6816
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
М.В. Заболухин
ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
ЧАСТЬ 1
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и семинарским занятиям по дисциплине «Эксплуатация автомобильных дорог»
для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Строительство автомо-
бильных дорог, аэродромов, объектов транспортной инфраструктуры
Нижний Новгород
2016
2
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
М.В. Заболухин
ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
ЧАСТЬ 1
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и семинарским занятиям по дисциплине «Эксплуатация автомобильных дорог»
для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Строительство автомо-
бильных дорог, аэродромов, объектов транспортной инфраструктуры
Нижний Новгород
ННГАСУ
2016
3
УДК 625.7 (075)
Заболухин М.В. Эксплуатация автомобильных дорог Часть 1 [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / М.В.
Заболухин; Нижегор.гос. архитектур. – строит. ун - т – Н.Новгород: ННГАСУ, 2016 - 56 с; ил. 1 электрон. опт. диск
(CD-RW)
Рассматриваются задачи и функции дорожной службы. Приводятся факторы, форми-
рующие условия движения по дороге. Описываются условия взаимодействия автомобиля и дороги и приводятся основные показатели этого взаимодействия. Указываются явления,
формирующие состояния дорожного покрытия, а также определение продолжительности их действия и последействия с разъяснением негативного влияния на безопасность и удобство движения по дороге. Подробно изучаются водно-тепловые процессы, происходящие в теле земляного полотна и слоях дорожной одежды в различные сезоны года, их влияние на устой-
чивость земляного полотна и работоспособность дорожной одежды, а также методы регули-
рования ВТР на эксплуатируемых дорогах. Приведены деформации и разрушения земляного полотна, дорожных одежд и покрытий, водопропускных труб с их подробным описанием и указанием причин возникновения. В разделе транспортно-эксплуатационные показатели да-
ются их классификация, а также методы и приборы для определения их количественных ха-
рактеристик. До сведения обучающихся доводятся задачи диагностики автомобильных до-
рог, приводится классификация видов диагностики с указанием технологии производства ра-
бот.
Предназначено, обучающимся в ННГАСУ для выполнения курсового проекта по на-
правлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Строительство автомобильных до-
рог, аэродромов, объектов транспортной инфраструктуры
© М.В. Заболухин 201
© ННГАСУ, 2016
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
|
|
Стр. |
1. |
Задачи дорожной службы и условия движения по дороге……………….… |
5 |
|
|
||
|
1.1. |
Задачи и функции дорожно-эксплуатационной службы………………. |
5 |
|
|
|
|
1.2. |
Характеристика условий движения……………………………………... |
5 |
|
|
|
|
1.3. |
Управление системой “ Дорожные условия – |
Транспортные потоки”..........6 |
|||
2. |
Взаимодействие автомобиля и дороги……………………………………... |
7 |
|
|
|
|
|
2.1. |
Силы, действующие на дорожную одежду….…………………… |
…… |
. |
7 |
|
|
2.2. |
Показатели взаимодействия автомобиля и дороги……………… |
……. |
|
7 |
3.Ровность дорожных покрытий. Влияние ровности на удобство и безопасность движения…………………………………………………………………….. 10
|
3.1. Ровность дорожных покрытий, основные понятия и определения…. |
10 |
|||||
|
3.2. Влияние ровности покрытия на показатели взаимодействия автомобиля и |
||||||
|
|
дороги………………………………………………………………….... |
11 |
|
|
|
|
4. |
Состояния покрытий и условия движения по ним……………………….. |
13 |
|
|
|||
|
4.1. |
Состояния покрытий, продолжительность действия………………… |
13 |
|
|||
|
4.2. |
Влияние состояния покрытия на условия движения………………… |
14 |
|
|||
5. |
Деформации и разрушения на автомобильных дорогах………………… |
17 |
|
||||
|
5.1. |
Сущность возникновения деформаций и разрушений………………. |
17 |
|
|||
|
5.2. Влияние объективных факторов на работу дорожной конструкции.. |
17 |
|||||
6. |
Воздействие погодно-климатических факторов на дорожное полотно и дорож- |
||||||
|
ные сооружения…………………………………………………………….. |
20 |
|
|
|
|
|
|
6.1. |
Закономерности водно-теплового режима…………………………… |
21 |
|
|
||
|
6.2. |
Влияние водно-теплового режима на службу дорог………………… |
23 |
|
|||
|
6.3. Методы регулирования водно-теплового режима эксплуатируемых дорог.26 |
||||||
|
6.4. Классификация деформаций и разрушений дорожных конструкций.. |
30 |
|||||
7. |
Транспортно-эксплуатационные показатели состояния дорог…………… |
34 |
|
||||
8. |
Диагностика автомобильных дорог………………………………………… |
48 |
|
|
|
||
9. |
Литература…………………………………………………………………… |
55 |
|
|
|
|
5
Лекция №1
Тема: Задачи дорожной службы и условия движения по дороге. Вопрос 1: Задачи и функции дорожно-эксплуатационной службы.
