Исследование влияния летних метеорологических факторов в

Секция 1 «АВТОМОБИЛИ, ТРАКТОРЫ, СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОЛЕСНЫЕ И ГУСЕНИЧНЫЕ МАШИНЫ»,
подсекция «Автомобили».
Исследование влияния летних метеорологических факторов
в России на давление воздуха в шинах легковых автомобилей
Колбасов А.Ф., Ткаченко В.П.
МГТУ «МАМИ»
В климатическом отношении Россия находится в пределах арктического,
субарктического, умеренного и субтропического природно-климатических поясов (рис.1).
Основная часть территории расположена в пределах умеренного пояса. Каждый из
природно-климатических поясов имеет свои особенности. Так, арктический пояс отличается
очень морозной зимой и холодным летом при выпадении относительно малого количества
атмосферных осадков. Суточные колебания температур воздуха – значительные.
Субарктический пояс характеризуется летом умеренными, а зимой – арктическими
воздушными массами. Здесь в годовом разрезе наблюдаются значительные сезонные
колебания температур воздуха. Материковая часть отличается суровой морозной зимой,
прохладным летом, сплошным распространением зоны вечной мерзлоты. В умеренном поясе
преобладают воздушные массы умеренных широт со значительными колебаниями суточных
температур воздуха. Здесь выделяют области умеренного климата: морского, умеренноконтинентального и муссонного. Небольшую по площади территорию занимает
субтропический пояс с влажным, умеренным летом и мягкой зимой при относительно
небольших суточных колебаниях температур воздуха, давления и выпадением значительного
количества атмосферных осадков.
Климатические особенности определяют изменения температур воздуха, давления,
влажности. Рассмотрим влияние каждого из этих факторов на изменение давления воздуха в
шинах легкового автомобиля, которое в значительной мере определяет экономичность их
эксплуатации, управляемость и связанную с ней безопасность движения [ 1 ]. Изменения
рассмотрим на примере шины 175/70R13 легкового автомобиля ВАЗ.
Изменения температуры воздуха, давления, влажности могут быть вековыми,
многолетними, годовыми, сезонными, месячными, декадными, суточными. Естественно, что
при определении влияния климатических факторов на эксплуатационные характеристики
автомобилей нас больше всего будут интересовать суточные характеристики и в
значительной степени изменения в течение рабочей смены. Определение давления в шинах
автомобилей и его регулирование с применением инструментальных средств, как правило,
выполняется водителями перед началом смены при выезде на линию. Проверка изменения
давления в шинах в течение смены в большинстве случаев производится методом
визуального осмотра во время остановок за исключением экстренных ситуаций, связанных с
проколами, порезами или разрывами покрышки (камеры). Вопросы влияния климатических
характеристик на давление в шинах автомобиля рассмотрены для летнего, наиболее
нагруженного в году периода их эксплуатации. Исследования выполнены методом
случайной выборки с использованием данных срочных наблюдений по постам
Гидрометслужбы России по состоянию на 31.07.2010 г. Результаты наблюдений за
характеристиками в суточном режиме взяты по постам в городах Архангельск, Астрахань,
Краснодар, Москва, Новосибирск, Ростов-на-Дону, Санкт-Петербург, Сочи, Хабаровск,
Пермь, Якутск. Они являются довольно представительными для территории России. Их
изменение в суточном режиме приведено на рис. 2. Кроме того, на рис. 1 приведены
изменения этих характеристик в годовом разрезе по среднемноголетним данным с
привлечением постов по территории стран, прилегающих к России.
Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и
тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию
МГТУ «МАМИ».
169
Секция 1 «АВТОМОБИЛИ, ТРАКТОРЫ, СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОЛЕСНЫЕ И ГУСЕНИЧНЫЕ МАШИНЫ»,
подсекция «Автомобили».
Рисунок 1
Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и
тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию
МГТУ «МАМИ».
170
Секция 1 «АВТОМОБИЛИ, ТРАКТОРЫ, СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОЛЕСНЫЕ И ГУСЕНИЧНЫЕ МАШИНЫ»,
подсекция «Автомобили».
