Wpływ równości nawierzchni na opór toczenia opon



Podobne dokumenty
WPŁYW NAWIERZCHNI DROGOWEJ NA OPÓR TOCZENIA OPON SAMOCHDOWYCH

Dwa w jednym teście. Badane parametry

Badanie oporu toczenia opon do samochodów osobowych na różnych nawierzchniach

Opona Dunlop SP244 Nowy asortyment opon do naczep do transportu drogowego

BUDOWA DRÓG - LABORATORIA

WPŁYW RÓWNOŚCI NAWIERZCHNI I DYNAMICZNEGO ODDZIAŁYWANIA POJAZDÓW CIĘŻKICH NA TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWĄ NAWIERZCHNI PODATNYCH

WSZYSTKO O ROZMIARACH OPON.

Tomasz Mechowski. Kierownik Zakładu Diagnostyki Nawierzchni. Warszawa, 20 czerwca 2017 r.

Mechanika ruchu / Leon Prochowski. wyd. 3 uaktual. Warszawa, Spis treści

Metoda "2 w 1" w praktyce diagnostycznej

DROGI BETONOWE - NIEZMIENNIE DOBRE

Wydłużenie okresu trwałości nawierzchni dzięki utrzymaniu dobrej równości

Dwa problemy związane z jakością dróg

OPONY ZIMOWE DO SAMOCHODÓW OSOBOWYCH, DOSTAWCZYCH I TERENOWYCH

Znów trochę teorii...

Badania doświadczalne wielkości pola powierzchni kontaktu opony z nawierzchnią w funkcji ciśnienia i obciążenia

KARTY POMIAROWE DO BADAŃ DROGOWYCH

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

TRANSPROJEKT-WARSZAWA Warszawa, ul. Rydygiera 8 bud.3a, tel.(0-22) , fax:

SPIS TREŚCI WPROWADZENIE... 9

III LUBELSKIE FORUM DROGOWE POLSKI KONGRES DROGOWY Puławski węzeł drogowy Puławy, 5 6 kwietnia 2018 r.

PZPO: Jak wybrać dobre opony?

Opracował: mgr inż. Krzysztof Opoczyński. Zamawiający: Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad. Warszawa, 2001 r.

WPŁYW ZAKŁÓCEŃ PROCESU WZBOGACANIA WĘGLA W OSADZARCE NA ZMIANY GĘSTOŚCI ROZDZIAŁU BADANIA LABORATORYJNE

Hałaśliwość drogowych nawierzchni betonowych

Pomiary i sprzęt stosowany do oceny właściwości przeciwpoślizgowych nawierzchni na przykładzie Norwegii i Polski

Wyważarka kół HUNTER GSP 9720

Parametry nawierzchni asfaltowych a właściwości przeciwhałasowe

Wpływ zanieczyszczenia torowiska na drogę hamowania tramwaju

NAWIERZCHNIACH DROGOWYCH

OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA DLA ZADANIA:

Wpływ ciśnienia w ogumieniu na hałas generowany przez opony samochodowe

Analiza stref klimatycznych w Polsce z uwzględnieniem klasyfikacji funkcjonalnej asfaltów drogowych

Badania cech nawierzchni drogowych z wykorzystaniem profilografu laserowego

WYZNACZENIE WSPÓŁCZYNNIKA OPORU TOCZENIA I WSPÓŁCZYNNIKA OPORU POWIETRZA

LIV OLIMPIADA FIZYCZNA 2004/2005 Zawody II stopnia

GAMA OPON CIĘŻAROWYCH 2013/2014

Opony letnie do samochodów osobowych i dostawczych

BUDOWA DRÓG - LABORATORIA

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 504

Diagnozowanie układu zawieszenia pojazdu samochodowego (cz. 4)

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Zmiana skuteczności akustycznej cichych nawierzchni drogowych z upływem czasu

Wyważarka diagnostyczna do kół HUNTER Road Force Touch

Technologia BluEarth Yokohama połączenie ekologii i wysokich osiągów

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 4(100)/2014

Podczas wykonywania analizy w programie COMSOL, wykorzystywane jest poniższe równanie: 1.2. Dane wejściowe.

