Вимірювач якості зчеплення покриття шляху та пневмоколеса у зоні їх контакту при змінюваних швидкостях руху та питомого тиску на поверхню (вимірювач зчеплення рахубовського)

Вимірювач якості зчеплення покриття автошляхів, що містить опорну раму з поліспастом, зразки протектора шини з вантажем для їх притискання до поверхні покриття, спусковий механізм та прилад вимірювання, який відрізняється тим, що опорну раму виконано з телескопічних секцій, що всуваються одна в одну, з бічними стояками, що відкидаються шарнірно і закріплюються у Тподібному положенні, стояки мають висувні шипи для закріплення рами на поверхні покриття, зразки протектора шини та вантаж для їх притискання C2 2 (19) 1 3 Статистикою ДТП встановлено, що 75-80% їх випадків виникає з вини людського фактору. При водінні автомобіля найбільш небезпечним вважається процес гальмування, при якому автомобіль може занести. закрутити, відкинути на смугу зустрічного руху та інше, що в наступному у протоколі ДТП характеризується висновком: "... водій втратив керування автомобілем". З метою запобігти невмілому гальмуванню згідно норм ЄС ООН №13, в конструкцію автомобілів з 01.01.2004р. додають систему антиблокування АБ8 - завдяки якій процес гальмування автоматизується і виконується в найбільш оптимальних та безпечних параметрах, незалежно від ведійського вміння. Але головна функція АБS – виключити саму можливість блокування пневмоколіс та гальмування "юзом", тобто ковзанням коліс по покриттю автошляху, при якому коеф. зчеплення не перевищує значень 0,25-0,3, що було встановлено Леонардо да Вінчі ще 350 років тому. Між тим саме таким чином - ковзанням пневмоколеса без протекторної частини (лисого) по покриттю визначають коеф. зчеплення покриттів як новозбудованих, так і шляхів, що експлуатуються, для визначення їх відповідності нормативам безпеки руху згідно ДСТУ Б.В.2.3.-2-97, а єдиним приладом, що визнано за еталон є ПКРС-2У, який чіпляють до автомобіля-лабораторії. Довжина сліду гальмування "юзом" є головним критерієм, по якому автотехнічна експертиза визначає технічний стан автомобіля, водійське вміння співучасників автоаварії та винуватого в події ДТП. Але автомобілі з АБS, при її справному стані, не повинні лишати на поверхні автошляху ніяких слідів гальмування, а наявність їх свідчить про несправність АБS та автомобіля в цілому, що мусить тягнути за собою і наступну адміністративну або кримінальну відповідальність автовласникаводія при скоєнні ДТП. Справність ABS можливо встановити лише при наявності значення коеф. зчеплення спокою поверхні кочення автоколеса, що виконати за допомогою існуючих приладів (за виключенням прийнятого прототипу) неможливо. Відсутність приладів для виконання об'єктивного контролю якостей покриття автошляхів, унеможливлює об'єктивність всіх наступних адміністративних та кримінальних судових слухань по визначенню винуватця, відповідача та суб'єкта матеріального відшкодування збитків. згідно вже діючого Закону по обов'язковому страхуванню відповідальності всіх автовласників. У якості прототипу використано [винахід SU № 1730327 А1 "Устройство для оценки сцепных качеств дорожных покрытий"] [1] функціональним вузлам якого властиво ряд недоліків: - прилад не дозволяє виконувати виміри коефіцієнтів зчеплення покриття автошляхів з автошиною у сучасній гаммі швидкостей руху автомобілів, сягаючих рівня 100-250км/год, на початку гальмівного шляху (згідно ДСТУ 3587 виміри зчеплення виконуються при швидкості 60 км/год.. а Правил дорожнього руху-2002 розділ 31 п. 31.4.1. 