Ровность дорожных покрытий и ее влияние на эксплуатационные показатели автомобилей

При сдаче в эксплуатацию все покрытия имеют начальные неровности, размер которых зависит от материала покрытий и особенностей производства строительных работ: цементобетонные покрытия имеют швы между отдельными плитами, мостовые - швы между отдельными камнями, асфальтобетонные покрытия - малые неровности и волны в результате неодинаковой осадки при уплотнении катками. По правилам приемки построенных дорог разрешается сдача дороги в эксплуатацию, если просвет между поверхностью покрытия и уложенной вдоль дороги прямой трех­метровой рейкой не превышает следующих значений: для цементо-бетонных и асфальтобетонных покрытий 0,5 см, для щебеночных, гравийных и шлаковых 1,5 см, для булыжной мостовой 3 см. Отклонения от этих допусков, превышающие их не более чем в 2 раза, допускаются в 5 % от общего числа измерений ровности. Эти требования относятся к обычным методам строительства. При работе автоматизированных укладчиков материалов, которые следуют по копирам в виде натянутой строго в соответствии с проектом проволоки или направляются лучом лазера, достигается большая ровность покрытий.

Для контроля ровности дорожных покрытий используют также передвижные рейки длиной 3 - 4 см, которые при прокатывании по покрытию указывают размер неровностей и сигнализируют, когда они превышают допускаемую. Однако применение реек не характеризует наличие волн длиной 15 – 25 см, вызывающих опасные колебания автомобилей при движении с высокими скоростями. Ровность больших участков дороги оценивают несколькими способами в зависимости от того, для какой цели нужна эта характеристика.

В дорожных организациях используют толчкомеры – приборы, регистрирующие суммарный прогиб рессоры автомобиля при проезде участка определенной длины. Наибольшее распространение получил прибор конструкции проф. А.К. Бируля. Его модифицированный вариант ТТХК – 2 (рис. 13.1) выпускается малыми сериямиМинистерства автомобильных дорог.

Основной частью прибора является храповая муфта, которая устанавливается на полке за задним сиденьем легкового или на специальном треножнике в кузове грузового автомобиля. Муфта соединяется гибким натянутым тросом с задним мостом автомобиля.

При сжатиях и разжатиях рессор барабанчик, на который и.шотан тросе, проворачивается через храповую муфту. Это вра­щение передается барабанчикам счетного механизма. При сжатии рессор храповая муфта проскальзывает. При последовательных колебаниях автомобиля во время движения сжатия рессоры суммируются.

В момент снятия показаний оператор включает катушку электромагнита, которая прижимает к цифрам на счетной катушке бумажную ленту, печатая через ленту от пишущей машинки отсчет. После снятия отсчета бумажная и копировальная ленты автоматически передвигаются для следующего отсчета.

Показания толчкомеров зависят не только от размеров и количества неровностей на покрытии, но и от характеристик и состояния автомобиля. Поэтому испытания проводят в строго стандартных условиях при нормативном давлении воздуха в шинах, массе груза 130 кг на заднем сидении легкового автомобиля, постоянной скорости движения автомобиля 50 км/ч и движении без обгонов. При израсходовании 10 - 15 л бензина бак необходимо доливать.

Применение толчкомеров предполагает, что покрытия однородны по степени ровности на больших участках. Отдельные крупные неровности (плохо заделанное разрытие, просадки у мостов и т.д.) на относительно ровном покрытии искажают результаты измерений и делают их ненадежными. Такие места при определении ровности толчкомером регистрируют отдельно.

Для надежности получаемых данных необходимо иметь эталонные участки дорог с прочной дорожной одеждой при невысокой интенсивности движения и периодически проводить на них перед выездом на испытания контрольные проезды для определения в результате измерений ровности поправочных коэффициентов, учитывающих состояние испытательного автомобиля.

Если при измерении ровности скорость по каким-либо причинам отличалась от заданной более чем на 5 км/ч. измерение считается неправильным и повторяется.

Характеристику ровности выражают в сантиметрах на кило­метр (см/км) и оформляют в виде линейных графиков ровности.

Между показателями ровности, полученными при испыта­ниях на одном участке автомобилями разных марок или одним автомобилем, но движущимся с разными скоростями, существуют достаточно четкие корреляционные зависимости (рис. 13.2). Это позволяет результаты испытаний, выполненных в условиях, не­сколько отличающихся от стандартных, например при проезде по дороге с интенсивным движением со скоростью транспортного потока, приводить к показаниям толчкомера в стандартных усло­виях.

По данным ХАДИ, рекомендуется шкала для оценки ровности покрытий при испытаниях автомобилем ГАЗ-24 «Волга», движу­щимся со скоростью 50 км/ч (табл. 13.1). Таблица 13.1

Покрытие	Показатель толчкомера, см/км, при состоянии покрытий
при сдаче в эксплу- атацию., не более	отлич- ном	хоро- шем	удовлет- воритель- ном	неудо- влет- вори- тель- ном
Асфальтобетонное Цементобетонное Щебеночное, обра- ботанное вяжущим Щебеночное без поверхностной обработки, гравийное Булыжная мостовая		<50 <100   <200     <250	50-100   100-250   200-350     250-400	100-200   250-400   350-500     400-600	>200   >400   >500     >600

Ровность дорожных покрытий оказывает значительное влияние на эксплуатационные характеристики автомобильного транспорта.