Oferta produktowa Hankook LATO 2014

Generalny Pomiar Ruchu 2015 na drogach krajowych i wojewódzkich województwa lubelskiego

1.5 Diesel 88 kw (120 KM) Parametry silników Pojemność (cm³)

Oznaczenia opon. Kraj produkcji. Ostrzeżenie eksploatacyjne. Kod DOT zgodny z normami (USA) Tubeless opona bezdętkowa Radial opon radialna

Pojazdy przeciążone zagrożeniem dla trwałości nawierzchni drogowych: metody przeciwdziałania

Politechnika Poznańska

BEZPIECZEŃSTWO TRANSPORTU SAMOCHODOWEGO

Wyważarka diagnostyczna do kół VAS 6230B

Strefy klimatyczne w Polsce z uwzględnieniem klasyfikacji funkcjonalnej asfaltów

Synteza wyników pomiaru ruchu na drogach wojewódzkich w 2005 roku

CELE I REZULTAT ZADANIA

Doświadczenia w eksploatacji gazomierzy ultradźwiękowych

DRGANIA ELEMENTÓW KONSTRUKCJI

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Kąty Ustawienia Kół. WERTHER International POLSKA Sp. z o.o. dr inż. Marek Jankowski

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Siła uciągu ciągnika: 2 sposoby na jej zwiększenie!

Diagnozowanie zawieszenia pojazdu samochodowego

Szczególne warunki pracy nawierzchni mostowych

Wyważanie high-end. Fot. Wimad

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

WPŁYW METODY DOPASOWANIA NA WYNIKI POMIARÓW PIÓRA ŁOPATKI INFLUENCE OF BEST-FIT METHOD ON RESULTS OF COORDINATE MEASUREMENTS OF TURBINE BLADE

ANALIZA OCENY WSKAŹNIKA SZORSTKOŚCI NAWIERZCHNI DROGOWEJ WAHADŁEM ANGIELSKIM NA DRODZE KRAJOWEJ DK-43 W OKRESIE UJEMNEJ I DODATNIEJ TEMPERATURY

Laboratorium techniki laserowej Ćwiczenie 2. Badanie profilu wiązki laserowej

MOBILNE STANOWISKO DO BADAŃ DYNAMIKI POJAZDÓW

1.5 Diesel 88 kw (120 KM)

NUMERYCZNO-DOŚWIADCZALNA ANALIZA DRGAŃ WYSIĘGNICY KOPARKI WIELOCZERPAKOWEJ KOŁOWEJ

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

DETEKCJA FAL UDERZENIOWYCH W UKŁADACH ŁOPATKOWYCH CZĘŚCI NISKOPRĘŻNYCH TURBIN PAROWYCH

cennik opon zimowych oferta 2012/13 felgi aluminiowe felgi stalowe wyposażenie serwisu ogumienia

POLITECHNIKA OPOLSKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych Laboratorium Materiałów Budowlanych. Raport LMB 326/2012

Na wykresie przedstawiono zależność drogi od czasu trwania ruchu dla ciał A i B.

BADANIA CERTYFIKACYJNE NAKŁADEK WĘGLOWYCH CERTIFICATION RESEARCHES OF CARBON CONTACT STRIPS

20. BADANIE SZTYWNOŚCI SKRĘTNEJ NADWOZIA Cel ćwiczenia Wprowadzenie

STEŚ TOM F. OPRACOWANIA EKONOMICZNO FINANSOWE F.3 ANALIZA EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ ZADANIA INWESTYCYJNEGO

ODBLOKUJ SWÓJ POTENCJAŁ DZIĘKI OPONOM DAYTON

Opony do wózków podnośnikowych i platformowych

Opony letnie do samochodów osobowych i dostawczych

HUNTER Engineering Company

BEZPIECZEŃSTWO TRANSPORTU SAMOCHODOWEGO

LABORATORIUM METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

NS3000 NS5000 NS9000 NU7000 NC1000 NC1100

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Laboratorium Diagnostyki Nawierzchni TD-1 - Zakres działalności

ANALIZA OBCIĄŻEŃ DYNAMICZNYCH ELEMENTÓW UKŁADU JEZDNEGO POJAZDU OSOBOWO-TERENOWEGO PODCZAS JAZDY W WARUNKACH TERENOWYCH

Ćwiczenie 5 POMIARY TWARDOŚCI. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie

Badania zachowańpieszych w obszarze przejść dla pieszych z wykorzystaniem analizy obrazu

Teoria ruchu pojazdów samochodowych

PIERWSZE ANALIZY WYMAGAŃ DOKUMENTU DSN

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN. Ćwiczenie D-3

Metoda Elementów Skończonych Laboratorium


Moment obrotowy i moc silnika a jego obciążenie (3)