Основной задачей дорожно-эксплуатационной службы является поддержание и непрерывное повышение технического уровня и эксплуатационного состояния дорог в соответствии с ростом интенсивности движения и расчетных нагрузок, с целью улучшения условий движения ( скорость, безопасность и т. д.), и как следствие повышение производительности и эффективности работы автотранспорта, снижение себестоимости перевозок.
При этом на дорожную службу возложены следующие функции:
∙организация своевременного и качественного содержания, ремонта автомобильных дорог в соответствии с предусмотренной классификацией работ и межремонтными сроками службы;
∙постоянный надзор за техническим состоянием дорог и дорожных сооружений, разработка и осуществление перспективных и годовых планов по ремонту и содержанию дорог;
∙выявление и учет опасных для движения участков дорог и мостов, разработка и осуществление мероприятий по улучшению организации и повышению безопасности движения;
∙принятие мер по предотвращению и устранению деформаций и разрушений;
∙технический учет и паспортизация дорог и дорожных сооружений;
∙обеспечение эффективного использования зданий, сооружений, оборудования, техники, транспортных средств и других основных фондов, предназначенных для эксплуатации и ремонта автомобильных дорог;
∙разработка и осуществление мер по снижению стоимости и повышению качества ремонта и содержания дорог.
Кроме этого в практической деятельности, для выполнения возложенных на неё функций, дорожная организация должна иметь многосторонние связи и контакты со смежными организациями
кчислу которых относятся:
∙метеорологические станции – для сбора данных о долгосрочных и кратковременных прогнозах погоды, прогнозов вскрытия рек, интенсивности ледохода и паводка, снегопадов, метелей;
∙лесные организации – снабжение лесопосадочными материалами для снегозащитного и декоративного озеленения;
∙органы ГИБДД – контроль за движением, разработка и согласование дислокации дорожных знаков, схем разметки и инженерного оборудования дорог, учет дорожнотранспортных происшествий, выявление их причин;
∙областные, районные, городские и сельские органы управления – для согласования вопро-
сов открытия карьеров местных дорожно-строительных материалов, помощи организациям при стихийных бедствиях, ограничения движения в период пучинообразования;
∙автотранспортные предприятия – с целью обеспечения автотранспортом дорожных работ, своевременного оповещения об условиях движения по дорогам.
Следует отметить, что приведенный перечень не является исчерпывающим и при необходимости может быть расширен.
Вопрос 2. Характеристика условий движения.
Условия движения характеризуются реальной обстановкой на дороге, главная роль в которой отводится системе “ Дорожные условия – Транспортные потоки”, каждый из которых отдельно или вместе находится под влиянием “ Окружающей среды”.
