CC BY
26
ТРАНСПОРТ
УДК 629. 113
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН НА ГОРНЫХ МАРШРУТАХ РЕСПУБЛИКИ ДАГЕСТАН
© 2010 г. В.А. Гудков*, В.Н. Тарновский*, Р.М. Устаров**
*Волгоградский ГТУ *Volgograd State University
**Махачкалинский филиал Московского **Mahachkala branch of Moscow Road-Transport
автомобильно-дорожного института (ГТУ) Institute-State Technical University
На основе сопоставления результатов стендовых и дорожных испытаний проведена градация основных факторов, действующих на шину в процессе эксплуатации, и уточнена степень их влияния на интенсивность изнашивания шин. Возможность расчета сил, действующих в пятне контакта автомобильной шины с горной дорогой, обосновывается выбором комплекса алгоритмов, адекватно описывающих условия эксплуатации горных дорог, что позволяет в зависимости от характеристик различных участков регулярного горного маршрута определить начальные условия и перейти к моделированию движения автобуса особо малого класса.
Ключевые слова: горные маршруты; интенсивность изнашивания шин; условия эксплуатации.
In clause on the basis of comparison of results stands and road tests the gradation of major factors working on the trunk while in service is carried out(spent) the degree of their influence on intensity of wear process of trunks and is specified. The opportunity of account offorces working in a stain of contact of an automobile tire with a mountain road, proves a choice of a complex of algorithms of an adequately describing condition of operation of mountain roads, which allows depending on the characteristics of various sites of a regular mountain route to define(determine) the entry conditions and to proceed(pass) to modeling movement of the bus of an especially small class.
Keywords: mountain routes; intensity of wear procces of trunks; condition of operation.
Автомобильный транспорт, являясь значимой частью транспортной системы страны, обеспечивает взаимосвязь между различными видами транспорта и участвует в перевозке грузов и пассажиров. Так в Республике Дагестан, состоящей из Южной горной и Северной равнинной частей, автомобиль является практически единственным видом транспорта, обслуживающим социальную сферу 1,5 млн горцев, занятых в отраслевом сельском хозяйстве.
Транспортное сообщение между административными районами Республики Дагестан и столицей республики осуществляется в основном по регулярным горным маршрутами на автобусах особо малого класса типа «ГАЗель». Горные маршруты в Дагестане проходят по низменной, предгорной и высокогорной местности в пределах высот над уровнем моря от 0^200 м до 4250 м, и вследствие этого характеризуются наличием профиля с крутыми поворотами и длительными подъемами и спусками, чередующимися между собой и, в связи с этим, изменением высоты расположения транспортных средств над уровнем моря по всей длине маршрутов, протяженность которых достигает 280 км. Характер горных дорог, их профиль и покрытие, а также более частое торможение автомобиля и работа двигателя в условиях разреженного воздуха оказывают существенное влияние на
износ шин по сравнению с условиями их эксплуатации в равнинных зонах.
Существующие методики оценки ресурса шин не охватывают в полной мере всех факторов эксплуатации в горных условиях, оказывающих влияние на износ протектора и пробег шин.
Оценка интенсивности изнашивания протектора и ресурса шин на практике осуществляется методами стендовых и дорожных испытаний. Первые позволяют выявить закономерности изнашивания протектора шин под действием или боковой силы, или крутящего момента, или скорости качения, давления воздуха в шине и других факторов в отдельности. Однако в эксплуатации перечисленные факторы на шину действуют одновременно, а условия качения колеса в реальных условиях эксплуатации на горных дорогах существенно отличаются от стендовых. Поэтому оценка ресурса шин нами осуществлялась комплексным методом, основанным как на стендовых, так и дорожных испытаниях, позволяющих наиболее полно и достоверно определять влияние условий эксплуатации.
Стендовые испытания шин автобусов особо малого класса «ГАЗель» проводились на специальном стенде, приспособленном для получения необходимых условий нагружения шины и качения колеса, соответствующих горным условиям эксплуатации, с
целью изучения влияния принятых в качестве основных боковой и продольной нагрузки на интенсивность изнашивания шин при фиксированных значениях других параметров, оказывающих влияние на износ протектора.
Исследования показали, что увеличение продольной силы Рх, действующей в пятне контакта с 200 до 600 Н, увеличивает интенсивность изнашивания в среднем с 33,4 мг/км до 75 мг или на 224,5 %.
