Условия; работы водителей также затрудняются из-за высоких температур воздуха в кабине, доходящей до 60°С на уровне головы и до 50°С на уровне ног водителя. Температура воздуха под капотом двигателя доходит до 85°С, а температура наружных частей кабины достигает 75°С, в результате чего снижается работоспособность и повышается утомляемость водителей. Высокие температуры воздуха в кабине вызывают обильное потовыделение, а солнечное освещение вызывает быстрое утомление глаз и появление головных болей. Неровности дороги — глубокие выбоины и ямы, особенно скрытые слоем лессовой пыли, приводит к частым ударам колес, передающимся в кабину автомобиля, вследствие чего у водителей наблюдаются случаи травм.
Сохранению нормальной работоспособности водителей помогает правильный режим дня. Организм меньше обезвоживается, если начинать работу в утренние часы и заканчивать в 11—12 ч дня, делая перерыв до 17—18 ч, после чего снова продолжать рейс.
Не менее важное значение имеет питьевой режим. Исследования, проведенные в районах г.г. Ташкента и Ашхабада, дают основания рекомендовать для питья зеленый чай, который нужно употреблять небольшими порциями 100—150 г перед выездом в рейс. Когда жидкость вводится в организм постепенно, она расходуется более экономно — медленнее испаряется с поверхности кожи. Установлено, что путем тренировки можно повысить устойчивость организма к перегреванию.
Частые ветры, поднимающие тучи пыли и песка, отсутствие характерных местных ориентиров и миражи затрудняют ориентирование. Водители должны научиться, отличать миражи от действительных местных предметов, уметь предохранять себя от укусов ядовитых змей, скорпионов, фаланг и других насекомых и оказывать помощь при укусе. Для защиты во время песчаных бурь водителей необходимо снабжать специальными повязками и очками, предохраняющими глаза от ярких солнечных лучей, песка и пыли.
В условиях пустынной местности большое значение приобретает проведение мероприятий по повышению проходимости автомобилей, а также обеспечению самостоятельности движения отдельных колонн.
Для обеспечения, проезда автомобилей по сыпучим пескам целесообразно применение металлических сеток, которые обеспечивают проезд по ним до 600 автомобилей. Сетка для устройства одной колеи имеет ширину 1,0 м, длину 20 л и изготовлена из проволоки диаметром 3,00 мм. Размер ячеек — 30X30 мм, боковые крепления сеток и расчалки между колесопроводами — мягкий трос диаметром 5 мм. Вес 1 км колейной дороги — 8,0 т. Такая сетка, использованная в барханных песках, показала хорошую проходимость автомобилей. Для укладки колейных дорог из проволочной сетки на участках сыпучих песков целесообразно иметь специальный автопоезд, состоящий из автомобиля-путеукладчика, автокрана для погрузки на автомобиль-путеукладчик очередных рулонов металлической сетки и автомобилей, транспортирующих запас таких сеток. Такой автопоезд может придаваться автоколоннам, обеспечивающим перевозки грузов в условиях песчаных пустынь. В средних условиях для обеспечения перевозок на расстояние 250—300 км требуется 20 комплектов (20 км однопутной колейной дороги в песках).
Песчаные участки пути небольшой протяженности необходимо преодолевать на той же передаче, которая была включена при подъезде к ним. При большой длине участка с сыпучим грунтом водителю надо заранее выбрать низшую передачу, на которой можно преодолеть весь участок и двигаться по нему с постоянной скоростью, не останавливая автомобиля и не переключая передачи. Колонна автомобилей должна двигаться по колее, проложенной головным автомобилем.
В случае вынужденной остановки автомобиля на песке трогаться с места надо плавно, чтобы не вызвать смещения слоев песка, находящихся под ведущими колесами. Резкий проворот ведущих колес вызовет смещение слоев песка и буксование.
Если автомобиль начнет буксовать в песке, не следует пытаться выбраться из него, потому что длительное буксование приводит к разрушению грунта.
В качестве средств повышения проходимости автомобилей применяются колейные дорожки из металлической сетки, самовытаскиватели-якоря, противобуксаторы, лебедки-самовытаскиватели, колейные мостики, щиты, маты из камыша.
Автомобили обеспечиваются этими средствами из расчета 4—5 пог. м на каждый автомобиль. Кроме того, вое автомобили должны оснащаться жестким и мягким буксирами.
На автомобилях высокой проходимости с централизованной подкачкой шин необходимо при движении по пескам снижать давление в шинах до 1—1,5 кГ/см2, что способствует повышению их проходимости.