Постоянное движение по неровной поверхности вызывает более быстрый износ автомобилей, чем других транспортных машин. Так, например, паровозы при движении по ровному рельсовому пути служили по нескольку десятилетий, причем снимались часто
с эксплуатации не из-за износа, а в связи с появлением новых,
более экономичных локомотивов. Автомобили при многократных
ремонтах с заменой целых агрегатов выходят из строя через 10 - I5 лет, а интенсивно эксплуатируемые автомобили, например,в таксомоторных парках, служат 5 - 7 лет.

Толчки, вызываемые неровностями дорожных покрытий, не позволяют водителям использовать возможность движения с высо­кими скоростями, обеспечиваемую элементами трассы дорог п.кчиих категорий и мощностью двигателей. Движение по неров­ной поверхности неприятно для водителей и пассажиров и сопряжено с перерасходом топлива.

По данным проф. А. К. Бируля, коэффициент сопротивления движению по дороге с неровной поверхностью выражается зависимостью

,

где - коэффициент зависимости от типа автомобиля - в среднем 0,7 для гру­зовых и 0,5 для легковых автомобилей;

S - показания толчкомера при стандартных условиях испытаний при ско­рости 50 км/ч;

V - скорость, м/с.

Однако было бы неправильно сводить влияние неровности покрытий только к снижению возможного ускорения при разгоне согласно уравнению движения автомобиля. В реальных условиях
эксплуатации автомобилей скорость по неровным дорогам лимитируется не мощностью двигателя, а качеством подвески и соображениями комфортабельности поездок. Поэтому, например, водители автомобилей ЗИЛ-150, развивавшиевысокие скорости на дорогах с ровным покрытием, на неровных дорогах снижали скорость значительнее, чем водители автомобилей ГАЗ-51, имевших более совершенную конструкцию подвески.

Многочисленные экспериментальные исследования выявили, что средние скорости автомобилей уменьшаются по мере сниже­ния показателей ровности покрытий по толчкомеру (рис. 13.3).

Было также установлено, что расход топлива возрастает прямо пропорционально показаниям толчкомера:

Показания толчкомера, см/км <50 100 200 300 400

Расход топлива, % от расхода

на ровном участке.............. 100 110 118 126 135

В результате ухудшения условий перевозок по неровным по­крытиям соответственно возрастает и себестоимость перевозок (по данным наблюдений Казахстана):

Ровность по толчкомеру, см/км 20 100 250 500 1000

Себестоимость перевозок, % от

себестоимо­сти на ровном участке 1 110 1,27 1,54 2,16

Колебания автомобиля при движении по неровной поверхности делают длительные поездки в автомобиле утомительными. Толчки и удары колес при переезде через отдельные крупные неровности дорожных покрытий вызывают у пассажиров неприятные ощуще­ния. Однако, несмотря на важность вопроса, сколько-нибудь исчерпывающих данных о связи удобства движения с характери­стиками ровности покрытия пока еще не имеется. Отчасти это объясняется тем, что степень реакции на толчки и колебания сильно различается не только у разных людей, но и у одного человека в зависимости от его психологического состояния и здоровья.

При конструировании автомобилей для расчетов, связанных с оценкой устойчивости и плавности движения автомобилей по дорогам с покрытиями разных типов, а также для расчетов эле­ментов подвески автомобилей для характеристики ровности покры­тий используют закономерности теории случайных функций. Их устанавливают путем обработки точных записей микропрофилей разных дорожных покрытий на типичных участках дороги. Это дает возможность учесть размер и частоту размещения неровно­стей на покрытии, зависящую не только от его износа в процессе эксплуатации, но и от особенностей технологии строительства дороги.

К числу неровностей относятся и элементы шероховатости - мелкие выступы на покрытии, поглощаемые шиной. Они являются положительным фактором, так как обеспечивают сцепление шины с покрытием, т. е. реализацию тягового или тормозного усилия. Высота выступов шероховатости (микрошероховатости) играет большую роль в сохранении значения коэффициента сцепления при увлажнении покрытия, так как в пространство между высту­пами отжимается элементами протектора вода из зоны контакта шины с покрытием. Особенно большое значение имеет наличие такого пространства для предотвращения аквапланирования шины. Однако увеличение высоты выступов шероховатости повы­шает износ шин. Оптимальной можно считать высоту выступа 3 - 4 мм. Это соответствует крупности щебня для поверхностных обработок 15 - 25 или 25 - 35 мм.

Шероховатость обычно оценивают методом «песчаного пятна». Для этого 25 - 75 см³ (в зависимости от шероховатости покрытия) просеянного мелкого песка распределяют в виде круга по поверх­ности покрытия, разравнивая линейкой в одном уровне с верхом выступов. Средняя высота неровностей определяется как частное от деления объема песка на площадь круга.

Дата добавления: 2014-01-13