Шероховатость дорожного покрытия и её роль в обеспечении сцепных качеств
ПМ 04 Выполнение работ по эксплуатации автомобильных дорог и аэродромов
МДК 04.01 Ремонт и содержание автомобильных дорог и аэродромов
Тема 1.3 Взаимодействие автомобилей с дорогой
Цель урока
- Изучить основные показатели влияющие на коэффициенты трения и сцепления колес с покрытием
- Научится определять допустимые изменения коэффициентов сцепления по ширине покрытия для разных категорий дорог
Шероховатость поверхности дорожного покрытия
- совокупность неровностей, не вызывающих низкочастотных колебаний автомобиля на подвески и не влияет на работу его двигателя.
Шероховатость
- Макрошероховатость – неровности длиной более 2 мм и высотой более 0,2 мм. Формируются частицами щебня, используемого при строительстве дороги или его обработки
- Микрошероховатость – неровности длиной менее 2 мм и высотой менее 0,2 мм, обуславливается собственной шероховатостью поверхности материала
Макрошероховатость – характерные параметры
Средняя высота выступов, мм:
Средняя глубина впадины, мм:
Коэффициент шага шероховатости:
;
;
;
z- высота выступа;
h – глубина впадины;
n – количество выступов.
n – количество впадин.
Типы шероховатости поверхности и её параметры
Шипованная поверхность – размеры смежных выступов и впадин значительно отличаются друг от друга и отдельные выступы выделяются над средней поверхностью, как шипы
Таблица 1 . Классификация дорожных покрытий в зависимости от параметров шероховатости поверхности
Тип шероховатости покрытия
Параметры шероховатости, мм
Средняя высота выступов
Гладкие
0,1…0,5
Мелкошероховатые
Средняя глубина впадин
0,02…0,25
0,5…3,0
Среднешероховатые
3,0…6,0
0,25…2,5
Крупношероховатые
1,0…5,0
6,0…9,0
2,0…7,0
Контурная площадь
это площадь контакта по выступам протектора шины.
- Она зависит от конструкции шины, её жесткости, давления воздуха в шинах и нагрузки на колесо:
- ;
- Q - нагрузка на колесо автомобиля
- Р в – давление воздуха в шине
- – коэффициент контакта, учитывающий конструкцию шины,
- = 1,3…1,8 - для легкового автомобиля,
- = 0,9…1,7 - для грузового автомобиля,
- – коэффициент жесткости шины.
Роль шероховатости поверхности покрытия в обеспечении сцепных качеств
- При небольших значениях высоты выступов наблюдается «чистое» внедрение неровностей макрошероховатости в резину без их воздействия на каркас шины. (рис. а ; мелкошероховатые покрытие)
- Начиная с некоторой высоты неровности, внедряющиеся в шину, начинают воздействовать на её каркас. (рис. б ; среднешероховатые покрытие)
- При большой высоте неровности уже не вдавливаются в резину протектора, и шина перекатывается по ним (рис. в ; крупношероховатые покрытие)
- При увеличении высоты выступов шероховатости уменьшается площадь контакта и происходит уменьшение абсолютного значения адгезионной составляющей
- Одновременно увеличивается гистерезисная составляющая вследствие возрастания потерь энергии на деформацию шины.
- Поскольку снижение адгезии опережает рост гистерезисной составляющей происходит уменьшение суммарной силы трения, то есть уменьшение коэффициента сцепления.
- Адгезия - сцепление поверхностей разнородных твёрдых тел.
- Гистере́зис (греч. ὑστέρησις — отставание, запаздывание)
Пути создания шероховатости на дорожном покрытии
- асфальтобетонное покрытие
1. строительство шероховатых слоёв износа
1. соответствующая обработка поверхности свежеуложенного бетона.
