Помощь студентам в учебе
Влияние изменения конструкции и количества шипов колес на тормозные характеристики
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1 АВТОМОБИЛИЗАЦИЯ 12
1.1 Автомобилизация в мире 12
1.2 Автомобилизация в России 13
1.3 Автомобилизация в Челябинской области 16
Выводы по разделу один 17
2 АВАРИЙНОСТЬ 19
2.1 Аварийность в мире 19
2.2 Аварийность в России 20
2.3 Аварийность в г. Челябинске и Челябинской области 22
Выводы по разделу два 24
3 КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ШИПОВ 25
3.1 История развития шипов 25
3.2 Нормирование типов и размеров шипов противоскольжения 29
3.2.1 Нормирование количества шипов 30
3.3 Виды сердечника шипов 31
3.4 Технология ошиповки шин 35
3.4.1 Заводская ошиповка 35
3.4.2 Замена и ремонт шипов на зимней шине 36
Выводы по разделу три 38
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 39
4.1 Виды зимней скользкости 39
4.2 Конструкция стенда для испытания шины 41
4.3 Определение исходных данных для расчета 43
4.4 Расчет коэффициентов сцепления 44
4.4.1 Покрытие «сухой асфальт» 45
4.4.2 Покрытие «мокрый асфальт» 50
4.4.3 Покрытие «чистый лед» 53
4.4.4 Покрытие «лед, в верхнем слое которого содержится песок» 56
4.4.6 Покрытие «рыхлый снег» 63
4.4.7 Покрытие «уплотненный снег (снежный накат)» 66
4.4.8 Покрытие «снежный накат с примесью песочной крошки» 69
4.4.9 Покрытие «сухой мерзлый асфальт» 73
4.4.10 Покрытие «мерзлый асфальт с признаками влаги (росы)» 76
4.5 Применение полученных результатов стендовых испытаний при
производстве автотехнической экспертизы 80
Выводы по разделу четыре 82
5 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 84
5.1 Определение доли сокращения тормозного пути транспортного
средства, оснащенного ошипованными шинами 84
5.2 Виды социально-экономического ущерба 87
5.3 Расчет величины ущерба от ДТП в результате гибели или ранения
людей 88
Выводы по разделу пять 94
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 95
6.1 Способы борьбы с зимней скользкостью 95
6.2 Требования, предъявляемые к шипам 97
Выводы по разделу шесть 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 101
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 103
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 105
ПРИЛОЖЕНИЕ В 107
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 109
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 111
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 113
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 115
ПРИЛОЖЕНИЕ К 117
ПРИЛОЖЕНИЕ Л 119
ВВЕДЕНИЕ 9
1 АВТОМОБИЛИЗАЦИЯ 12
1.1 Автомобилизация в мире 12
1.2 Автомобилизация в России 13
1.3 Автомобилизация в Челябинской области 16
Выводы по разделу один 17
2 АВАРИЙНОСТЬ 19
2.1 Аварийность в мире 19
2.2 Аварийность в России 20
2.3 Аварийность в г. Челябинске и Челябинской области 22
Выводы по разделу два 24
3 КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ШИПОВ 25
3.1 История развития шипов 25
3.2 Нормирование типов и размеров шипов противоскольжения 29
3.2.1 Нормирование количества шипов 30
3.3 Виды сердечника шипов 31
3.4 Технология ошиповки шин 35
3.4.1 Заводская ошиповка 35
3.4.2 Замена и ремонт шипов на зимней шине 36
Выводы по разделу три 38
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 39
4.1 Виды зимней скользкости 39
4.2 Конструкция стенда для испытания шины 41
4.3 Определение исходных данных для расчета 43
4.4 Расчет коэффициентов сцепления 44
4.4.1 Покрытие «сухой асфальт» 45
4.4.2 Покрытие «мокрый асфальт» 50
4.4.3 Покрытие «чистый лед» 53
4.4.4 Покрытие «лед, в верхнем слое которого содержится песок» 56
4.4.6 Покрытие «рыхлый снег» 63
4.4.7 Покрытие «уплотненный снег (снежный накат)» 66
4.4.8 Покрытие «снежный накат с примесью песочной крошки» 69
4.4.9 Покрытие «сухой мерзлый асфальт» 73
4.4.10 Покрытие «мерзлый асфальт с признаками влаги (росы)» 76
4.5 Применение полученных результатов стендовых испытаний при
производстве автотехнической экспертизы 80
Выводы по разделу четыре 82
5 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 84
5.1 Определение доли сокращения тормозного пути транспортного
средства, оснащенного ошипованными шинами 84
5.2 Виды социально-экономического ущерба 87
5.3 Расчет величины ущерба от ДТП в результате гибели или ранения
людей 88
Выводы по разделу пять 94
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 95
6.1 Способы борьбы с зимней скользкостью 95
6.2 Требования, предъявляемые к шипам 97
Выводы по разделу шесть 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 101
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 103
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 105
ПРИЛОЖЕНИЕ В 107
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 109
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 111
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 113
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 115
ПРИЛОЖЕНИЕ К 117
ПРИЛОЖЕНИЕ Л 119
Важнейшим направлением государственной политики и основным фактором, обеспечивающим устойчивое социально-экономическое и демографическое развитие страны, является повышение безопасности дорожного движения, направленное на сохранение жизни, здоровья и имущества граждан Российской Федерации.