Условия движения
Дорожные условия |
|
Транспортный поток |
|
Окружающая среда |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) Транспортный поток – совокупность движущихся по дороге транспортных средств с различными техническими и эксплуатационными характеристиками, основными из которых являются:
-Интенсивность движения N – число транспортных средств, проезжающих через сечение дороги в единицу времени, авт/сут, авт/час;
6
-Временной интервал ti – промежуток времени между следующими друг за другом по одной полосе транспортными средствами, с;
-Состав потока – соотношение в нем транспортных средств различного типа;
-Плотность потока – количество транспортных средств, приходящихся на 1 км дороги, авт/км.
б) Дорожные условия – совокупность параметров характеризующих технический уровень и эксплуатационное состояние дороги и оказывающих влияние на условия движения по ней.
Технический уровень – степень соответствия постоянных ( не меняющихся в процессе эксплуатации или меняющиеся только при реконструкции или ремонте) её параметров и дорожных сооружений нормативным требованиям, обеспечивающихся на стадии проектирования и строительства дороги:
-проектные уклоны ( продольный и поперечный);
-радиусы кривых в плане ( профиле);
-длина прямых ( кривых);
-проектная ширина проезжей части и обочин;
-расстояние видимости.
Эксплуатационное состояние – степень соответствия нормативным требованиям параметров и характеристик дороги (переменных во времени), изменяющихся в процессе эксплуатации под воздействием транспортных средств, метеорологических факторов и уровня содержания
В качестве основных показателей эксплуатационного состояния выступают:
-обеспеченная скорость движения;
-пропускная способность и уровень загрузки;
-непрерывность и безопасность движения;
-прочность дорожной конструкции;
-работоспособность и надежность дорог;
-сроки службы дорожных одежд и покрытий;
-сцепные качества и ровность покрытия;
-шероховатость и износостойкость покрытия.
в) Окружающая среда – совокупность переменных кратковременных метеорологических ( осадки, туман, гололед, ветер, метель, метеорологическая дальность видимости) и постоянных ( рельеф местности, ландшафт, растительный и животный мир) факторов, оказывающих негативное действие на эксплуатационное состояние и характеристики транспортного потока.
Если временно абстрагироваться от окружающей среды и рассмотреть только подсистему “ Дорожные условия – Транспортные потоки”, то для её эффективного функционирования необходимо, чтобы:
-технический уровень и эксплуатационное состояние автомобильных дорог (ДУ) соответствовали требованиям, предъявляемым со стороны автомобильного транспорта (ТП);
-в свою очередь, конструктивные особенности и эксплуатационные характеристики автомобилей соответствовали требованиям, предъявляемым параметрами существующих дорог.
Вопрос 3. Управление системой “ Дорожные условия – Транспортные потоки”.
На практике управление системой ДУ – ТП производится на двух уровнях.
Первый уровень управления ( стратегический) – заключается в назначении и выборе пара-
метров и характеристик дороги на стадии проектирования и в полноте реализации этих решений при строительстве или реконструкции, а также обосновании мощности и ресурсов дорожной службы для обеспечения требуемого уровня содержания дороги исходя из принятых проектных решений в конкретных условиях эксплуатации.
Второй уровень управления (оперативный) – заключается в изменении параметров дороги и транспортного потока за счет мероприятий по содержанию и ремонту дороги, организации и обеспечения безопасности движения в период эксплуатации.
Эффективность управления зависит от следующих факторов и условий:
-заранее известных ( район проложения дороги, природные условия);
-задаваемых, изменяющихся в заданных пределах ( геометрические параметры, уровень содержания);
-неизвестные в данный момент времени (метеорологические условия, интенсивность и состав движения).
7
Лекция №2
Тема: Взаимодействие автомобиля и дороги.
Вопрос 1. Силы, действующие на дорожную одежду.
