Экспериментальные исследования сопротивления почвогрунта при вдавливании конического индентора Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

(19-21 March 2008]. 2008, pp 256-258. (In Russian)

10. Timokhova O.M., Scholl N.R., Koptyaeva G.B. Monitoring korrozionnyh razrushenij konstrukcij mashin i oborudo-vanija otrasli [Monitoring of corrosion damage constructions of machinery and equipment industry] Aktual'nye problemy razviti-ja lesnogo kompleksa : materialy mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii [Actual problems of forestry complex: materials of the international scientific and technical conference]. Vologda, 2010, pp 225-228. (In Russian)

Сведения об авторах

Тимохова Оксана Михайловна - заведующий кафедрой инжиниринга технологических машин и оборудования ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет», кандидат технических наук, г. Ухта, Российская Федерация; e-mail: [email protected].

Бурмистрова Ольга Николаевна - заведующий кафедрой технологий и машин лесозаготовок ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет», доктор технических наук, профессор, г. Ухта, Российская Федерация; e-mail: [email protected].

Information about authors

Timokhova Oksana Mikhailovna - head of department of engineering of technological machines and equipment Federal State Budget Education Institution of Higher Profesional Education «Ukhta State Technical University», PhD in Engineering, Ukhta, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Burmistrova Olga Nikolaevna - head of the Department of technology of machine and logging, Federal State Budget Education Institution of Higher Professional Education «Ukhta State Technical University», DSc in Engineering, Professor, Ukhta, Russian Federation; e-mail: [email protected].

DOI: 12737/21698 УДК 625.033

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЧВОГРУНТА ПРИ ВДАВЛИВАНИИ КОНИЧЕСКОГО ИНДЕНТОРА В. В. Устинов

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова»,

г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Предлагаемая статья посвящена апробации теоретических зависимостей для расчета конусного индекса (показателя сопротивления почвогрунта вдавливанию стандартизованного конического индентора) по величине модуля деформации. Проблематика статьи видится актуальной ввиду следующих соображений. Существующие методики расчета не позволяют проанализировать в комплексе влияние геометрических параметров колесного движителя, внутреннего давления в шине, коэффициента буксования, нагрузки на колесо, а также физико-механических свойств почвогрунта на силу сопротивления движению, сцепление движителя с почвогрунтом и коэффициент тяги, в связи с чем отечественными учеными ведутся исследования по их совершенствованию, главным образом - в теоретической плоскости. Зарубежные коллеги накопили экспериментальный опыт по изучению тягово-сцепных свойств колесных движителей, их сведения могут служить независимым источником для проверки результатов теоретического моделирования. Для этого необходимо апробировать методику расчета показателя сопротивлению почвогрунта вдавливанию конического индентора по физико-механическим свойствам почвогрунта - это обусловлено тем, что зарубежные эксперименты проведены с использованием конусного индекса как интегральной характеристики поверхности движения. На теоретическом уровне для этого используется формула, известная из механики контактного взаимодействия, связывающая удельное сцепление, угол внутреннего трения, модуль сдвига и объемный вес почвогрунта с конусным индексом. В статье приводятся результаты экспериментальной проверки этой теоретической функции. При проведении исследований показателя сопротивления вдавливанию использован конусный пенетрометр, разра-

ботанный на кафедре технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТУ им. Кирова. Опыты проводились на территории, арендуемой предприятием ООО «Купеческий дом» (г. Псков) летом 2015 г. Экспериментальные значения конусного индекса получали в соответствии со стандартной методикой, усилие вдавливания регистрировалось автоматически при помощи поверенного динамометра сжатия. В непосредственной близости от мест замера конусного индекса проводился отбор образцов почвогрунта с целью лабораторных испытаний его физико-механических свойств по методике ГОСТ. Полученные экспериментальные значения физико-механических свойств использовали при расчете по теоретической зависимости, далее расчетные и экспериментальные значения конусного индекса сопоставлялись друг с другом. В среднем отличие расчетных теоретических значений конусного индекса от экспериментальных по абсолютной величине составляет 12.91 %. Для выражения величин удельного сцепления, угла внутреннего трения, модуля сдвига и объемного веса почвогрунта использованы их аппроксимированные выражения через модуль деформации, полученные по опытным данным. Исходная зависимость приведена к функции величины конусного индекса от модуля деформации. В итоге получена аппроксимированная зависимость конусного индекса от модуля деформации почвогрунта в виде линейного уравнения.

