Исследовательская работа "Шины и давление вот составляющая безопасного движения"
творческая работа учащихся на тему

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

«АМУРСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

(ГПОАУ АТК)

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ  КОНФЕРЕНЦИЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ

«Человек. Природа. Общество»

Тема исследовательской работы:

 «Шины и давление, вот составляющие безопасного вождения»

г. Свободный, 2017

Содержание

1. Введение

      Когда мы задаемся вопросом, что же оказывает наибольшее влияние на безопасность во время управления автомобилем, то здесь можно выделить большое количество различных факторов. Основными из них выступают водитель, автомобиль и дорога, по которой перемещается человек на своем автомобиля. И разумеется, погодные условия, при которых  происходит движение.
     Доказано, что именно качественные шины являются эффективным средством безопасности в автомобиле. С их помощью автомобиль, соприкасаясь с дорогой, помогает точно контролировать ситуацию. Особенно важную роль они отображают в быстро меняющихся или суровых погодных условиях: на льду, на снегу, на мокрой дороге или в непредвиденной ситуации, которая может внезапно возникнуть на дороге во время движения.
Именно безответственность и невысокое моральное воспитание водителей приводит к частым ДТП на дорогах.

Поэтому к исправности автомобиля  необходимо отнестись ответственно.

     И поскольку в исследовательской работе я  искал  взаимосвязь между состоянием колес и безопасностью, я не мог не обратить внимание на давлениях в шинах.  Исходя из вышесказанного,  решил  изучить качество и состояние шин автомобилей своей учебной  организации, проверить,  как давление в шинах влияет на тормозной путь автомобилей.

Цель исследования: изучить взаимосвязь между давлением в шинах и расстояние  тормозного пути.  Влияние этих факторов  на безопасность во время движения.

Задачи исследования:

1. Изучить литературу;

 2. Выдвинуть гипотезу и проверить ее;

3. Провести исследование и сделать вывод.

Гипотеза исследования: изменение давления в шинах влияет на длину тормозного пути.

2. Основная часть

2.1 История развития колеса и шины.

Появление первых колес

Колесо- это было великое изобретение, которое изменило жизнь людей.   С появленьем колеса

Происходят чудеса!

Как же жили – вот вопрос –

Раньше люди без колес?

Подробности создания первого колеса нам неизвестны, но археологи установили, что первое деревянное колесо было создано более 5 000 лет назад. Самые ранние колеса (глиняные модели колес) встречаются на территории современной Румынии и Украины. Следующие упоминания о колесе встречаются в Месопотамии в конце 4-го тысячелетия до н. э. Предшественником колеса можно считать известный до этого деревянный каток, который подкладывался под перемещаемый груз. Первоначально колесо представляло собой деревянный диск, насаженный на ось и зафиксированный клином.

Спустя некоторое время наши предки додумались заменить цельное деревянное колесо на колесо со спицами, что сделало возможным перевозки на дальнее расстояние. Поэтому, если изобретение колеса было первым шагом человека, то появление колеса со спицами можно назвать вторым.

Возможности к передвижению выросли, хотя, конечно, были все еще привилегией богачей. Некоторое время спустя, приблизительно 3 200 лет назад, колесо улучшили еще раз – к нему приспособили протекторы, сделанные из железа.

Но после этого шага вперед развитие колеса остановилось примерно на три тысячи лет – если не считать таких малозначительных событий, как появление стальных подшипников. В этот период колесо стало использоваться как лопастное рабочее колесо на мельницах и в производстве, как прялка или шестеренки часов.

Цельное деревянное колесо

19 и 20 века стали периодом множественных улучшений и изменений колеса. Гремела техническая революция, была создана первая шина. Это было крупное и даже «революционное» техническое достижение, и имена людей, причастных к нему, известны во всем мире. Даже сегодня люди все еще помнят этих пионеров создания шин - например, первую пневматическую шину создали Роберт Уильям Томпсон (RobertWilliamThompson) и Джон Бойд Данлоп (JohnBoydDunlop).

Деревянные колеса с железными протекторами

А создание шины с радиальным кордом, как утверждают некоторые, связано с появлением компании Michelin. Но благодаря этому интересу к первым шинам и их создателям возникла странная ситуация - хотя развитие колеса и шин стало для всех тесно связано с Michelin, Bridgestone и Goodyear, именно колесам уделялось все меньше внимания. Ferrari использует шины Bridgestone – и всех интересуют шины, но не колеса.