В процессе взаимодействия автомобиля и дороги в зоне контакта колеса и дорожной одежды
проявляются следующие усилия (согласно рис.1.). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rк |
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|||||||||||||
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pmax=1.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1 Схема сил, действующих на дорожную одежду. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) - неподвижного; б) - ведущего в) - |
ведомого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
результате анализа схемы видно, что в зоне контакта колеса и покрытия возникают сле- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
дующие усилия: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Q – |
вертикальная осевая нагрузка от автомобиля; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
R – нормальная реакция дороги равная Q и приложенная в центре следа колеса (рис 1а) или |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
смещена по ходу движения (рис. 1б,в); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
МК – крутящий момент; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
РК – |
|
окружная сила в плоскости колеса, направленная в обратную от движения сторону ( для |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
ведомого колеса) и по ходу движения (ведущего); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Т – |
реактивная сила или сила трения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вопрос 2. Показатели взаимодействия автомобиля и дороги.
Взаимодействие автомобиля и дороги представляет собой сложный процесс, анализ которого позволяет оценить устойчивость автомобиля, влияние внешней среды на условия движения и механические воздействия на дорожную одежду.
Данное взаимодействие можно характеризовать следующими показателями: величиной нагрузки или удельным давлением по площади отпечатка колеса Р; сопротивлением качению; сцеплением колеса с покрытием.
2.1 Удельное давление по площади отпечатка колеса Р.
Определяется как отношение нагрузки передаваемой автомобилем на дорожную одежду к площади отпечатка колеса:
Р = Q S
Площадь отпечатка следа колеса в свою очередь определяется по зависимости:
S = π × D 2 4
Диаметр отпечатка следа колеса определяется по формуле:
D = 1.13 × |
Q |
|
P |
Удельное контактное давление приближенно можно рассчитать в зависимости от внутреннего давления воздуха в шинах:
P = 1.1 × P в
8
Величина удельного давления в процессе движения автомобиля изменяется под воздействием следующих причин:
-в результате трения колеса о покрытие давление воздуха в шинах возрастает, что приводит к уменьшению площади отпечатка колеса S;
-при увеличении скорости движения увеличивается жесткость покрышки, что также приводит к уменьшению площади отпечатка колесаS;
-при наезде колеса на неровности покрытия, площадь контакта S уменьшается, в результате удельное давление возрастает в 5-6 раз.
2.2Коэффициент сопротивления качению.
При движении автомобиля наблюдается смещение точки приложения нормальной реакции покрытия по ходу движения ( рис. 1б,в), которое характеризует размер сопротивления качению. Коэффициент сопротивления качению вычисляют по формуле:
f = |
е |
|
r к |
где: е – величина смещения точки приложения нормальной реакции; rк – радиус качения колеса.
Величина коэффициента сопротивления качению в процессе движения автомобиля изменяется в силу ряда причин:
-при увеличении прочности дорожной одежды уменьшается деформация поверхности качения l (рис.1), следовательно уменьшается величина коэффициента сопротивления качению;
-при увеличении массы автомобиля увеличивается нагрузка, передаваемая на конструкцию, увеличивается деформация шины и дорожной одежды, и следовательно коэффициент сопротивления качению возрастает;
-с увеличением давления воздуха в шинах деформация покрышки уменьшается и как следствие снижается величина коэффициента сопротивления качению;
-с увеличением скорости движения уменьшается время деформирования шины, в результате она не успевает полностью распрямиться ( в зоне контакта) и как следствие возрастает величина коэффициента.
Значение коэффициента сопротивления качению для любой скорости определяется по фор-
муле:
f = f 20 + K f × (V − 20 )
где: f20 – коэффициент сопротивления качению при скорости 20 км/час;
Кf – коэффициент повышения сопротивления качению в зависимости от скорости (для легковых Кf = 0,00025; для грузовых Кf = 0,0002).
2.3 Коэффициент сцепления.
