Россия в климатическом отношении располагается в пределах четырех природно-климатических поясов: арктического, субарктического, умеренного и субтропического, причем основная часть территории расположена в пределах умеренного природно-климатического пояса. Каждый природно-климатический пояс характеризуется ярко выраженными особенностями, например, арктический пояс отличается морозной зимой, холодным летом при выпадении относительно небольшого количества атмосферных осадков, и значительными суточными колебаниями температуры воздуха.
Субарктический пояс характеризуется летом умеренными, а зимой – арктическими воздушными массами, в годовом разрезе наблюдаются значительные сезонные колебания температур воздуха. Материковая часть отличается суровой морозной зимой, прохладным летом и сплошным распространением зоны вечной мерзлоты.
В умеренном поясе преобладают воздушные массы умеренных широт со значительными колебаниями суточных температур атмосферного воздуха. Здесь выделяют области умеренного климата: морского, умеренно-континентального и муссонного.
Наибольшую по площади территорию занимает субтропический пояс с влажным умеренным летом и мягкой зимой при относительно небольших суточных колебаниях температур воздуха, давления и выделением значительного количества атмосферных осадков.
Климатические особенности территории определяют изменения температуры атмосферного воздуха, давления и влажности. В этой связи считаем целесообразным рассмотреть влияние каждого из этих факторов на изменение давления в шинах легкового автомобиля, которое в значительной мере определяет экономичность их эксплуатации, управляемость и связанную с ней безопасность движения. Тарновский В.Н. и другие авторы [1] проанализировав факторы, вызывающие повышенный износ шин, пришли к выводу о том, что одним из основных является несоблюдение норм внутреннего давления воздуха в шинах. Так, шины с пониженным внутренним давлением имеют повышенные деформации во всех направлениях. При качении их протектор более склонен к проскальзыванию относительно дорожной поверхности, в результате чего шины сильно разрываются. Результатом работы с пониженным давлением воздуха в шине может явиться проворачивание покрышки на ободе, которое вызывает отрыв вентиля камеры или разрушение ее в зоне крепления вентиля. При пониженном давлении увеличивается сопротивление качению колес, и вследствие этого значительно возрастает расход топлива. Случайное значительное снижение давления воздуха в шине может быть своевременно обнаружено по увеличенной деформации шины, по уводу автомобиля в сторону шины с пониженным давлением и ухудшению управляемости. При этом шины быстро перегружаются и изнашиваются. При пониженном давлении воздуха уменьшается жесткость шины и повышается внутреннее трение в боковинах покрышки, что приводит к кольцевому излому каркаса.
Увеличенное давление воздуха также приводит к снижению срока службы шин, но не так резко, как при пониженном давлении.
Рассмотрим влияние давления, относительной влажности и температуры атмосферы на давление воздуха в шине 175/70R13 легкового автомобиля ВАЗ.
Изменения температуры воздуха, давления, влажности могут быть вековыми, многолетними, годовыми, сезонными, месячными, декадными и суточными. При определении влияния климатических факторов на эксплуатационные характеристики автомобилей нас интересуют суточные характеристики и в большей степени изменения температуры воздуха, давления и влажности в течение рабочей смены автомобиля.
Определение давления в шинах автомобилей и его регулирование с применением инструментальных средств, как правило, выполняется водителем перед началом смены непосредственно перед выездом на линию. Проверка изменения давления в шинах в течение смены в подавляющем большинстве случаев проводится методом визуального осмотра во время остановок за исключением экстренных ситуаций, связанных с проколами, порезами или разрывами камеры.
Вопросы влияния климатических характеристик на давление в автомобильных шинах рассмотрены для летнего периода, который является наиболее нагруженным в году периодом в плане эксплуатации автомобиля. Исследования выполнены методом случайной выборки с использованием данных срочных наблюдений по постам Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) по состоянию на 31.07.2010. Результаты наблюдений за характеристиками в суточном режиме взяты по постам (станциям) в следующих городах: Архангельске, Астрахани, Краснодаре, Москве, Новосибирске, Ростове-на-Дону, Санкт-Петербурге, Сочи, Хабаровске, Перми, Якутске, которые являются довольно представительными для территории России. Информация по станциям предоставлена Государственным учреждением «Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации- Мировой центр данных» (ГУ «ВНИИГМИ-МЦД»).
На температуру газов в автомобильных шинах также оказывает влияние температура полотна дороги и температура обода колеса, особенно при езде в тяжелых условиях при частом торможении. Нами были выполнены отдельные точечные замеры температуры на поверхности автошин с использованием контактного электронного термометра отечественного производства ТЭН 5, диапазон измерения которого –60 до +200 °С, точность измерения – 0,3 °С. Определение давления в шине при изменении температурного режима окружающей среды выполнено с применением уравнения:
Р = а (273 + t)/0,0321∙M∙V,
где P – давление в автошине, мм рт. ст.; a – весовое количество газа, г, в данном объеме V, л; t – температура, °С; M – молекулярный вес газа.
Выполненные исследования и произведенные расчеты позволили нам сделать следующие выводы.
Во-первых, изменения давления атмосферного воздуха по постам наблюдения (на уровне станции) за 31.07 2010 г. составляло от 0 до 2 мм рт. ст., что находится в пределах точности измерения давления в автошине, вследствие чего этот фактор в дальнейшем исключается из рассмотрения анализа влияния климатических условий на изменение давления в шинах легкового автомобиля
Во-вторых, изменение относительной влажности воздуха за сутки по характеризуемым постам составляет от 20 % (пост г. Новосибирск) до 57 % (пост г. Краснодар). При этом содержание влаги в воздухе составляло порядка до 3,0 % массы воздуха, что также находится в пределах точности измерения давления в шине. Поэтому и эта характеристика исключена нами из анализа влияния климатических условий на давление в шине легкового автомобиля.
В-третьих, колебание температур воздуха по рассматриваемым постам характеризуется суточными амплитудами от 2 °С (пост г. Якутск) до 19,7 °С (пост г. Астрахань). При этом температура воздуха достигала 40,1 °С. Изменение давления в шинах при этом достигает 0,2 атм.
Измерение температуры шины в г. Сочи на трассе Сочи-Адлер в полдень, произведенное контактным электронным термометром ТЭН 5, показало, что температура поверхности достигала 58,4 °С, что больше температуры воздуха на 26,1 °С. При этом изменение давления в шине составляло 0,5 атм. Такие изменения давления в шине в течение смены значительно влияют на управляемость, надежность и экономическую эффективность эксплуатации автотранспорта на территории России.
Приведенные нами данные представляют точечные сведения, но они свидетельствуют о необходимости постановки вопроса регулирования давления в шинах автомобилей в процессе эксплуатации на государственном уровне.
В-четвертых, в данном направлении необходимы дополнительные исследования влияния климатических условий на изменение давления в шинах автомобилей по сезонам года. По нашему мнению, целесообразно определить влияние изменений температуры дорожного полотна и условий эксплуатации на температурный режим шин, а, следовательно, на давление в шинах легкового автомобиля.
Библиографическая ссылка
Колбасов А.Ф. К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ, ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА НА ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА В ШИНЕ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ // Успехи современного естествознания. – 2013. – № 1. – С. 129-131;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=31297 (дата обращения: 18.04.2024).