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 parametres, type of a locomotor and a surface condition. Depth of formation 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 “В_К”, влажности “W%”, состава, толщины деформируемого слоя “Н_Г”, вариаций несущей способности “q_S”, так и от параметров деформатора и уровня вертикальной нагрузки “q”.

Известна методика определения глубины колеи “h_Г” при взаимодействии гусеничных или колёсных ходовых систем тракторов с почвой [1] в виде зависимости:

                                                                         (1)

где - первоначальная пористость почвы;

b – ширина гусеницы/колеса, м;

 – коэффициент внутреннего трения в почве;

 – глубина распространения напряжений в почве .

Средние значения составляют 0,45; 0,55 и 0,85 для песчаных, глинистых и торфяных почв соответственно.

Системой ограничений для выражения (1) будет:

 

где  – просвет высоты под днищем для обеспечения проходимости машины, м;

 – дорожный просвет трактора (клиренс), ≈ 0,55 м.

В данной методике нет учёта толщины деформируемого слоя поверхности “Н_Гр”, определяющей вариацию несущей способности “q_S” поверхности и её свойства деформации.

Результаты исследований, проведённых в МГУЛ [2], показывают, что процесс образования колеи колесом или гусеницей многокаткового трактора хорошо описывает уравнение:

                      ,                                  (2)

где q – максимальное давление движителя на грунт, МПа;

n – число проходов движителя по следу;

q_{s –}  предел несущей способности грунта, МПа;

x – отношение длины деформатора к его ширине ;

 - коэффициент сжимаемости грунта, ;

- глубина деформируемого слоя, м;

 - коэффициент, зависящий от модуля продольного расширения грунта;

Е – модуль деформации грунта, МПа.

Принятая однородность грунта и учёт только линейного характера деформации является недостатком методики.

Методика определения взаимозависимости удельного давления “q” колеса, глубины колеи “” при варьировании несущей способности грунта “q_s” в функции его влажности “W%” т.е. , при учёте толщины деформируемого слоя “” и показателя распределения напряжений в грунте  приведена в [3]:

                             .                                         (3)

Данная методика не учитывает вариацию несущей способности “q_s” грунта от толщины деформируемого слоя””, что собственно и определяет неголономность процесса деформации.

Разработанная в УГТУ методика определения глубины колеи “h_Г” от гусеничного движителя [4] учитывает недостатки перечисленных методик, вводя “К” – поправочный коэффициент на неголономный процесс деформации грунта по толщине деформируемого слоя “” и зависимость  на базе полученных корреляционных уравнений, в том числе  в виде:

                                                                (4)

где - поправочный коэффициент на неголономность процесса деформации по глубине деформируемого слоя ;

; ; ;

; ; ;

Параметры - ; α, β, Е из теории механики грунта.

Пример расчёта глубины колеи по формуле (4) для базовых тракторов

ТДТ-55, (b=0,42 м.; q=0,063 МПа; l=2,31 м.);

ТТ-4 (b=0,55 м.; q=0,052 МПа; l=2,74 м.);

ТЛТ-100 (b=0,64 м.; q=0,044 МПа; l=3,12 м.);

μ=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 φ^о=8° соответственно:

, МПа;

, МПа;

, МПа.

при угле внутреннего трения в грунте φ^о=15° соответственно:

, МПа;

, МПа;

, МПа

Параметр Е определяем по корреляционному уравнению:

Изменение параметров для текучепластичного φ^о=8° и мягкопластичного φ^о=15° состояния поверхности приведены на рисунках 1, 2:

 

а)	б)	в)
1 – ТДТ–55; 2 – ТТ–4; 3 – ТЛТ–100   Рисунок 1 – Изменение qs, Е, hГ, = , при  φо=8°

 

 

а)	б)	в)
1 – ТДТ–55; 2 – ТТ–4; 3 – ТЛТ–100    Рисунок 2 – Изменение qs, Е, hГ, = , при  φо=15°

 

Вывод: Разработанная методика [4], [5] определения глубины колеи с учётом нелинейного характера распространения деформации по толщине деформируемого слоя “” с учётом вариаций несущей способности  позволяет уточнить существующие методические алгоритмы определения искомого параметра “h_Г”.

 

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.