Анализ экспериментальных данных по исследованию параметров суглинка

 

Евстифеев Д.В., Дроздовский Г.П. (УГТУ, г. Ухта, РФ)

 

At movement caterpillar of the engine wood forwarder of the machine on coppice there is a change of structure of a ground, that is change all of his parameters, including consistences. On the one hand there is an increase of factor of coupling to another increase of depth of a track, and in a consequence increase of factor of resistance to movement.

 

Проходимость и опорно-сцепные свойства тяговых лесозаготовительных машин в условиях бездорожья определяется условиями:

1) Устойчивое движение машины [1]

считая, что движение с малой скоростью по горизонтальному участку пути, получаем

Для случая гусеничной машины или автомобиля со всеми ведущими колесами

.

2) Относительный запас силы тяги по сцеплению с грунтом для случая гусеничной машины или автомобиля со всеми ведущими колесами [1]

.

Таким образом, коэффициент сцепления j всегда должен быть больше коэффициента сопротивления f.

В свою очередь коэффициент сцепления движителя с грунтом зависит от физико-механических свойств грунта и среднего нормального давления q [1]

,                                                (1)

где   С_о – связность частиц грунта, кПа;

j^о – угол внутреннего трения;

q – среднее нормальное давление, кПа.

В экологической системе “местность-машина” важным становится исследование изменяющихся параметров С_о и j^о.

Существует несколько методов исследования параметров грунта (Агейкин Я. С., Беккер М. Г., Зеленин А. Н., Маслов Н. Н., Цитович Н. А.). Зеленин А. Н. исследовал параметры грунта (В_к, W%, С, С_о и j^о), Беккер М. Г. исследовал параметры грунта (k_c, k_j, n, С_о и j^о). Однако, методика определения параметров рассматриваемого грунта (суглинка) разными авторами формируют коэффициент f, и только С_о и j^о участвуют в тангенциальном сдвиге, то есть формируют коэффициент j.

Нас интересует изменение параметров С_о и j^о в широком диапазоне изменения влажности Зеленин А. Н. [2] рассматривает влажность W% в диапазоне от 15% до 40% а Беккер М. Г. [3] от 36% до 52%.

Проведенный анализ изменений коэффициентов С_о и j^о рассматриваемых авторов позволит найти аппроксимирующую кривую в диапазоне влажности от 15% до 52%.

При построении аппроксимирующей кривой использовалась стандартная программа (Microsoft Excel), которая позволяет определить средний характер изменения С_о и j^о в интересующем нас диапазоне W%.

Проведенный анализ кривых аппроксимации по величине достоверности аппроксимации R² показывает, что общая зависимость изменения j^о и С_о от W% лучше применять по зависимости четвертой степени в виде:

, R²=0,934; , R²=0,9856.

Рисунок 1 - Изменение угла внутреннего трения jо от влажности W%

 

Рисунок 2 - Изменение связности частиц грунта Со от влажности W%

Используя формулу (1) и значения аппроксимирующих кривых С_о, j^о получим изменение коэффициента сцепления j от влажности W, % рис 3.

Рисунок 3 - Изменение коэффициента сцепления j от влажности W%

 

Расчетная зависимость коэффициента сцепления построена с учетом j=f(С_г, Е, m, Dh). Полученная аппроксимация имеет вид

, R²=0,9814.

Анализ графиков (1,2 и 3) показывает, что расчетные зависимости и зависимости, полученные Зелениным, имеют один и тот же характер. А различия в значениях можно объяснить разным типом сравниваемых суглинков. Исследования суглинка Беккером происходили при более высоких значениях влажности, хотя он сам оговаривает то, что диапазон изменения влажности от предела пластичности до предела текучести (13%-23,3%) представляет наибольший интерес при изучении движения машины по естественной поверхности грунта. При движении гусеничного трелевочного трактора по лесосеке происходит изменение структуры грунта, то есть изменение всех его параметров, в том числе и консистенции. С одной стороны происходит увеличение коэффициента сцепления с другой увеличение глубины колеи, а в следствии увеличение коэффициента сопротивления движению.

Для решения задачи по увеличению коэффициента сцепления и выполнения условия  можно предложить следующее. Увеличение плотности грунта и уменьшение содержания влаги в нем производить не только под действием вертикальных сил передаваемых движителем, а и в тангенциальном направлении при помощи поворотного грунтозацепа, который увеличивает плотность грунта и показатели С_о и j^о без увеличения колеи, то есть увеличивая коэффициент сцепления j и не меняя коэффициента сопротивления f.

 

Литература

1. Г. М. Анисимов “Лесные машины”,– М.: Лесная промышленность, 1989 г., 512 с.

2. А. Н. Зеленин Машины для земляных работ,– М.: Машиностроение, 1975.– 421 с.

3. М. Г. Беккер Введение в теорию систем местность-машина,– М.: Машиностроение, 1973.– 520 с.