Одновременное действие боковой Ру и продольной Рх(Рху= ^Рх + Ру) сил увеличивает интенсивность
изнашивания еще в большей степени, что объясняется ростом проскальзывания участков протектора относительно беговой дорожки барабана и усилением напряженно-деформированного состояния материалов автомобильной шины вследствие бокового увода и действия крутящего момента. Полученные результаты испытания шин на износ протектора хорошо согласуются с данными основных работ по исследованию износа шин и позволяют определить зависимость интенсивности изнашивания от величины действия основных сил: продольной Рх и боковой Ру в стендовых условиях испытания шин.
Однако при эксплуатации автомобиля на шину действуют и такие факторы, как изменяющийся тепловой режим, нестабильность коэффициента сцепления, свойства материалов, применяемых для изготовления шин, характеристики и мощность двигателя, величина вертикальной нагрузки Рг, манера вождения и высота расположения транспортного средства над уровнем моря. Вследствие этого полностью воспроизвести эксплуатационные режимы качения автомобильной шины при стендовых испытаниях не удается. Поэтому при выявлении влияния условий движения на износостойкость шин необходимо проводить и дорожные испытания.
Дорожные испытания проводились на автобусах особо малой вместимости «ГАЗель», используемых в качестве маршрутных такси на регулярных горных маршрутах «Махачкала - Хунзах», «Махачкала -Ботлих», «Махачкала - Гуниб» протяженностью 170, 250 и 130 км соответственно, которые характеризуются стабильностью дорожных и климатических условий. Износ шин периодически контролировался в течение всего срока испытаний. При этом обеспечивалось жесткое соблюдение правил эксплуатации шин и своевременное техническое обслуживание исследуемых автомобилей «ГАЗель». Для определения общей картины влияния горных условий эксплуатации на интенсивность изнашивания шин, испытания проводились с четырьмя вариантами шин, отличающихся между собой конструкцией рисунка протектора и материалами протекторной резины на трех регулярных пассажирских горных маршрутах от столицы республики г. Махачкалы до трех административных центров горных районов и обратно.
Маршрут № 1 «г. Махачкала - Леваши - Гуниб» проходит в низкогорной и среднегорной местности в пределах высот над уровнем моря от 0 до 2000 м
с асфальтобетонным покрытием на 80 % пути и 20 % щебеночного покрытия. Скорость движения на большей части маршрута находилась в пределах 40^50 км/ч при протяженности в 130 км.
Маршрут № 2 «г. Махачкала - Леваши - Хунзах» проходит в низкогорной, среднегорной и высокогорной местности в пределах высот над уровнем моря от 0 до 2000 м и имеет асфальтобетонное (на 75 %) и гравийное (на 25 %) покрытия. Скорость движения на большей части маршрута и не превышает 50 км. Протяженность маршрута 170 км.
Маршрут № 3 «г. Махачкала - Леваши - Харахи -Глох - Ботлих» является продолжением маршрута № 2 протяженностью 250 км и характеризуется наличием крутых и продолжительных подъемов (тягунов) до высоты над уровнем моря 2000 м и спусками до 1000 м, с асфальтобетонным (на 60 %) и гравийным (на 40 %) покрытий. Средняя скорость движения по маршруту находится в пределах 30 - 40 км/ч в зависимости от времени года и суток.
Результата испытаний износа шин в мг/км представлены в табл. 1.
Таблица 1
Маршруты Пункты назначения Среднее, мг/км
1 Махачкала-Леваши-Гуниб 44,13
2 Махачкала-Леваши-Хунзах 49,1
3 Махачкала-Ботлих 52,46
Анализируя интенсивность изнашивания шин на маршрутах № 1, 2 и 3, необходимо отметить имеющиеся различия в величинах износа в зависимости от сложности маршрутов. Выявлено, что средняя интенсивность изнашивания шин на маршруте № 1, равная 44,13 мг/км, меньше интенсивности изнашивания на маршруте № 2 и 3, где эти величины соответственно 49,1 и 52,46 мг/км. Увеличение интенсивности изнашивания на 11,26 и 18,88 % соответственно на маршрутах № 2 и 3 можно объяснить более частым использованием двигателя для торможения автомобиля, которое характерно для движения в горных районах, где продолжительность работы в режиме принудительного холостого хода увеличивается на 15^20 % по сравнению с движением в равнинной зоне.