Ключевые слова: конусный индекс, почвогрунт, модуль деформации, физико-механические свойства почвогрунта.

EXPERIMENTAL STUDY OF FOREST SOIL RESISTANCE TO CONE PENETRATION

V.V. Ustinov

Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Saint-Petersburg state forest technical University named after S. M. Kirov», Saint-Petersburg, Russian Federation

Abstract

This article informs us about testing the theoretical dependence to calculate cone index regarding the soil deformation module. The issue is actual due to the reasons. Common methods of calculation tractive performance of wheeled mover do not allow to analyze the influence of the geometric parameters of wheeled mover,inner tire pressure, slip ratio, wheel load, as well as the physical and mechanical properties of forest soil on rolling resistance, net thrust and drawbar pull coefficient in complex. Russian scientists perform research work in the area to improve the theory first of all. Foreign colleagues have accumulated experimental information in the study of tractive performance of wheeled movers of forest machines; their information can serve as an independent source to verify the results of theoretical modeling. However, in order to combine the data, it is necessary to develop and test the calculating method of the cone index of forest soil as for mechanical properties, because the foreign experiments use the cine index as an integral characteristic of the movement surface. Teoretically, the problem of units conversion has been solved previously in the terms of contact mechanics, which provided a formula linking soil's cohesion, angle of internal friction, shear modulus and bulk density of the soil and the cone index. The article informs us on the results of experimental verification of this theoretical formula. The experiments were carried out with the help of a cone penetrometer, developed at the Department of Logging Production Technology of SPb University of Forestry Technologies after Kirov. Experiments were carried out on a territory of LLC "Kupechesky Dom - Merchants house" (the city of Pskov) in summer of 2015. The experimental value of cone index was obtained according to standard procedure. Also, test samples of forest soil were selected near cone index measuring points. Mechanical properties testing of the samples were carried out according to standard "GOST" procedure. The experimental information on the mechanical properties was used in the calculation of cone index with the theoretical formula, then the calculated and experimental values of cone index were compared to each other. The average difference between the calculated theoretical values of cone index and the experimental data is 12.91 %. Then, to show the values of the specific cohesion, angle of internal friction, shear modulus and bulk weight of the forest soil and their approximated expressions were used with the help of the deformation modulus obtained from the experimental data. Thus, the original dependence is given as a function of the cone index values from the deformation modulus. As a result, the approximated dependence of the cone index on the deformation modulus of the forest soil as a linear model was obtained.

Keywords: cone index, forest soil, deformation modulus, physical and mechanical properties of forest soil

На сегодняшний день в практике оценки тягово-сцепных свойств колесных движителей лесных машин зачастую используются односложные эмпирические коэффициенты [1]. Существующие методики расчета не позволяют проанализировать в комплексе влияние геометрических параметров колесного движителя, внутреннего давления в шине, коэффициента буксования, нагрузки на колесо, а также физико-механических свойств почвогрунта на силу сопротивления движению, сцепление движителя с почвогрунтом и коэффициент тяги, в связи с чем отечественными учеными ведутся исследования по их совершенствованию [1; 2; 3]. Вместе с тем, известны результаты экспериментов зарубежных коллег по изучению тягово-сцепных свойств колесных движителей [4; 5; 6; 7], которые могут служить независимым источником сведений для проверки результатов моделирования, однако для этого необходимо апробировать методику расчета показателя сопротивлению почвогрунта вдавливанию конического индентора по физико-механическим свойствам почвогрунта - это обусловлено тем, что эксперименты проведены с использованием конусного индекса как интегральной характеристики поверхности движения [8].

В [1; 9; 10; 11] проведен анализ результатов практических наблюдений, относящихся к определению физико-механических свойств лесных почвогрун-тов. По результатам анализа установлены характерные сочетания физико-механических свойств почвогрунтов и предложена классификация лесных почвогрунтов по прочности (табл. 1).

В табл. 1 использованы обозначения: E - модуль деформации почвогрунта, C - удельное сцепление почвогрунта, ф - угол внутреннего трения почвогрунта, у - объемный вес почвогрунта, H - толщина деформируемого слоя, V - коэффициент Пуассона почвогрунта.

Влажность и состав почвогрунта в классификации прямо не учитываются, однако влияние

этих показателей учитывается через значения обозначенных выше физико-механических свойств.

Данные табл. 1 были впоследствии дополнены модулем сдвига по формуле [2]

G =-

E„

5E

(1)

2-(1 +v) 2-(1 +v)

где E0 - модуль упругости почвогрунта (E0 ~ 5E) [2].