40км/год.), оскільки можлива швидкість перемі 80294 4 щення імітатора автошини 5 з навантажуючим пристроєм 13 по поверхні автошляху, обмежена граничною швидкістю вільного падіння рушія 8, яка не перевищує 9,8м/сек , або всього 36км/год.; - виконання суцільним навантажувального пристрою 13 не дозволяє моделювати різні питомі навантаження на зразки імітатору автошини 5 у відповідності з існуючими відмінностями навантажень по кожній з осей автомобіля та причіпа до нього; - умови тертя зразків протектору в імітаторі автошини 5 обмежені або сухою поверхнею автошляху, або зволоженою попередньо поливанням, після якого прошарок води на поверхні вже стік, що не дозволяє створити реальні умови тертя автошини по покриттю автошляху відповідно умовам падаючого дощу різної інтенсивності; - просторова конструкція опорної рами 1 у вигляді жорсткого трикутника, в габаритах якого розміщені функціональні вузли прототипу, не задовольняють вимогам до портативності вимірювача та можливостей при найменших лінійних розмірах виконувати виміри на можливо довгому відтинку автошляху, особливо поперек його, оскільки відтинки шляху під лівими та правими колесами по наїзженій колії мають різні значення коефіцієнтів поздовжнього та поперечного зчеплення. Метою винаходу є забезпечення можливості виконання вимірів фактичних сил тертя спокою та ковзання в поздовжньому напрямку та поперек покриття автошляху у зоні його контакту зі зразком протектору реальної автошини та реального питомого навантаження відповідно існуючих навантажень на осі транспортних засобів: автомобілів, напівпричипів та причипів, а також у сухому та вологому стані автошляху. Сутність винаходу - визначена мета досягається тим, що для забезпечення портативності опорна рама його виконана з телескопічних секцій, що висовуються одна з одної на необхідну довжину відрізка вздовж або поперек покриття автошляху, при цьому жорсткість опорної рами забезпечується двома стійками, що відхиляються в боки на петлях та фіксуються в цьому стані у найбільш стійкому положенні - букви Т, від зсувів по відтинку автошляху рама закріплюється шипами, що висуваються зі стійок. Для вимірів у широкому діапазоні реальних швидкостей руху і початку гальмування автомобілів, застосовано пружинний рушій з можливістю попередньої зміни переднатягу його пружини в комбінації з варіатором величини сили тяги та швидкості руху зразків протектора автошин по поверхні покриття автошляху. Зведення пружинного рушія виконується корбою через редуктор та керовану з'єднувальну муфту, що забезпечує незалежність від інших видів енергії. Реальні питомі навантаження у зоні контакту зразків протектору з покриттям автошляху створюються комплектним набором гир в корпусі навантажувача, з яким об'єднано також ємність для води та механізм дозування інтенсивності поливання зони тертя зразків протектору по покриттю, що дозволяє імітувати умови гальмування авто 5 шини при дощах різної інтенсивності шляхом створення водяної плівки на поверхні автошляху різної висоти. Потенційна сила тяги, що накопичується пружинним рушієм при його зведені, реєструється на зйомній паперовій діаграмі через 5 або 10кГс по динамометру, що об'єднано з самописцем та вмонтовано в нерухому гілку поліспасту. Одночасно з обертом діаграми самописця автоматично включається секундомір, який фіксує час переміщення імітатору автошини по відтинку виміру автошляху та виключається при його зупинці, що дозволяє визначити фактичну швидкість руху зразків протектору у км/год. Конструктивно "Вимірювач ..." містить такі вузли та деталі: Фіг.1 - головний вид; Фіг.2 - вид зверху; Фіг.3 - вид регулювання переднатяру пружини; де в тому числі: 1 - відрізок покриття автошляху; 2 - зразок протектора автошини; 3 - шип фіксації рами на покритті автошляху; 4 - педаль спуску імітатора автошини; 5 - висувна стійка секцій рами; 6 - подовжувач шипа фіксації рами в стійках; 7 - блок поліспаста з кронштейном кріплення; 8 - внутрішній стержень пружиного рушія; 9 - оголовник регулятора, що вгвинчується