Вопросы практической технологии изготовления шин 2010 №1

Подождите немного. Документ загружается.

ЭКОЛОГИЯ,

ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

применению шипов противоскольжения, направленные на изучение их влияния на интен-

сивность износа дорожного покрытия. К исследованиям были привлечены такие исследова-

тельские учреждения, как

VTT/Transport

Research (Финляндия), Nordic Transport Research

(Швеция) и отдельные исследователи из США, Канады, Германии и Японии. Результатом

стало подтверждение и уточнение уже существующего законодательного регулирования ис-

пользования ошипованных шин во всех 50 штатах и округе Колумбия. Так в 32 штатах были

продолжены сезонные ограничения (например, возможно применение с 1 ноября до 1 апре-

ля), в 7 штатах (северных) осталась возможность неограниченного применения, а в 11 шта-

тах (южных) подтвержден полный запрет на ошипованные шины.

Большие расходы на исследовательские работы обоснованы тем, что дорожные службы

затрачивают огромные средства на восстановление и ремонт дорог, поврежденных шипами

противоскольжения. ODOT (Oregon Department of Transportation) оценил ежегодный ущерб

от ошипованных шин только на дорогах штата Орегон в 40 млн. долларов.

При этом практически во всех исследовательских отчетах утверждается, что ошипован-

ные шины более эффективны на льду по сравнению с любыми другими шинами, в том числе

всесезонными и специальными зимними без шипов. Однако они менее эффективны в других

условиях, в частности на сухом асфальте.

Целью многих исследований также был социоэкономический эффект от использования

ошипованных шин [33, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46] и экологическое влияние

на окружающую среду [25]. Исследования, проведенные в Alaska Department of Transporta-

tion, показали, что при использовании ошипованных шин значительно уменьшается время

междугородних перевозок, достигается сокращение расхода топлива и транспортных расхо-

дов. Кроме того, ущерб от аварийности по своему уровню сопоставим с расходами на ре-

монт дорог.

В Японии ошипованные шины полностью запрещены вследствие их значительного влия-

ния на уровень концентрации дорожной пыли. При этом, как указывается в исследованиях,

количество дорожной пыли после введения запрета было уменьшено, однако, увеличилось

число ДТП в периоды, когда дороги покрывались снежным накатом и льдом. Кроме того, в

исследованиях приводятся данные о том, что неошипованные шины полируют дорогу, по-

крытую снегом, снижая тем самым коэффициент сцепления, в то время как ошипованные

шины разрушают укатанный снег и лед, обеспечивая лучшие условия для неошипованных

шин.

Исследования, проведенные в Японии, показали также, что одной из альтернатив оши-

пованным шинам может быть соль. Приводятся расчетные данные, что если 75% проез-

жающих автомобилей оснащены ошипованными шинами, то достичь эквивалентной безо-

пасности можно, если на каждый километр дороги высыпать

тонн соли [23, 27].

В финских источниках 70-х годов отмечается, что наилучший эффект безопасности дос-

тигается при одновременном применении соли и ошипованных шин, но с середины 80-х го-

дов соль в Финляндии практически перестала использоваться для целей повышения безо-

пасности дорожного движения.

В России применение ошипованных шин в настоящее время остается не регламентиро-

ванным, несмотря на значимость проблемы износа дорожного покрытия и больших расходов

на поддержание исправного состояния федеральной дорожной сети.

•—

ВОПРОСЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

it*]

ЭКОЛОГИЯ,

ЭНЕРГО-

И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

4. Виды и свойства дорожного покрытия.

Дорога - это сложное инженерно-техническое сооружение (рисунок 1), основными эле-

ментами которой являются земляное полотно и расположенная на нем проезжая часть, в

свою очередь, состоящая из основания, дополнительного слоя основания и покрытия [47,

48, 49, 50, 51].

Дорожные покрытия подразделяются на четыре основные группы:

усовершенствованные капитальные (асфальто- и цементо-бетонные, брусчатые и

мозаиковые мостовые), применяемые на дорогах

III

категорий;

усовершенствованные облегченные

{щебеночные,

гравийные и клинкерные, обрабо-

танные органическими вяжущими материалами на битумной основе), применяемые

на дорогах II - IV категорий;

•**

переходные (гравийные, щебеночные, шлаковые, булыжные и из колотого камня

мостовые, а также грунтовые, пропитанные вяжущими веществами), применяемые на

дорогах

III

- V категорий и предназначенные для использования в будущем, как ос-

нование для усовершенствованных покрытий;

•**

грунтовые и другие виды покрытий из местных материалов, применяемые на дорогах

IV-V

категорий.