Проблема обеспечения безопасности движения на автомобильных дорогах привлекает значительное внимание во всех странах в связи с колоссальным социальным, материальным и демографическим ущербом, наносимым дорожно-транспортными происшествиями. В Российской Федерации с 2007 по 2016 год в ДТП погибло 271 тыс. человек, 2,5 млн. человек были ранены. Около трети погибших составляют люди наиболее активного трудоспособного возраста (26-40 лет), 20% пострадавших становятся инвалидами.
В соответствии со «Стратегией безопасности дорожного движения в Российской Федерации на 2018-2024 годы» основными направлениями ее реализации являются:
- изменение поведения участников дорожного движения с целью безусловного соблюдения норм и правил дорожного движения;
- повышение защищенности от ДТП и их последствий наиболее уязвимых участников дорожного движения, прежде всего детей и пешеходов;
- совершенствование улично-дорожной сети по условиям безопасности дорожного движения;
- совершенствование организационно-правовых механизмов допуска транспортных средств и их водителей к участию в дорожном движении;
- развитие системы оказания помощи и спасения пострадавших в результате ДТП.
Существенная доля мероприятий, направленных на повышение безопасности движения на дорогах, связана с совершенствованием конструкции транспортных средств, и прежде всего с развитием тормозных систем, а также оснащением автомобилей такими специальными приспособлениями, как ремни безопасности, мягкая приборная панель, воздушные мешки безопасности и др. Улучшение технологии дорожностроительных работ и методов проектирования дорог и улиц, в том числе обеспечение должной ровности и шероховатости покрытий и сохранение этих качеств в процессе службы дороги, способствуют повышению безопасности движения.
В Российской Федерации с каждым годом наблюдается постоянное повышение количества приобретаемых транспортных средств, что свидетельствует о повышении благосостояния населения и растущем уровне автомобилизации. Ежегодно прирост парка транспортных средств составляет от 4 до 6%, что в скором времени приведет к приближению показателя автомобилизации к среднеевропейскому.Постоянный рост данного показателя отрицательно влияет на состояние аварийности в связи с несоответствием количества транспортных средств и уровнем развития улично-дорожной сети. Одной из главных проблем развития единой транспортной системы страны является ее несбалансированность. Согласно прогнозам ВОЗ к 2030 году дорожнотранспортный травматизм возрастет и займет пятое место в списке основных причин смертности. Одним из способов снижения аварийности на дорогах является применение ошипованных шин.
К опасным природным явлениям, в большой мере воздействующим на снижение сцепных характеристик поверхности покрытия, относится зимняя скользкость. Она включает в себя все виды снежных, ледяных и снежноледяных образований на проезжей части, каждый из которых характеризуется определенными свойствами. Для борьбы с ней помимо противогололедных материалов (ПГМ) применяют ошипованные шины. Следует учитывать, что ввиду существенного воздействия зимней скользкости на сцепные свойства шины с дорожным покрытием, от водителя требуется повышенная концентрация.