Transkrypt:

Wpływ równości nawierzchni na opór toczenia opon JERZY EJSMONT 1, GRZEGORZ RONOWSKI 2, STANISŁAW TARYMA 3, BEATA ŚWIECZKO-ŻUREK 4 Politechnika Gdańska Streszczenie Parametry geometryczne nawierzchni w sposób decydujący wpływają na współpracę opony samochodowej z drogą. W zależności od długości fali nierówności oddziaływanie tekstury koncentruje się na przyczepności, oporze toczenia, hałasie wewnętrznym i zewnętrznym, zużyciu opony oraz komforcie jazdy. Artykuł prezentuje wyniki badań wpływu równości nawierzchni na opór toczenia opon do samochodów osobowych i ciężarowych. Badania prowadzone były na maszynie bieżnej stanowiącej wyposażenie Laboratorium Badania Opon Samochodowych Politechniki Gdańskiej na której zamontowano specjalnie wykonaną replikę nawierzchni drogowej o sinusoidalnym przebiegu nierówności oraz na drodze. Badane nierówności miały długość fali 0.8 m i amplitudę wynoszącą 10 mm co odpowiada nierównościom popularnie nazywanym "tarką". Celem eksperymentów było stwierdzenie, czy obserwowany na nierównych nawierzchniach wzrost oporu toczenia wiąże się jedynie ze wzrostem strat w elementach tłumiących zawieszenia, czy też wzrastają również straty w samej oponie. Badania wykazały, że na opisanej nawierzchni sinusoidalnej w stosunku do gładkiej nawierzchni Safety Walk opory w oponach samochodów osobowych wzrastają o około 10%, a dla opon do samochodów ciężarowych o około 30%. Słowa kluczowe: opony, opór toczenia, równość nawierzchni 1. Wstęp Z punktu widzenia opony samochodowej najważniejszymi parametrami nawierzchni decydującymi o charakterze współpracy opony z jezdnią są: równość 5 i tekstura 6, sztywność oraz porowatość warstwy ścieralnej. W niniejszym artykule poruszony jest wpływ równości nawierzchni na opór toczenia opon do samochodów osobowych i ciężarowych. Na rys. 1 przedstawione są w sposób schematyczny długości fal i częstotliwości przestrzenne 7 dla poszczególnych zakresów tekstury wraz ze wskazaniem na jakie istotne parametry 1 Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, e-mail: jejsmont@pg.gda.pl, +48 603 943 908 2 Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, e-mail: gronowsk@pg.gda.pl 3 Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, e-mail: staryma@pg.gda.pl 4 Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, e-mail: beazurek@pg.gda.pl 5 Równość cecha eksploatacyjna określająca zdolność nawierzchni jezdni do nie wzbudzania wstrząsów i drgań poruszającego się pojazdu [1]. 6 Tekstura nawierzchni - odstępstwo rzeczywistej powierzchni nawierzchni drogowej od idealnie płaskiej powierzchni [2]. 7 Częstotliwość przestrzenna - liczba okresów nierówności na jednostce długości.

122 Jerzy Ejsmont, Grzegorz Ronowski, Stanisław Taryma, Beata Świeczko-Żurek współpracy opony z nawierzchnią zakres ten ma duży wpływ. W przypadku przyczepności opony oraz hałasu zewnętrznego zwiększenie tekstury może mieć w pewnych zakresach wpływ korzystny (co zostało symbolicznie zaznaczone na rysunku kolorem zielonym) a w innych niekorzystny (kolor żółty). Powszechnie przyjmuje się [3], że zwiększenie tekstury (zazwyczaj wyrażanej w postaci wskaźnika MPD 8 ) powoduje istotny wzrost oporów toczenia, podobnie jak pogorszenie równości nawierzchni (zazwyczaj wyrażanej poprzez wskaźnik IRI 9 ). Badania prowadzone przez autorów niniejszego artykułu wskazują jednak, że wpływ MPD na opór toczenia nie jest tak duży jak się to powszechnie uważa [6]. Nie ulega wątpliwości, że na nawierzchniach charakteryzujących się dużą wartością wskaźnika IRI (czyli nawierzchniach "nierównych") istotne straty energii powstają w elementach tłumiących znajdujących się w zawieszeniu pojazdu, co bezpośrednio przekłada się na podwyższenie temperatury amortyzatorów. Brak jest jednak informacji czy podczas jazdy na nierównej nawierzchni następuje również wzrost strat energetycznych w samych oponach. Ten problem stał się jednym z podstawowych celów realizacji projektu ROLRES. Poniżej przedstawione są wybrane wyniki przeprowadzonych w latach 2013-2015 badań drogowych i laboratoryjnych. Rys. 1. Wpływ równości i tekstury nawierzchni na parametry współpracy opony z jezdnią [7] 8 MPD - Mean Profile Depth - średnia głębokość profilu nierówności [4]. 9 IRI - International Roughness Index - wskaźnik równości podłużnej zdefiniowany jako zakumulowane przemieszczenie zawieszenia koła w ćwiartkowym modelu pojazdu podzielone przez dystans pokonany podczas symulowanego przejazdu [5].