Рис. 1. Схема поперечного профиля автомобильной дороги.

1 - дорожное покрытие, верхний слой дорожной одежды; 2 - основание дорожного

покрытия, несущий слой дорожной одежды; 3 - дополнительный слой основания до-

рожного покрытия, дренирующий слой; 4 - дерн; 5 - крупный щебень; П.Ч. — про-

езжая часть. О - обочины. К - кюветы; а-а, б-б, в-в, г-r, д-д, е-е - последова-

тельность оттаивания дорожного полотна.

В свою очередь, категории дорог устанавливаются в зависимости от их значения (рес-

публиканские, областные, районные и т.п.) и технико-эксплуатационных характеристик (пер-

спективная интенсивность движения, расчетная скорость, ширина проезжей части, величина

продольных уклонов и т.д.). Дороги

и II категорий допускают нагрузку на одиночную ось не

более 10 т. Дороги остальных категорий - не более 6 т [47, 48, 49,

50,

51].

124

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

ЭКОЛОГИЯ,

ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

Шипы противоскольжения оказывают разрушительное воздействие на дорожное покры-

тие из-за ударного взаимодействия с поверхностью дороги, вследствие которого происходит

выкрашивание минеральных составляющих дорожного покрытия.

В состав дорожного покрытия входят минеральные составляющие различной твердости.

Одной из основных характеристик минералов является твердость. Стандартная шкала твер-

дости была предложена Фридрихом Моосом в

1811

году. Она представляет собой список из

минералов под номерами от 1 до 10 (см. таблицу 1), расположенных в порядке возрас-

тания твердости. Алмаз, как самое твердое природное вещество, имеет номер 10.

Таблица 1. Шкала твердости Мооса

Материал

Тальк

Гипс

Кальцит

Флюорит

Апатит

Полевой шпат

Кварц

Топаз

Корунд

Алмаз

Условная твердость

Следует отметить, что разница в твердости между каждыми двумя соседними эталонами

не одинакова.

Обычно твердость испытуемого образца определяется путем нанесения на нем царапи-

ны каким-либо предметом с уже известной твердостью.

Некоторые минералы имеют относительно малую твердость, но при этом почти не под-

даются излому или дроблению. Это свойство называется жесткостью минералов, значения

которой варьируют в широких пределах.

В дорожном строительстве в качестве материалов для дорожного покрытия применяются

твердые скальные грунты. К ним относятся: гранит, сиенит, диорит, габбро, порфир, ба-

зальт, андезит, диабаз, доломит, кварцит. Жесткость этих грунтов в водонасыщенном со-

стоянии больше 50

МПа.

Твердость минералов, входящих в их состав, находится в пределах

5-7 единиц по шкале Мооса.

Исходя из того, что жесткость и твердость минералов, входящих в состав дорожного по-

крытия, влияет на коэффициент восстановления скорости при ударе шипа о поверхность

дороги, она является одним из основных факторов, определяющих интенсивность ударного

взаимодействия шипов противоскольжения с дорожным покрытием.

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

ЭКОЛОГИЯ,

ЭНЕРГО-

И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

5. Износостойкость и работоспособность шипов

противоскольжения.

Износостойкость и работоспособность шипов определяется целым рядом факторов, ко-

торые можно разделить на конструктивные и эксплуатационные

[14,17].

Конструктивными факторами являются:

д размеры и конструкция шипа;

д высота выступания шипа из протектора шины;

д жесткость резины протектора;

д степень натяга при посадке шипа в отверстие протектора (определяется разностью

диаметров шипа и отверстия).

Эксплуатационными факторами являются.

д дорожные условия, т.е. степень обледенения дороги в местах эксплуатации автомо-

биля, наличие воды, соли и песка на дороге;

д стиль вождения (наличие постоянных резких разгонов и торможений или плавность

трогания с места и торможения).

Рис. 2. Изменение выступания шипов и износа шин

в зависимости от пробега.

С точки зрения конструктивных факторов, наивысшей износостойкостью и работоспособ-

ностью обладают те шипы, у которых обеспечено надежное удерживание их в протекторе

шины, минимальное раскрытие зазоров при отклонении шипа, в которые может попасть соль

и песок, и имеется возможность их утапливания в протекторе шины при движении автомо-

биля по очищенному ото льда и снега дорожному покрытию (голому асфальту или асфаль-

тобетону).