Ежегодно в Российской Федерации заметно повышение использования шин, оснащенных шипами противоскольжения, позволяющих значительно снизить аварийность на дорогах в зимний период. Все большее число автомобилистов выбирают в качестве зимних шин ошипованные.
История возникновения шипов берет свое начало более полувека тому назад и за это время они в полной мере продемонстрировали свою эффективность. Оснащение автомобильных шин шипами противоскольжения способствует повышению коэффициента сцепления на скользких покрытиях. Более того, благодаря шипам достигается сокращение тормозного пути, времени разгона, возможности потери контроля над управлением. Также повышается управляемость автомобиля и возможно увеличение средней скорости движения.
В настоящее время заметна тенденция уменьшения производителями количества шипов на шине, не снижая сцепные характеристики, путем изменения и совершенствования рисунка ламелей, состава резины и т.д. Значительную роль играет расположение шипов, позволяющее увеличить сопротивление скольжению. На сегодняшний день представлено огромное разнообразие типов сечения сердечника шипа: овальное, треугольное, ромбовидное, квадратное, крестообразное и многие другие. Но в значительной степени используется наиболее бюджетный вариант сердечника шипа с круглым сечением.
Однако в процессе эксплуатации происходит утеря шипов. К основным причинам вырывания шипов из шины относятся установка шипов на краю протектора, попадание воды, песка в отверстие, большой диаметр отверстия. Более того, на сохранность шипов влияет манера вождения водителя.Не менее важным фактором является то, что при массовой эксплуатации автомобильных шин, оснащенных шипами противоскольжения, становится возможным отказ от использования песка и соли на автомобильных дорогах в зимний период, что позволит улучшить экологическую ситуацию в зоне автотрасс и снизить абразивное и коррозионное воздействие внешней среды на детали транспортного средства.
Однако на настоящий момент информация, представленная в научно - технической литературе, о том, насколько изменяется коэффициент сцепления ошипованной шины на различных покрытиях, достаточно скудна и не апробирована.
В качестве объекта выпускной квалификационной работы выступает шина, оснащенная шипами противоскольжения. Предметом дипломной работы является описание влияния изменения конструкции и количества шипов колес на тормозные характеристики.
Целью данной работы является определение коэффициента сцепления шины, оснащенной шипами противоскольжения, в зависимости от их и количества при проведении стендовых испытаний, а также анализ влияния конструкции шипов на сцепные характеристики.
В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:
- изучение процесса взаимодействия ошипованной шины на различных покрытиях для определения изменения коэффициента сцепления при проведении стендовых испытаний;
- применение полученных значений коэффициентов сцепления при производстве автотехнической экспертизы для расчета наличия или отсутствия у водителя транспортного средства технической возможности предотвратить наезд на пешехода.
Проблема обеспечения безопасности движения на автомобильных дорогах привлекает значительное внимание во всех странах в связи с колоссальным социальным, материальным и демографическим ущербом, наносимым дорожно-транспортными происшествиями. В Российской Федерации с 2007 по 2016 год в ДТП погибло 271 тыс. человек, 2,5 млн. человек были ранены. Около трети погибших составляют люди наиболее активного трудоспособного возраста (26-40 лет), 20% пострадавших становятся инвалидами.
В соответствии со «Стратегией безопасности дорожного движения в Российской Федерации на 2018-2024 годы» основными направлениями ее реализации являются:
- изменение поведения участников дорожного движения с целью безусловного соблюдения норм и правил дорожного движения;
- повышение защищенности от ДТП и их последствий наиболее уязвимых участников дорожного движения, прежде всего детей и пешеходов;
- совершенствование улично-дорожной сети по условиям безопасности дорожного движения;
- совершенствование организационно-правовых механизмов допуска транспортных средств и их водителей к участию в дорожном движении;
- развитие системы оказания помощи и спасения пострадавших в результате ДТП.
Существенная доля мероприятий, направленных на повышение безопасности движения на дорогах, связана с совершенствованием конструкции транспортных средств, и прежде всего с развитием тормозных систем, а также оснащением автомобилей такими специальными приспособлениями, как ремни безопасности, мягкая приборная панель, воздушные мешки безопасности и др. Улучшение технологии дорожностроительных работ и методов проектирования дорог и улиц, в том числе обеспечение должной ровности и шероховатости покрытий и сохранение этих качеств в процессе службы дороги, способствуют повышению безопасности движения.
