Kayma direnci ölçme metotları

Üstyapı kayma direnci ölçümleri deneysel esaslıdır. Ölçme yöntemleri, laboratuvar ve arazi yöntemleri olarak iki ana gruba ayrılabilmektedir. Bu iki grubun her birinde alt gruplar bulunmaktadır; Drum (silindir), Flat-Belt (düz kayıĢ) gibi laboratuarda yapılan deneyler grubunda, kilitlenmiĢ tekerlek (BFC), yanal kuvvet (enine sürtünme SFC) ve düĢük hız yöntemleri arazi yöntemleri grubunda yer almaktadır.

Laboratuvar yöntemleri, genellikle lastik ve otomotiv endüstrisi tarafından kullanılan ürünleri (lastik, tekerlek vs.) denemek amacıyla yapılmaktadır. Dolayısı ile bu yöntemlerden bahsedilmeyecektir. Arazi yöntemleri ise gerçek yol yüzeylerinin kayma direncini yerinde ölçmek için kullanılmaktadır. Kayma direnci ölçümünde kullanılan baĢlıca yöntemler [5,9,14,22];

 ASTM E274

Kayma direncini ölçme için en yaygın Ģekilde kullanılan bir yöntemdir. Aletin esas bileĢenleri; ASTM standartlarına uygun lastik, tekerleği kilitleyen fren, üstyapıyı ıslatmak için su tankı ve dağıtım hortumu ve tekerlek kilitlendiğinde, treyleri itmek için gerekli kuvveti ölçmeye ait bir kuvvet iletme sistemi.

Fren uygulandığı sırada uygulanan kuvvet ölçülüp, deney tekerleğinin tamamen kilitlenmesinden sonra bir saniye boyunca ortalamalar alınmaktadır.

54

Frenleme Kuvvet katsayısı, lastik ve yol yüzeyi arasındaki yatay kuvvetin, düĢey tekerlek kuvvetine(tekerlek yükü) oranı olmaktadır. Deney 0,2 –1,0 mm.lik bir su filmi kalınlıklı ıslak yol yüzeyinde yapılmakta bunun için de kendiliğinden sulama yapan bir sistem kullanılmaktadır.

Tekerlek kilitlenip uygun bir mesafe kaydırıldıktan sonra, kuvvet ölçülmekte ve üstyapı kesimi için kayma sayısı (Skid Number) değerleri hesaplanmaktadır.

Sürtünme katsayısı ara yüzey düzlemdeki sürtünme kuvveti ile yüzeydeki normal kuvvet arasındaki oran olarak tanımlanır. Üstyapı mühendisleri, üstyapıyı değerlendirmek için ölçülen sürtünme parametresinin geleneksel µ olmadığı gerçeğinin karĢılığı olarak genellikle,

f = F/L (3.6)

Ģeklinde hesaplanan sürtünme etkeni f terimini tercih ederler. Burada F, sürtünme kuvveti, L normal yüktür.

Bir üstyapı için lastik, hız, sıcaklık, su filmi kalınlığı ve onu etkileyen diğer koĢulları tayin etmeksizin, özel bir f vermek uygun olmadığından, kayma direnci ölçümüne ait standartlar geliĢtirilmiĢtir. Bu standarda göre yapılan ölçümlere kayma sayıları denir

KS =IOO f (3.7)

olarak hesaplanır. Sonuçların değiĢkenliğini minimize etmek için, ASTME 274–90 (1992)'deki standart bir lastik özelliği kullanılır.

 Yanal (Enine) Kuvvet Yöntemleri

Deney tekerleği tekerleğin serbestçe dönmesine izin verilmesi dıĢında hareket yönü ile bir açı ―sapma açısı‖ oluĢturacak bir konumda korunmaktadır. Dönme düzlemine dik enine kuvvet ölçülmektedir. Teorik olarak, yanal kuvvet, belirli bir sapma açısında yatay kurbayı dönme konumundaki bir tekerlek vasıtasıyla ölçmektedir.

Bu taĢıtların viraj alırken gereksinim duyduğu kayma direncinin bir gösterimi olmaktadır. Yanal kuvvet katsayısı, dönen deney tekerleği düzlemine dik yanal kuvvetin (Fy), tekerlek yüküne (Fz) oranı olmaktadır. Enine sürtünme katsayılarını (SFC) ölçmek için SCRIM (Sideway Force Coefficient Routine Investigation Machine-SCRIM) geliĢtirilmiĢtir.