Wpływ równości nawierzchni na opór toczenia opon 123 2. Wyniki badań drogowych z wykorzystaniem metody wybiegu Badania drogowe metodą wybiegu przeprowadzone były na torze doświadczalnym TATRA w Czechach [8]. Na torze tym znajduje się wiele specjalnych nawierzchni drogowych charakteryzujących się szerokim zakresem wskaźników MPD i IRI. Do badań wybrano gładką nawierzchnię asfaltową oraz nawierzchnię betonową z nierównościami o charakterze sinusoidalnym, amplitudzie 10 mm i długości fali 800 mm (patrz rys. 2). Obliczony dla sinusoidalnej nawierzchni wskaźnik IRI = 6.33 mm/m. Na nawierzchniach testowych badane były trzy pojazdy: samochód osobowy Ford Mondeo 2.5l, specjalny pojazd terenowy SOF oraz samochód ciężarowy Star 944. W pojeździe SOF badania wykonano przy zastosowaniu dwóch kompletów amortyzatorów różniących się znacznie współczynnikiem tłumienia. Ze względu na bardzo duże obciążenia zawieszeń pojazdów występujące podczas jazdy po nawierzchni sinusoidalnej testy ograniczono do prędkości początkowej 25 km/h. Dodatkową zaletą badania pojazdów przy tak niewielkiej prędkości było znaczne ograniczenie wpływu oporu aerodynamicznego. Rys. 2. Samochód SOF podczas próby wybiegu na nawierzchni sinusoidalnej [8]. W tab. 1 przedstawione są uśrednione wartości drogi wybiegu uzyskane podczas badań na bardzo gładkiej nawierzchni asfaltowej i na nawierzchni sinusoidalnej. Wyniki wskazują na to, że straty energii spowodowane jazdą po nierównej nawierzchni są znacznie większe niż podczas jazdy po nawierzchni gładkiej. W przypadku samochodu Ford MONDEO droga pokonana podczas wybiegu na nawierzchni sinusoidalnej wyniosła jedynie 43% drogi pokonywanej na nawierzchni gładkiej. Oznacza to, że straty energii z powodu szeroko rozumianego oporu toczenia (to znaczy oporu toczenia uwzględniającego straty w oponie i w zawieszeniu) były ponad 2 razy większe. Dla samochodu ciężarowego STAR 944 pokonana droga zmniejszyła się do 74%, dla samochodu SOF z amortyzatorami gazowymi