Взаимные связи физико-механических свойств почвогрунтов были также рассмотрены в [2]. По результатам анализа данных табл. 1 показано, что свойства почвогрунта С, ф, у, H, v, G могут быть выражены через его модуль деформации E.

Показатели физико-механических свойств поч-вогрунта при помощи метода наименьших квадратов с удовлетворительной точностью (R2 > 0,9) были выражены через модуль деформации E при помощи степенных зависимостей [2; 12]

H = 0,4714E-0'479 , (2)

C = 10,774E0'7737 , (3)

ф = 13,669E0Д818, (4)

7 = 8,4008E0Д168, (5)

G = 1,9937E1'0798 (6)

Ранее отмечалось, что зависимости (2)-(6) нуждаются в дополнительной экспериментальной проверке [2].

Кроме того, ранее получено выражение, позволяющее оценить конусный индекс CI с использованием значений физико-механических свойств почвогрунта C, ф, G, у [2], [13], [14]:

24Gm (tga + tgф)(l + s^)tga

CI = -C ^ф+©-

(7)

dУ (m - 2)(m - 3)(3 - s^) tg3 ф & = {C + ( Z + L)•ytgф}3-m-{C + Z ^ф}2 •{C + ( Z + 3L - Lm)•ytgф}

4 sin ф

m = —,-г

3 (1 + sin ф)

Классификация лесных почвогрунтов по физико-механическим свойствам [1]

Таблица 1

Параметры Категории почвогрунта

III (слабый) II (нормальный) I (прочный)

Е, МПа 0,4 1 3

С, кПа 5 12 24

Ф, ° 11 15 16

у, кН/м3 7,5 8,5 9,5

Н, м 0,8 0,4 0,3

V 0,35 0,25 0,15

где L - длина конической части пенетрометра,

Z - глубина вдавливания наконечника в

грунт,

а - угол заточки конического наконечника, d - диаметр основания конического наконечника.

При известных (стандартных) параметрах пенетрометра, с учетом формул (3) - (6), формула (7) связывает конусный индекс С1 и модуль деформации Е. Эта связь и была нами исследована в ходе экспериментов.

При проведении исследований показателя сопротивления вдавливанию использован конусный пенетрометр, разработанный на кафедре технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТУ в рамках научной школы «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства» под руководством проф. Григорьева И.В. и ранее использовавшийся в ходе экспериментальных исследований в работах [2; 13; 14]. Фотография прибора представлена на рис. 1.

Опыты проводились на территории, арендуемой предприятием ООО «Купеческий дом» (г. Псков), летом 2015 г. Экспериментальные значения конусного индекса получали в соответствии с методикой, подробно изложенной в [2], вдавливание осуществлялось на глубину Z = 2L. Для проведения исследований использован съемный наконечник с углом конуса 300 (стандартный угол). Усилие вдавливания регистрировалось автоматически при помощи поверенного динамометра сжатия ДОС-3-2-И. В непосредственной близости от мест замера конусного индекса проводился отбор образцов почвогрунта с целью лабораторных испытаний его физико-механических свойств по методике ГОСТ.

Статистические данные по результатам обработки опытов (средние значения для всех образцов в выборках т, среднеквадратические отклонения для выборок 5", требуемые числа наблюдений [п] при показателе точности р = 0,05) по исследованию физико-механических свойств и конусного индекса почвогрунта представлены в табл. 2.

В табл. 3 представлены коэффициенты корреляции свойств исследованных образцов поч-вогрунта и конусного индекса массива почвогрунта вблизи от мест отбора образцов.

Взаимосвязи физико-механических свойств исследованных образцов почвогрунта, а также конусного индекса и модуля деформации представлены на рис. 2-6.

Рис. 1. Экспериментальный конусный пенетрометр

Таблица 2

Статистические данные по результатам обработки опытов по исследованию физико-механических свойств

и конусного индекса почвогрунта

Е С Ф G 7 С1

т 1,6623 15,5088 14,6760 3,4774 8,9392 0,6985

0,7263 6,0380 2,6895 1,6054 1,4091 0,3650

[п] 129 102 23 144 17 184

Таблица 3

Коэффициенты корреляции физико-механических свойств и конусного индекса почвогрунта