Результаты испытаний интенсивности изнашивания шин различных автобусов, работающих на междугородных перевозках, показывают, что наибольшая интенсивность изнашивания и наименьший ресурс шин наблюдается на маршрутах с наибольшей интенсивностью движения и наименьшим расстоянием между остановками. Однако в литературе отсутствуют данные по оценке ресурса шин при эксплуатации в условиях равнинных и горных дорог Республики Дагестан. В связи с этим были проведены исследования по определению ресурса шин автобусов «ГАЗель», работающих на равнинных маршрутах «Махачкала -Хасавюрт № 4» и «Махачкала - Каспийск № 5». Сравнительный анализ ресурса шин проводился на пяти
описанным выше маршрутам: трех горных (№ 1, 2 и 3) и двух равнинных (№4 и № 5). Маршруты отличаются количеством остановок, расстоянием перегонов, наличием и числом светофоров, числом поворотов, режимами и интенсивностью движения, высотой расположения над уровнем моря. Протяженность равнинных маршрутов составляет: № 5 - 30 км, № 4 - 80 км. Первый проходит по городским дорогам г. Махачкалы 15 км и г. Каспийска - 2 км; второй -2 км в г.Махачкала и 5 км в г.Хасавюрт по дорогам с усовершенствованным покрытием с элементами плана и профиля дорог, относящихся к 3-й категории. Высота над уровнем моря не превышала 10 м. Горные маршруты № 1, 2 и 3 включают участок горной дороги протяженностью 98 км. Высота над уровнем моря по горной дороге Махачкала-Леваши повышается от 0 в г. Махачкала до 1000 м в центре Леваши.
Данные по пробегам шин 175R 16С и 185/175 16С автобусов «ГАЗель» ГАЗ 32213 и ГАЗ 322132 до их замены были собраны по показаниям счетчиков, суммирующих пробег автобусов. Оценка точности Д в каждом выборке производилась по стандартной методике (с надежностью 95 %) и не превышала 10 %. Результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2
Маршруты Пункты назначения Средний пробег, км
5 Махачкала-Хасавюрт 71400
4 Махачкала-Каспийск 77743
3 Махачкала-Ботлих 39675
2 Махачкала-Хунзах 41871
1 Махачкала-Гуниб 47345
Поступила в редакцию
Из данных таблицы следует, что:
- средний пробег шин до их замены на равнинных маршрутах № 4 и 5 составляет 77743 км и 71400 км соответственно, а различия в пределах 8 % объясняются увеличением посадочных мест в автобусах «ГАЗель» с водителями с 13 до 15-18 на маршруте Махачкала - Хасавюрт. Средний пробег шин до их замены на горных маршрутах № 1, 2 и 3 соответственно 47345, 41871 и 39675 км или 61, 53,85 и 51 % от среднего пробега шин на равнинных дорогах Дагестана.
Различия в средних пробегах шин до их замены в пределах от 39 до 49 % на равнинных и горных маршрутах объясняется как сильной пересеченностью профиля горных дорог, так и более частыми торможениями автобуса двигателем в режиме принудительного холостого хода при частоте вращения коленчатого вала 50 с-1. Различие средних пробегов шин до их замены на горных маршрутах № 1, 2 и 3 в пределах 10 % объясняется различием как высоты над уровнем моря маршрутов, так и продолжительностью работы двигателя в режиме принудительного холостого хода для торможения автобуса на крутых и длительных спусках.
В заключение необходимо отметить, что износ шин при эксплуатации автомобилей в равнинных и горных условиях эксплуатации существенно отличается в связи с наличием в гонных условиях значительного числа крутых поворотов с радиусами в плане менее 60 м, длительных затянутых подъемов, щебеночного покрытия и разреженного воздуха. Так, средний пробег шин до их замены на трех горных маршрутах от среднего пробега в равнинных условиях был меньше на 61, 53,8 и 51 % соответственно. Такая разница в пробегах вызывает необходимость разработки специальной методики прогнозирования ходимости шин в горных условиях эксплуатации.
24 ноября 2009 г.
Гудков Владислав Александрович - д-р техн. наук, профессор, Волгоградский ГТУ. Тел. 89176484529.
Тарновский Виктор Николаевич - канд. техн. наук, доцент, Волгоградский ГТУ. Тел. 8-8442-336366.
Устаров Рамазан Магомедярагиевич - старший преподаватель, кафедра «ЭАТ и АС», Махачкалинский филиал Московского автомобильно-дорожного института (ГТУ). Тел. 89887772099.
Gudkov Vladislav Aleksandrovich - Doctor of Technical Sciences, professor, Volgograd State University. Ph. 89176484529.
Tarnovskiy Viktor Nikolaevich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, Volgograd State University. Ph. 8-8442-336366.
Ustarov Ramazan Magomedayragievich - senior lector, Mahachkala branch of Moscow Road-Transport InstituteState Technical University. Ph. 89887772099.