2. строительство покрытий из многощебёнистой смеси
Факторы влияющие на износ шероховатости покрытия
- Интенсивность движения автомобилей
- Состав транспортного потока
- Размер щебня, использованного при строительстве слоя износа
- Содержание щебня в асфальтобетонной смеси
- Погодно-климатические условия
Этапы уменьшения макрошероховатости покрытия
- На асфальтобетонных покрытиях после открытия движения транспорта макрошероховатость быстро уменьшается в результате погружения щебня, формирующего неровности макрошероховатости
- этап, характеризующейся замедлением, а затем и прекращением погружения щебня, основной причиной уменьшения шероховатости покрытия становится шлифовка неровностей макрошероховатости, в результате которой объём выступающей части зерен щебня постепенно уменьшается, а сами они приобретают окатанную форму
Зависимость уменьшения макрошероховатости ΔRz от числа прошедших автомобилей грузоподъёмностью 30 т. При различной крупности щебня.
- 1 – 5…10 мм (вытапливание щебня, начальная глубина впадин макрошероховатости 2,3 мм);
- 2 – 15…20 мм (поверхностная обработка с начальной глубиной впадин макрошероховатости 7,5 мм)
- 3 – 20…25 мм (вытапливание щебня, начальная глубина впадин макрошероховатости 2,3 мм);
- 4 – 25…35 мм (поверхностная обработка с начальной глубиной впадин макрошероховатости 7,5 мм)
Группы твердости асфальтобетонного покрытия (погружение иглы твердомера)
- 0…2 мм – очень твёрдые
- 2…5 мм – твёрдые
- 5…8 мм – нормальные
- 8…12 мм – мягкие
- 12…21 мм – очень мягкие
Твёрдость асфальтобетонное покрытия зависит от содержания щебня в минеральной асфальтобетонной смеси: чем больше щебня, тем выше твёрдость.
Уменьшение микрошероховатости
Обусловлено:
- шлифующим воздействием колес автомобилей,
- свойствами исходной горной породы (зернистостью, количественным качественным соотношением минералов в ней, степень выветриваемости породы),
- количеством абразива на покрытии (пыли и продуктом износа самой породы),
- наличием воды
- характеристиками транспортного потока.
Нормированные параметры неровностей шероховатости на поверхности дорожного покрытия
- h – максимальная допустимая глубина впадин макрошероховатости
- z – максимальная высота выступов
- l – максимальное расстояние между выступами шероховатости (не более 40 мм)
Начальная макрошероховатость покрытия (шероховатость в момент сдачи дороги в эксплуатацию после строительства или ремонта)
Зависит от:
- условий движения,
- категории дороги,
- климатического района
- применяемого способа устройства шероховатости
Углы разворота автомобиля при резком торможении с разным коэффициентом сцепления с покрытием, под правым (φ л ) и левым (φ л ) колесами
- 1 – экспериментальные данные получение В. В. Алексеевым ( φ п = 0,3; φ л = 0,55);
- 2 - экспериментальные данные при торможении только задних колес автомобиля, полученные в США ( φ п = 0,2; φ л = 0,4);
- 3 - экспериментальные данные при торможении только задних колес автомобиля, полученные в США ( φ п = 0,2; φ л = 0,6);
- 4 - экспериментальные данные при торможении только задних колес автомобиля и применении антиблокировочных устройств, полученные в США ( φ п = 0,2; φ л = 0,6).
Углы разворота автомобиля при резком торможении
Тип автомобиля
Ширина проезжей части, м
7,0
Угол разворота без заезда на обочину, …°
автобус
7,5
6
Грузовой автомобиль
7,0
Угол разворота с заездом на обочину, …°
9
11
7,5
Легковой автомобиль среднего класса
10
16
23
Легковой автомобиль малого класса
27
14
13
29
33
20
90 и более
90 и более
Требования к допустимым изменениям коэффициентов сцепления по ширине покрытия, определяется на скорости 60 км/час
Катего-рия дороги
Скорости, применяемые при расчете элементов поперечного профиля, км/ч
Допустимые изменения коэффициентов сцепления
I
II
В пределах проезжей части
120
100
На краевых укреплённых полосах и прикромочных полосах обочин
0,05…0,10
III
0,10…0,15
0,10
90
IV
0,15…0,20
80
0,10…0,15
0,20
0,15
0,25
ВСЕМ СПАСИБО
Преподаватель ИКАТиДС: Грязнов А. В .