Е С Ф О 7 С1

Е 1,0000 0,9204 0,5238 0,9418 0,3678 0,8695

С 0,9204 1,0000 0,4709 0,8653 0,3507 0,8695

Ф 0,5238 0,4709 1,0000 0,5019 0,3011 0,6696

О 0,9418 0,8653 0,5019 1,0000 0,3581 0,8416

У 0,3678 0,3507 0,3011 0,3581 1,0000 0,3830

С1 0,8695 0,8695 0,6696 0,8416 0,3830 1,0000

35

30

25

Я

£ 20

и" 15

10

5

0

у = 10,516х0,7778 R2 = 0,8796

0 12 3

Е, МПа

Рис. 2. Взаимосвязь удельного сцепления и модуля деформации почвогрунта

25 у 20 о 15 ^ 10 5 0

= 13,398х0,1904 R2 = 0,2855

0

12 Е, МПа

Рис. 3. Взаимосвязь угла внутреннего трения и модуля деформации почвогрунта 10

й

8 6 4 2 0

у = 2,0904х R2 = 0,8871

0,5

1,5 Е, МПа

2,5

3

0

1

2

Рис. 4. Взаимосвязь модуля сдвига и модуля деформации почвогрунта

Лесотехнический журнал 3/2016

Рис. 5. Взаимосвязь плотности и модуля деформации почвогрунта

Е, МПа

Рис. 6. Взаимосвязь конусного индекса и модуля деформации почвогрунта

По результатам опытов, связи физико-механических свойств почвогрунта с модулем деформации выразим аппроксимированными зависимостями (размерности величин в формулах соответствуют размерностям на графиках):

С = 10,515Е0'7778 , (8)

ф = 13,398Е0Д904 , (9)

G = 2,0904Е, (10)

у = 8,4139Е0'1227. (1 1)

На рис. 7 графически представлены результаты сравнения расчетных значений конусного индекса (расчет по формуле (7) с использованием экспериментальных значений С, ф, G, у) и значений конусного индекса, замеренных нами в ходе пенет-рационных испытаний почвогрунта.

В среднем отличие расчетных значений

конусного индекса по формуле (7) от экспериментальных по абсолютной величине составляет 12,91 %. Это говорит об удовлетворительной точности формулы (7).

В окончательном виде аппроксимированная зависимость конусного индекса от модуля деформации получена в виде линейного уравнения

С1 = 0,4229Е . (12)

Значение коэффициента детерминации формулы (12) R2 = 0,855, с учетом изменчивости объекта исследования (почвогрунта), позволяет признать ее удовлетворительно точной и использовать в дальнейшем при сопоставлении результатов, полученных по предлагаемой математической модели для прогноза тягово-сцепных свойств движителей, с зарубежными сведениями.

1,5

с

о и

w ей

tj

0,5

0

0

2

0,5 1 1,5

С1, МПа (расч)

Рис. 7. Сопоставление расчетных и экспериментальных значений конусного индекса почвогрунта

2

1

Библиографический список

1. Исследование коэффициента сопротивления передвижению колесных лесных машин [Текст] / И. В. Григорьев, В. А. Макуев, А. И. Никифорова, Е. Г. Хитров, В. В. Устинов, С. Ю. Калинин // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. 2014. - № 2. - С. 36-41.

2. Хитров, Е.Г. Повышение эффективности трелевки обоснованием показателей работы лесных машин при оперативном контроле свойств почвогрунта [Текст] / Е. Г. Хитров, И. В. Григорьев, А. М. Хахина. - СПб., 2015. - 146 с.

3. Модель для оценки радиальной деформации колеса лесной машины с учетом деформации почвогрунта [Текст] / Е. Г. Хитров, И. В. Григорьев, В. А. Макуев, А. М. Хахина, С. Ю. Калинин // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. 2015. - Т. 19. - № 6. - С. 87-90.

4. Wismer, R. D. Off-road traction prediction for wheeled vehicles [Тех^] / R. D. Wismer, H. J. Luth // Transaction ASAE 17(1), 1973. 8-10. - 14 pp.

5. Dwyer, M. J. Tractive performance of a wide, low-pressure tyre compared with conventional tractor drive tyres. [Тех^ / M. J. Dwyer // Journal of terramechanics 24(3), 1987. - pp. 227-234.

6. Maclaurin, E. B. The use of mobility numbers to describe the in-field tractive performance of pneumatic tyres. [Тех^] / E. B. Maclaurin // Proceedings of the 10th International ISTVS Conference, Kobe, Japan, August 20-24, 1990. I: pp. 177-186.

7. Ashmore, C. An empirical equation for predicting tractive performance of log- skidder tires. [Тех^] / C. Ashmore, C. Burt, J. Turner // Transactions of the ASAE. 30(5), 1987. 1231-1236 pp.

