Исследование влияния износа рисунка протектора шины на коэффициент сцепления

Внедрение: 2017 г.

В лаборатории кафедры "Автомобильный транспорт" Иркутского национального исследовательского технического университета группой ученых разработан и изготовлен учебно-методический комплекс модульной конструкции, позволяющий изучать процессы, протекающие в пятне контакта эластичной шины при взаимодействии с плоской опорной поверхностью, с одним опорным роликом и с двумя опорными роликами, а также измерять величину коэффициента трения фрагмента беговой дорожки шины.

Рисунок 1. Модульный учебно-методический комплекс для изучения процессов, протекающих в пятне контакта эластичной шины: с плоской опорной поверхностью (вверху); с одним опорным роликом (внизу).

На измерительном комплексе установлены тензометрические датчики, необходимые для получения цифрового сигнала на компьютере. Сигналы, снимаемые с датчиков, проходят через усилители сигналов, построенных на базе микросхем AD620 и LM324. Затем усиленный сигнал подается в модуль АЦП E‑154 и выводится на экране компьютера в среде LGraph 2. На коэффициент сцепления автомобильной шины с опорной поверхностью влияет множество факторов, такие как рельеф и шероховатость опорной поверхности, тип протектора шины, характеристики её резины, насыщенность рисунка протектора и т.д. Для проведения экспериментов были использованы несколько шин модели BridgeStone Sneaker 185/70 R14 88S с разной остаточной высотой рисунка протектора, что соответствует 5 % и 90 % износа (рисунок 2).

Рисунок 2. Шина BridgeStone Sneaker 185/70 R14 88S с износом 5 % (слева); шина BridgeStone Sneaker 185/70 R14 88S с износом 90 % (справа).

По полученным в ходе эксперимента сигналам величины силы трения построены гистограммы распределения измеренных значений величины силы трения. Пример гистограммы изображен на рисунке 3.

Рисунок 3. Гистограмма распределения измеренных значений силы трения элемента беговой дорожки шины BridgeStone Sneaker 185/70 R14 88S с износом 90 % при нагрузке 2050 Н.

По полученным гистограммам распределения измеренных значений силы трения построен график изменения величины коэффициента трения от изменения нормальной нагрузки, приходящейся на фрагмент беговой дорожки для шин с износом 5 % и 90 % (рисунок 4).

Рисунок 4. График изменения коэффициента трения при изменении нормальной нагрузки.

Результаты эксперимента при торможении эластичного колеса в блоке на одном ролике приведены на рисунке 5.

Рисунок 5. Результаты эксперимента при торможении в блоковом режиме на одном опорном ролике для шин BridgeStone Sneaker 185/70 R14 88S с износом 5 % и 90 %: 1 – нормальная реакция при износе 5 %; 2 – нормальная реакция при износе 90 %; 3 – касательная реакция при износе 5 %; 4 – касательная реакция при износе 90 %.

Анализируя полученный результат, авторы, в частности, делают вывод о том, что при повышении нагрузки на колесо с эластичной шиной, т.е. при увеличении удельного давления в пятне контакта, износ протектора беговой дорожки шины становится малозначимым фактором. Шина с минимальным износом обладает большей стабильностью к созданию продольной касательной реакции, чем шина с предельным износом рисунка протектора. При торможении эластичного колеса на одном опорном ролике продольная касательная реакция при изменении износа от 5 % до 90 % снизилась на 20,22 %, средняя величина реализованного коэффициента сцепления снизилась на 0,088.

Источник:
Марков А.С., Яньков О.С., Федотов А.И. Исследование влияния износа рисунка протектора шины на её реализованный коэффициент сцепления с плоской и цилиндрической опорной поверхностью // Безопасность колёсных транспортных средств в условиях эксплуатации: материалы 99-й международной научно-технической конференции (20‑22 апреля 2017 г.). – Иркутск: изд-во Иркутского национального исследовательского технического университета. – 2017. – С. 95‑102.

Разработчик: Марков А.С., Яньков О.С., Федотов А.И. (ФГБОУ ВО Иркутский национальный исследовательский технический университет)