22. Дефлектомер падающего груза.

Для оценки прочности наиболее часто применяются дефлектометры. Они используются для измерения прогибов дорожных одежд разного типа, в первую очередь дорог и аэродромов, а также для оценки больших промышленных площадок. Эти устройства можно разделить на две группы: FWD(Falling Weight Deflectometer) — создает нагрузку до 120 кН и применяется преимущественно на дорогах, HWD (Heavy Weight Deflectometer) — создает нагрузку до 250 кН и применяетя преимущественно для оценки покрытий аэродромов.

Дефлектометр создает нагрузку путем сбрасывания груза с некоторой высоты на специальную нагрузочную плиту. Элементы системы, такие как масса груза, высота сбрасывания, могут меняться в зависимости от требуемой ударной нагрузки. Значения прогибов измеряются при помощи датчиков, расположенных в центре приложения нагрузки, а также на некотором расстоянии от него. Обычно во время измерений регистрируются только максимальные значения прогибов. Однако можно зафиксировать также всю историю развития прогиба под действием нагрузки, что чаще всего используется в исследовательских целях.

В зависимости от типа покрытия, методов проектирования величина нагрузки бывает разной. Для дорог чаще всего применяется нагрузка 50 ± 5 кН, что соответствует осевой на­грузке 100 кН.

В дефлектометрах используются три вида датчиков прогиба: геофоны, акселерометры, сейсмометры. В большинстве производимых в настоящее время устройств применяются геофоны.

Чтобы правильно оценить чашу прогиба, аппарат должен быть оборудован соответствующим количеством датчиков прогиба. По данным мировой практики, их не должно быть менее шести и размещать их нужно следующим образом:

• как минимум один датчик на расстоянии 0...300 мм от центра нагрузки;

• два датчика на расстоянии 150...600 мм;

• два датчика на расстоянии более 600 мм;

• один датчик на расстоянии более 1800 мм.

В случае шести датчиков типовыми расстояниями являются: 0, 300, 600, 900, 1500 и 1800 мм от центра нагружения. Размещение датчиков прогиба зависит от прочности всей дорожной одежды. Для конструкций с тонким слоем ас­фальтобетона датчики должны размещаться ближе к центру прогиба, с толстым слоем асфальтобетона — максимальное рекомендуемое расстояние 2500 мм.

Нагрузочная плита служит для передачи импульса на покрытие. В зависимости от типа покрытия, методов проекти­рования или исследований применяются различные нагрузочные плиты, отличающиеся конструкцией и размерами. Для измерений прогибов асфальтобетонных покрытий используются стальные плиты диаметром 300 мм с резиновой наклад­кой толщиной не менее 5 мм, которая необходима для обеспечения хорошего контакта плиты и покрытия. Некоторые установки оборудованы плитой из полихлорвинила толщиной 20 мм без накладки, в других используются плиты, разделенные на два или четыре сегмента с резиновой накладкой толщиной до 20 мм.

В нашей стране широко используется дефлектометр падающего груза PRI-2100 FWD Phonix

23.Понятие о коэффициенте сцепления, факторы, влияющие на коэффициент сцепления

Коэффициент сцепления-отношение результирующей реакции,возникающей в опорной плоскости касания колеса с поверхностью,к соответствующему значению нормальной нагрузки, действующей на колесо.Коэффициент поперечного сцепления является частью коэффициента сцепления, соответствующей движению колеса под углом к плоскости вращения колеса, а коэффициент продольного сцепления-частью коэффициента сцепления, соответствующей движению колеса в плоскости его вращения.

Коэффициент сцепления можно вычислить по формуле

Где Т-горизонтальная реакция, кН;Q-нагрузка, кН.

Рис. 4.11. Принципиальная схема сил при измерении коэффициента сцепления: Т — горизонтальная реакция; Q — нагрузка; v — скорость измерения; ω— угловая скорость вращения измерительного колеса (равна нулю при пол­ностью заблокированном колесе); R — радиус измерительного колеса

Факторы, влияюшие на сцепные качества покрытий

Большим количеством исследований установлено, что ко­эффициент сцепления зависит от ряда факторов, важнейшими из которых являются: скорость движения; величина нагруз­ки на колесо, его размеры; размер, конструкция, материал, внутреннее давление пневматической шины и протектор с его изменяющейся жесткостью, гистерезисом и рисунком; усло­вия контакта шины с покрытием; тип и состояние дорожного покрытия; износ покрытия и шины; материал и методы строи­тельства; климатические условия и т.п.