С точки зрения эксплуатационных факторов, наибольшую долговечность и работоспо-

собность может обеспечить плавность трогания автомобиля с места, отсутствие на поверх-

ности дороги песка и соли, а также избежание езды по чистому асфальту.

Как показали испытания, проведенные НИИАТ, правильно ошипованные шины в услови-

126

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

ЭКОЛОГИЯ,

ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

ях нормальной эксплуатации сохраняют эффективность до 35

-=-

40 тыс. км пробега на легко-

вых автомобилях и до 60 тыс. км на автобусах. Графики изменения выступания шипов и из-

носа шин в зависимости от пробега, составленные по результатам испытаний представлены

на рисунке 2.

6. Анализ причин нарушения работоспособности шипов в шине.

Нарушение работоспособности ошипованной шины происходит вследствие выпадения,

ослабления посадки, залегания, утапливания, износа или разрушения шипов [52]. Причина-

ми этого являются усталостный и абразивный износ стенок отверстия, старение материала

протектора, коррозионное и абразивное разрушение корпуса шипа и его твердосплавной

вставки и др.

Более подробно причины нарушения работоспособности шипов противоскольжения рас-

смотрены в таблице 2.

Таблица 2. Причины нарушения работоспособности шипов.

Выпадение

Износ материала

стенок гнезда (исти-

рание или разрыв)

Усталостное разру-

шение стенок отвер-

стия - следствие по-

вышенной амп-

литуды наклонов

шипа. Результат -

разрывы резины.

Усталостное разру-

шение стенок отвер-

стия - следствие

повышенных исход-

ных растягивающих

напряжений.

Результат - разры-

вы резины.

Абразивный износ

стенок отверстия -

следствие попада-

ния абразивных час-

тиц в гнездо шипа и

повышенных исход-

ных растягивающих

напряжений.

Результат - истира-

ние резины.

Ослабление

Износ корпуса шипа

(абразивный или

коррозионный)

Повышенная корро-

зионная активность

материала корпуса

шипа.

Недостаточно на-

дежная антикорро-

зионная защита

корпуса шипа

Повышенный абра-

зивный износ за-

щитного слоя вслед-

ствие попадания

абразивных частиц в

гнездо шипа.

Залегание

Недостаточные уп-

ругие силы (исход-

ные или снизившие-

ся в результате из-

носа) для возвраще-

ния шипа в исходное

положение

Несоответствие диа-

метра отверстия,

диаметра шипа и

свойств материала

протектора

Износ материала

стенок гнезда

Износ корпуса шипа

Утапливание

Разрушение (раз-

рыв) мате-риала

протек-тора в зоне

дна отверстия

Несоответствие диа-

метра отверстия,

диаметра верхнего

фланца шипа и

свойств материала

протектора

Усталостное разру-

шение материала

донной части отвер-

стия

Истирание материа-

ла донной части

отверстия

Разрушение

Тяжелые условия

работы вследствие

избыточного "усилия

прокола"

Недостаточная глу-

бина отверстия

Недостаточная тол-

щина подканавочно-

го

слоя.

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

127

ЭКОЛОГИЯ, ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

Снижение эластич-

ности материала

стенок отверстия -

следствие структур-

ных изменений е

результате перегре-

ва

Результат-вы-

крашивание резины

Разрушение стенок

отверстия - следст-

вие гидродинамиче-

ских эффектов, воз-

никающих в процес-

се эксплуатации

ошипованной шины

Результат - микро-

разрывы резины

Нарушение условий

летнего хранения

ошипованной шины

(сохранение влаги в

гнезде и, следова-

тельно электрохи-

мическая коррозия

корпуса шипа)

Все перечисленные дефекты нарушения нормальной работоспособности шипа в процес-

се эксплуатации ошипованной шины непосредственно связаны с двумя факторами: состоя-

нием шипа и состоянием упругой связи в месте посадки шипа в отверстие выступа протек-

тора. Анализ дефектов ошипованных шин показывает, что в большинстве случаев критич-

ным в этой взаимосвязанной системе является именно прочность посадки шипа. Так как

крепление шипа в протекторе шины осуществляется за счет сил, вызванных упругой де-

формацией материала протектора, любые нагрузки на шип непосредственно воспринима-

ются материалом протектора и вызывают в нем нарастание механических напряжений.

Кроме того, в процессе работы ошипованной шины присутствует перемещение шипа отно-

сительно прилегающего материала, вызывающее механический износ как шипа, так и стенок

отверстия под шип.