О многочисленных стадиях развития колеса забыли: о замене деревянных спиц более легкими стальными спицами, о появлении и эволюции запасного колеса, о центральной втулке (втулка Rudge), о спаренных колесах. Забыли и о первых колесах, штампованных из листовой стали, и о появившихся в 1920-е годы колесах с дисками из лёгкого сплава (Bugatti) – об очень многих важных новшествах. Всемирное внимание приковано к шинам.

Колеса развиваются медленнее, чем шины. Сталь и алюминий до сих пор считаются основными материалами для их изготовления, и очень мало кто из производителей отходит от этой нормы. Сейчас развитие колеса в основном сосредоточено на применении к его созданию новых технологий - обработки материала выдавливанием, созданию полых элементов конструкции из более тонких листовых металлов.

История изобретения шины

Каучук веками использовался коренными жителями южной Америки, которые протыкали стволы каучуконосных деревьев и собирали стекавшую

молокообразную жидкость, сушили ее над огнем или на солнце, а затем изготавливали из получившейся вязкой массы обувь или игрушки. Вскоре после открытия Америки, Христофор Колумб отметил в своем дневнике, что гаитянские дети играли интересным пружинящим мячиком, сделанным из этого вещества.  Первый образец каучука, посланный в Европу, прибыл туда вместе с французскими исследователями в 1736 году. Но большой пользы в нем никто не увидел, он демонстрировался богатыми европейцами в качестве причудливой вещицы или использоваться как карандашный ластик  - отсюда и английское название rub-ber «то, чем стирают».

 Несмотря на многочисленные изменения в производстве и изготовлении колеса, их конструкция к XVIII веку практически не претерпела значительных изменений.

С появлением в Европе каучука, привезенного из Америки, колеса начали обтягивать массивными каучуковыми бандажами. В то время они назывались грузолентами, однако до появления прообраза современных шин было еще далеко.

В двадцатые годы XIX века Чарльз Макинтош (CharlesMacintosh) придумал пропитать льняную ткань жидким каучуком, таким образом, придав ей воздухо- и водонепроницаемые свойства. Но для изготовления колес его изобретение стало применяться не сразу. Благодаря Макинтошу в жизни человека появились непромокаемые плащи, но не пневматические шины. Их открытие принадлежит совершенно другому человек.

Изобретение резины

         В 1834 году Чарльз Гудиер (CharlesGoodyear) столкнулся с проблемами, мучившими каучуковую индустрию с самого начала ее существования и лишавшими ее возможности производства полезной продукции. Однажды, будучи в Нью-Йорке, он заглянул в магазин компании RoxburyRubber. Во время беседы, владелец магазина Е.М. Чаффи сказал ему: «Что действительно нужно компании это найти способ, чтобы каучук перестал плавиться, липнуть и разрушаться при жаркой погоде и растрескиваться при холодной». Гудиер воспринял слова Чаффи как личный вызов. Зимой 1839 года неутомимый изобретатель Чарльз Гудиер, прослывший среди местных большим чудаком, обронил у себя в доме в городке Вобурн, штат Массачусетс, смесь каучука и серы на раскаленную пузатую печку. Это неловкое движение стало кульминацией многолетних попыток превратить сырой каучук в прочный эластичный материал. Так, по воле случая, Чарльз Гудиер открыл процесс вулканизации.

Первые «воздушные» колеса

         Первая в мире резиновая шина была изобретена Робертом Уильямом Томсоном. В патенте № 10990, датированным 10 июня 1846 г., написано: «Суть моего изобретения состоит в применении эластичных опорных поверхностей вокруг ободьев колес экипажей с целью уменьшения силы, необходимой для того, чтобы тянуть экипажи, тем самым, облегчая движение и уменьшая шум, который они создают при движении». В патенте изложена конструкция изобретения, а также материалы, рекомендуемые для его изготовления. Шина накладывается на колесо с деревянными спицами, вставленными в деревянный обод, обитый металлическим обручем. Сама шина состояла из двух частей: камеры и наружного покрытия. Камера изготавливалась из нескольких слоев парусины, пропитанной и покрытой с обеих сторон натуральным каучуком или гуттаперчей в виде раствора. Наружное покрытие состояло из соединенных заклепками кусков кожи. Томсон оборудовал экипаж воздушными колесами и провел испытания, измеряя силу тяги экипажа. Испытания показали уменьшение силы тяги на 38 % на щебеночном покрытии и на 68 % на покрытии из дробленой гальки. Особо отмечались бесшумность, удобство езды и легкий ход кареты на новых колесах. Результаты испытаний были опубликованы в журнале «MechanicsМаgazin» 27 марта 1849 г. вместе с рисунком экипажа. Можно было констатировать, что появилось крупное изобретение: продуманное до

конструктивного воплощения, доказанное проведенными испытаниями, готовое к совершенствованию. К сожалению, на том дело и закончилось. Не нашлось никого, кто бы занялся этой идеей и довел ее до массового производства с приемлемой стоимостью. После смерти Томсона в 1873 году, “воздушное колесо” было забыто, хотя образцы этого изделия сохранились.