124 Jerzy Ejsmont, Grzegorz Ronowski, Stanisław Taryma, Beata Świeczko-Żurek o małym tłumieniu - 53%, a z amortyzatorami o dużym tłumieniu - 57%. Analizując te wyniki trzeba pamiętać, że zarówno w samochodzie SOF jak i w samochodzie STAR w mostach napędowych występują stosunkowo duże opory stałe (gdyż oba pojazdy mają charakter pojazdów terenowych) co prowadzi do zmniejszenia "czułości" drogi wybiegu na zmiany oporu toczenia opon. Można jednak stwierdzić z dużym prawdopodobieństwem, że wpływ nierówności nawierzchni na straty energetyczne dla wszystkich badanych pojazdów był znaczny i był on tym większy im bardziej miękkie zawieszenie posiadał pojazd. Tab. 1. Uśrednione drogi wybiegu uzyskane na nawierzchni gładkiej i sinusoidalnej Pojazd Gładka nawierzchnia asfaltowa Nawierzchnia sinusoidalna Ford MONDEO 206.5 m 88.3 m SOF (amortyzatory o małym tłumieniu) SOF (amortyzatory o dużym tłumieniu) 143.0 m 75.3 m 133.5 m 75.9 m STAR 944 161.5 m 120.0 m Wyniki uzyskane na torze TATRA spowodowały, że podjęto decyzję o odtworzeniu profilu nawierzchni sinusoidalnej na bębnie maszyny bieżnej, która wykorzystywana jest w Katedrze Konstrukcji Maszyn i Pojazdów Politechniki Gdańskiej do badań oporu toczenia opon samochodowych. 3. Wyniki badań laboratoryjnych na replikach nawierzchni drogowych Badania drogowe wykazały bardzo duży wpływ równości nawierzchni na opór toczenia wszystkich badanych opon. Niestety badania te nie mogły wskazać, czy wzrost strat energetycznych wynika jedynie z rozpraszania energii w amortyzatorach i innych elementach zawieszenia, czy też jednocześnie następują zwiększone straty w samej oponie, która jest poddawana znacznym, cyklicznym odkształceniom. Co prawda możliwa jest ocena strat energetycznych w amortyzatorach na podstawie ich charakterystyk dynamicznych zdjętych na stanowisku badawczym, ale nie jest to metoda dokładna, gdyż na pracę amortyzatora wpływa zarówno amplitud wymuszeń jak i ich częstotliwość oraz temperatura amortyzatora, która przy prowadzeniu badań wybiegiem nie ma czasu na ustabilizowanie się. W związku z powyższym podjęto decyzję o tym, aby na maszynie bieżnej do badania opon samochodów ciężarowych (patrz rys. 3) zainstalować repliki nawierzchni o dokładnie takim samym profilu jak wykorzystywany był na torze TATRA. Na rys. 4 przedstawiona jest współpraca opony referencyjnej SRTT z repliką sinusoidalną. Na rysunku z lewej strony widoczna jest sytuacja, w której opona znajduje się w miejscu, gdzie replika ma najmniejszą grubość ("zagłębienie") a na rysunku z prawej strony opona znajduje się na szczycie wybrzuszenia.

Wpływ równości nawierzchni na opór toczenia opon 125 Rys. 3. Maszyna bieżna z bębnem zewnętrznym o średnicy 2.0 m Rys. 4. Minimalne (z lewej) i maksymalne (z prawej) ugięcie dynamiczne opony toczącej się po replice sinusoidalnej Ponieważ maszyna bieżna ma bardzo ciężką piastę, na której mocuje się koło oraz masywną dźwignię na której mocowane są ciężarki obciążające, więc nawet przy amplitudzie wymuszeń wynoszącej aż 10 mm bezwładność układu zawieszenia koła jest tak duża, że praktycznie nie występują oscylacje przenoszące się na amortyzator zainstalowany w układzie obciążającym koło. Oscylacje te są jedynie istotne przy toczeniu z prędkością powodującą drgania rezonansowe, ale uznano, że nie należy prowadzić badań w tych warunkach ze względu na bardzo duże obciążenia dynamiczne grożące uszkodzeniem stanowiska. Dla określenia wpływu nierówności sinusoidalnych wykonano również badania opon na nawierzchni stalowej uznanej za referencyjną (IRI 0) oraz na nawierzchni standardowej Safety Walk. Badania przeprowadzono przy prędkości 50 km/h dla opon przedstawionych w tab. 2.

