Способ повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью
METHOD OF INCREASE OF TIRES ADHESION COEFFICIENT OF MOBILE MACHINES WITH AREA OF BEARING

Изобретение относится к машиностроению, а именно к производству безрельсовых колесных транспортных средств, в частности к производству автомобилей, колесных тракторов и других колесных мобильных машин.
Взаимодействие колесной мобильной машины при движении происходит в контакте пневматических шин с опорной поверхностью. При этом передаются реакции дороги, тяговые и тормозные силы, силы сопротивления качению. Тягово-скоростные и тормозные эксплуатационные свойства мобильной машины зависят от силы сцепления шины колеса с опорной поверхностью, определяемой произведением нормальной нагрузки на коэффициент сцепления. Величина коэффициента сцепления зависит как от вида опорной поверхности, так и от конструкции пневматических шин.
Известен способ повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью, включающий установление зависимости между рисунком протектора и коэффициентом сцепления шин и выбор рисунка протектора, в наибольшей степени соответствующего виду опорной поверхности (Иларионов В.А. Теория и конструкция автомобиля. / В.А. Иларионов, М.М. Морин, Я.Е. Фаробин, А.А. Юрчевский.- М.: Машиностроение, 1992. - С. 32-33; Осепчугов В.В. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. / В.В. Осепчугов, А.К. Фрумкин. - М.: Машиностроение, 1989. - С. 279).
Недостатком такого способа является невысокая эффективность, так как, во-первых, число рисунков протектора ограничено по сравнению с разновидностями опорных поверхностей, во-вторых, одна и та же опорная поверхность может менять свои характеристики.
Известен способ повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью, основанный на деформационном нагреве шин, особенно при разгонах, торможениях и поворотах, что является следствием установления зависимости коэффициента сцепления шины от ее температуры. В среднем наибольшее значение коэффициента сцепления находится в интервале температур 60-90°С (Влияние температуры шины на коэффициент сцепления. / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://kaminsky.su/blog/ot-chego-zavisit-sceplenie-shin-s-dorogoj-chast-2. - Загл. с экрана. Дата обращения: 16.09.2016).
Описанный способ обладает ограниченным удобством реализации, так как ведет к повышенному износу шин за счет повышенного проскальзывания ведущих колес автомобилей, особенно на спортивных соревнованиях.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью, включающий прогрев протектора каждой шины до повышенной температуры перед началом движения мобильной машины съемным нагревательным элементом, подключенным к внешнему источнику энергии, который устанавливают на шине. При этом используют нагревательный элемент, представляющий собой чехол, который надевают на каждое колесо и снимают после прогрева шины перед поездкой (Прогрев шин: Утренние размышления. / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://bikepost.ru/blog/49925/Progrev-shin--Utrennie razmyshlenija.html. - Загл. с экрана. Дата обращения: 16.09.2016).
Основными недостатками прототипа, рассмотренного выше, являются недостаточная эффективность нагрева, поскольку после снятия нагревательного элемента, представляющего собой чехол, температура шины понижается, и ограниченное удобство реализации, так как при надевании и снятии чехлов, а также во время прогрева движение мобильной машины невозможно.
В основе изобретения лежит техническая проблема обеспечения эффективного нагрева шин до требуемой температуры с повышенным удобством реализации процесса непосредственно во время движения мобильной машины по мере необходимости, с использованием автономного источника энергии.
Решение этой технической проблемы достигается тем, что в способе повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью, включающем прогрев протектора каждой шины до повышенной температуры нагревательным элементом, который устанавливают на шине, согласно изобретению используют электрический нагревательный элемент, который устанавливают под протектором шины, связанный через токосъемник с датчиком температуры и блоком управления для подачи питания от электрической цепи мобильной машины, подключенным к регулятору установки уровня нагрева протектора шины и блоку экстренного включения нагрева протектора шины. Прогрев протектора шины производят во время движения мобильной машины в режиме ручного управления включением и выключением нагрева, или в режиме автоматического управления включением и выключением нагрева для достижения заданного диапазона температуры, или в режиме автоматического экстренного включения нагрева для быстрого достижения оптимальной повышенной температуры.
Эффективный нагрев шин до требуемой температуры с повышенным удобством реализации процесса непосредственно во время движения мобильной машины по мере необходимости обусловлены установкой нагревательного элемента каждой шины мобильной машины стационарно под протектором шины при соединении нагревательного элемента с автономной электрической цепью мобильной машины и осуществлением прогрева протектора шины в режиме либо ручного управления включения-выключения нагрева, либо автоматического управления для достижения заданного диапазона температура, либо автоматического включения от соответствующего датчика, например в режиме экстренного торможения или разгона.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема использования способа повышения коэффициента сцепления шины колеса мобильной машины с опорной поверхностью.
Способ повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью осуществляется следующим образом.
Перед началом движения устанавливают в соответствии с типом опорной поверхности 1 предстоящей поездки уровень прогрева протектора 2 шины 3 колеса 4, находящегося на этой поверхности. Затем производят прогрев протектора 2 каждой шины 3 до повышенной температуры электрическим нагревательным элементом 5, связанным через токосъемник 6 с датчиком 7 температуры и блоком 8 управления для подачи питания от электрической цепи мобильной машины, подключенным к регулятору 9 установки уровня нагрева протектора шины и блоку 10 экстренного включения нагрева протектора шины, причем электрический нагревательный элемент 5 устанавливают под протектором 2 шины 3.
Прогрев протектора 2 шины 3 производят во время движения мобильной машины в режиме ручного управления включением и выключением нагрева, или в режиме автоматического управления включением и выключением нагрева для достижения заданного диапазона температуры, или в режиме автоматического экстренного включения нагрева для быстрого достижения оптимальной повышенной температуры, который используют в критических ситуациях, например  при экстренном торможении.
Таким образом, во время движения предложенный способ обеспечивает установленный уровень нагрева протектора 2 шины 3 на основании сигнала датчика 7 температуры посредством включения и выключения нагрева, реализуемого блоком 8 управления для подачи питания от электрической цепи мобильной машины. При экстренном торможении предложенный способ обеспечивает переход на повышенный нагрев, несмотря на возможный увеличенный износ шин. При выключении зажигания нагрев отключается.
Следовательно, предложенный способ повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью позволяет обеспечить эффективный нагрев шин до требуемой температуры в соответствии с условиями движения мобильной машины и типом опорной поверхности.