Наибольшее возможное значение тягового усилия Тmax, при котором автомобиль еще способен двигаться без скольжения ( буксования) колес, не может превышать
|
Т max ≤ ϕ × R |
|
где: φ – коэффициент сцепления; |
|
|
R – |
нормальная реакция дорожной одежды на ведущие колеса. |
|
Отсюда |
ϕ = |
Т max |
|
|
R |
Различают следующие виды коэффициента сцепления:
-коэффициент продольного сцепления φ1 , соответствующий началу пробуксовывания или проскальзывания колеса при его качение в плоскости движения;
-коэффициент поперечного сцепления φ2 при условии бокового заноса, когда колесо од-
новременно и вращается и скользит в бок ( боковое скольжение)
φ2=( 0,5 ÷ 0,85)× φ1
На величину коэффициента сцепления в процессе движения оказывают воздействие:
-температура окружающего воздуха, с увеличением которой его величина снижается;
-давление воздуха в шинах с ростом которого уменьшается площадь отпечатка колеса и как следствие уменьшается φ;
-нагрузка на ведущее колесо, с увеличением которой возрастает величина φ в следствие увеличения Sотп (рис.1);
9
-рисунок протектора и степень его изношенности. Между коэффициентами для колеса с изношенным протектором и колесом с нормальным протектором существует следующая
зависимость: |
φгл= 0,7* φпр; |
|
φпр=1,43*φгл |
-скорость движения, с увеличением которой величина φ уменьшается. Данная зависимость описывается следующим выражением:
ϕ v = ϕ 60 − β × (V − 60)
где: φ60 – нормативная величина коэффициента сцепления пи скорости 60 км/час; βφ – коэффициент изменения сцепных качеств от скорости движения.
10
Лекция № 3.
Тема: Ровность дорожных покрытий. Влияние ровности на удобство и безопасность
движения.
Вопрос 1. Ровность дорожных покрытий, основные понятия и определения.
При движении автомобиля по неровной поверхности возникают вертикальные, продольные и поперечные колебания. Все неровности относятся к профилю поверхности и имеют различные размеры и формы ( рис.2). По степени влияния на возникновение колебаний неровности разделяют на три группы:
-Макронеровности, формирующие макропрофиль покрытия и состоящие из длинных плавных неровностей длиной волны не менее 100 м;
-Микронеровности, формирующие микропрофиль поверхности и вызывающие колебания, состоящие из неровностей длиной волны от 10до 100 м;
-Шероховатость – совокупность неровностей длиной волны до3-10 см, не вызывающие колебаний автомобиля на подвеске так как их воздействие поглощается шиной.
|
li |
li |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
1 |
2 |
hi |
|
|
Рис.2 Характеристика неровностей покрытия.
1- проектный профиль покрытия; 2- фактический профиль покрытия; 3- трехметровая рейка; li – длина волны; hi – глубина (высота) неровностей.
Распределение неровностей по поверхности покрытия носит случайный характер, а возникающие колебания разделяют на неустановившиеся и установившиеся.
Неустановившиеся колебания возникают при на- Z езде на единичные или повторяющиеся неровно-
сти различного размера и очертания.
t
-Z
Z
t
Установившиеся, возникают при наезде на регулярно повторяющиеся неровности.
-Z
Колебания автомобиля характеризуются: Амплитудой Z; частотой η; ускорением Z; суммарной амплитудой S.
Приведенные характеристики служат косвенными показателями ровности покрытия. За ровность покрытия принимают сумму амплитуд колебаний кузова автомобиля при проезде неровностей на участке:
S c = ∑ Z
При разработке требований к ровности покрытий исходят из допустимых амплитуд и ускорений колебаний автомобилей при расчетной скорости. При этом учитываются следующие критерии:
-удобство и комфортность передвижения для водителя и пассажиров;
-устойчивость грузов в кузове автомобиля;
-надежность и долговечность работы рессор, шин и других частей автомобиля;
-надежность и долговечность работы дорожной конструкции.