Влажность воздуха, W, %
120
Архангельск
100
Астрахань
Краснодар
W
,%
80
Москва
Новосибирск
60
Ростов-на-Дону
40
Санкт-Петербург
Сочи
20
Хабаровск
Пермь
0
0
3
6
9
12
15
18
21
24
Якутск
t, ча с
Давление атмосферное, Р.(мм. рт.ст)
Р
770
765
Архангельск
760
Астрахань
755
Краснодар
750
Москва
745
Новосибирск
740
Ростов-на-Дону
735
Санкт-Петербург
730
Сочи
725
Хабаровск
Пермь
720
0
3
6
9
12
15
18
21
24
Якутск
t, ча с
Темпиратура воздуха, T C
P(м
м.рт.ст)
45
40
Архангельск
35
Астрахань
30
Краснодар
Москва
25
Новосибирск
20
Ростов-на-Дону
15
Санкт-Петербург
10
Сочи
5
Хабаровск
Пермь
0
0
3
6
9
12
15
18
21
24
Якутск
t, час
Рисунок 2
Известно, что значительное влияние на температуру газов в шинах автомобилей также
оказывает температура полотна дороги и обода колеса, особенно при движении в тяжелых
Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и
тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию
МГТУ «МАМИ».
171
Секция 1 «АВТОМОБИЛИ, ТРАКТОРЫ, СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОЛЕСНЫЕ И ГУСЕНИЧНЫЕ МАШИНЫ»,
подсекция «Автомобили».
дорожных условиях и при частых торможениях. Отдельные точечные замеры температуры
на поверхности шин были выполнены с использованием контактного электронного
термометра отечественного производства ТЭН 5 (диапазон измерения -600С - +2000С,
точность измерения 0,30С) в г. Сочи. Определение давления воздуха в шине при изменении
температурного режима окружающей среды выполнено с использованием уравнения:
Р = а (273 + t)/ 0.0321 M V,
где: Р - давление в шине в мм рт. ст.; а – весовое количество газа (в г) в данном объеме
V (в л); t – температура в 0С; М- молекулярный вес газа.
Выполненные исследования и расчеты позволяют сделать следующие выводы:
1. Изменения давления атмосферного воздуха по постам наблюдения за 31.07.2010г.
составляло от 0 до 2 мм рт. ст., что находится в пределах точности измерения давления в
шине. Поэтому этот фактор в дальнейшем исключается из рассмотрения влияния
климатических факторов на изменение давления воздуха в шинах легкового автомобиля.
2. Изменение относительной влажности воздуха за сутки по постам составляет от 20 %
(пост г. Новосибирска) до 57 % (пост г. Краснодара). При этом содержание влаги в воздухе
не превышало 3 % массы воздуха, что также находится в пределах точности измерения
давления в шине. Поэтому и эта характеристика из анализа влияния климатических условий
на давление в шинах легкового автомобиля исключается.
3. Колебание температур воздуха по рассматриваемым бю постам характеризуется
суточными амплитудами от 2 0С (пост г. Якутска ) до 19,7 0С (пост г. Астрахани). При этом
температура воздуха достигала 40,1 0С. Изменения давления в шинах при этом достигают 0,2
атм. Измерение температуры шины в г. Сочи на трассе Сочи – Адлер в полдень контактным
электронным термометром показало, что температура поверхности достигала 58,4 0С, что
больше температуры воздуха на 26,1 0С. При этом изменение давления в шине составляло
0,5 атм. Такие изменение давления в шинах в течение смены серьезно сказываются на
управляемости, надежности и экономической эффективности эксплуатации автотранспорта
на территории России. Приведенные данные представляют собой точечные сведения. Но и
они показывают, что вопросам регулирования давления воздуха в шинах автомобилей в
процессе эксплуатации должно уделяться достаточное внимание.
4. В данном направлении необходимы дополнительные исследования влияния
климатических условий на изменение давления в шинах автомобилей по сезонам года.
Крайне желательно определить влияние температуры дорожного полотна и условий
эксплуатации на температурный режим шин, а, следовательно, давление в шинах колес
автомобилей.
Литература:
1. Тарновский В.Н., Гудков В.А., Третьяков О.Б. Как увеличить пробег шин. Советы
автолюбителям.-М., Транспорт, 1993.
2. Х.Кухлинг. Справочник по физике.-М., Мир, 1982.
3. В.П.Ткаченко, А.Ф.Колбасов. Изменение давления в шинах легковых автомобилей
при изменении температуры. Современные наукоемкие технологии (технические науки) №6,
2010, с.48-51
Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и
тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию
МГТУ «МАМИ».
172