Физико-механические процессы износа, протекающие в области посадки шипа при его

работе, условно можно разделить на три

группы

J17,

52]:

I - абразивно-фрикционный износ протекторной резины;

- усталостный износ;

III

-тепло-химический износ.

Эти группы процессов износа резины тесно взаимосвязаны между собой. Так абразивный

износ, сопровождающийся истиранием резины с образованием микротрещин и царапин,

усиливает усталостный. Под воздействием повышенной температуры изменяются механи-

ческие свойства материала протектора, что также ускоряет износ.

7. Износ

дорожного

покрытия ошипованными шинами.

7.1. Анализ значимости износа дорожного покрытия ошипованными

шинами в разных странах.

Значимость проблемы износа дорожного покрытия шипами противоскольжения отражает-

ся официальной статистикой затрат на ремонт изношенных шипами дорог в различных стра-

нах мира.

Так, в штате Аляска (США), согласно исследованиям, проведенным Бартером и Джонсо-

ном, до введения ограничений на

использование

шипов противоскольжения ежегодно трати-

лось 5 млн. долларов США на восстановление износа дорожного покрытия, вызванного ис-

пользованием ошипованных шин [53,

54,

55, 56]. От 3% до 6% автомобилей, продолжающих

128

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • N2

1,2010

ЭКОЛОГИЯ,

ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

использование ошипованных шин в течение летнего сезона, приводили, приблизительно, к

20% ежегодного износа дорожного покрытия и были ответственны за 1 млн. долларов США

ежегодных затрат на восстановления дорог штата Аляска.

Эти расчеты были основаны на средней величине нормы изнашивания дорожного покры-

тия ошипованными шинами для Аляски: 3,3 мм или 22 тонны сношенного дорожного покры-

тия на миллион проездов ошипованных шин.

Министерство транспорта штата Орегон (США) оценило износ дорожного покрытия за

1974 г. в 1,1 млн. долларов США [57]. Эта величина существенно увеличилась с началом

массового использования ошипованных шин, возросшего с 1974 г. по 1994 г. в два раза.

Оценка полного ежегодного ущерба государственной дорожной сети штата в 1994 г. соста-

вила 37 млн. долларов США, а по всем дорогам штата, включая частные - 70 млн. долларов

США. Продолжительность жизни дорожного покрытия для асфальтированных дорог до на-

чала использования ошипованных шин составляла 14 лет, но с началом их использования

существенно сократилась, вследствие ускорившегося роста глубины колеи на дорожном по-

крытии из-за его разрушения шипами противоскольжения. А согласно правилам эксплуата-

ции дорог штата Орегон, при превышении 19-ти миллиметровой глубины колеи необходимо

восстановление дорожного покрытия. С плотностью транспортного потока в 120000 автомо-

билей в сутки такая глубина колеи достигалась менее чем за 10 лет [57].

На рисунке 3 показан пример колеи, образованной ошипованными шинами на одной из

дорог штата Орегон.

Рис. 3. Колея, образованная ошипованными зимними шинами.

Более свежие исследования проблемы износа дорожного покрытия ошипованными ши-

нами, проведенные в 2000 г. в штате Орегон, показали следующие результаты [58]:

фактические расходы, необходимые для возмещения износа дорожного покрытия

ошипованными шинами в течение

лет (с

1995

по 2005 гг.) для государственной до-

рожной сети штата составили приблизительно

103

млн. долларов США;

увеличение использования "легких" шипов противоскольжения может уменьшить

ежегодные расходы до 35% - 50% от первоначальной суммы, т.е. до 34-52 млн. $.

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

•

129

ЭКОЛОГИЯ, ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

По исследованиям, проведенным в Финляндии, автомобиль с четырьмя ошипованными

шинами, проезжая 100 км со скоростью 100 км/ч, выкрашивал

кг материала дорожного

покрытия в 1960-х годах и 2,5 кг в

1990-х.

Текущее изнашивание дорожного покрытия в Фин-

ляндии составляет только 22% от величины 1960-х годов

является следствием положи-

тельного эффекта от принятия ограничительных мер для ошипованных шин и совершенст-

вования дорожного покрытия. Согласно

[59],

сокращение износа дорожного покрытия и об-

разования колеи в Финляндии стало последствием создания эффективной системы ухода за

дорогами, введения контроля над использованием шипов противоскольжения, уменьшения

скорости движения автомобилей зимой и применением высококачественных дорожных по-

крытий. Повреждение дорожного покрытия шипами противоскольжения, как оценивалось,

составляло

45-100

млн. долларов США в

1980

г. и 35 - 50 млн. долларов США в 1990 г.