126 Jerzy Ejsmont, Grzegorz Ronowski, Stanisław Taryma, Beata Świeczko-Żurek Opony badane były w warunkach stabilizacji cieplnej to znaczy po ustabilizowaniu się temperatur powierzchni opony. Opony do samochodów osobowych obciążone były siłą 4000 N i napompowane do ciśnienia 210 kpa. Zgodnie z metodyką stosowaną na Politechnice Gdańskiej dla opon do samochodów osobowych utrzymywano przez cały okres pomiarów stałą wartość ciśnienia pompowania. Opony do samochodów ciężarowych obciążone były siłą wynoszącą 25 000 N, a ciśnienie 700 kpa ustawiono "na zimno". Dla poszczególnych warunków badań wykonywano pomiar trwający 3 minuty. Maszyny bieżne wykorzystywane na Politechnice Gdańskiej przystosowane są do pomiaru oporu toczenia metodą momentową [9] i zapewniają dokładność pomiaru siły oporów toczenia na poziomie około 1%. Tab. 2 Opony testowe wykorzystane do badań oporu toczenia Symbol opony Producent i model Rozmiar Uwagi T1097 UNIROYAL Tiger Paw M+S P225/60R16 T1064 MICHELIN Primacy HP 225/60R16 T1087 AVON Super Van AV4 195R14C T1116 DUNLOP SP372 CITY / BOSS 275/70R22.5 T1117 MICHELIN XDU 275/70R22.5 Opony wykorzystywane jako nieformalne opony referencyjne Opony do samochodu ciężarowego, bieżnikowane Jednocześnie z badaniami oporu toczenia wykonywano termogramy za pomocą kamery termowizyjnej VIGOcam V5. Na podstawie termogramów określono temperaturę poszczególnych stref opony podczas toczenia po różnych nawierzchniach jako średnią (dla każdej ze stref) z 6 punktów pomiarowych w których ustawione były markery. Wyniki pomiarów przedstawione są w tab. 3. Graficzna interpretacja wyników uzyskanych dla opon do samochodów osobowych przedstawiona jest na Rys. 5-7. Jak wynika z rysunków dla wszystkich badanych opon opór toczenia na gładkiej nawierzchni stalowej jest najmniejszy, a na nawierzchni sinusoidalnej największy. Znajduje to również odzwierciedlenie w temperaturach poszczególnych stref opon, które rosną wraz ze wzrostem oporu toczenia. Wzajemne zależności pomiędzy temperaturami barku, ścianek bocznych i stopki są dla wszystkich badanych opon różne. Dla opony referencyjnej T1097 najwyższą temperaturę wykazują stopki opony, a najniższą ścianki boczne. Dla opony referencyjnej T1087 najwyższą temperaturę wykazują również stopki, ale najniższą temperaturę wykazują barki opony. W przypadku opony referencyjnej T1064 najwyższą temperaturę wykazują barki, a najniższą ścianki boczne. Dla większości opon największy wzrost temperatury przy toczeniu po nawierzchni sinusoidalnej występuje dla stopek, co wskazuje, że w tym rejonie najbardziej wzrastają straty energii spowodowane przez cykliczne dociążanie i odciążanie opony wynikające z falistości nawierzchni. Różnice w rozkładzie wartości temperatury poszczególnych opon dają się wytłumaczyć różnicami w ich budowie wewnętrznej. Przykładowo opona T1087, która jest przystosowana do samochodów dostawczych ma grube i sztywne ścianki boczne co prowadzi do wzrostu temperatury w ich rejonie.

Wpływ równości nawierzchni na opór toczenia opon 127 Tab. 3. Współczynniki oporu toczenia oraz temperatura poszczególnych stref opon Opona T1064 T1087 T1097 T1116 T1117 Wielkość mierzona Nawierzchnia stalowa Nawierzchnia Safety Walk Nawierzchnia sinusoidalna Wsp. oporu tocz. C r [-] 0.0087 0.0091 0.0097 Temp. barku [ºC] 30.3 32.1 34.6 Temp. boku [ºC] 29.1 30.1 32.6 Temp. stopki [ºC] 30.1 31.2 33.9 Wsp. oporu tocz. C r [-] 0.0107 0.0113 0.0120 Temp. barku [ºC] 32.4 32.7 34.9 Temp. boku [ºC] 34.3 34.4 37.4 Temp. stopki [ºC] 35.8 36.6 41.2 Wsp. oporu tocz. C r [-] 0.0068 0.0076 0.0085 Temp. barku [ºC] 28.4 29.3 30.4 Temp. boku [ºC] 27.5 28.3 29.8 Temp. stopki [ºC] 31 31.5 33.9 Wsp. oporu tocz. C r [-] 0.0054 0.0056 0.0075 Temp. barku [ºC] 28.4 29.3 30.4 Temp. boku [ºC] 27.5 28.3 29.8 Temp. stopki [ºC] 31.0 31.5 33.9 Wsp. oporu tocz. C r [-] 0.0062 0.0064 0.0081 Temp. barku [ºC] 32.4 32.7 34.9 Temp. boku [ºC] 34.3 34.4 37.4 Temp. stopki [ºC] 35.8 36.6 41.2 Na rys. 8 przedstawione są termogramy uzyskane dla opony T1087. Na termogramie "C" uzyskanym na nawierzchni sinusoidalnej wyraźnie widoczny jest silny, lokalny wzrost temperatury w rejonie stopki opony, bezpośrednio przy krawędzi obręczy koła. Graficzna interpretacja wyników uzyskanych dla opon do samochodów ciężarowych przedstawiona jest na rys. 9-10. Jak wynika z rysunków, dla obu badanych opon opór toczenia na gładkiej nawierzchni stalowej jest najmniejszy, a na nawierzchni sinusoidalnej jest największy. Podobnie jak w przypadku opon do samochodów osobowych znajduje to również odzwierciedlenie w temperaturach poszczególnych stref opon, które rosną wraz ze wzrostem oporu toczenia. Wzajemne zależności pomiędzy temperaturami barku, ścianek bocznych i stopki są różne dla różnych opon. Dla opony T1116 najwyższą temperaturę wykazują stopki opony, a najniższą ścianki boczne. Dla opony T1117 najwyższą temperaturę wykazują również stopki, ale najniższą temperaturę wykazują barki opony. Trzeba tutaj podkreślić, że badane opony były bieżnikowane i posiadały ten sam bieżnik, ale różniły się karkasem. Dla wszystkich opon największy wzrost temperatury przy toczeniu