8. Расчет тяговых и сцепных свойств колесного скиддера с использованием данных зарубежных коллег [Текст] / С. Е. Рудов, Е. Г. Хитров, М. Е. Рудов, В. В. Устинов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2015. - Т. 3. - № 1 (12). - С. 223-228.

9. Расчет показателей процесса уплотнения почвогрунта при трелевке пачки хлыстов [Текст] / И. В. Григорьев, В. А. Макуев, В. Я. Шапиро, М. Е. Рудов, А. И. Никифорова // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2013. - № 2. - С. 112 - 118.

10. Оценка уплотнения почвогрунта при ударных воздействиях на расстоянии от места удара [Текст] /

И. В. Григорьев, В. А. Макуев, А. Б. Былев, А. М. Хахина, О. И. Григорьева, С. Ю. Калинин // Вестник МГУЛ -Лесной вестник. - 2014. - № 2. - С. 30-35.

11. Softwood harvesting and processing problem in Russian Federation [Текст] / I. Grigorev, A. Nikiforova, E. Khitrov, V. Ivanov, G. Gasparian // В сборнике: International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM 14. - 2014. - С. 443-446.

12. Хитров, Е. Г. Расчет несущей способности лесных почвогрунтов под воздействием колесных движителей [Текст] / Е. Г. Хитров, В. Е. Божбов, Д. А. Ильюшенко // Системы. Методы. Технологии. - 2014. -№ 4 (24). - С. 122-126.

13. Rohani, B. Correlation of mobility cone index with fundamental engineering properties of soil. [Тех^] / B. Rohani, G. Y. Baladi // U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, 1981. - 41 p.

14. Расчет конусного индекса по величине модуля деформации лесного почвогрунта [Текст] / Е. Г. Хитров, Г. В. Григорьев, И. Н. Дмитриева, Д. А. Ильюшенко // Системы. Методы. Технологии. - 2014. -№ 4 (24). - С. 127-131.

References

1. Grigorev I.V., Makuev V.A., Nikiforova A.I., Khitrov E.G., Ustinov V.V., Kalinin S.Ju. Issledovanie kojeffi-cienta soprotivlenija peredvizheniju kolesnyh lesnyh mashin [Studies of rolling resistance coefficient of wheeled forestry machines] VestnikMGUL -Lesnoj vestnik [Herald MSFU - Forestry Gazette]. 2014, no. S2, pp. 36-41. (In Russian)

2. Khitrov E.G., Grigorev I.V., Khakhina A.M. Povyshenie jeffektivnosti trelevki obosnovaniem pokazatelej ra-boty lesnyh mashin pri operativnom kontrole svojstv pochvogrunta [Improving performance of forestry machines with in situ control forest soils' properties] Saint-Petersburg, 2015, 146 p. (In Russian)

3. Khitrov E.G., Grigorev I.V., Makuev V.A., Khakhina A.M., Kalinin S.Ju. Model' dlja ocenki radial'noj de-formacii kolesa lesnoj mashiny s uchetom deformacii pochvogrunta [Model to assess the tyre deflection of the wheeled forest machine regarding the forest soil strain] Vestnik MGUL -Lesnoj vestnik [Herald MSFU - Forestry Gazette]. 2015, no. 6(19), pp. 87-90. (In Russian)

4. Wismer R.D., Luth, H. J. Off-road traction prediction for wheeled vehicles. Transaction ASAE 17(1), 1973. 8-10,14 pp.

5. Dwyer M.J. Tractive performance of a wide, low-pressure tyre compared with conventional tractor drive tyres. Journal of terramechanics 24(3), 1987, pp. 227-234.

6. Maclaurin E.B. The use of mobility numbers to describe the in-field tractive performance of pneumatic tyres. Proceedings of the 10th International ISTVS Conference, Kobe, Japan, August 20-24, 1990. I: pp. 177-186.

7. Ashmore C., Burt C., Turner J. An empirical equation for predicting tractive performance of log- skidder tires. Transactions of the ASAE. 30(5), 1987, pp. 1231-1236.