55

Bu makine Ġngiltere, Belçika ve Ġspanya gibi birçok ülkede kullanılmaktadır. Bu taĢıt, deney tekerleği ilerlerken yola yaymak için gerekli suyu taĢır.

Bu deney tekerleği, taĢıt hareket yönüne 20 derecede monte edilmiĢtir. SCRIM‘de sürekli kayıt yapabilir ve yüksek hızda (65 km/st) çalıĢabilir. Dezavantajı ise baĢlangıç maliyetinin yüksek olmasıdır. Diğer aletler ise Mu-Sayacı (Mu-Meter), Danimarka Stradografı ve Belçika Odoliografıdır.

Mu-Sayacı (British Mu-Meter); tekerleklerin seyir yönüne doğru bir açıda döndürüldüğü, ―sapma modunda‖ kayma direncini ölçen bir sistemdir. Pistlerin değerlendirilmesinde kullanılan Mu-Sayacı, her biri 7,5° sapmıĢ iki deney tekerleği kullanır ve lastik sapma açısını korumak için gerekli kuvveti ölçer.

Belçika Odoliografı; Kayma direncini SFC cinsinden veren bir sistemdir.DeğiĢik hızlarda ölçüm yapabilir olup, düĢük hızlarda mikrodokuya daha duyarlıdır.

 Kayma Yöntemleri

Bu yöntemler sabit ve değiĢken kayma yöntemleri olarak ayrılabilmektedir. Sabit Kayma; ölçümünün üstünlüğü, küçük bir kayma oranı seçilmesi koĢuluyla sürekli bir sürtünme kaydına yardım edebilmektedir. Bu yöntemi kullanan deneyler, pik sürtünme katsayısı bu aralıkta bulunabildiğinden, %10 ve %20 arasındaki kayma (α) ile yapılmaktadır. Saab Sürtünme Ölçücü, Pist Sürtünme Ölçücü ve Grip Tester bu yöntemle tasarlanmıĢtır. Ve esasen pist denemelerinde kullanılmaktadır. Bu yöntemler özellikle kar ve buz ile kaplı pistlerde pik sürtünme ölçememeleri nedeniyle eleĢtirilmektedir. DeğiĢken Kayma yönteminde; kayma kontrol altında bulunmaktadır. Bu istenen herhangi bir kaymada ölçüm yapmak veya önceden tayin edilen bir dizi değer içinden geçmek ya da bir kontrol sistemi ile en yüksek sürtünmeyi aramak amacıyla tasarlanmıĢtır. Yüzey/taĢıt lastiği bileĢiminin sürtünme ile ilgili özellikleri hakkındaki bilgi Mu-Sayacının Mu-Kayma eğrisinden bulunabilmektedir.

 DüĢük Hızlı Yöntemler

Ġngiliz TRL‘ ye ait Portatif Kayma Direnci Ölçme Yöntemi ve Dinamik Sürtünme Ölçme Yöntemi olarak sıralanabilmektedir. Portatif Kayma Direnci Ölçme Yöntemi; bir yol yüzeyinin kayma direncini hızlı bir Ģekilde değerlendirebilen, ucuz ve portatif araçlar sağlamak üzere, 1964‘de TRL‘ de geliĢtirilmiĢtir. Standart nitelikte tırtıllı kauçuk lastik yastık bir sarkaç kolunun ucuna monte edilmektedir.

56

Bunun standart bir yol uzunluğu boyunca, standart bir yükseklikten sallanmasına izin verilmekte ve kayma direnci sarkaç kolunun enerjisindeki kayıptan değerlendirilmektedir. Deney koĢulları 50 km/sa‘ deki bir lastik kaymasının kayma direncini göstermek için tasarlanmıĢtır. Dinamik Sürtünme Ölçücü; bu yöntem ve donanım Japonya‘da geliĢtirilmiĢtir.

Bu yöntemde lastik, yatay dönen bir diskin alt kenarına sabitlenmektedir. Yastığın doğrusal hızı ve kuvvet dönen disk hızından saptanmaktadır. Kuvvet disk tarafından yol yüzeyine dik olarak yastığa uygulanan sabit bir yüke bölünerek sürtünme katsayısı bulunmaktadır.