В Российской Федерации с каждым годом наблюдается постоянное повышение количества приобретаемых транспортных средств, что свидетельствует о повышении благосостояния населения и растущем уровне автомобилизации. Ежегодно прирост парка транспортных средств составляет от 4 до 6%, что в скором времени приведет к приближению показателя автомобилизации к среднеевропейскому.Постоянный рост данного показателя отрицательно влияет на состояние аварийности в связи с несоответствием количества транспортных средств и уровнем развития улично-дорожной сети. Одной из главных проблем развития единой транспортной системы страны является ее несбалансированность. Согласно прогнозам ВОЗ к 2030 году дорожнотранспортный травматизм возрастет и займет пятое место в списке основных причин смертности. Одним из способов снижения аварийности на дорогах является применение ошипованных шин.
К опасным природным явлениям, в большой мере воздействующим на снижение сцепных характеристик поверхности покрытия, относится зимняя скользкость. Она включает в себя все виды снежных, ледяных и снежноледяных образований на проезжей части, каждый из которых характеризуется определенными свойствами. Для борьбы с ней помимо противогололедных материалов (ПГМ) применяют ошипованные шины. Следует учитывать, что ввиду существенного воздействия зимней скользкости на сцепные свойства шины с дорожным покрытием, от водителя требуется повышенная концентрация.
Ежегодно в Российской Федерации заметно повышение использования шин, оснащенных шипами противоскольжения, позволяющих значительно снизить аварийность на дорогах в зимний период. Все большее число автомобилистов выбирают в качестве зимних шин ошипованные.
История возникновения шипов берет свое начало более полувека тому назад и за это время они в полной мере продемонстрировали свою эффективность. Оснащение автомобильных шин шипами противоскольжения способствует повышению коэффициента сцепления на скользких покрытиях. Более того, благодаря шипам достигается сокращение тормозного пути, времени разгона, возможности потери контроля над управлением. Также повышается управляемость автомобиля и возможно увеличение средней скорости движения.
В настоящее время заметна тенденция уменьшения производителями количества шипов на шине, не снижая сцепные характеристики, путем изменения и совершенствования рисунка ламелей, состава резины и т.д. Значительную роль играет расположение шипов, позволяющее увеличить сопротивление скольжению. На сегодняшний день представлено огромное разнообразие типов сечения сердечника шипа: овальное, треугольное, ромбовидное, квадратное, крестообразное и многие другие. Но в значительной степени используется наиболее бюджетный вариант сердечника шипа с круглым сечением.
Однако в процессе эксплуатации происходит утеря шипов. К основным причинам вырывания шипов из шины относятся установка шипов на краю протектора, попадание воды, песка в отверстие, большой диаметр отверстия. Более того, на сохранность шипов влияет манера вождения водителя.Не менее важным фактором является то, что при массовой эксплуатации автомобильных шин, оснащенных шипами противоскольжения, становится возможным отказ от использования песка и соли на автомобильных дорогах в зимний период, что позволит улучшить экологическую ситуацию в зоне автотрасс и снизить абразивное и коррозионное воздействие внешней среды на детали транспортного средства.
Однако на настоящий момент информация, представленная в научно - технической литературе, о том, насколько изменяется коэффициент сцепления ошипованной шины на различных покрытиях, достаточно скудна и не апробирована.
В качестве объекта выпускной квалификационной работы выступает шина, оснащенная шипами противоскольжения. Предметом дипломной работы является описание влияния изменения конструкции и количества шипов колес на тормозные характеристики.
Целью данной работы является определение коэффициента сцепления шины, оснащенной шипами противоскольжения, в зависимости от их и количества при проведении стендовых испытаний, а также анализ влияния конструкции шипов на сцепные характеристики.
В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:
- изучение процесса взаимодействия ошипованной шины на различных покрытиях для определения изменения коэффициента сцепления при проведении стендовых испытаний;
- применение полученных значений коэффициентов сцепления при производстве автотехнической экспертизы для расчета наличия или отсутствия у водителя транспортного средства технической возможности предотвратить наезд на пешехода.