В исследовании также было установлено, что в Финляндии приблизительно 70% - 80%

износа дорожного покрытия путем образования колеи обусловлено ошипованными шинами.

Якобсон в своем исследовании изнашивания шведских дорог установил, что износ до-

рожного покрытия шипами противоскольжения в Швеции составил 100 г/автомобиль/км в

1975

г. и только 20 г/автомобиль/км в

1995

г. [60].

По оценкам Густафсона за зиму с

1988

1989 г.г. со шведских дорог было выношено

450000 тонн материала дорожного покрытия, что обошлось Швеции, приблизительно, в 300

млн. шведских крон (приблизительно 35 млн. долларов США в ценах соответствующих лет)

[61]. Полное изнашивание дорожного покрытия к

1994

1995 г.г. было уменьшено до 300000

тонн за зиму, что уже стоило приблизительно 200 млн. шведских крон (23 млн. долларов

США).

Якобсон и Хорнвэл в своем исследовании [62] установили, что от 60% до 90% образова-

ния колеи на дорожном покрытии обусловлено использованием ошипованных шин. Но эта

величина может быть уменьшена благодаря изменению конструкции шипов противосколь-

жения. Согласно результатам экспериментов Шведского дорожно-транспортного научно-

исследовательского института (Swedish Road and Transport Research Institute -

VTI)

по

ими-

тации износа дорожного покрытия, "легкие" шипы массой до 1 г сокращают износ дорожного

покрытия ошипованными шинами приблизительно на 50% в сравнении с более тяжелыми

стальными шипами массой более 1,8 г. [63].

Шведское правительство в настоящее время разрешает использование ошипованных

шин только в течение зимних месяцев. В результате, даже с ростом использования ошипо-

ванных шин, благодаря принятым мерам в отношении шипов противоскольжения, изнаши-

вание дорожного покрытия на дорогах Швеции значительно уменьшилось [62, 63].

Согласно норвежскому исследованию на 63000 км норвежских дорог шипами противо-

скольжения ежегодно вынашивается 300000 тонн материала дорожного покрытия. Если глу-

бина колеи превышает 25 мм для более чем 10% поперечного сечения дороги, то, согласно

норвежским правилам обслуживания дорог, дорожное покрытие укладывается заново. В

черте города с ограничениями скорости до 60 км/ч по тем же правилам глубина колеи огра-

ничена 35 мм. То есть, и в Норвегии затраты на восстановление дорожного покрытия, изно-

шенного шипами противоскольжения, имеют большие значения.

Однако в то время как есть несомненное подтверждение того, что ошипованные шины

являются причиной интенсивного изнашивания дорожного покрытия, необходимо отделять и

другую разновидность ускоренного износа дороги вследствие движения по ней большегруз-

130

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • N2 1,2010

ЭКОЛОГИЯ,

ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

ных автомобилей с высокими нагрузками на осях. Качественное исследование должно отли-

чать колею, появляющуюся от продавливания дорожного покрытия большегрузными авто-

мобилями, от колеи, образующейся в результате поверхностного изнашивания дорожного

покрытия ошипованными шинами.

Эти типы износа приводят к появлению колеи различного вида. Колея, образованная при

износе дорожного покрытия ошипованными шинами представляет собой выемку с острыми

углами (рисунок 4), в то время как колея, образованная деформацией дорожного покрытия

под действием чрезмерных вертикальных нагрузок, является более широкой и имеет мень-

шие размеры в поперечном сечении (рисунок 5).

Рис. 4. Колея при износе дорожного покрытия ошипованными шинами.

В некоторых исследованиях износ дорожного покрытия полностью приписывается оши-

пованным шинам

[35],

если ширина образованной колеи не совпадает по размерам с шири-

ной шасси большегрузных автомобилей.

Другие исследования признают, что, приблизительно, 20% - 30% изнашивания дорожно-

го покрытия относятся к неошипованным шинам и большегрузным автомобилям [59].

Рис, 5. Колея, образованная под действием чрезмерных вертикальных

нагрузок, возникающих от большегрузных автомобилей.

Таким образом, в результате анализа информации, полученной из многочисленных ис-

точников, можно сделать вывод, что износ дорожного покрытия ошипованными шинами яв-

ляется существенным и приводит к миллионным ежегодным убыткам.

