Файл: Скотников В.А. Основы теории проходимости гусеничных мелиоративных тракторов [учеб. пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 102
Скачиваний: 0
получим, что |
кривые |
/ (рис. |
5.3) |
характеризуют осадку |
гусениц |
|||||||
длиной L |
r y |
C |
l , |
кривые 2 — |
осадку |
гусениц длиной L |
r y c . |
= 5 L r y C |
||||
и |
кривые |
3 |
—Z-гусз = |
lOZ-гус,- Из |
этого |
следует, что |
проходи |
|||||
мость машины |
(глубина осадки гусениц в грунт) ухудшается |
при |
||||||||||
удлинении |
|
гусениц (при прочих |
равных |
условиях). На |
рис. |
5.5 |
||||||
в |
качестве |
|
примера |
показаны |
эпюры |
осадок гусениц |
различ |
|||||
ной длины для случая прямоугольной эпюры нормальных дав |
||||||||||||
лений (хд = |
0). |
Как |
видно, при |
удлинении гусениц в два раза |
||||||||
осадка гусениц увеличилась в 1,25 раза. |
|
|
|
,0,
б
Рис. 5.5. Теоретиче ские эпюры осадок гусениц при различ ной длине гусениц лри прямоугольной
эпюре давлений:
^ - Г у С, = 2 i r y c • /IQ |
= |
2max |
|
= 1 , 2 5 V • |
|
Таким образом, уменьшение скорости движения и .увеличе ние длины гусениц (при прочих равных условиях) способствуют увеличению глубины колеи машин. Глубина колеи машин не будет изменяться, если при удлинении гусениц соответственно повысить скорость движения. Однако из-за ряда агротехнических или агромелиоративных требований не всегда возможно ско рость движения и длину гусениц подобрать так, чтобы прохо димость машин была наилучшей. Поэтому при создании машин высокой проходимости следует соответствующим образом выби рать весь комплекс параметров, определяющих проходимость машин: среднее удельное давление, положение центра давления, длину и ширину гусениц и скорость движения машин.
§5.3. Зависимость проходимости машин от свойств
исостояния грунта
Из формул (4.15) — (4.19) следует, что проходимость машин зависит от компрессионных свойств торфа (а; е), от его филь трационных свойств ( а = f(kip; а; е)) и от толщины Н сжимаемо го слоя торфа. Определим степень влияния на проходимость каждого из названных факторов.
173
Примем, что изменяется толщина Я слоя торфа, а его свойства остаются неизменными. Расчеты деформаций, выпол ненные для различных толщин Я сжимаемого слоя (при про чих равных условиях), показали, что при периоде взаимодействия Г =£+00 сек осадка грунта не зависит от толщины этого слоя (табл. 5.2). Однако эта закономерность справедлива до опреде ленного периода взаимодействия гусениц с грунтом: пока про должительность действия внешней нагрузки такова, что напря жения в скелете грунта не успевают распространиться на всю глубину сжимаемого слоя. Если же за период взаимодействия
напряжения в скелете грунта |
достигают |
подстилающего слоя, |
|
то чем больше Я, тем больше осадка гусениц в грунт. |
|||
Например, при р/ =ро = const и Т-*-оо |
осадка |
||
_ |
Р 0 Я « |
|
|
**7 '— |
1 + 8 |
J |
|
т. е. он-а пропорциональна толщине |
сжимаемого слоя. |
||
Это положение подтверждается |
и на |
практике. На рис. 5.6 |
показана экспериментальная зависимость осадки от толщины торфа, полученная Б. Н. Янушкевичем и В. В. Кацыгиным при
буксировании трактора С-80Б. Практически на стоянках машин, |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
продолжительность |
которых |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ч и |
более, |
глубина |
осадки |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
гусениц зависит и от толщи |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ны Я сжимаемого слоя. От |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
сюда |
следует, |
что |
стоянки |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
болотоходных машин целесо |
||||||||
Рис. 5.6. Зависимость осадки от толщи |
образно |
организовывать на |
||||||||||||||
ны |
торфа |
(но Б. Н. |
Янушкевичу |
|
грунте |
с |
малой |
толщиной |
||||||||
|
|
и В. В. Кацыгнну). |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
торфа. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Расчеты показывают, |
что при |
скоростях |
движения |
реально |
|||||||||||
существующих |
тракторов |
(табл. |
3.4) |
осадка |
гусениц |
в |
грунт не |
|||||||||
зависит от толщины Я сжимаемого |
слоя, если Я ^ Ю О |
см. |
||||||||||||||
|