8. Rudov S.E., Khitrov E.G., Rudov M.E., Ustinov V.V. Raschet tjagovyh i scepnyh svojstv kolesnogo skiddera s ispol'zovaniem dannyh zarubezhnyh kolleg [Calculation the tractive performance of a wheeled skidder using foreign colleagues data] Aktual'nye napravlenija nauchnyh issledovanij XXI veka: teorija i praktika [Current research trends of the XXI century: Theory and Practice]. 2015, Vol. 3, no. 1 (12), pp. 223-228. (In Russian)

9. Grigorev I.V., Makuev V.A., Shapiro V.Ja., Rudov M.E., Nikiforova A.I. Raschet pokazatelej processa up-lotnenija pochvogrunta pri trelevke pachki hlystov [Calculation of forest soil compaction while logging whip packs] VestnikMGUL -Lesnoj vestnik [Herald MSFU - Forestry Gazette]. 2013, no. 2., pp. 112-118. (In Russian)

10. Grigorev I.V., Makuev V.A., Bylev A.B., Khakhina A.M., Grigor'eva O.I., Kalinin S.Ju. Ocenka uplotnenija pochvogrunta pri udarnyh vozdejstvijah na rasstojanii ot mesta udara [Evaluation of forest soil compaction under impact force regarding the distance from the impact place]. Vestnik MGUL -Lesnoj vestnik [Herald MSFU - Forestry Gazette]. 2014, no. S2, pp. 30-35. (In Russian)

11. Grigorev I., Nikiforova A., Khitrov E., Ivanov V., Gasparian G. Softwood harvesting and processing problem in Russian Federatio. Processings of International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying

Geology and Mining Ecology Management, SGEM 14. 2014. 443-446 pp.

12. Khitrov E.G., Bozhbov V.E., Iljushenko D.A. Raschet nesushhej sposobnosti lesnyh pochvogruntov pod vozdejstviem kolesnyh dvizhitelej [Calculation of bearing capacity of forest soils under the influence of wheeled mover].. Sistemy. Metody. Tehnologii [Systems. Methods. Technologies]. 2014, no. 4 (24), pp. 122-126. (In Russian)

13. Rohani B., Baladi G.Y. Correlation of mobility cone index with fundamental engineering properties of soil. U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, 1981, 41 p.

14. Khitrov E.G., Grigorev G.V., Dmitrieva I.N., Iljushenko. D.A. Raschet konusnogo indeksa po velichine modulja deformacii lesnogo pochvogrunta [Calculation of the cone index value based on modulus of deformation of the forest soil]. Sistemy. Metody. Tehnologii [Systems. Methods. Technologies]. 2014, no. 4 (24), pp. 127-131. (In Russian)

Сведения об авторе

Устинов Владимир Владимирович - аспирант кафедры технологии лесозаготовительных производств ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: [email protected]

Information about author

Ustinov Vladimir Vladimirovich - Post-graduate student of Department of logging technology of Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Saint-Petersburg state forest technical University named after S. M. Kirov», Saint-Petersburg, Russian Federation; e-mail: [email protected]

DOI: 12737/21699 УДК 625.033

РАСЧЕТ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ КОЛЕСНЫХ ЛЕСНЫХ МАШИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

WES-МЕТОДА

кандидат технических наук Е. Г. Хитров1 кандидат технических наук А. М. Хахина1 доктор технических наук, профессор И. В. Григорьев1 кандидат сельскохозяйственных наук О. И. Григорьева1 кандидат технических наук А. И. Никифорова1 1 - ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова»,

г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Статья посвящена оценке важнейших показателей, определяющих эффективность работы трелевочных машин в конкретных почвенно-грунтовых условиях, к которым относится сопротивление качению колеса машины, обусловленное взаимодействием с поверхностью движения (выражается коэффициентом сопротивления движению), сцепление движителя с почвогрунтом (характеризуется коэффициентом сцепления), коэффициент тяги. Для расчетов использованы WES-модели, получившие распространение среди зарубежных исследователей. Использованные в работе WES-модели построены на основе опытных, в качестве характеристики поверхности движения использован конусный индекс С1, определяющийся по результатам пенетрационных испытаний почвогрунтов по стандартизованной методике (по усилию вдавливания стандартного конусного пенетрометра в почвогрунт на лесосеке). Всего использовано 6 WES-моделей. Расчеты проведены с учетом комплекса факторов (геометрические параметры движителя, жесткость движителя, физико-механические свойства почвогрунта, коэффициент буксования, нагрузка на колесо машины). Результаты расчетов представлены относительно модуля деформации в качестве характеристики почвогрунта. Для пересчета конусного индекса в модуль деформации, используемый в отечественной практике, применены полученные ранее соотношения, позволяющие связать значение конусного индекса и модуля деформации почвогрунта (в рамках классифика-