Целью данной выпускной квалификационной работы являлось определение коэффициента сцепления шины, оснащенной шипами противоскольжения, в зависимости от их количества в пятне контакта при проведении стендовых испытаний, а также анализ влияния конструкции шипов на сцепные характеристики.
В работе был рассмотрен процесс изменения конструкции шипов и их основных элементов. Представлена классификация в зависимости от сечения сердечника шипа. Наиболее распространенным является шип с круглым сечением, используемый на большинстве бюджетных зимних моделях шин.
В результате изучения процесса взаимодействия ошипованной шины на различных покрытиях путем проведения стендовых испытаний, можно сделать вывод о том, что изменение количества шипов в пятне контакта при различных состояниях покрытий не в одинаковой степени влияет на коэффициент сцепления. С уменьшением количества шипов в пятне контакта данный показатель возрастает на мокром асфальте, льду, в верхнем слое которого содержится песок, снежном накате с примесью песка, сухом мерзлом асфальте, мерзлом асфальте с признаками влаги (росы). Однако коэффициент сцепления снижается при сокращении количества шипов на сухом асфальте, чистом льду, льду с примесью песка, рыхлом снегу, снежном накате.
Наиболее вероятно, что данный показатель в значительной степени зависит от площади пятна контакта, на которую влияет количество шипов, находящихся в месте прилегания шины к поверхности покрытия. С уменьшением числа шипов, данная площадь контакта возрастает.
Полученные величины коэффициентов сцепления имеют огромное значение при производстве автотехнической экспертизы.
Согласно произведенному расчету, для получения более объективного вывода о виновности или невиновности водителя целесообразно использовать значения коэффициентов сцепления, полученные при проведении эксперимента.
На основании расчетов выявлено, что при одних и тех же условиях и моменте начала торможения, ошипованные шины обеспечивают более высокие сцепные характеристики по сравнению с неошипованными зимними шинами, сокращают тормозной путь и позволяют предотвратить большинство дорожно-транспортных происшествий или уменьшить степень тяжести причиняемых телесных повреждений, с учетом того, что скорость транспортного средства в момент наезда будет ниже. При расчетах установлено, что применение ошипованых шин в зимний период позволяет сократить социально-экономический ущерб от гибели людей в результате ДТП на 50%.
В работе был рассмотрен процесс изменения конструкции шипов и их основных элементов. Представлена классификация в зависимости от сечения сердечника шипа. Наиболее распространенным является шип с круглым сечением, используемый на большинстве бюджетных зимних моделях шин.
В результате изучения процесса взаимодействия ошипованной шины на различных покрытиях путем проведения стендовых испытаний, можно сделать вывод о том, что изменение количества шипов в пятне контакта при различных состояниях покрытий не в одинаковой степени влияет на коэффициент сцепления. С уменьшением количества шипов в пятне контакта данный показатель возрастает на мокром асфальте, льду, в верхнем слое которого содержится песок, снежном накате с примесью песка, сухом мерзлом асфальте, мерзлом асфальте с признаками влаги (росы). Однако коэффициент сцепления снижается при сокращении количества шипов на сухом асфальте, чистом льду, льду с примесью песка, рыхлом снегу, снежном накате.
Наиболее вероятно, что данный показатель в значительной степени зависит от площади пятна контакта, на которую влияет количество шипов, находящихся в месте прилегания шины к поверхности покрытия. С уменьшением числа шипов, данная площадь контакта возрастает.
Полученные величины коэффициентов сцепления имеют огромное значение при производстве автотехнической экспертизы.
Согласно произведенному расчету, для получения более объективного вывода о виновности или невиновности водителя целесообразно использовать значения коэффициентов сцепления, полученные при проведении эксперимента.
На основании расчетов выявлено, что при одних и тех же условиях и моменте начала торможения, ошипованные шины обеспечивают более высокие сцепные характеристики по сравнению с неошипованными зимними шинами, сокращают тормозной путь и позволяют предотвратить большинство дорожно-транспортных происшествий или уменьшить степень тяжести причиняемых телесных повреждений, с учетом того, что скорость транспортного средства в момент наезда будет ниже. При расчетах установлено, что применение ошипованых шин в зимний период позволяет сократить социально-экономический ущерб от гибели людей в результате ДТП на 50%.
