Прочность дорожного полотна грунтовой дороги зависит, прежде всего, от гранулометрического состава и влажности опорной поверхности. Интенсивная эксплуатация транспортных средств приходится на период с положительными температурами воздуха (весна, лето, осень). Эти времена года характеризуется наиболее обильным выпадением осадков, что приводит к существенному снижению прочности опорной поверхности.
Формирование неровностей на грунтовой дороге обусловлено наличием впадин, где скапливается влага. Прочность грунта в этом месте резко снижается и при проезде транспортных машин образуется колея и углубления. Водитель вынужден снижать скорость движения машины перед впадиной с использованием тормозного управления, что, в свою очередь, приводит к сдвигу грунта в месте контакта колеса с опорной поверхностью и образованию новых неровностей. Таким образом, формируются группа неровностей, по которой движение транспортного средства осуществляется с невысокой скоростью. В зависимости от частоты появления таких групп неровностей формируется скоростной режим движения транспортного средства.
При движении по грунтовым дорогам, имеющим достаточно большое количество обособленных групп неровностей, транспортные средства и перевозимые грузы подвергаются интенсивным перемещениям подрессоренной массы. В отдельных случаях это приводит к появлению неспецифических отказов транспортного средства, обусловленных значительными динамическими нагрузками и повреждению перевозимых грузов.
На основе анализа существующих приборов и методов для определения ровности дорожного полотна был выбран прибор, представляющий собой одноколесный прицеп на двух однолистовых рессорах общей жесткостью 510 Н/см. Рессоры соединены с рамой прибора кронштейном и серьгами с шариковыми подшипниками качения. При такой подвеске обеспечивается минимальное трение, влияющее на вертикальные колебания колеса.
Для гашения вынужденных колебаний подрессоренной массы прибора используются два амортизатора, имеющие характеристику, соответствующую величине подрессоренной массы. Параметры прибора подобраны опытным путем в процессе испытания его на стенде с беговым барабаном, имеющим синусоидальную неровность.
Обследования ровности подъездных грунтовых дорог, по которым осуществляется перевозка грузов, использовалась методика косвенного контроля микропрофиля, основанная на относительных перемещениях подрессоренной и неподрессоренной масс прибора, конструкция которого описана выше.
При оценке состояния ровности грунтовой дороги режим движения автомобиля-тягача, буксирующего прибор, был выбран исходя из условия обеспечения постоянства скорости на всем участке по предварительным заездам. Скорость движения была принята 18 км/ч. В отдельных случаях, из обеспечения сохранности лабораторного комплекса скорость движения снижалась, что учитывалось при оценке состояния ровности грунтовой дороги в процессе обработки на ЭВМ.
Кроме перемещений подрессоренной массы прибора на магнитную ленту самописца фиксировались ускорения подрессоренной и неподрессоренной масс, пройденный путь в виде отметок пути, выдаваемых фотоэлектрическим датчиком, вмонтированным в колесо прибора.
Значение величины ускорений подрессоренной массы анализировалось с точки зрения наличия пробоев подвески, в этом случае при обработке микропрофиля с помощью компьютерных технологий результаты перемещений подрессоренной массы автоматически корректировались.
Пройденный путь регистрировался по отметкам пути движения через 0,09 м, которые использовались для оценки мгновенной скорости, и в качестве исходных импульсов при статистической обработке результатов оценки микропрофиля на ЭВМ.
В качестве оценочного параметра ровности грунтовой дороги был выбран 25-и метровый отрезок грунтовой дороги, на котором осуществлялось вычисление средней квадратичной величины колебаний подрессоренной массы. Длина отрезка обусловлена предварительным анализом результатов записанных процессов и является наиболее оптимальной с точки зрения привязки результатов к местности при последующих проведениях экспериментальных исследований.
Полученные результаты обследования ровности грунтовых дорог, используемые для перевозки продукции различного назначения в период положительных температур воздуха были выполненные в Рязанском районе. Полученные результаты показаны на графике (рисунок 1).
Ровность каждой подъездной дороги представлена в виде интегральной функции распределения среднеквадратичной величины перемещений подрессоренной массы прибора на 25 метровом участке. Кроме того, дано осредненное значение всех дорог, которое может быть принято за эталон для выбора дороги, где целесообразно проводить экспериментальные исследования
По виду интегральной функции значительно проще анализировать получаемую информацию, поскольку исключается влияние протяженности грунтовой дороги.
Анализ полученных данных позволяет сделать оценку состояния ровности грунтовой дороги по показателю ровности. Все дороги, имеющие интегральную функцию лежащую ниже от осредненного значения, имеют лучшие показатели ровности по сравнению с дорогами, интегральная функция которых располагается выше.
Разработанная методика оценки ровности грунтовых дорог может быть использована для оценки состояния дорожной поверхности всего маршрута, включая и другие участки с различными видами покрытий.
Полученные результаты обследования дороги могут быть использованы для разработки режима движения транспортного средства с учетом обеспечения сохранности перевозимых грузов.