ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ С ПОВЕРХНОСТЬЮ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для оперативного определения коэффициента сцепления шин автомобильных колес на разных видах поверхностей и дорожных покрытий.
Известно устройство для измерения коэффициента сцепления ПКРС-2у (прибор контроля ровности, скользкости), которое предназначено для измерения коэффициента сцепления для дорожных покрытий в режиме скольжения пневматического колеса по увлажненной дорожной поверхности. Устройство представляет собой одноколесную тележку, работающую в сцепе с автомобилем-тягачом, на котором установлена емкость для воды с трубопроводами, краном, соплом для подачи воды в зону контакта колеса с дорогой, измерительная и регистрирующая аппаратура. Рабочим органом устройства, взаимодействующим с дорожным покрытием, является полноразмерное автомобильное колесо. Вертикальная нагрузка на измерительное колесо создается балластом. Колесо имеет тормозную систему, позволяющую оператору в нужный момент его блокировать. В момент блокировки для создания пленки заданной толщины через сопло из емкости подается необходимое количество воды. Пневматическое колесо установки снабжено динамометрической ступицей, позволяющей измерять тормозной момент, по величине которого определяется сила трения, возникающая в зоне контакта скользящего колеса. Коэффициент сцепления, характеризующий состояние сцепных качеств дорожного покрытия, вычисляется как отношение силы трения к вертикальной реакции дороги (см. Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью // Приложение 1 ВСН 38-90. - Москва: Транспорт, 1990).
Недостатком устройства является его громоздкость и малая производительность. В соответствии с требованием нормативной литературы для измерения коэффициента сцепления должно использоваться колесо с вертикальной нагрузкой на него 2940 Н, измерения требуется выполнять при скорости скольжения 60 км/ч, при этом в зону контакта необходимо подавать количество воды, достаточное для создания водной пленки толщиной 1 мм (см. Межгосударственный стандарт ГОСТ 30413-96 «Дороги автомобильные. Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием». Москва).
Известно устройство для измерения коэффициента сцепления НДК-МАДИ. Устройство устанавливается на раме поливомоечной машины. Его рабочим органом является автомобильное колесо, оборудованное полноразмерной автомобильной шиной. Устройство имеет механизм вертикального нагружения, системы торможения и измерения. Вертикальная нагрузка на измерительное колесо создается пневматическим цилиндром, трубопроводом, соединенным с ресивером, в котором поддерживается требуемое для создания заданной нагрузки давление. Сила трения, возникающая при скольжении колеса, рассчитывается по тормозному моменту, который при скольжении колеса фиксирует система измерения. При выполнении замера вода из емкости по трубопроводу через запорный кран поступает в сопло, которое увлажняет покрытие на ширину беговой дорожки шины (см. Кузнецов, Ю.В. Навесной динамометрический прибор для оценки сцепных качеств дорожного покрытия / Ю.В. Кузнецов// Труды МАДИ. Выпуск 163. Проектирование автомобильных дорог. - Ст. 3-10. 1979 г.).
Недостатком устройства является то, что из-за большого момента инерции полноразмерного колеса, быстрого перегрева тормозных систем и автомобильной шины, при принятой для проведения обследований скорости движения 60 км/ч, не представляется возможности выполнить большое количество измерений коэффициента сцепления на 1 км пути. Устройство громоздкое, при его работе требуется большое количество воды.
Известно устройство для измерения коэффициента сцепления ППК-МАДИ. Прибор устанавливают на оцениваемое дорожное покрытие таким образом, чтобы его имитаторы возвышались над поверхностью на 10…12 мм. Затем покрытие под имитаторами увлажняют и при помощи устройства сбрасывают груз, который скользит по направляющей штанге и ударяется о муфту. Через толкающие штанги и шарниры ударный импульс передается имитаторам, в результате чего последние взаимодействует с дорожным покрытием. Коэффициент сцепления фиксируется на шкале при помощи измерительной шайбы. Энергия падающего груза расходуется на работу трения имитаторов о покрытие и на деформацию измерительной пружины (см. Методика выполнения измерений коэффициента сцепления дорожных покрытий портативным прибором ППК-МАДИ-ВНИИ БД // М., 1989).
Недостатком устройства является то, что при низких температурах данный прибор не используется, покрытие имитатора не имеет различий по типу шин (летние, зимние или всесезонные). У портативного прибора ППК-МАДИ нет возможности измерений при уклонах (работа производится только на горизонтальных поверхностях).
Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерений и повышение эффективности работы прибора за счет возможности определения коэффициента сцепления при различных температурах (от -35 до +40°С) и возможности быстрой замены элементов эластичных шин, возможности выполнения измерений на уклонах, а также снижения габаритов и веса прибора и повышения безопасности при работе с ним.
Результат достигается тем, что прибор для измерения коэффициента сцепления пневматической шины с поверхностью дорожного покрытия характеризуется тем, что он содержит раму, установленную на четырех колесах и снабженную П-образной ручкой, стойку, установленную вертикально на раме и снабженную пружиной и ползуном, при этом ползун установлен на раме с возможностью вертикального перемещения и снабжен динамометром, установленным внутри ползуна, прибор также снабжен сменными элементами шин с грузом, выполненными с возможностью установки внутри рамы на поверхность дорожного покрытия, при этом динамометр связан с помощью троса и шкива, установленного внизу стойки, с упомянутыми сменными элементами шин.
Прибор отличается от аналогов тем, что съемный элемент шины протектора дает возможность установки по выбору типа шины (летние, зимние и всесезонные), которые позволяют применять прибор в различные времена года и при различных температурах (от -35 до +40°С). Появляется возможность оперативной оценки величины коэффициента сцепления колеса с дорогой. Измерительное устройство выполнено в виде динамометра, который фиксирует максимальное значение и исключает человеческий фактор в определении величины усилия. Конструкция прибора, выполненная в виде прямоугольника и находящаяся на четырех колесах, дает возможность измерения при уклонах, что позволяет воспроизвести любое дорожно-транспортное происшествие и исследовать разные участки дорог (подъемы, спуски, уклоны).
Для специалистов, работающих на месте ДТП, прибор дает возможность оперативного определения коэффициента сцепления. Малые габариты и вес прибора позволяют без особых усилий доставлять и использовать его в различных местах, что дает возможность заметно сократить время, затрачиваемое на определение коэффициента сцепления (с помощью эксперимента). В зависимости от времени года и типа шин на автомобиле, причастном к ДТП, на приборе возможно использование элементов различных типов шин (летняя, зимняя или всесезонная).
На фиг. 1 представлен общий вид устройства, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид В на фиг. 1, на фиг. 4 - фото прибора для определения коэффициента сцепления.
Прибор состоит из рамы тележки 1, установленной на четырех колесах 2 и выполненной из трубы квадратного сечения, к которой посредством шарниров 3 прикреплена П-образная ручка 4, изготовленная из трубы круглого сечения. К раме тележки жестко закреплена вертикальная стойка 5, на которой установлен динамометр 6, соединенный с вертикальной стойкой посредством ползуна 7 и пружины 8. Элемент протектора шины 9 с грузом 10 соединен с динамометром посредством троса 11. Рама тележки выполнена в виде прямоугольника, на котором вертикально установлена стойка, в нижней части которой находится шкив 12, передающий горизонтальное усилие перемещения элемента протектора шины на динамометр.
Работает прибор следующим образом.
При возникновении необходимости определения коэффициента сцепления прибор доставляется на точку замера. Для определения коэффициента сцепления прибор необходимо переместить на расстояние около 1 м. За счет перемещения прибора с помощью ручки, горизонтальное усилие перемещения элемента шины с грузом через трос передается на динамометр и пружину. При растяжении пружины ползун движется вместе с динамометром, после чего начинается перемещение элемента протектора шины с грузом. Далее, после прекращения перемещения прибора элемент протектора с грузом продолжит движение, вызванное состоянием динамической неуравновешенности между силой трения и силой упругой деформации пружины. Элемент шины протектора с грузом остановится за счет уравновешивания сил трения и силы на пружине. Это статическое состояние фиксируется динамометром, после чего снимаются показания.
Техническими результатами заявленного изобретения являются:
1) снижение габаритов устройства;
2) повышение безопасности при работе с прибором;
3) повышение точности измерений;
4) оперативное определение коэффициента сцепления при различных температурах (от -35 до +40°С);
5) возможность быстрой замены элементов эластичных шин;
6) малый вес устройства;
7) возможность воспроизведения любой дорожной ситуации;
8) возможность выполнения измерений на уклонах.