Изобретение резиновой пневматической камеры, ниппеля  и насоса

         Ричард Линдон (RichardLindon) построил свой дом возле школы Регби. Организовал с супругой предприятие по изготовлению обуви и мячей для учеников и преподавателей школы. Так как мячи в то время изготавливались из свиных мочевых пузырей, они были недолговечны. Помимо того, что супруга Линдона была мать 17 детей, она постоянно подвергалась риску заболеть, надувая мочевые пузыри порой больных свиней. Скоро, она скончалась от инфекции, полученной на работе.

Опечаленный Линдон, стал искать замену мочевым пузырям, и изобрел резиновую камеру с ниппелем, которая накачивалась с помощью насоса. В 1862 году он показал свое изобретение на выставке в Лондоне, и получил за него золотую медаль. Из-за пережитой трагедии, Линдон намеренно не стал патентовать изобретенные им резиновую камеру, ниппель и насос.

Изобретение автошины

 Важную  роль  в  популяризации пневматических шин сыграли братья-французы Андрэ и Эдуард Мишлен (Michelin), которые являются фактическими прародителями известной компании по производству авторезины. На своем автомобиле «Молния», «обутом» в пневматические шины, они участвовали в гонке Париж – Бордо – Париж в 1897 году. Трудно назвать первый результат применения таких шин на практике успешным, ведь братья пришли к финишу последними, хотя и уложились в положенный организаторами временной интервал. На пути к финишу Эдуарду и Андрэ пришлось менять проколотые шины более шестидесяти раз! После окончания гонки они естественно подверглись нападкам и шуткам

острословов и коллег по автомобильному ремеслу. Однако братья не отчаивались и продолжали верить в будущее пневматических шин, и как показывает наше время – их вера была оправдана. Но в начале никто не хотел использовать такие шины. Братьям приходилось даже бесплатно раздаривать комплекты шин парижским извозчикам, чтобы как-то популяризировать пневматические шины.

Изобретение радиальной автошины

         Артур Уильям Саваж, был бизнесменом, изобретателем и исследователем. Наиболее известен как изобретатель винтовки с рычажным взводом Саваж модель 1899,  которая оставались в производстве более 100 лет. Основатель «Savagearms» – компании, нынешнего мирового лидера по производству спортивного оружия. Он также изобрел  Саваж торпеду которая была поставлена на вооружение бразильского флота, был пионером в изобретении безоткатных орудий за которое он так и не получил признание. В 1901 году А..У. Саваж переехал в Калифорнию, где организовывает компанию по производству автошин и камер. Здесь он в 1915 году первым изобрел и запатентовал радиальные шины. Радиальная конструкция получила дальнейшее развитие и широкое применение, и из-за своих преимуществ, стала стандартной конструкцией практически для всех автомобильных шин.

Для хранения шин выбирается сухое, прохладное, темное помещение. Подальше от контакта с любыми химикатами, включая смазки, топливо, тем более растворители, потому что они медленно, но верно разъедают резину. Хранящиеся шины нужно держать подальше от электромоторов и сварочных аппаратов, потому что они производят озон, а именно озон является причиной высыхания и растрескивания авторезины. 

1.2. Результаты анкетирования.

      Прежде чем, как приступить к  исследованию, я  предложили работникам  нашей организации   ответить  на несколько вопросов, по которым можно определить популярность марок шин. Результаты опроса представлены  в таблице.

Определение  популярности марки шин среди опрошенных.

Из 15 опрошенных, наибольшее предпочтение было отдано шинам марки Britchstore.

2.3. Методика определения давления  в шинах

      Не маловажным фактором безопасности, является давление в шинах. Рекомендованное давление в шине можно узнать на табличке расположенной возле дверцы водителя

Максимально допустимое давление в шинах обозначается на боковинах шин. 
Давление в шинах проверяется до начала поездки, т.к. при движении шины нагреваются и давление в них возрастает примерно на 0,2 кг/см2.

