Дороги. Дорожное строительство

Строительство дорог

Раздел: Строительство. Техника

На автомобильных дорогах подвижной состав состоит в основном из автомобилей различных марок. Движение подвижно-то состава на гусеничном ходу или жестких шинах обычно ограничивается и выносится на специально выделенную для этой цели полосу. Автомобиль взаимодействует с дорогой через колеса на пневматических шинах. Отечественная промышленность выпускает шины высокого давления б—9 кгс/см2 (для некоторых типов тяжелых автомобилей), среднего — 3—б кгс/см2 и низкого давления 1,75—5 кгс/см2.

Колесо автомобиля соприкасается с поверхностью покрытия по относительно малой площадке — следу. След колеса можно принять за эллипс с отношением осей от 1 :1,5 до 1 :2,5. В действительности соприкосновение шины с дорогой происходит не по всей поверхности эллипса, а через отдельные выступы рисунка протектора. Поэтому действительная площадь следа колеса меньше геометрической и составляет 0,5—0,75 последней.

В соответствии с ГОСТ 9314—59 в настоящее время принимают максимальную расчетную нагрузку Н-Р на ось для автомобилей группы А — 10 тс для дорог I—II категорий и группы Б — б тс для дорог III—IV категорий.

Для дальнейших расчетов дорожной одежды и экспериментальных работ, связанных с изучением условий работы отдельных слоев дорожной одежды, удобно учитывать не фактическую площадь следа колеса в виде эллипса, а площадь круга, равновеликого следу колеса расчетного автомобиля, который имеет диаметр для автомобилей группы А — 32,6 см (33 см), группы Б — 28 см. В первом случае среднее расчетное давление на покрытие для расчетного автомобиля составляет /? = 6,0 кгс/см2, во втором случае — р = Ъ кгс/см2.

Вследствие воздействия окружной силы Р на поверхность покрытия возникает противоположная ей реакция дороги Г, являющаяся силой трения между колесом и покрытием.

Благодаря возникновению реакции Т происходит вращение колеса вокруг мгновенного центра О и поступательное движение центра колеса, а с ним и всего автомобиля. Нормально реакция дороги Р приложена в пределах следа колеса, но с некоторым смещением в сторону движения, что вызвано набеганием передней части следа колеса на дорогу.

Таким образом, для того чтобы не было буксования колеса на одном месте или проскальзывания его при движении, сила тяги должна быть меньше максимально возможной силы сцепления ведущих колес автомобиля с дорогой:

При движении автомобиля, кроме силы сцепления, взаимодействие дороги и автомобиля проявляется в возникновении силы сопротивления качению. Сопротивление качению вызывается толчками и ударами при наездах колес автомобиля на неровности покрытия. Небольшую часть сопротивления качению составляет трение в подшипниках колес, в рессорах и рессорных серьгах.

Шины ведущего колеса автомобиля испытывают несколько большее сопротивление движению, чем ведомые, за счет дополнительной деформации крутящим момечюм. Покрытия неровные, деформирующиеся под колесом, оказывают значительное сопротивление качению. На твердых и ровных покрытиях сопротивление качению настолько мало, что оно практически не оказывает влияния на изменение скорости движения. Отношение суммарного сопротивления качению к весу автомобиля называется коэффициентом сопротивления качению.

При движении автомобиля изменяется и характер передачи давления через пневматические шины на покрытие. При движении по ровной поверхности давление в шинах мало изменяется. Незначительные неровности, создавая шероховатость, обеспечивают хорошее сцепление автомобильной шины с покрытием. Сами шины поглощают возникающие незначительные колебания энергии.

В процессе эксплуатации на дороге из-за совместного действия атмосферных факторов и движения автомобилей могут образоваться более крупные неровности. Их можно разделить на группы:

возвышения и впадины на покрытии — неровности. небольшие по глубине сравнительно с их площадью, образовавшиеся вследствие неравномерной осадки основания, неравномерного уплотнения слоя покрытия, неправильно выполненного ремонта и т. п.;

При движении по неровной дороге автомобильная шина испытывает значительную динамическую нагрузку от ударов, в этом случае динамическая нагрузка на беговую дорожку шины может в 6—7 раз превысить статическую. Частично энергия удара поглощается шиной вследствие ее эластичности. Способность поглощать энергию ударов зависит от жесткости шины. Более эластичны шины низкого давления, обеспечивающие большую мягкость хода по неровной дороге.

Для смягчения ударов предназначены и рессоры, при помощи которых кузов автомобиля упруго соединен с осями колес. При движении по неровной дороге возникающая дополнительная динамическая нагрузка вызывает колебание рессор. Вследствие конструктивных особенностей рессор и применения гидравлических амортизаторов колебания постепенно затухают.

Процесс взаимодействия движущегося колеса автомобиля с неровной поверхностью покрытия протекает следующим образом.

Подрессоренное колесо падает быстрее, чем кузов, вследствие действия давления рессоры. Рессора смягчает удар и уменьшает высоту падения.

При наезде колеса на возвышение происходит удар, вызывающий сжатие шины и рессоры. Сила удара зависит от высоты препятствия. При ударе колеса о препятствие часть энергии движущегося автомобиля расходуется на сжатие шины, рессор, колебание и сотрясение частей автомобиля, сжатие покрытия в месте удара и колебание покрытия и грунта полотна.