Експертне дослідження параметрів маневреності автомобіля при розгерметизації його колеса

Sabadash V. V., Klets D. M., Varlakhov V. О.

The car movement stability depends on the correlations of dynamic radii of left and right wheels. In this case skidding results from the turning momentum of the car. The practice of the expert study into vehicle tires and wheels shows that the damage to tires and wheels may have both operational and accidental character, when the damage is done in traffic accidents, immediately before the traffic accident or in the aftermath. The article provides an experimentally determined turning radius and deviation from the car movement trajectory with its wheel punctured. It shows the dependence of the static wheel radius on the air pressure in the tire. The static wheel radius changes according to the exponential law depending on the excess air pressure. The present research allows specialists to determine with a sufficient degree of accurateness the parameters of the vehicle trajectory while moving with a punctured wheel, which eventually allows the expert to make the relevant technical assessment of the driver's actions and decide whether he was technically capable of preventing the traffic accident.

При дослідженні механізму дорожньо-транспортної пригоди (ДТП), який пов'язаний з відведенням з курсу руху одного із транспортних засобів (ТЗ) на стадії зближення до моменту зіткнення, перед експертами виникає проблема перевірки заданих у постанові слідчим вихідних даних, що характеризують характер руху ТЗ на цій стадії. Зазначена проблема може виникати у випадку, якщо зближення ТЗ пов'язане з рухом одного з них після пошкодження шини в результаті проколу, пробою, розрізу, розриву або пневматичного вибуху. Для перевірки показань учасників і свідків ДТП, а також заданих у постанові про призначення експертизи даних, експерт повинен мати відомості про величину бічного відведення ТЗ залежно від його швидкості та швидкості падіння тиску в шині. Проблема, що виникає при визначенні механізму зближення ТЗ після пошкодження шини одного з його коліс, може бути розв'язана шляхом експериментального дослідження параметрів руху ТЗ, а саме - радіуса повороту та бічного зсуву при різних значеннях динамічного радіуса пошкодженого колеса й тиску повітря в шині.

Стійкість руху автомобіля в числі багатьох факторів залежить також від співвідношень динамічних радіусів коліс лівого і правого бортів¹. Занос автомобіля виникає внаслідок появи повертаючого моменту, зумовленого нерівномірністю дотичних реакцій на колесах протилежних бортів ТЗ. Однією із причин появи бортової нерівномірності дотичних реакцій на колесах різних бортів є зміна відстані від осей обертання коліс до основної поверхні, тобто динамічного радіуса. Поява різниці динамічних радіусів створює ефект «конуса, що котиться», тобто міст прагне розвернутися навколо колеса, у якого менше динамічний радіус. У цьому разі можливі два варіанти:

— водій не втримує автомобіль на прямолінійному курсі руху; при цьому кутові швидкості лівого та правого коліс однакові (диференціал ведучого мосту не працює);

— водій утримує автомобіль на прямолінійному курсі руху; при цьому лінійні швидкості осей лівого та правого коліс однакові.

Практика експертного дослідження шин коліс ТЗ показує, що пошкодження шин і коліс можуть мати як експлуатаційний, так і неексплуатаційний (аварійний) характер, коли пошкодження виникають у результаті ДТП, безпосередньо перед ДТП або після нього. Відповідно прийнятій у цей час термінології в експертній практиці розрізняють такі види пошкоджень шин: прокол, пробій, розріз, розрив і пневматичний вибух Див.: Клец Д. М. Вплив експлуатаційних факторів та технічного стану автомобіля на його стійкість проти заносу: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.22.20 «Експлуатація та ремонт засобів транспорту» / Д. М. Клец. -- Х., 2009. -- 20 с. Див.: АджиевР. И. Справочные данные о нормативных и технических параметрах шин и колес. Типовые виды повреждений шин / Р. И. Аджиев, В. Г Григорян, С. И. Печеневский // Теория и практика судебной экспертизы. -- 2008. -- № 1(9). -- С. 62-78.. Першою загальною характерною ознакою неексплуатаційних (аварійних) пошкоджень шин може слугувати дія значної за величиною ударної сили, яка викликає, крім пошкодження шини, різні пошкодження частин і деталей колеса та прилягаючих до нього частин (крил, важелів, тяг тощо). Другою загальною характерною ознакою неексплуатаційного пошкодження шин є напрямок дії сили руйнування, яка не збігається із площиною обертання колеса в процесі експлуатації ТЗ. Оцінювання параметрів руху ТЗ при розгерметизації його шини становить основу розслідування й судового розгляду справ про ДТП.

Метою цього дослідження є експериментальне визначення параметрів руху ТЗ при розгерметизації його колеса.

З метою виконання програми за методикою експерименту були використані такі матеріально-технічні засоби (рис. 1): автомобіль Skoda Fabia; рулетка вимірювальна металева Р50В3 (ДСТУ 4179-2003); комплект шин Nokian W 185/65 R14 86TM+S; фотокамера Nikon D5000; секундомір із припустимою погрішністю вимірювання 0,2 с; манометр автомобільний (ГОСТ 1701-75); компресор автомобільний Miol 81-115; дошка 1000 х 120 х 20 мм для кріплення штирів; гострі штирі 0 3,5-16 мм.