При  недостаточном давлении в шине, создается большее сопротивление качения в результате больший расход топлива и неравномерный износ протектора.

При снижении давления в автошине, значительно увеличивается риск аквапланирования на мокрой дороге, а также растет возможность набить грыжу при преодолении бордюр, рельс и других препятствий.

Внимание! При разности давления в управляемых шинах в 1 кг/см2, во время вхождения в поворот риск срыва автомобиля с дорожного полотна увеличивается в 2 раза!

Избыточное давление в автошине, ведет к увеличению динамических нагрузок на ходовую часть автомобиля, значительно сокращая ее ресурс.

Рекомендуется  проверять и выравнивать давление не реже одного раза в месяц.

Поскольку мелочей в безопасности не бывает, необходимо тщательно следить за техническим состоянием автомобиля. И лучше 1 раз в 2 недели проверять давление в шинах.

Существуют два основных фактора, которые наиболее часто и существенно влияют на давление в шинах: температура и нагрузка. Многие об этом не знают, поэтому при перемене погоды, сопровождающейся большими перепадами температур, давление в шинах не контролируют. И напрасно. Если при температуре +5°С довести давление в шинах (175/70R13) до нормы (например 2,0 бара), то после потепления до +25°С оно может подскочить до 2,8 бара. После загрузки автомобиля по максимуму эта же цифра способна увеличиться и до 3,3 — 3,6 бара. Солнечным летним днем сюда еще добавляется и температура раскаленного на солнце асфальта, а также разогрев колеса в результате работы сил трения, вследствие чего давление может выйти за пределы максимально допустимого значения.

Процедура замера давления в шинах не такая простая, как может показаться на первый взгляд. Как вы, наверное, уже поняли, при частичной и полной

загрузке автомобиля  давление в покрышках разное. В руководствах по эксплуатации автомобилей значение рабочего давления чаще указываются при частичной загрузке (один — три человека) и реже — при полной (более трех человек).Практически все автовладельцы, как правило, знают только одно значение — первое. О том, что после полной загрузки оно возрастает, а тем более о том, каким оно должно быть, редко, кто задумывается. В этом и заключается опасность. Представьте себе, что вы загрузили машину «под завязку» и где-то на трассе вам захотелось, для верности, измерить давление. Вместо положенных двух атмосфер (бар, кгс/кв. см) манометр покажет все три, что, естественно, будет выше нормы. Реакция на это одна — довести давление до нормы, т. е. приспустить шины. В результате загруженный автомобиль будет двигаться на полуспущенных колесах.

3. Исследовательская часть

3.1. Проведения экспериментальной части

Как правильно определить давление в шинах? 

Давление в шинах устанавливается в зависимости от того, на какой технике эти шины эксплуатируются и какова  максимальная нагрузка на них.

Для замеров давления в шинах необходимо пользоваться специальными приспособлениями (манометром). (См. фото 1-4)

Для  исследовании были выбраны:

ВАЗ 2107 - «Жигули»;

ЗИЛ ММЗ45023 - грузовой автомобиль;

Т 150 К – трактор;

Фатон.

Изучая литературу, были найдены  рекомендации по  оптимальному  давлению в шине, которые отталкиваются от того, в каких условиях эксплуатируется транспортное средство, какова его мощность и оптимальная нагрузка на ось.

 Давление воздуха в шинах (кгс/см)

Давление в шинах не должно быть ниже приведенных в таблице величин (давление указано в барах на холодных шинах)

Проверка давления воздуха на холодных шинах.

Уже через несколько километров непрерывной езды давление в шинах поднимается примерно на 0,2—0,4 бар. Это повышение учтено в рекомендациях относительно давления воздуха в шинах и поэтому не следует занижать приведенные там данные. Лучше всего иметь собственный манометр, чтобы измерять давление перед началом движения на холодных шинах. (См. фото 5-7)

При проведении тестирования мы задали себе вопрос, как давление в шинах влияет на тормозной путь (от которого, несомненно, зависит  безопасность на дороге), и увеличивается ли давление после «пробежки» транспортного средства?  Полученные данные сведены в таблице.

          Замеры выполнялись на транспортных средствах, в условиях учебного автодрома, с сухим асфальтовым покрытием. Экстремальные условия создать было не возможно, поскольку это привело бы к нарушению техники безопасности.

Поэтому все транспортные средства, участвующие в эксперименте, тестировались при скорости 30 км/ч, а длина пробега составляла 5 – 10 км (в зависимости от транспортного средства).