128 Jerzy Ejsmont, Grzegorz Ronowski, Stanisław Taryma, Beata Świeczko-Żurek Rys. 5. Porównanie współczynnika oporu toczenia i temperatury dla opony T1097 Rys. 6. Porównanie współczynnika oporu toczenia i temperatury dla opony T1087 Rys. 7. Porównanie współczynnika oporu toczenia i temperatury dla opony T1064

Wpływ równości nawierzchni na opór toczenia opon 129 Rys. 8. Termogramy uzyskane dla opony T1087 toczącej się po: A- nawierzchni stalowej, B-nawierzchni Safety Walk i C-nawierzchni sinusoidalnej po nawierzchni sinusoidalnej występuje dla stopek. Sytuacja jest więc bardzo podobna jak dla opon do samochodów osobowych. Na Rys. 11 przedstawione są termogramy uzyskane dla opony T1117. Podobnie jak dla opon do samochodów osobowych na termogramie "C", który uzyskany został dla opony toczącej się po nawierzchni sinusoidalnej widoczny jest lokalny wzrost temperatury w rejonie stopki, bezpośrednio przy krawędzi obręczy koła. Podobne wyniki badań uzyskane zostały również dla innych opon, w tym opon typu RunFlat. Różnice w przypadku opon RunFlat różnych producentów występowały jedynie w intensywności wzrostu oporu toczenia na nawierzchni sinusoidalnej w stosunku do podobnej opony, ale nie posiadającej własności typu RunFlat.

130 Jerzy Ejsmont, Grzegorz Ronowski, Stanisław Taryma, Beata Świeczko-Żurek Rys. 9. Porównanie współczynnika oporu toczenia i temperatury dla opony T1116 Rys. 10. Porównanie współczynnika oporu toczenia i temperatury dla opony T1117 4. Wnioski Wyniki przedstawione w niniejszym artykule wskazują na to, że nierówności nawierzchni o dużych długościach fali ("równość") powodują zarówno zwiększenie strat energetycznych w samej oponie, jak również wystąpienie istotnych strat energetycznych w elementach tłumiących zawieszenia. Dla różnego typu pojazdów rozkład strat pomiędzy oponę i zawieszenie może być bardzo różny. Dla zbadanego samochodu osobowego droga wybiegu na nawierzchni sinusoidalnej wynosi tylko 43 % drogi wybiegu na nawierzchni gładkiej. Oznacza to, przy pewnych założeniach upraszczających, że opory ruchu na nawierzchni sinusoidalnej były o około 230% większe niż na nawierzchni równej. Jednocześnie porównanie współczynnika oporu toczenia dla opon do samochodów osobowych uzyskanych podczas badań laboratoryjnych na nawierzchni Safety Walk i sinusoidalnej wykazało różnice wynoszące jedynie około 10%.

Wpływ równości nawierzchni na opór toczenia opon 131 Rys. 11. Termogramy uzyskane dla opony T1117 toczącej się po: A- nawierzchni stalowej, B-nawierzchni Safety Walk i C-nawierzchni sinusoidalnej Oznacza to, że w samochodzie osobowym wysoki wskaźnik IRI charakteryzujący równość nawierzchni prowadzi przede wszystkim do znacznego wzrostu strat energetycznych w elementach zawieszenia. W przypadku samochodu ciężarowego droga wybiegu na nawierzchni sinusoidalnej zmniejszyła się jedynie o około 30% w stosunku do drogi uzyskiwanej na nawierzchni równej. Zmierzony przyrost oporu toczenia opon do samochodów ciężarowych (nawierzchnia sinusoidalna w stosunku do Safety Walk) wyniósł również około 30%. Oznacza to, że dla samochodu ciężarowego najważniejszą przyczyna wzrostu strat energii podczas poruszania się na nierównej drodze (wysoki wskaźnik IRI) są straty energii w oponach, a nie w elementach zawieszenia.