Рис. 1. Матеріально-технічні засоби, використані при проведенні експериментальних досліджень

маневреність автомобіль розгерметизація колесо

Для реєстрації даних під час проведення експерименту був використаний розроблений на кафедрі технології машинобудування та ремонту машин Харківського національного автомобільно-дорожнього університету мобільний реєстраційно-вимірювальний комплекс (МРВК) Див.: Пат. України на корисну модель № 51031, МПК G01P 3/00. Система для визначення параметрів руху автотранспортних засобів при динамічних (кваліметрич- них) випробуваннях / М. А. Подригало, А. И. Коробко, Д. М. Клец, В. Л. Файст; заявник і патентовласник Харків. нац. авт.-дорож. ун-т. -- № U201001136; заявл. 04.02.10; опубл. 25.06.10, Бюл. № 12., призначений для вимірювання прискорень, уповільнення й швидкості автомобіля під час руху в різних умовах експлуатації (свідоцтво про Державну метрологічну атестацію № 2176 від 22.03.2013). Цей комплекс складається із двох датчиків прискорень Freescale Semiconductor моделі MMA7260QT, а також персональної електронно-обчислювальної машини (ПЕОМ) для зняття й архівації даних. Погрішність вимірювання прискорень, отриманих за допомогою МРВК, становить не більше 4 % (1 % - погрішність акселерометрів за паспортом і до 3 % - погрішність установлення).

Маса автомобіля, який брав участь в експерименті, визначалася за даними, зазначеними в експлуатаційно-технічній документації до ТЗ із урахуванням маси водія, наявності пально-мастильних матеріалів і апаратури. Дорожні ділянки відповідали стандартним умовам експлуатації (прямолінійні, горизонтальні, з асфальто-бетонним гладким, сухим і чистим покриттям). Поздовжні ухили не більш 0,05 %, поперечні ухили не більш 1 %. Рух ТЗ під час вимірювань проводився згідно із програмою й методикою експерименту. У процесі руху ТЗ реєструвалися такі параметри: коди аналогоцифрового перетворювача (АЦП) по осі ОХ (для переведення в поздовжні прискорення а_х); коди АЦП по осі OY (для переведення в бічні прискорення a_Y); коди АЦП по осі OZ (для переведення у вертикальні прискорення a_Z); час t і швидкість V руху автомобіля.

Експериментальну залежність статичного радіуса досліджуваного колеса від надлишкового тиску повітря в шини наведено на рис. 2 Під статичним радіусом колеса ми розуміємо відстань від осі нерухомого колеса до опорної поверхні. «Нормальним» тиском повітря в шині ми називаємо атмосферне (коли шина повністю спущена). Якщо тиск повітря в шині більше атмосферного, цю різницю називаємо надлишковим тиском..

Рис. 2. Залежність статичного радіуса колеса Nokian W 185/65 R14 86TM + S від надлишкового тиску повітря в ній: «--» - дані, апроксимовані залежністю (і); «* * *» - експериментально отримані дані

На рис. 3 наведено графіки величин відхилення траєкторії руху S_y досліджуваного автомобіля при спущеній шині Тобто шину називали спущеною при тиску повітря в ній нижче номінального значення. керованого колеса залежно від довжини пройденого шляху S. Апроксимовані залежності для визначення бічного зсуву від надлишкового тиску повітря спущеної шини автомобіля Skoda Fabia наведено в табл. 1.

Рис. 3. Залежність бічного зсуву автомобіля S_y від пройденого шляху S_x при різних значеннях надлишкового тиску повітря P' у його спущеній шині

Апроксимовані залежності для визначення бічного зсуву автомобіля Sy від надлишкового тиску повітря в спущеній шині й пройденого шляху Sx

Дослідження отриманих експериментальних залежностей дало змогу визначити аналітичний вираз для розрахунків радіуса повороту автомобіля в площині дороги при русі його з розгерметизованою шиною при різних величинах надлишкового тиску повітря.

Залежність радіуса повороту автомобіля при русі зі спущеною шиною Nokian W 185/65 R14 86TM + S від надлишкового тиску повітря в ній наведено на рис. 4 (отриманий шляхом оброблення даних рис. 3, далі виконана апроксимація).

Залежність бічного зсуву автомобіля S від пройденого шляху S зі швидкістю V_a = 10 км/год при різних видах розгерметизації його шини наведено на рис. 7. У табл. 2 наведено апроксимовані залежності для визначення бічного зсуву автомобіля Skoda Fabia S залежно від надлишкового тиску повітря в розгерметизованій шині й пройденого шляху S_x.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7. Залежність бічного зсуву автомобіля S_y від пройденого шляху S_x при різних видах розгерметизації його шини (V_a = 10 км/год)

Таблиця 2

Апроксимовані залежності для визначення бічного зсуву автомобіля Sy від надлишкового тиску повітря в розгерметизованій шині й пройденого шляху Sx