BADANIA DO WIADCZALNE INTENSYWNEGO HAMOWANIA CI GNIKA SIODŁOWEGO W UJEMNYCH TEMPERATURACH OTOCZENIA (BADANIA ROZPOZNAWCZE)

Transkrypt

1 Konrad J. WALU BADANIA DO WIADCZALNE INTENSYWNEGO HAMOWANIA CI GNIKA SIODŁOWEGO W UJEMNYCH TEMPERATURACH OTOCZENIA (BADANIA ROZPOZNAWCZE) Streszczenie Bezpiecze stwo ruchu drogowego, szczególnie w okresie zimowym, uwarunkowane jest mo liwo ci uzyskiwania zadanych przez kierowc parametrów ruchu pojazdu. Najistotniejsz cech tego ruchu jest uzyskiwana warto przyspiesze determinuj ca osi gane pr dko ci oraz, co wa niejsze, długo ci drogi hamowania w warunkach zagro enia. Na uzyskiwane warto ci przyspiesze decyduj cy wpływ ma współczynnik przyczepno ci, który zale y od stanu i rodzaju nawierzchni, stanu technicznego pojazdu jak i samej opony, a tak e lokalnych warunków rodowiskowych. Czynniki te wpływaj bezpo rednio na parametry ruchu pojazdu w warunkach ujemnych temperatur. W artykule przedstawiono próby intensywnego hamowania ci gnika siodłowego. WST P Zmiana warunków rodowiskowych i stanu nawierzchni w okresie zimowym wprowadza na styku opony z nawierzchni dodatkowe zanieczyszczenia w postaci wody, niegu, lodu czy błota po niegowego [, 8]. Spadek temperatury otoczenia poni ej o C mo e powodowa powstawanie szeregu zjawisk atmosferycznych takich jak gołoled, szad, opady marzn cego deszczu oraz opady niegu lub gradu [7, ]. Zjawiska te niekorzystnie wpływaj na wła ciwo ci trakcyjne pojazdu istotnie zmieniaj c współczynnik przyczepno ci [-]. Na zaistnienie potencjalnie niebezpiecznych dla kierowcy zjawisk pogodowych ma wpływ wiele czynników, takich jak: temperatura i wilgotno powietrza, siła i kierunek wiatru, ilo i koncentracja rodków chemicznych stosowanych w celu obni enia temperatury zamarzania [, 9]. Warto współczynnika przyczepno ci dla ró nych typów współpracy opona nawierzchnia zmienia si w szerokim zakresie []. Poruszaj c si po drogach publicznych spotyka si bardzo zró nicowane warunki rodowiskowe i drogowe. W Polsce w okresie zimowym mo na napotka zarówno such i czyst nawierzchni bitumiczn jak i nawierzchni pokryt niegiem czy lodem przy do du ej mo liwej do wyst pienia amplitudzie temperatur. W artykule przedstawiono wyniki bada do wiadczalnych pomiarów intensywnego hamowania ci gnika siodłowego w warunkach ujemnej temperatury i suchej czystej nawierzchni bitumicznej.

2 . METODYKA I PRZEBIEG BADA Celem bada był pomiar intensywno ci hamowania ci gnika siodłowego marki MAN 8., rok produkcji, wyposa ony w opony regenerowane o rozmiarze / R, (Rys..). Pojazd badawczy był uzbrojony w aparatur badawcz firmy Analog Devices typu ADIS 8 składaj c si z trzech czujników przyspiesze i trzech piezo yroskopów zintegrowanych w jeden układ pomiarowy. Zadaniem kierowcy było intensywne rozp dzenie pojazdu ze startu zatrzymanego, co opisano w [], a nast pnie intensywne hamowanie do zatrzymania. Wszystkie próby przeprowadzono jednego dnia w grudniu roku. Wykonano testów, które odbyły si w ci gu jednej godziny. Dzie był słoneczny i bez opadów. Nawierzchnia była sucha i czysta (Rys..). Szczegółowe wyniki pomiarów przedstawiono w []. Rys.. Widok opon pojazdu badawczego podczas bada drogowych w grudniu roku Rys.. Widok nawierzchni podczas bada drogowych w grudniu roku. WYNIKI BADA Podczas prób wykonano przejazdów ci gnika siodłowego, które ko czyły si intensywnym hamowaniem pojazdu. Zadaniem kierowcy było stałe naciskanie pedału hamulca do zatrzymania pojazdu. Przykładowe wyniki prób przedstawiono graficznie na rysunku.