Немаловажное значение для успешного движения колонны имеет правильное распределение автомобилей в колонне в зависимости от качества их проходимости по местности. При движении по участкам закрепленных песков и такыров целесообразно автомобили низкой и повышенной проходимости равномерно распределять по колонне. При преодолении песчаных участков по саксаульной выстилке целесообразно автомобили низкой проходимости выводить в голову колонн с расчетом преодоления ими песчаных подъемов по менее разрушенной выстилке. При преодолении сыпучих барханных песков с многочисленными подъемами и спусками, когда автомобили низкой проходимости не могут самостоятельно преодолевать подъемы даже по саксаульной выстилке, целесообразно продвигать их при помощи буксиров.
Для обеспечения передвижения каждой автомобильной колонны в начале колонны целесообразно иметь автомобили, оснащенные дорожными покрытиями (100—200 пог. м) и колейными мостиками.
Эксплуатация стандартных грузовых автомобилей, не имеющих системы регулирования давления воздуха в шинах, в условиях пустынно-песчаной местности затруднительна. Автомобили ГАЗ-66 и ЗИЛ-157 без прицепов при давлении воздуха в шинах 0,8 кГ/см2 движутся по незакрепленным пескам и могут преодолевать песчаные барханы крутизной до 22°, а с прицепом автомобиль ГАЗ-66 преодолевает крутизну 14° и автомобиль ЗИЛ-157 — 11°. Однако автомобиль ГАЗ-66 вследствие лучших динамических качеств и меньших радиусов поворота движется по барханам значительно увереннее по сравнению с автомобилем ЗИЛ-157.
Проходимость по пескам автомобиля, ГАЗ-66 с нормальным давлением воздуха в шинах недостаточна — автомобиль не преодолевает песчаного подъема крутизной 4°.
Сцепление шины при движении по песку зависит от рисунка протектора, эластичности шины, давления воздуха в ней, нагрузки на колесо. Для движения по песчаному грунту лучше себя зарекомендовали шины с мелким протектором со сглаженной формой выступов.
Коэффициент трения шины по песку изменяется в широких пределах. Для шин с высоким давлением воздуха он составляет 0,2—0,3, для шин с регулируемым давлением — 0,3—0,5, для арочных — 0,5—0,7. У автомобиля ЗИЛ-157, оборудованного шинами 12,00—18 с регулируемым давлением воздуха, при уменьшении давления воздуха в шинах от 3,0 до 0,5 кГ/см2 коэффициент сцепления, увеличился с 0,23 до 0,43. Во всем диапазоне изменения давления воздуха в шинах автомобиль способен двигаться с пробуксовкой, имеющей циклический характер. На величину коэффициента сцепления в основном влияет коэффициент внутреннего трения песка.
Для всех типов песчаных грунтов угол внутреннего трения изменяется от 28 до 41°. Чем мельче песок, тем меньше у него угол внутреннего трения.
Величина удельных сдвиговых нагрузок для движения по песку может быть определена по формуле
где ρ — угол внутреннего трения, град;
G — удельная вертикальная напряженность;
С — удельное сцепление, кГ/см2.
Значения ρ и С для песков в зависимости от коэффициента пористости могут приниматься по табл. 24.
Таблица 24. Показатели песчаного грунта
Колеса с арочными шинами не только значительно снижают силу сопротивления движению автомобиля по песчаным грунтам, но и обеспечивают повышение силы тяги по сцеплению. Резкое повышение проходимости автомобилей по пескам достигается без изменения их конструкции путем замены обычных двухскатных колес ведущих мостов на колеса с арочными шинами.
Для обеспечения высоких сцепных качеств с мягкими грунтами беговая поверхность шин снабжена мощными расчлененными грунтозацепами особой формы. Это обеспечивает автомобилям высокую проходимость, высокие тяговые свойства и улучшает экономичность по расходу топлива при движении по сухому песку.
Для упрощения монтажа и ремонта в пути наиболее выгодно применять арочные шины бескамерного типа. Важным преимуществом бескамерных шин является уменьшение их нагрева за счет улучшения теплопередачи, что особенно важно при работе с повышенной радиальной деформацией. Кроме того, бескамерные шины обеспечивают безопасность движения за счет медленного выхода воздуха при проколах.
Наличие у арочных шин низких бортов, способных деформироваться, позволяет получить большую высоту профиля, меньшую радиальную жесткость оболочки и лучшее взаимодействие колеса с опорной поверхностью.
Широкое применение арочных шин обеспечивает значительное повышение проходимости стандартных грузовых автомобилей.
Для отечественных автомобилей массового производства как выпускаемых, так и перспективных созданы арочные шины грузоподъемностью 2, 3 и 5 т, что соответствует нагрузкам на ведущие колеса автомобилей Горьковского, Московского, Кременчугского и Минского автозаводов.