С увеличением скорости движения сцепление между коле­сом автомобиля и дорогой снижается.

Однако наибольшее влияние на коэффициент сцепления оказывает комплексное действие повышения влажности до­рожного покрытия и скорости движения, что приводит к уве­личению длины тормозного пути и нарушению устойчивости автомобиля.

В процессе эксплуатации дороги происходит износ покры­тия, особенно интенсивный в пределах полос наката. Степень износа, а следовательно, и условия сцепления колес автомо­биля с дорожным покрытием зависят от срока службы покры­тия и интенсивности движения. Неравномерное изменение условий сцепления в поперечном профиле дороги может привести к заносу автомобиля и дорожно-транспортному происшествию.

Аналогичное явление можно наблюдать и в случае неоднородных условий сцепления в продольном профиле. При ин­тенсивном встречном движении и частых обгонах даже опытный водитель допускает превышение безопасной скорости, так как он не всегда в состоянии сосредоточить внимание на со­стоянии дорожного покрытия (грязное, мокрое, обледенелое),

Безопасность движения зависит также от степени надеж­ности сцепления колес автомобиля с дорогой на участках го­ризонтальных и вертикальных выпуклых кривых, в пределах которых на автомобиль действует центробежная сила, стремящаяся в первом случае сдвинуть его в наружную сторону закругления, а во втором — оторвать от поверхности дороги (уменьшение нагрузки на колесо). В связи с ухудше­нием условий сцепления и управляемости автомобилем безо­пасное движение на подобных участках возможно лишь с ограниченными скоростями.

На сцепные качества покрытий существенно влияет нали­чие грязи и влаги на отдельных участках. При экстренном торможении создается аварийная ситуация, так как длина тор­мозного пути на загрязненном или замасленном покрытии при малой величине коэффициента сцепления значительно боль­ше, чем на чистом сухом покрытии дороги.

Низкие сцепные качества покрытий наблюдаются в мес­тах выхода вяжущего (битума) на поверхность дороги, на участках, проходящих через лесные массивы (в период лис­топада), в местах частого увлажнения покрытий вследствие вечерних и утренних туманов (низины, поймы рек, озер, болот) и т.п. Большое количество дорожно-транспортных происше­ствий происходит при недостаточно высоком сопротивлении скольжению дорожных покрытий, особенно на пересечениях автомобильных дорог в одном уровне. Величина коэффициен­та сцепления в таких местах снижается вследствие полиров­ки выступающих поверхностей каменных частиц дорожного покрытия в результате интенсивного движения автомобилей, а также применения для борьбы с гололедом песка, хлористого кальция или натрия. Поэтому к сцепным качествам покры­тий на указанных участках следует предъявлять повышен­ные требования, применяя для устройства покрытий камен­ный материал с повышенным сопротивлением истиранию.

Как правило, отдельные участки дороги имеют либо разные типы покрытий, либо однородные покрытия, но с различными поверхностными обработками. Незначительные изменения в составе асфальтобетона, каменном материале или органи­ческом вяжущем, различная технология производства работ влияют на коэффициент сцепления. Величина сопротивления скольжению также зависит от неодинаковой температуры по­верхности покрытия на смежных участках, расположенных в залесенной и открытой местностях. Поэтому в процессе оценки сцепных качеств того или иного маршрута необходимо учитывать возможные изменения сопротивления скольжению и производить измерения на всех характерных участ­ках с учетом изменений в поперечном профиле.

Таким образом, безопасность движения в значительной степени обусловлена условиями взаимодействия колес авто­мобиля с дорогой, а оценивать эти условия необходимо в пер­вую очередь на наиболее опасных, скользких участках доро­ги, в местах возможного возникновения дорожно-транспорт­ных происшествий. При этом потенциально опасные участки дорог следует систематически выявлять и принимать меры по повышению шероховатости покрытий или ограничению скорости движения автомобилей.

Следовательно,для предупреждения дорожно-транспорт­ных происшествий, вызываемых недостаточным сцеплением шины с покрытием, необходимо регулярно проверять состояние покрытия, а на отдельных, особо опасных участках и в местах, где наиболее часто бывают ДТП, — оценивать скользкость до­рог. Кроме того, следует изучать места концентрации дорожно-транспортных происшествий, составлять линейные графики происшествий и состояния сцепных качеств дорожного по­крытия вдоль всего маршрута.