3 -_.xls --_.xls - -,9,9,9 7,9,,,,, 7, 8 - -_.xls,,,,,, Rys.. Przykładowe charakterystyki opó nienia ci gnika siodłowego,,,,,, Zmiany pr dko ci ruchu pojazdu powoduj przechylenie si bryły nadwozia, a w przypadku ci gników siodłowych kabiny kierowcy. Resorowana kabina kierowcy mo e si przemieszcza k towo i dodatkowo amortyzuje drgania pochodz ce od silnika jak i podło a. Powoduje to wygładzenie uzyskiwanych charakterystyk przyspieszenia. Charakterystyki te cechuj si istotnie wi ksz gładko ci, ani eli charakterystyki samochodów osobowych (rys..) czy te motocykli []. W przedstawionych graficznie przebiegach nie stosowano adnych filtrów zwi kszaj cych czytelno uzyskanych przebiegów przyspieszenia. Przykładowe charakterystyki kata przechyłu kabiny kierowcy podczas procesu hamowania przedstawiono na rysunku. - -_.xls Rys.. Przykładowa charakterystyka przyspieszenia samochodu osobowego [] (Pomiary wykonano tym samym zestawem czujników. Czujnik zamontowano na dachu pojazdu)

4 K t przechyłu kabiny [stopie ] -_.xls,9,9,9 7,9 K t przechyłu kabiny [stopie ] --_.xls,,,,, 7, K t przechyłu kabiny [stopie ],,,,,, -_.xls,,,,,, Rys.. Przykładowe charakterystyki k ta przechyłu kabiny ci gnika siodłowego podczas procesu hamowania Wyniki pomiarów długo ci przebytej drogi oraz czas trwania cało ci procesu przyspieszania ze startu zatrzymanego i intensywnego hamowania zebrano w tabeli. W tabeli przedstawiono długo drogi hamowania ci gnika siodłowego wyznaczon na podstawie przebiegów przyspieszania mierzon od chwili zmiany kierunku przyspieszenia w miejscu przecinania si charakterystyki z warto ci zero. Dla wyznaczonej chwili czasowej obliczono pr dko rozpocz cia procesu hamowania oraz czas trwania tego procesu. Tab.. Wyniki pomiarów całkowitej drogi przebytej przez pojazd badawczy Numer próby Czas trwania próby Całkowita długo drogi (od startu do zatrzymania) zmierzona przymiarem wst gowym 7,9 s, m,9 s,8 m 7,7 s 97, m, s 9, m,98 s 97, m 7,8 s, m 7 7,8 s 9,7 m 8, s 97,7 m 9, s, m, s, m Tab.. Wyniki pomiarów całkowitej drogi przebytej przez pojazd badawczy Numer próby Czas procesu hamowania Droga hamowania Pr dko pocz tkowa procesu hamowania, s, m 7, m = 7, m,78 km/h, s,8 m 8, m = 9, m,9 km/h,7 s 97, m 8, m = 7, m, km/h, s 9, m 7,97 m = 7, m, km/h, s 97, m 7,9 m =, m, km/h,7 s, m 8, m =,8 m, km/h 7,7 s 9,7 m 8, m =, m,9 km/h 8,7 s 97,7 m 7,87 m =,8 m,9 km/h 9,7 s, m 79, m =, m, km/h,89 s, m 8,8 m = 8, m 7, km/h K t przechyłu kabiny [stopie ] -_.xls