для переднатягу пружини рушія; 10 - нарізна частина зовнішнього корпусу рушія; 11 – зажим-фіксатор першої висувної секції рами; 12 - зажим-фіксатор другої висувної секції рами; 13 - змінна по довжині частина рухомої гілки поліспаста; 14 - варіатор швидкості руху та сили тяги рухомої гілки поліспаста; 15 - елементи висувних секцій рами; 16 - рухома гілка поліспаста; 17 - диск-компенсатор довжини рухомої гілки поліспаста зі змінною паперовою діаграмою; 18 - секундомір; 19 - динамометр з самописцем; 20 - відкидна стійка рами; 21 - зачіпка спуску імітатора автошини; 22 - ручка для перенесення імітатора шини; 23 - корпус імітатора шини; 24 - регулятор режиму зволоження зони тертя зразків по автошляху; 25 - резервуар запасу води; 26 - лента зведення пружиного рушія; 27 – нерухомий блок ленти зведення пружиного рушія; 28 - зовнішній корпус пружиного рушія; 29 - кронштейн кріплення нерухомого блока ленти; 30 - петля кріплення відкидної стійки рами; 31 - траверса для кріплення вузлів та деталей; 32 - нерухома гілка поліспаста; 33 - поперечина кріплення відкидної стійки рами; 34 - пружина; 80294 6 35 – рухомий блок стрічки зведення пружиного рушія; 36 - амортизатор рухомого блока; 37 - редуктор зведення пружиного рушія; 38 – ручки привода редуктора з валом; 39 - кронштейн кріплення корби; 40 - муфта з'єднання - роз'єднання редуктора; 41 - шків намотування ленти пружиного рушія; 42 - плоскі гирі привантаження імітатора автошини. Робота вимірювача. У транспортному стані вимірювач перевозиться в багажнику будь-якого легкового автомобіля або мотоцикла з коляскою, оскільки складається з двох місць: рами з функціональними вузлами та всунутими один до одного елементами 15 і корпусу імітатора автошини 23 з комплектом плоских гир 42 в ньому. Вимірювач розміщають на поверхні покриття, в залежності від програми вимірів, вздовж або поперек проїзжої частини автошляху. На верхніх та нижніх елементах рами 15 відкручують зажими 11, 12 і за висувну стійку висувають секції рами на необхідну довжину відрізка покриття та потім фіксують загвинченням зажимів. Відкидні стійки 20 рами відводять в сторони на 90° і в цьому положенні вони фіксуються спеціальними замками у петлях 30, створюючи найбільш стійке положення рами у букві Т. Використовуючи молоток, кількома ударами забивають через подовжувані 6 шипи 3 в асфальтобетонне покриття, що фіксує раму вимірювача від зсувів при вимірюванні дією реактивних сил, що збільшує точність та достовірність вимірювання. У разі вимірювання на бруківці або цементобетонному покритті, шипи забивають у проміжки між бруківкою або плитами, при цьому цілком достанє фіксування двома шипами у будьякій комбінації їх. Потім за ручку беруть імітатор шини, корпус якого 23 має знизу П-подібний тунель по всій довжині, а ширина тунелю трохи більша поперечного перерізу найтовщої секції рами, яка не висувається. Імітатор зі зразками протектора автошини 2 встановлюють над найтоньшою секцією рами зразками на покриття автошляху 1, а потім зсовують до стійки 5 та зачіпкою 21 зчіпляють з педаллю спуску імітатора 4. Подалі з корпусу 23 виймають зайві плоскі гирі, лишаючи лише ту вагу, яка потрібна для створення питомої ваги в кг/см2 згідно площі зразків протектора автошини, причому по кишеням корпусу 23 гирі повинні розміщатися в однаковій кількості. Регулятор зволожування 24 зони тертя на покритті, що відкривається автоматично тільки при русі імітатору автошини, встановлюють у необхідне положення по програмі вимірів і в резервуар 25 наливають воду з каністри або відра. Запасовку гнучкого органу поліспаста, виконаного з ланцюжка, створеного з дрібних видовжених та скручених ланок або циліндричних секцій (такі ланцюжки використовуються у якості шомполів, якими чистять гвинтівки) починають з нерухомої гілки