Строительная техника

Промышленные тракторы

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

В настоящее время наиболее распространенной является теория сцепления гусеничного движителя с грунтом, которой придерживаются М. Г. Беккер [1 ], Г. А. Леонтьев [18], Д. А. Чудаков [31 ] и другие исследователи. В соответствии с этой теорией сцепление гусеницы с почвой происходит в результате сопротивления грунта сдвигу и действия сил трений, Ёозникающих между кирпичиками грунта, вписанными в грунтозацепы, и грунтом при их относительном сдвиге. При этом максимальную силу тяги целесообразно [18] определять как сумму силы сопротивления сдвигу почвенного кирпичика, заложенного между грунтозацепами, и силы трения между грунтом, гребнями и боковинами грунтозацепов. Масса трактора считается равномерно распределенной по площади опорной поверхности гусеницы.

У сухих песчаных грунтов т0 = 0 и сопротивление сдвигу создается вследствие трения между частицами грунта, у пластичных грунтов — в результате сил сцепления между частицами. Почвы с промежуточной структурой сопротивляются сдвигу в результате наличия обоих указанных факторов. Коэффициенты т0 и tg cp определяют экспериментально измерением тшах при различных нормальных  напряжениях  а.

Для определения касательного тягового усилия Рктах трактора необходимо умножить правую часть формулы (5.2) на площадь сдвига и прибавить силу трения, возникающую на поверхности грунтозацепов с грунтом. Г. А. Леонтьевым предложена формула для определения  максимального тягового усилия трактора

Использовать формулу (5.3) для практического решения данных задач не всегда возможно, так как во-первых, не всегда известны при тяговых расчетах промышленных тракторов на стадии проектирования точные размеры движителя, включая длину опорной поверхности и ширину вершины грунтозацепа; во-вторых, отсутствуют данные по коэффициентам т0 и tg ф для достаточно широкого спектра грунтов, на которых эксплуатируется трактор.

В связи с этим от формулы Беккера—Леонтьева следует перейти к аналитическому выражению, в котором бы использовали минимальное количество аргументов, отражающих конструкцию и параметры движителя трактора, а также показатели грунтов.

Первую часть задачи решали путем отыскивания корреляционных зависимостей параметров движителя 6, L, h от массы трактора. Остальные параметры практически не зависят от массы трактора и могут быть приняты в среднем по результатам статистического анализа: hlb = 0,126; //L = 0,005; I = 12,5; L/6 = 4,91. Данные постоянные параметры не играют большой роли при нахождении Рктах, и некоторые отклонения при их определении существенно не скажутся на ее значении.

Исследуем, как влияет масса трактора на фктах при различных значениях т0 и tg ф. Проведем расчет фктах применительно к тракторам с конструктивной массой тк = 10—50 т для грунтов двух типов — суглинка и супеси

Видно, что при увеличении массы трактора в 5 раз фктах уменьшается на 14 % для супеси и на 23 % —для суглинка. Необходимо отметить, что результаты проведенных тяговых испытаний тракторов в указанном диапазоне масс тракторов на суглинистых грунтах не позволяют количественно подтвердить выполненные расчеты, хотя для тракторов с большой массой наблюдается небольшое уменьшение фктах.

Ориентируясь на трактор со средним GK = 200 кН, будем иметь расчетные отклонения по Ркшах при GR = 100 кН и GK = 500 кН не более 10 %, что для решения поставленной задачи можно считать приемлемым. В этом случае формула (5.4) упростится и запишется:

Фк max = l,75t0-f 1,04 tgф + 0,025.   (5.5)

Дальнейшая задача сводится к определению зависимости т0 и tg ф от какого-либо широко принятого показателя грунта. В качестве такого показателя целесообразно принять предложенное А. Н. Зелениным число ударов плотномера ДорНИИ [14]. Фундаментальными работами А. Н. Зеленина установлено, что сопротивление резанию подавляющего большинства грунтов пропорционально числу ударов С динамического плотномера ДорНИИ (ударника ДорНИИ), которое используют как (ГОСТ 10792—75) классификационный критерий. А. Н. Зеленин предложил следующую классификацию грунтов

Причем в зависимости от влажности в одну категорию могут попасть, 'скажем, глина и супесь, поскольку они будут иметь одно число ударов С и, следовательно, одно сопротивление разрушению.

В работах Зеленина—Горовца [14] получена также номограмма, позволяющая найти для каждого грунта зависимость между числом ударов С и коэффициентами т0 и tg ф. Следовательно, предложенная А. Н. Зелениным характеристика грунтов наряду со своим первоначальным назначением — отражать сопротивление копанию — может быть использована для расчета сцепных свойств трактора. Однако зависимости т0 (С) и tg ф (С) однозначно выразить нельзя и в них введена дополнительная информация в виде числа пластичности Wnf описывающего характер грунта с точки зрения его пластичности:  глина, суглинок, супесь,  песок.