При Я = const, пользуясь данными табл. 4.2-—4.3, определим |
|||||||||||||||
осадку |
гусениц |
в низинный торф |
следующих |
трех |
состояний: |
|||||||||||
а = 1 0 |
(Won |
= 9 3 , 5 % ; |
Я = 8,5%); |
с = 5 ( № = 9 3 % ; |
Я « 9 , 5 % ) |
и а = |
||||||||||
= 1 |
(Й?=92%; |
i? = 13%) . Для |
простоты |
вычислений |
допустим, |
|||||||||||
|
|
|
|
сс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
что величина |
в формулах |
(4.15) — (4.19) |
при всех трех сос- |
|||||||||||||
|
|
|
1 + е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тояниях торфа не изменяется. В |
действительности |
указанный |
||||||||||||||
параметр |
несколько |
увеличивается |
вместе с |
ростом |
влажности |
|||||||||||
торфа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На рис. 5.7 |
приведены |
эпюры |
осадок |
гусениц |
в торф |
болот |
трех состояний. Осадки гусениц рассчитаны при различных сме щениях центра давления машин. Как видно, с ростом влажности и снижением степени разложения торфа резко увеличивается
174
tycrfl
в
О |
|
|
|
ВО |
|
|
|
7*60 |
Рис. 5.7. Теоретические эпюры оса |
||
док гусениц в |
зависимости от |
||
|
|||
|
влажности и других параметров |
||
|
торфяного |
грунта. |
осадка гусениц (ухудшается проходимость). Так, осадка |
гусениц |
|
в торф |
влажностью №=93,5% « степенью разложения |
# = 8,5% |
(а—10) |
в три с лишним раза превосходит осадку тех |
же iyce- |
ниц в торф влажностью №=92,5% и # = 1 3 % ( а = 1 ) - |
Указан |
ная закономерность подтверждается и опытными данными. Из этого следует, что расчет параметров мелиоративных тракторов и машин следует выполнять исходя из условий их работы на участках болот с наибольшей эксплуатационной влажностью и с наименьшей степенью разложения торфа. На более сухих участках проходимость машин заведомо будет обеспечена.
§5. 4. Сравнение результатов анализа теоретических
иэкспериментальных эпюр осадок гусениц и способ определения осадок при сложной форме эпюр нормальных давлений
Полученные теоретические законы образования .колеи выра жают зависимость глубины осадки гусениц от среднего нор мального давления, от положения центра давления, от скорости движения, от длины гусениц и от свойств торфяного грунта, т. е. от пяти важнейших конструктивных и эксплуатационных факторов. Анализ законов образования колеи показал, что тео ретические формулы подтверждают разрозненные эксперимен тальные данные, которые до сих пор не имели достаточного тео ретического объяснения.
175
В полученных теоретических формулах осадка гусениц пред ставлена, как функция многих факторов, действующих одновре менно. Формулы позволяют анализировать влияние на глубину осадки изменение отдельных факторов, при прочих равных усло виях, и влияние сразу всех или нескольких параметров.
Характерным является полная качественная сходимость ре зультатов анализа теоретических и экспериментальных эпюр осадок гусениц. Например, из опыта известно, что осадка гусе ниц в торфяной грунт при смещении центра давления трактора назад больше, чем при смещении центра давления вперед. Этот факт иллюстрируется эпюрами давлений и осадок гусениц, пока занными на рис. 5.8. Теоретические формулы и соответствующие эпюры подтверждают это явление (рис. 5.1) и позволяют объяс нить его. При смещении центра давления вперед наибольшие нормальные давления возникают под передними звеньями опор ной ветви, т. е. в начальный момент взаимодействия с грунтом. Но в начальный момент, когда продолжительность взаимодей ствия звена гусеницы с грунтом составляет доли секунды, вся нагрузка воспринимается главным образом поровой водой. А на скелет грунта передается небольшая часть нормальных давле ний. Чтобы скелет грунта деформировался, поровая вода должна отфильтроваться, но для этого требуется определенное время. Поэтому осадка грунта не успевает развиться под передними звеньями-до максимальной величины за тот промежуток време ни, пока на грунт действуют наибольшие давления. С течением времени нормальные давления (при смещении центра давления вперед) уменьшаются. Это способствует ухудшению фильтра ции воды из грунта и, хотя осадка продолжает расти, наиболь шая ее величина остается меньше, чем под трактором при сме щении центра давления назад и при прочих равных условиях.