поліспасту 32 кріплення до динамометра 19, а рухому гілку по блоках 7 запасовують по схемі на рис. 1, 2 згідно позначок стрілками. Змінну по довжині гілку 13 закріплюють у відповідному жолобку 7 варіатора 14 для отримання необхідної сили тяги та швидкості пересування зразків протектору автошини 2 по покриттю автошляху 1. Далі з'єднувальну муфту 40 встановлюють у положення "з'єднано" і обертами рукоятки 38 через редуктор 37 зводять рушій, накопичуючи потенційну енергію пружини. Кількість енергії, що поступово накопичується по мірі стиснення пружини 34 контролюється по динамометру 19 та реєструється на паперовій діаграмі через 5 або 10 кГс самописцем. Досягнувши величини, що відповідає значенню ваги привантаження зразків протектору у корпусі 23 імітатора шини гирями 42, подальше накопичення - стискання пружини - зупиняють. Якщо вага привантаження не досягнута, то її досягають шляхом вкручення оголовника 9 у нарізну частину зовнішнього корпусу 10, що дає додаткове стиснення пружини. Робота пружинного рушія ґрунтується на скороченні довжини стальної або композитної стрічки між пружиною 34 та внутрішньою твірного корпусу 28 по всій його висоті до різьбової частини 10. Нижче цієї частини у спеціальному прорізі закріплюють один з кінців стрічки. Середня частина стрічки 26 при незведеному стані пружини 34 спирається на рухомий блок 35, що обертається на осі в прорізі нижньої частини внутрішнього стержня 8 пружини 34. Другий кінець стрічки 26 перекинуто через каток нерухомого блоку 27 та закріплено до шківу 41 варіатора 14. При обертанні корби зведення 38 і редуктора 37, стрічка намотується на шків 41, а пружина 34 стискається, накопичуючи потенційну енергію. Переконавшись, що всі підготовчі операції виконано згідно з інструкцією і в робочій зоні немає сторонніх предметів або людей, оператор муфту 40 переводить в положення "роз'єднано". Після цього всі гілки поліспасту 13, 16 та 32 натягуються з зусиллям кінцевого значення енергії пружини 34 і утримуються від руху тільки зачіпкою 21. 80294 8 При натисканні ногою оператора педалі спуску 4, зачіпка 21 вивільнюється, пружина 34 розтискається та своїм внутрішнім стержнем 8 через блок 35 діє на стрічку 26, подовжуючи її вниз. Оскільки один з кінців стрічки 26 закріплено до корпусу 28 нерухомо, а другий через блок 27 з'єднано зі шківом варіатора 41, то зусилля рушія донизу буде розмотувати раніше намотану корбою 38 стрічку 26 і обертати варіатор 14. Оскільки в одному з жолобків конусу варіатора 14 закріплено кінець рухомої гілки поліспасту 13, що має змінну довжину, остання буде намотуватись по жолобку та переміщати корпус 23 імітатору зі зразками протектора автошини, привантаженого вагою гир 42 до поверхні покриття автошляху. Одночасно зусилля переміщення зразків протектору автошини буде реактивно впливати на нерухому гілку поліспаста, з'єднану з динамометром і самописцем, що дозволить на змінній паперовій діаграмі зафіксувати зміну сили тяги у залежності від сил тертя спокою або тертя ковзання по покриттю автошляху. Для отримання середньовиваженого значення виміри виконують три рази не змінюючи положення рами на покритті автошляху над однією і тією ж зоною тертя зразків протектора автошини, та на одній і тій же паперовій діаграмі, змінюючи тільки кольори фламастеру самописця для більшої наочності запису графічних результатів виміру. Коефіцієнти тертя отримують наступними обчисленнями відношення середнього виміру сили тяги, що зафіксована самописцем, до значення загальної ваги гир в корпусі імітатора, тобто сили, що притискає зразки протектора автошини до поверхні покриття автошляху. Додатки: 1. Опис прототипу по SU №1730327 А1 на 2-х стор. в 1 екз. 9 Комп’ютерна верстка В. Клюкін 80294 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601