5 . ANALIZA WYNIKÓW POMIARÓW INTENSYWNEGO HAMOWANIA Podczas bada do wiadczalnych pojazd hamował intensywnie do całkowitego zatrzymania. Osi gane przez ci gnik siodłowy pełne rednie opó nienia (MFDD- Mean Fully m m Developed Deceleration) wynosiły ponad,8, a w najlepszym przypadku ponad 7,. s s Wszystkie uzyskane przebiegi charakteryzowały si wyst powaniem w pocz tkowej fazie procesu hamowania pojedynczym pikiem charakterystyki. Wyst powanie chwilowej du ej warto ci opó nienia mo na tłumaczy okresem dostosowywania si systemu ABS do warunków na drodze, oporami toczenia i oporu powietrza oraz gwałtownym przechyłem kabiny pojazdu, co powoduje doci enie przedniej osi. Pik ten osi gał warto powy ej g. Po jego zaniku układ ABS cechował si do równomiern prac utrzymuj c warto opó nienia na stałym poziomie z równomiernymi oscylacjami wokół zdefiniowanej warto ci. W próbie nr kierowca chwilowo odpu cił naciskanie pedału hamulca co zostało zobrazowane (Rys..) poprzez wahania otrzymanej charakterystyki opó nienia. PODSUMOWANIE Wszystkie przeprowadzone testy intensywnego przyspieszania i hamowania w grudniu roku zostały wykonane z zachowaniem rodków bezpiecze stwa. W trakcie pomiarów na drodze testowej nie znajdowały si osoby postronne ani inne pojazdy. Konieczno zachowania bezpiecze stwa i zminimalizowanie potencjalnych sytuacji zagro enia jest konieczne podczas wykonywania wszelakich bada drogowych, w szczególno ci w obszarach o dopuszczonym ruchu drogowym. Próby pomiarowe intensywnego hamowania ci gnika siodłowego MAN 8. bez naczepy wskazuj na mo liwo znacznego wykorzystania współczynnika przyczepno ci takiego pojazdu w stosunku do samochodu osobowego. Uzyskiwane warto ci MFDD podczas gwałtownego hamowania ze stałym naciskiem na pedał hamulca ró niły si tylko o około - % warto ci od uzyskiwanych przez samochody osobowe. Wykorzystywany przez pojazd ci arowy bez ładunku współczynnik przyczepno ci umo liwia jego zatrzymanie na do krótkiej drodze. Nie oznacza to jednak konieczno ci stałego i bezpo redniego nadzoru kierowcy nad zachowaniem pojazdu. Pojazdy ci arowe ze wzgl du na du mas (posiadan energi kinematyczn ) stanowi istotne zagro enie w przypadku wyst pienia kolizji z innym pojazdem czy pieszym. Przedstawione w artykule wyniki bada stanowi wst p do dalszych testów pojazdów ci arowych w zmiennych warunkach rodowiskowych i ze zmiennym obci eniem, co wymaga przeprowadzenia cyklicznych powtórze. "Projekt nr N N9 został sfinansowany ze rodków Narodowego Centrum Nauki". Podzi kowania dla Dawida Przydanek, Krzysztofa Pastusiak oraz Adriana Wichłacz za bezpo redni pomoc w realizacji bada z wykorzystaniem ci gnika siodłowego. Dzi kuj firmie MDS Transsped. Transport mi dzynarodowy i spedycja za udost pnienie pojazdu do bada drogowych. BIBLIOGRAFIA. A. Ali, M. Hosseini, B.B. Sahari, A Review of Constitutive Models for Rubber-Like Materials, American J. of engineering and Applied Sciences, 9,.. Gillespie T. D.: Fundamentals of Vehicle Dynamics. Society of Automotive Engineers, Warrendale, 99.

6 . Grzesikiewicz W., Pokorski J., Modelowanie przyczepno ci hamowanego koła, II International conference Modelling and symulation of the friction phenomena in the phisyical and technical systems Friction, Warszawa, s Hunter GSP97 Balancer - A. Klein-Paste, N. K. Sinha, Comparison between rubber ice and sand ice friction and the effect of loose snow contamination, Tribology International,,.. Lewandowski A., K dziora K., Walu K. J., Dudziak M., Howil K., Measurements of motorcycle accelerations, XVI EVU Conference Uncertainty in Reconstruction of Road Accidents, Kraków 8 listopada 7, p. 77, ISBN W. Parsons, Hysteresis and adhesion of a semicrystalline polymer, Polymer, Volume 8, Issue 7, June 987, Pages Patel N., Edwards C., Spurgeon S. K., Tyre-road friction estimation a comparative study, Journal of Automobile Engineering Vol No D, December 8, p B.N.J. Persson, On theory of rubber friction, Surface Science, -, R.J Pinnington, Rubber friction on rough and smooth surfaces, Wear 7, 9, -.. Walu Konrad J., Badania do wiadczalne intensywnego przyspieszania ci gnika siodłowego w ujemnych temperaturach otoczenia (badania rozpoznawcze), X Konferencja Naukowo Techniczna LogiTrans, Szczyrk Walu K. J., Comparison of the Maximum Acceleration of a Passenger Car on Selected Pavements in Wintertime, abstract, proceedings of XX Ukrainian-Polish Conference on CAD in Machinery Design. Implementation on Educational Issues. CADMD, October,, Lviv, UKRAINE, p. -, ISBN ,. Wicher J., Bezpiecze stwo samochodów i ruchu drogowego, Wydawnictwa Komunikacji i Ł czno ci, Warszawa. EXPERIMENTAL STUDY OF INTENSIVE DECELERATION TRUCK UNIT IN SUB-ZERO TEMPERATURES (RECONNAISSANCE STUDY) Abstract Road safety, especially during the winter months, subject to the possibility of obtaining the parameters selected by the driver of a vehicle. The most important feature of this movement is obtained that determines the value of the acceleration of the speed achieved and, more importantly, the stopping distance in hazardous conditions. The obtained values of the accelerations have a decisive influence coefficient of friction, which depends on the state and type of surface, the technical condition of the vehicle and the tire, and local environmental conditions. These factors directly affect the vehicle's motion parameters under subzero temperatures. This paper presents the trial of intensive braking truck. Autorzy: dr in. Konrad J. Walu Politechnika Pozna ska, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, konrad.walus@put.poznan.pl