CC BY
55
АНАЛИЗ МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ КОЛЕИ В ПРОЦЕССЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРЕЛЁВОЧНЫХ ТРАКТОРОВ С ДЕФОРМИРУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ЛЕСОСЕК
Дроздовский Г.П., Волосунов М.В. (УГТУ, г. Ухта, РФ)
Technique of definition of depth of a track wood tractors with the account of their paramétrés, type of a locomotor and a surface condition. Depth offormation of a track defines power consumption of turning movement of tractors.
При исследовании энергоёмкости поворота трелёвочных тракторов в процессе их взаимодействия с деформируемыми поверхностями лесосек решающим фактором является способ поворота, глубина внедрения элементов движителей тракторов в деформируемую поверхность и её параметры.
Теории колееобразования (методики определения глубины колеи) различают как вид поверхностного фона взаимодействия (грунт, почва), так и тип движителя (колёса или движитель с гусеничным обводом).
Сложный конгломерат параметров элементов взаимодействия в системе "местность - машина" определяет варианты методик вычисления глубины колеи, с превалированием тех или иных варьируемых параметров системы. Неголономность процессов деформации поверхности при колееобразовании зависит как от её прочностных свойств, определяемых параметром консистенции "ВК", влажности "W%", состава, толщины деформируемого слоя "НГ", вариаций несущей способности "qS", так и от параметров деформатора и уровня вертикальной нагрузки "q"
Известна методика определения глубины колеи "hr" при взаимодействии гусеничных или колёсных ходовых систем тракторов с почвой [1] в виде зависимости:
D ■ ь + D2 ■ f
J Dir,K ь ^ Dir,K J П /1\
hr =—?-:—--(1)
ь
'l+
1 ^мин J
+ Dir,K ■ fn
где Д0 - первоначальная пористость почвы; Ь - ширина гусеницы/колеса, м; /п - коэффициент внутреннего трения в почве;
Б1ГК - глубина распространения напряжений в почве . = f (/, В, д3, Ог, Ь) Средние значения Л0 составляют 0,45; 0,55 и 0,85 для песчаных, глинистых и торфяных почв соответственно.
Системой ограничений для выражения (1) будет:
Дг , г > 0; кг < ИА -у
где у - просвет высоты под днищем для обеспечения проходимости машины, м; ИА - дорожный просвет трактора (клиренс), И А ~ 0,55 м. В данной методике нет учёта толщины деформируемого слоя поверхности "НГр", определяющей вариацию несущей способности "д^" поверхности и её свойства деформации.
Результаты исследований, проведённых в МГУЛ [2], показывают, что процесс образования колеи колесом или гусеницей многокаткового трактора хорошо описывает уравнение:
1 -л
2 (
Е е ■п
Иг = 1,1^- Ьх0385д ° +-2— , (2)
Е ^Е-Е + р-д■п д, -д)
где q - максимальное давление движителя на грунт, МПа; п - число проходов движителя по следу; qs _ предел несущей способности грунта, МПа; х - отношение длины деформатора к его ширине (х = I / Ь);
Н
е - коэффициент сжимаемости грунта, е = —^;
Иг
ИГр - глубина деформируемого слоя, м;
р - коэффициент, зависящий от модуля продольного расширения грунта л; Е - модуль деформации грунта, МПа.
Принятая однородность грунта и учёт только линейного характера деформации является недостатком методики.
Методика определения взаимозависимости удельного давления колеса, глубины колеи " кг" при варьировании несущей способности грунта "qs" в функции его влажности т.е. д5 = / (Ж %), при учёте толщины
деформируемого слоя " Нг " и показателя распределения напряжений в грунте
а = 0,64
'1
V НГр)
приведена в [3]:
_ИГ ' Е ■ __/"5 4
д = Нп - иг • (3)
кг ■ Е + ■ а ■ Ь ■ аг^—р-
а ■ Ь
Данная методика не учитывает вариацию несущей способности грунта от толщины деформируемого слоя" Н ", что собственно и определяет
неголономность процесса деформации.