Техническая характеристика этих шин приведена в табл. 25.
Таблица 25. Характеристика арочных шин
Показатели | Модель | ||
И-213 | Я-170А | Я-186 | |
Размер, мм | 1000 x600 | 1140X70 | 1300X 750 |
Номинальная нагрузка, т | 2 | 3 | 5 |
Номинальное давление воздуха, кГ/см2 | 1,5 | 1,8 | 2,0 |
Вес, кг | 70 | 98 | 150 |
Число слоев каркаса | 6 | 8 | 10 |
По опыту применения в республиках Средней Азии автомобилей, оборудованных колесами с арочными шинами, установлено, что они могут эффективно применяться в условиях бездорожья в местностях с размокшими солончаковыми грунтами и сухими песчаными грунтами. Кроме того, арочные шины могут широко использоваться на прицепах, роспусках, работающих в указанных условиях.
Наряду с повышенной проходимостью автомобили, оснащенные колесами с арочными -шинами, обеспечивают некоторую экономичность по расходу топлива.
При усложнении дорожных условий расход топлива у автомобилей с арочными шинами становится меньше, чем у автомобилей со стандартными шинами. Расход топлива на 1 ткм у автомобилей ЗИЛ-164 с арочными шинами во всех случаях значительно ниже и в зависимости от типа и состояния дорог это снижение достигает 20—30%.
Срок службы арочных шин зависит от условий эксплуатации. Наибольшие пробеги во время эксплуатации автомобилей по грунтовым дорогам и песчаной местности достигают 60—80 тыс. км.
Тепловое состояние шин служит одной из важнейших характеристик их работоспособности.
Повышение температуры шины обусловливает снижение усталостной прочности резины и корда, прочности связи между ними и может вызвать преждевременный выход ее из эксплуатации.
Температура в шине влияет также на износостойкость протектора.
Поскольку основные шинные материалы (резина и корд) не являются идеально упругими, то часть энергии при качении шины переходит в тепло.
С увеличением скорости качения шины увеличивается число циклов деформации, испытываемых материалов и, -следовательно, увеличивается выделение тепла в шине. Поэтому с увеличением скорости движения автомобиля повышается, температура в шине.
Требованию повышения технической скорости автомобилей наилучшим образом отвечает (из соображений обеспечения безопасности движения) применение бескамерных шин.
Температура в бескамерных шинах 260—22,5 модели И-195 и камерных шинах 260—20 модели И-202 измерялась в дорожных условиях на автомобилях ЗИЛ-164 с нагрузкой 4,5 т при скорости 60 км/ч и внутреннем давлении в шинах 4,5 кГ/см2.
Как видно из приведенных данных (табл. 26), температура в бескамерных шинах 260—22,5 ниже, чем в камерных шинах 260—20 на 15—20°С.
Таблица 26. Тепловое состояние шин автомобиля ЗИЛ-164
Тип шины | Температура в шине,°C | Температура ободьев,°С | |
передней | задней | ||
Бескамерная, 260—22,5, модель И-195 | 50 | 66 | 52 |
Камерная, 260—20, модель И-202 | 69 | 81 | 30 |
Камерная, 260—20, модель И-125 | 75 | 82 | — |
Сравнение температуры ободьев показывает, что теплоотдача бескамерной шины через обод происходит значительно интенсивнее, чем теплоотдача камерной шины.
Отдача тепла от нагретого воздуха, находящегося в камере шины, через ее стенку к ободу происходит значительно медленнее, чем теплоотдача от нагретого воздуха внутри бескамерной шины непосредственно к стенке обода (коэффициент теплопроводности железа в 400—600 раз больше коэффициента теплопроводности каучука) в окружающий воздух.
В условиях эксплуатации выявлена более высокая износостойкость протектора бескамерных шин (по сравнению с износостойкостью протектора камерных шин), что также является следствием значительного снижения температуры. Более низкая температура в бескамерных шинах позволяет в значительной степени повысить скорость движения автомобиля, способствует повышению прочности связи между деталями шины и повышает износостойкость рисунка протектора.
Перспективными колесными движителями для пустынно-песчаной местности являются колеса с автомобильными широкопрофильными шинами с постоянным внутренним давлением воздуха.
Такие колеса позволяют значительно улучшить эксплуатационные качества автомобилей за счет уменьшения веса и момента инерции колес. С целью обеспечения дальнейшего повышения проходимости автомобилей, предназначенных для работы по местности с сыпучим песком, целесообразна разработка широкопрофильных шин с регулируемым давлением воздуха, а также пневмокатков. Пневмокатки обеспечивают высокую плавность хода автомобилей, так как отсутствуют упругие элементы подвески.