Из полученных данных следует, что при небольшом пробеге давление в шинах существенно не изменяется, но даже небольшое увеличение давления в шинах изменяет длину тормозного пути в большую сторону. В нашем случае длина тормозного пути увеличилось на 20-50 см (данные выбраны из нескольких замеров). (См. фото 8-9)

       На изменение давление в шинах, а значит и длину тормозного пути влияет загруженность ТС, при исследовании загруженность была минимальной.

     В связи с тем, что в эксперименте участвовал грузовой автомобиль и колесный трактор, которые имеют большие размеры колес (диаметр и ширина шины), достаточно прогреть их был не возможно. Поэтому давление и тормозной путь этих транспортных средств практически не изменился.

4. Заключение

Подходя к концу своей исследовательской работы, можно смело сделать выводы:

я могу подтвердить свою гипотезу, что давление в шинах влияет на длину тормозного пути, а именно при увеличении давления в шинах длина тормозного пути увеличивается, а при уменьшении – тормозной путь сокращается.Кроме этого на длину тормозного пути влияет скорость движения, загруженность ТС, погодные условия,  дорожное покрытие и др.

Водителям любых транспортных средств, необходимо учитывать все факторы, влияющие на тормозной путь, среди которых давление в шинах играет не маловажную роль. Не внимательное отношение к этому фактору, может привести к дорожно-транспортным происшествиям (ДТП).

При подготовке данной работы, я изучал специальную литературу, интернет ресурсы, которые помогли мне узнать историю создания колеса и шины, правила замеров давления в шинах, технику безопасности при эксплуатации ТС.

В ходе опроса я узнал,  каким маркам шин водители нашего лицея отдают предпочтение.

Вывод:

Мое исследование поможет мне в дальнейшем при  формировании профессиональных компетенций,  поспособствует формированию более серьезного  отношения  к эксплуатации ТС.

5. Список используемых источников

1.Баранов Л.Ф. Техническое обслуживание и ремонт машин: Учеб.пособие. Ростов н/Д: Феникс, 2001

2.Чумаченко Ю.Т. Эксплуатация автомобилей и охрана труда на автотранспорте: Учебник.Ростов н/Д: Феникс, 2002

3.Чумаченко Ю.Т., Герасименоко А.И. АВТСЛЕСАРЬ. Устройство. Техническое обслуживание и  ремонт автомобилей. Ростов н/Д: Феникс. 2004

4. http://avto-blogger.ru/istoriya/istoriya-sozdaniya-kolesa.html

5. http://www.bibliotekar.ru/enc-Tehnika/114.htm

6. http://www.doroga78.ru/repair/627

ПРИЛОЖЕНИЕ

Памятка водителю

• Бережное отношение к шине способствует максимальному использованию ресурса шин.
• Проверяйте правильность комплектации автомобиля шинами по размеру, конструкции, форме профиля, типу и степени износа рисунка протектора. Устанавливайте на сдвоенные колеса и оси одинаковые шины.
• Соблюдайте нормы внутреннего давления в шинах, в том числе и запасной. Не снижайте давление в шинах при увеличении его от нагрева при движении автомобиля.
• Перед выездом на дорогу внимательно осмотрите шины с целью выявления дефектов (местные повреждения, износ протектора, застрявшие предметы и др.).
• Не перегружайте автомобиль, распределяйте груз равномерно.
• Не допускайте резкого торможения автомобиля, кроме случаев аварийной ситуации.
• Снижайте скорость движения в трудно проходимых местах, у светофоров, шлагбаумов, на поворотах.
• Избегайте резких ударов об острые и выступающие предметы, не подъезжайте вплотную к краю тротуара или другим предметам, оберегайте шины от повреждений.
• Не допускайте эксплуатацию шин при появлении индикаторов предельного износа рисунка протектора.
• Своевременно направляйте шины для проведения ремонта местных повреждений.
• Своевременно производите замену автошин в соответствии со временем года.
• При проверке и регулирование давления в шине, нужно учитывать следующее: проверьте давление, когда шина холодна, не регулируют давление на теплой шине (при движении автомобиля давление в шине повышается). На каждой оси автомобиля давление в шинах должно быть одинаковым, могут быть различия в давлениях на передних и задних колёсах. Крышки клапана должны быть сильно закрыты, поскольку они защищают клапан от пыли и грязи и таким образом препятствуют их загрязнению. Если у вас где-то не хватает крышек, наденьте их без замедлений.
• Проверяйте схождение и развал колес передней подвески. Устраняйте неисправности ходовой части автомобиля.