7.2. Анализ исследований износа дорожного покрытия ошипованными

шинами.

7.2.1. Финляндия.

В Финляндии одним из наиболее масштабных исследований, посвященных износу до-

рожного покрытия ошипованными шинами, было исследование

Лампинена.

В период с 1982

г. по

1988

г. он ежегодно измерял глубину колеи на протяжении

10000

км дорог Финляндии и

исследовал воздействие отдельных факторов на образование колеи с целью определения

их относительной значимости. По его заключению, образование колеи было вызвано, глав-

ным образом, изнашиванием дорожного покрытия ошипованными шинами (70% - 80%).

Пластическая деформация дорожного покрытия под весом большегрузных автомобилей,

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН

N9 1,2010

ЭКОЛОГИЯ, ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

приводящая к образованию колеи, составила всего

10%

- 20%.

Интенсивность образования колеи на финских дорогах в этот период времени (с

1982

г.

по

1988

г.) равномерно уменьшалась. В

1982

г. средняя глубина колеи составляла

9,5

мм,

тогда как в 1988 г. это были уже только 5,9 мм. Причинами для уменьшения глубины колеи

послужило принятие новой эффективной системы управления состоянием дорог и увеличе-

ние масштабов ремонтных работ по восстановлению изношенного дорожного покрытия, на-

правленных, прежде всего, на ремонт дорог с самой глубокой колеей.

Средний ежегодный измеренный рост колеи (увеличение площади поперечного сечения

колеи) составил 487 мм

на каждые 1000 автомобилей среднегодового ежедневного транс-

портного потока (или 0,36 мм глубины колеи на каждые 1000 автомобилей среднегодового

ежедневного транспортного потока). Один автомобиль по данным исследования приводил к

потере 24 г дорожного покрытия на каждый пройденный километр, при этом один удар шипа

удалял с поверхности дороги

100

микрограммов материала дорожного покрытия.

Полный ежегодный ущерб от использования ошипованных шин в Финляндии в период с

1982

г. по 1988 г. составил 140 млн. финских марок (35 млн. долларов США).

Основываясь на результатах лабораторных и натурных экспериментов,

Лампинен

при-

шел к выводу, что интенсивность образования колеи существенно зависит от типа шипа. По

его данным изнашивание дорожного покрытия вызывается первичным ударом шипа о доро-

гу при входе в контакт с дорожной поверхностью и последующим царапаньем дорожного по-

крытия шипом противоскольжения при перекатывании шины через шип. Энергия удара шипа

о поверхность дороги зависит от массы шипа и его вертикальной скорости. Вертикальная

скорость шипа составляет, приблизительно, от

10%

до 15% от скорости движения автомо-

биля и зависит от типа шины и величины выступания шипа из протектора. Интенсивность

царапанья поверхности дороги шипом противоскольжения определяется силой давления

шипа на дорогу, которая зависит от величины выступания шипа из протектора шины и струк-

туры дорожного покрытия.

Научные исследования конструктивных и технологических параметров шипа противо-

скольжения сконцентрировались на величине выступания шипа из протектора шины, массе

шипа и силе давления шипа на поверхность дороги. Одно из оригинальных исследований,

на которые чаще всего ссылается большинство ученых, занимающихся данной проблемой

(например, Саарела [64],

Кеки

[65]) было проведено Систоненом и Алкио. Они устанавлива-

ли в дорожное покрытие плиту с 44 цилиндрическими вертикально стоящими образцами

горных пород: 22 гранитных цилиндра и 22 цилиндра кварцевого полевого шпата. Цилиндры

были жестко закреплены, и легковой автомобиль с одной ошипованной шиной проезжал по

плите по 100 раз в каждом направлении (т.е. общее количество проездов равнялось 200).

Ошипованная шина была установлена на передней оси автомобиля. Другие шины были

летними. Образцы горной породы перед экспериментом специально увлажнялись. Темпера-

тура эксперимента колебалась в пределах от

4°С

до 8°С. Изнашивание, о котором сообща-

ют, измерялось общей суммой потери цилиндрических образцов в весе, преобразованной к

объему

(см

Эксперимент проводился на скорости автомобиля в 100 км/ч для трех масс шила: 1,0 г;

2,3 г; и

4,1

г. А также для фиксированной массы шипа (2,3 г) на различных скоростях движе-

ния автомобиля: 60,

80,

100 и 120 км/ч.

Результаты эксперимента показали, что чем легче шип, тем меньше он изнашивает до-

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ШЙН

• № 1,

2010