Разработанная в УГТУ методика определения глубины колеи от
гусеничного движителя [4] учитывает недостатки перечисленных методик, вводя "К" - поправочный коэффициент на неголономный процесс деформации грунта по толщине деформируемого слоя " Н^" и зависимость д5 = /(НГр) на базе
полученных корреляционных уравнений, в том числе Е = f (д5) в виде:
Иг = К{[К2 +4К2 + 4К, ■ Кз ]■ (2■ К,)-1} (4)
где К = 1 +1§ (Н^ ■ х /л/Ё) - поправочный коэффициент на неголономность процесса деформации по глубине деформируемого слоя Н ;
К = Е(д, -д) ; К2 = А■ Е■ д, д■ НГр (д -д); К3 = А■ д2 р НГр ;
А = 1,1(1 -л)2 ■ Е1 ■ х0 385 ■ д; х = I■ Ь1; Ё = 2■ I ■ Ь; р = 1 - 2Л
1 -л
Параметры - л = / (Вк); а, в, Е из теории механики грунта.
Пример расчёта глубины колеи по формуле (4) для базовых тракторов
ТДТ-55, (Ь=0,42 м.; д=0,063 МПа; 1=2,31 м.);
ТТ-4 (Ь=0,55 м.; д=0,052 МПа; 1=2,74м.);
ТЛТ-100 (Ь=0,64 м.; д=0,044 МПа; 1=3,12 м.);
¡1=0,3.
В ходе расчёта параметра " ^ " пользуемся корреляционными уравнениями [5] для параметров тракторов ТДТ-55, ТТ-4, ТЛТ-100 при угле внутреннего трения в грунте фо=8° соответственно:
& = -0,01719И* + 0,05322И' -0,08936ИГ + 0,16386, МПа; & = -0,01422И + 0,04613И^ - 0,07330ИГ + 0,15665, МПа; д8 =-0,00671Н' + 0,02228И2г -0,04430ИГ + 0,14226, МПа. при угле внутреннего трения в грунте фо=15° соответственно: & = -0,02754И^ + 0,09494И^ - 0,17734ИГ + 0,30895, МПа; & =-0,02345И' + 0,08381И2Г -0,15034И + 0,30480, МПа; ^ = -0,02039И^ + 0,07484И^ - 0,13393И + 0,29678, МПа Параметр Е определяем по корреляционному уравнению: Е = -60,8q2s + 8,034^ -1,434
Изменение параметров для текучепластичного фо=8° и мягкопластичного фо=15° состояния поверхности приведены на рисунках 1, 2:
qs.uпf
а)
б)
в)
1 - ТДТ-55; 2 - ТТ-4; 3 - ТЛТ-100 Рисунок 1 - Изменение д, Е, кг, = /(Нг ), при фо=8°
а) б) в)
1 - ТДТ-55; 2 - ТТ-4; 3 - ТЛТ-100
Рисунок 2 - Изменение qs, Е, hr, = f (Нг ), при фо=15°
Вывод: Разработанная методика [4], [5] определения глубины колеи с учётом нелинейного характера распространения деформации по толщине деформируемого слоя " Я^" с учётом вариаций несущей способности
qs = f(нГр ,W%) позволяет уточнить существующие методические алгоритмы
определения искомого параметра "hr".
Библиографический список
1. Цыпук, А.М. Определение глубины колеи лесных машин / А.М. Цыпук, А.В. Родионов. - Лесная промышленность. - 2004. - № 2. - С. 21-22.
2. Анисимов, Г.М. Лесные машины / Г.М. Анисимов. - М.: Лесная промышленность, 1989. - 512 с.
3. Смирнов, А.Г. Теория движения колесных машин / А.Г. Смирнов. - М.: Машиностроение, 1990. - 351 с.
4. Дроздовский, Г.П. Экологическая оценка процессов взаимодействия в системе "местность - машина" / Г.П. Дроздовский, Н.Р. Шоль // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. научн. трудов по итогам МНТК № 11. - Брянск: БГИТА, 2005. - С. 69-71.
5. Дроздовский, Г.П. Энергоёмкость поворота опорных колёс лесного трелёвочного трактора / Г.П. Дроздовский, М.В. Волосунов //Актуальные проблемы лесного комплекса. Выпуск 18. - Брянск: БГИТА, 2008. - 170 с.