При смещении центра давления назад продолжительность контакта каждого гусеничного звена с грунтом и увеличение нормальных давлений нарастают постепенно вдоль длины гусе ниц, поэтому осадка грунта непрерывно возрастает и в конце периода взаимодействия достигает наибольшего возможного значения.
В этом же явлении (невозможность мгновенного отфильтровывания воды из грунта под действием давления) находит свое объяснение и зависимость глубины осадки от скорости движе ния и длины гусениц.
Сопоставление теоретических эпюр осадок гусениц, полу ченных по вышеприведенным формулам, и реальных эпюр оса док показывает, что теоретические зависимости соответствуют и отражают объективно существующие зависимости осадки от ряда конструктивно-эксплуатационных параметров.
По теоретическим формулам осадка гусениц зависит от по ложения центра давления (рис. 5.1), и опыт подтверждает эту зависимость (рис. 5.8). По теоретическим формулам осадка
176
а
Q5Lrvc
G
-
-L—L
0
0,2 z
Ь.мм
L r v c |
*2780 |
L r y e |
*2780 |
Q5Lryc fc
i 4
Рис. 5.8. Эпюры давлений и осадок гусениц тракторов КД-35 (по В. А. Порошкову) и Т- 100МБ при смещении центра давления вперед (сплошные
линии) и назад (штриховые линии):
а, б — трактор КД-35; в —трактор Т-100МБ; г — то же с кииавокопателем КФН-1200.
уменьшается при увеличении скорости движения (рис. 5.3), и практика подтверждает это явление (рис. 3.24—3.25). По теоре тическим законам (рис. 5.7) осадка в значительной степени уве личивается с ростом влажности торфяного грунта, и опыт убе дительно доказывает это положение (рис. 3.24—3.25).
Таким образом, основные законы образования колеи, полу ченные на основе теоретических предпосылок, эксперименталь
ных данных и некоторых |
допущений, |
достоверно |
отражают |
||||||||
|
|
L мм |
общие качественные |
зависимо |
|||||||
|
|
сти (а в ряде случаев и количе |
|||||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
ственные) |
глубины |
осадки |
гу |
|||||
|
|
|
сениц от основных конструктив |
||||||||
|
|
|
ных и эксплуатационных пара |
||||||||
|
|
|
метров. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
количественной |
оценки |
||||||
|
|
|
осадки |
гусениц |
тракторов со |
||||||
|
|
|
сложной |
формой эпюры |
нор |
||||||
|
|
|
мальных давлений (из-за боль |
||||||||
|
|
|
ших значений |
lK/t3B, |
вида |
под |
|||||
|
|
|
вески катков и т. п.) |
необходи |
|||||||
|
|
|
мо соответствующим |
образом |
|||||||
|
|
|
применять |
полученные |
основ |
||||||
|
|
|
ные формулы |
для |
определения |
||||||
|
|
|
осадки. |
Это |
позволит |
учесть |
|||||
|
|
|
еще один конструктивный пара |
||||||||
|
|
|
метр — отношение шага опор |
||||||||
|
|
|
ных катков к шагу звеньев. |
||||||||
|
|
|
Определение осадок гусениц |
||||||||
|
|
|
при любом законе изменения во |
||||||||
|
|
|
времени |
нормальных |
давлений |
||||||
\ |
I |
|
следует |
выполнять, |
|
используя |
|||||
|
|
|
метод, |
предложенный |
В. |
А. |
|||||
Рис. 5.9. Метод построения теоре |
Флориным. Суть |
этого |
метода |
||||||||
тической осадки гусениц при слож |
применительно |
к |
подвижным |
||||||||
ной форме этноры нормальных |
машинам состоит ш вычислении |
||||||||||
давлений. |
|
|
осадок под |
отдельными |
участ |
||||||
ками длины и в последовательном суммировании этих |
осадок. |
||||||||||
На рис. 5.9 предлагаемый метод иллюстрируется |
графически. |
||||||||||
Приближенная эпюра нормальных давлений |
(рис. 5.9, а), |
полу |
|||||||||
ченная линейно-кусочной |
|
аппроксимацией |
|
натурной |
эпюры, |
расчленяется на совокупность взаимно сдвинутых или действую щих одновременно линейно-изменяющихся нормальных давле ний 1, 2, 3, 4, 10 (рис. 5.9, б), описываемых тремя уравнениями вида:
р = const; p = qt; р = ртах — qt.
После этого вычисляется осадка гусениц для каждого из указан ных участков в зависимости от продолжительности t действия
178