы полива, тормозной системы и регистрирующей аппаратуры. При проведении зачётного заезда лаборатория разгоняется перед испытательным участком до скорости проведения испытания, затем включается система записи, примерно за секунду до начала торможения подается вода на испытательную дорожку перед испытываемой шиной.
Проверка адекватности разработанной имитационной модели торможения автомобиля
Проведены сравнительные испытания по оценке значений коэффициентов продольного сцепления различных шин на ДДЛ НИИШП, стенде 3327 с качением шины по внутренней поверхности барабана, и испытательных автомобилях ВАЗ —2112 и ГАЗ-2705.
Выявлено соответствие результатов испытаний полученных при оценке сцепных свойств автомобильных шин на ДДЛНИИШП с результатами, полученными при испытаниях на стенде 3327, с качением шины по внутренней поверхности барабана, и испытаниями с использованием испытательных автомобилей ВАЗ - 2112 и ГАЗ - 2705.
На примере шин 185/60 R14 модели И-531, 185/75 R16C модели К - 156, 185/75 R16C модели VS - 21, 195/50 R15 модели AQUILLA MP - 41, 195/50 R15 модели MP - 32 SLICK выполнено исследование зависимости продольного коэффициента сцепления шин с мокрой дорожной поверхностью от линейной скорости движения шин, на примере шин 185/60 R14 модели И-531, 185/75 R16C модели К - 156, 185/75 R16C модели VS - 21 от нормальной нагрузки, действующей на шину, на примере шины 185/60 R14 модели И-531 от давления воздуха в шине. Выяснено, что зависимости, полученные при испытаниях, имеют характер изменения соответствующий типичным зависимостям, рассмотренным в первой главе. 4. По результатам проведенных испытаний можно считать, что разработанный метод и методика оценки сцепных свойств шин на ДДЛНИИШП работоспособна. 5. Выполнен регрессионный анализ результатов испытаний шин на ДДЛ НИИШП и стенде 3327. Получено уравнение регрессии у=0,9486х+0,0761 с величиной достоверности R2 = 0,97. 6. Анализ готовности Российских производителей к введению поправок в Правила ЕЭК ООН показал, что 92,85% шин из несоответствующих требованиям проекта - шины Российского производства. 7. Выполнен расчет основных параметров движения автомобиля при торможении с использованием имитационной модели для двух вариантов шин 185/75 R16C модели К - 156 и 185/75 R16C модели VS - 21. 8. Выполнено сопоставление результатов, полученных при расчете тормозно го пути автомобиля с использованием имитационной модели торможения и классического метода расчета с данными, полученными при реальных тормозных испытаниях автомобиля ГАЗ 2705 укомплектованного шинами 185/75 R16C модели К - 156 и 185/75 R16C модели VS - 21. Результаты показывают, что расчет тормозного пути по имитационной модели дает результат, который ближе к реальному, чем расчет по классической модели. 1. Анализ существующих в испытательной практике методов оценки сцепных свойств шин с дорожной поверхностью, а также стандартов, регламентирующих сцепные свойства шины с дорожной поверхностью показал, что существующие нормативы не достаточно проработаны для их применения и отсутствует общепринятая методика оценки сцепных свойств шин. 2. Разработанная и реализованная с помощью современных программных средств (пакет MathCAD) имитационная модель торможения автомобиля, учитывающая особенности тормозной системы автомобиля, изменение коэффициента продольного сцепления шин автомобиля при торможении, перераспределение нагрузки между осями автомобиля при торможении, позволяет рассчитывать основные параметры движения автомобиля при торможении. 3. Представленная имитационная модель торможения позволяет фиксировать характерные особенности процесса торможения: различные фазы процессов касательных реакций, упругое и полное скольжение шин, разницу во времени блокировки колес переднего и заднего мостов, изменение вертикальной реакции. При этом расхождение значений, полученных разработанным в диссертационной работе методом расчета и экспериментальными данными, составляет 2,24% для шин 185/75 R16C модели К - 156 и 7,8% для шин 185/75 R16C модели VS -21, что позволяет говорить об адекватности модели и эксперимента. 4. Разработанная и изготовленная дорожная динамометрическая лаборатория НИИШП с автоматизированной системой проведения испытаний позволяет оценивать продольный коэффициент сцепления шины с дорожной поверхностью при следующих переменных: нормальной нагрузке, действующей на колесо; линейной скорости движения шины; пленке воды в пятне контакта шины с дорожной поверхностью; давления воздуха в шине, на различных дорожных поверхностях. 5. Выполненный анализ точности измерительной системы ДДЛ НИИШП показал, что погрешность измерительной системы лаборатории составляет 4,74%, что свидетельствует о приемлемости измерительной системы лаборатории, а влияние оператора на результаты испытаний исключено. 6. Выполненные сравнительные испытания различных образцов шин на ДДЛ НИИШП, стенде 3327 с качением шины по внутренней беговой по-верхности барабана и испытательном автомобиле показали, что результаты испытаний, полученные перечисленными методами, сопоставимы. В результате выполненного регрессионного анализа результатов испытаний шин на ДДЛ НИИШП и стенде 3327 было получено уравнение регрессии у=0,9486х+0,0761 с величиной достоверности R2 = 0,97, которое можно использовать для пересчета результатов испытаний, полученных на стенде 3327 в результаты ДДЛ НИИШП, и наоборот. 7. Использование разработанного метода позволило получить зависимо сти коэффициента продольного сцепления шин от линейной скорости дви жения шин, нормальной нагрузки, действующей на шину, давления воздуха в шине. Зависимости, полученные при испытаниях, подтверждают данные, по лученные другими исследователями. 8. Рекомендуется ранжировать шины, эксплуатируемые в России, по сцепным свойствам, т.е. ввести обозначение сцепных свойств шины на её боковине. Для повышения безопасности движения автомобилей в транспортном потоке предлагается информировать других водителей об использовании на данном автомобиле шин с повышенными сцепными свойствами. 9. Разработанный метод и средство оценки сцепных свойств шин с мокрой дорожной поверхностью может быть взят за основу для утверждения стандартного метода оценки продольного коэффициента сцепления шин.