При этом необходимо отметить, что полученную формулу (5.8) можно использовать для определения <рКтах при полностью погруженном грунтозацепе гусеницы, а, следовательно, до определенного значения С, так как при увеличении числа ударов С происходит рост фктах ДО определенного предела, а затем фктах снижается и далее стабилизируется, что характерно для случая, когда грунто-зацеп не внедряется вообще.

Для определения практической зоны действия полученных расчетных зависимостей и их проверки был осуществлен комплекс экспериментов, заключающийся в проведении тяговых испытаний промышленных тракторов в различных грунтовых условиях, а также проведении специальных экспериментов с использованием трактора ТЭМП-2. Для этих экспериментов были подобраны грунты трех видов (песок, плотный суглинок и пластичная глина) с одним и тем-же числом ударов С = 6. На указанных грунтах осуществляли сдвиг трактора с заторможенными гусеницами через трос с динамометром другим трактором. При этом фиксировали максимальное усилие сдвига.

Результаты исследований (рис. 5.12) показывают, что нарастание фКтах происходит для всех видов грунтов (т. е. для всего диапазона чисел пластичности) при изменении С от 2 до 8, далее рост фКтах практически прекращается и фктах не изменяется до С = 12. Это явление объясняется тем, что при работе на грунтах с С = 8-f-12 некоторое недозаглубление грунтозацепа компенсируется увеличением сцепных свойств грунта. При увеличении С > 12 имеет место только частичная компенсация и фКтах начинает снова уменьшаться до значений, соответствующих грунтам с С « 24. При таком грунте (С « 24) грунтозацеп уже не внедряется, и тогда значение фктах становится равным значению коэффициента трения стали о грунт \i = 0,5^-0,6. При работе трактора на льду или мерзлом грунте этот коэффициент еще меньше.

Исследования проводили применительно к различным грунтовым условиям, характерным для различных районов СССР. При этом для удобства дальнейшего анализа будем описывать предложенные вероятностные характеристики грунтов аналитическими законами, если описание характеристик исследователями не выполнено. Если исследователи описали характеристики грунтов, то следует принимать их.

А. Н. Зеленин констатирует распределенность грунтов по С в диапазоне С = l-f-12 без указания на вероятность появления того или иного вида грунта. Математически такое распределение может быть выражено законом равномерной плотности f (С) = const [14].

По результатам исследований, выполненных И. А. Недорезовым [22], предложена (для территории СССР) асимметричная гистограмма [22], которая математически описана авторами данной книги законом Коши

Гистограмма также содержится в работах И. К. Растегаева, она авторами данной книги аппроксимирована нормальным законом (рис. 5.13, а) с соответственно подобранными параметрами.

Для описания грунтов Северо-Западного района РСФСР предложен 3. Е. Гарбузовым логнормальный закон распределения вероятностей С

На основании анализа эксплуатационных условий Центрального, Уральского и Западно-Сибирского районов РСФСР авторами данной книги для описания распределения был обоснован закон Рэлея  [4]:

Полученные вероятностно-статистические описания тягового сопротивления являются важнейшим компонентом при определении ЭПП трактора и выборе его тягово-скоростных показателей. Кроме того, полученные описания можно использовать при прочностных, тепловых и других видах расчета тракторов общего назначения, а также применять в качестве входной информации при стендовых и полевых испытаниях.

Часто при некоторых исследованиях необходимо знать распределения вероятностей фк для каждой из передач того или иного трактора.

Отрицательные значения <рк или Рк не учитывали, вследствие чего нормальный закон для ряда передач получает несколько асимметричный вид.

В свою очередь вероятность работы трактора на каждойГиз передач определяют как нормированную плотность вероятностей значений математического ожидания фк на данной передаче по обобщенному (для всех передач) закону распределения вероятностей / (фк). Для рассмотренного выше примера (три передачи ГМТ и пять передач МТ) при агрегатировании трактора со скрепером вероятности работы на каждой из передач будут составлять: для трактора с ГМТ на I передаче — 19,6 %, на II —37,5 %, на III —42,9 %, для трактора с МТ на I передаче —7,7 %, на II — 12,5 %, на III — > 20,6 %, на IV —29,2 %, на V —30 %.

При расчетах долговечности деталей, связанных с работой на каждой из передач, необходимо иметь в виду следующее. Трактор изготовляют как самостоятельную машину без агрегатируемого оборудования, поэтому требуемая долговечность этих деталей должна быть обеспечена для всех случаев его агрегатирования. Если принять условно заданную долговечность трактора за 100 %, то доля времени работы на каждой из передач базового трактора должна определяться по наибольшей доле времени работы на передачах для каждого из видов агрегатирования, сумма долей времени работы на каждой из передач при этом будет больше единицы (100 %). Отсюда для расчетов параметров трактора общего назначения при работе на каждой передаче следует принимать распределения вероятностей фк на соответствующей передаче для того вида агрегатирования, при котором доля времени работы на этой передаче больше

  Теоретические вопросы движения автомобиля. АВТОМОБИЛЬ СВОИМИ РУКАМИ

  Стартер. Автомобильный стартер - электродвигатель постоянного тока ...