132 Jerzy Ejsmont, Grzegorz Ronowski, Stanisław Taryma, Beata Świeczko-Żurek Powyższe wyniki uzyskane zostały podczas badań na nierównościach o stosunkowo krótkiej długości fali (0.8 m) i niekoniecznie muszą dobrze odzwierciedlać sytuację podczas jazdy po nierównościach o dużej długości fali. Dla uzyskania bardziej ogólnych wyników konieczne jest przeprowadzenie badań na odcinkach testowych z wymuszeniami sinusoidalnymi o długości fali wynoszącej kilka metrów (np. 3 albo 6 m bo takie długości fal mogą być odwzorowane na maszynie bieżnej). Niestety autorzy nie dysponują drogowym odcinkiem doświadczalnym o takich parametrach. Tym niemniej planowane jest dokonanie modyfikacji maszyny bieżnej w taki sposób, aby możliwe było zamontowanie koła badanego do zawieszenia o parametrach (masy i geometria) zbliżonych do typowego zawieszenia samochodowego. Umożliwi to jednoczesne wykonanie badań oporu toczenia i strat energii w amortyzatorze, co być może ułatwi dalszą analizę wpływu równości nawierzchni na straty energetyczne w oponie i zawieszeniu koła. Analiza termogramów wskazuje na to, że na nierównych nawierzchniach dla większości opon najbardziej wzrastają straty energetyczne w rejonie stopek opon. Takie zjawisko zaobserwowane zostało zarówno dla opon do samochodów osobowych jak i ciężarowych. 5. Podziękowania Prace których wyniki przytoczone są w niniejszym artykule prowadzone były w ramach projektu ROLRES finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (Grant PBS1/A6/1/2012). Literatura [1] Radzikowski M.: System oceny stanu nawierzchni - SOSN - wytyczne stosowania, Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad, Załącznik do Zarządzenia Nr 5 z dnia 2010.02.01, Warszawa 2010. [2] Mioduszewski P.: Badanie tekstury nawierzchni drogowej. Międzynarodowa Konferencja Motoryzacyjna AUTOPROGRES-KONMOT 2002, Pasym k/olsztyna, 21-24 maja 2002 r. Warszawa: Przem. Inst. Motoryz. 2002 t. 3 Eksploatacja i bezpieczeństwo. [3] Sandberg U., Bergiers A, Ejsmont J. A., Goubert L., Karlsson R., Zöller M.: Road surface influence on tyre/road rolling resistance. Report MIRIAM_SP1_04, Project MIRIAM, 2011, available at: http://www.miriam-co2.net/ Publications/MIRIAM_SP1_Road-Surf-Infl_Report%20111231.pdf [4] ISO/CD 13473-1: Characterization of pavement texture by use of surface profiles Part 1: Determination of Mean Profile Depth, [5] Ahlin K., Granlund J.: International Roughness Index, IRI, and ISO 2631 Vibration Evaluation, Technical Paper prepared for Transportation Research Board, Washinton DC, Jan. 2001 [6] Ejsmont J., Ronowski G., Wilde W.J.: Rolling Resistance Measurements at the MnROAD Facility, Interim Report 2012-07, Minnesota Department of Transportation Research Services Section, 395 John Ireland Blvd., MS 330, St. Paul, MN 55155, USA, available at: http://www.dot.state.mn.us/research/ts/2012/2012-07.pdf [7] Sandberg U., Ejsmont J.: Tyre/Road Noise - Reference Book, INFORMEX, Sweden, 2002. [8] Stryjek P., Motrycz G.: Wpływ tekstury i równości nawierzchni drogowych na straty energetyczne w oponach i zawieszeniach pojazdach samochodowych, Raport Techniczny Projektu ROLRES RT-1, WITPiS, Sulejówek, 2013. [9] Ejsmont J., Taryma S., Ronowski G.: Tire rolling resistance - measurements on the road and in the laboratory. Tire Technology International 2008. The Annual Review of Tire Materials and Tire Manufacturing Technology.