ПРИБОР ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ ШИН АВТОМОБИЛЬНЫХ КОЛЕС НА РАЗНЫХ ВИДАХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для 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.
Наиболее близким к заявляемому является прибор для измерения коэффициента сцепления пневматической шины с поверхностью дорожного покрытия (см. патент на полезную модель №170733, МПК G01M 17/02, G01N 19/02, опубл. 04.05.2017, бюл. №3), содержащий раму, установленную на четырех колесах и снабженную ручкой, стойку, установленную вертикально на раме и снабженную ползуном, установленным на стойке с возможностью вертикального перемещения, при этом ползун снабжен динамометром с пружиной. Прибор также снабжен сменными элементами шин с грузом, выполненными с возможностью установки внутри рамы на поверхность дорожного покрытия.
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.
Недостатком устройства является то, что в приборе используется только элемент протектора шины, а не все колесо. У элемента шины происходит быстрый износ протектора, при использовании прибора нужно иметь заготовки элементов шин. Невозможно произвести измерения для колеса, причастного к дорожно-транспортному происшествию (ДТП).
Техническим результатом полезной модели является оперативное определение величины коэффициента сцепления колеса автомобиля, причастного к ДТП; возможность воспроизведения процесса торможения при различных температурах окружающей среды и на любой поверхности дорожного покрытия.
Результат достигается тем, что прибор для определения коэффициента сцепления шин автомобильных колес на разных видах поверхностей и дорожных покрытий, содержащий раму, установленную на четырех колесах и снабженную ручкой, стойку, установленную вертикально на раме и снабженную ползуном, установленным на стойке с возможностью вертикального перемещения, а также динамометр с пружиной, отличается тем, что он снабжен дополнительной рамой, соединенной с ползуном при помощи направляющей и установленной с возможностью горизонтального перемещения рамы по направляющей, при этом на противоположном конце направляющей закреплена ступица, выполненная с возможностью установки с ее помощью колеса автомобиля, причастного к ДТП, динамометр с пружиной установлены в верхней части ползуна и при помощи троса и шкива, установленного на направляющей, связаны с дополнительной рамой с колесом.
Прибор отличается от прототипа тем, что дополнительная рама со ступицей дает возможность установки любого колеса (с автомобиля, причастного к ДТП) и имитирует работу колеса автомобиля в режиме торможения. Прибор может применяться в любое время года, при различных температурах. Появляется возможность оперативной оценки величины коэффициента сцепления колеса с дорогой. Измерительное устройство выполнено в виде динамометра, которое фиксирует максимальное значение прилагаемого к прибору усилия и исключает человеческий фактор в определении его величины.
Специалистам, работающим на месте ДТП, прибор позволяет оперативно определять коэффициент сцепления. 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). Данный прибор дает полную возможность определить коэффициент сцепления для колеса автомобиля, причастного к ДТП.
На фиг. 1 представлен общий вид прибора, 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 круглого сечения, к которой посредством шарнира 3 прикреплена ручка 4. К раме тележки жестко закреплена вертикальная стойка 5, на которой установлен ползун с направляющей 6, позволяющие выставить нужную высоту, в соответствии с диаметром установленного на раму колеса, на ползуне установлен динамометр 7 совместно с пружиной 8. Дополнительная рама 9, в которую при помощи ступицы 10 установлено колесо автомобиля, причастного к ДТП, соединена с помощью троса 11 с ползуном. Рама тележки выполнена в виде прямоугольника с вертикально установленной стойкой, на которой зафиксирован ползун. В нижней части ползуна на направляющей находится ролик-шкив 12, передающий при помощи троса 11 горизонтальное усилие перемещения колеса 13 с дополнительной рамой на динамометр. При помощи роликов 14 дополнительная рама со ступицей и колесом передвигается по направляющей.
Работает прибор следующим образом.
Прибор доставляется на место замеров в кузове или багажнике автомобиля. На месте замера производится сборка прибора, установка динамометра и калибровка. На ступицу дополнительной рамы прибора устанавливается переднее колесо с автомобиля, причастного к ДТП. Колесо закрепляется до неподвижного состояния. Ползун с направляющей фиксируется в зависимости от диаметра колеса. Специалист, при помощи ручки, перемещает прибор. Для определения коэффициента сцепления прибор необходимо переместить на расстояние около 1 м. При перемещении прибора за ручку, горизонтальное усилие перемещения колеса через трос передается на динамометр и пружину. Показания динамометра специалисты фиксируют письменно, либо делают фото- или видеофиксацию. Для исключения случайных значений, эксперимент проводят не менее трех раз (Иларионов В.А. Судебная автотехническая экспертиза: пособие для экспертов: автотехников, следователей, судей. Ч. 2 / В.А. Иларионов. - Москва: ВНИИСЭ, 1980. - 491 с). Преимуществами заявленной полезной модели являются:
1) оперативное определение величины коэффициента сцепления при различных температурах окружающей среды;
2) возможность использования колеса автомобиля, причастного к ДТП;
3) возможность воспроизведения процесса торможения колеса на любой поверхности дорожного покрытия;
4) повышение точности измерений;
5) повышение безопасности при работе с прибором;
6) малый вес устройства.