книги из ГПНТБ / Хайзерук Е.М. Кабелеукладчики. Вопросы теории и расчета

Траектория заглубления ножа, когда глубина его хода при* ближается к Я р а б , квазилинейна, а угол наклона траектории к плоскости, параллельной поверхности грунта, близок к рабочему

Рассмотренные случаи преодоления кабелеукладчиками ха­ рактерных неровностей грунта показывают, что глубина про­ кладки кабеля на пересеченной местности может изменяться в зна­ чительных пределах. Поэтому, например, при прокладке маги­ стральных кабелей связи участки трассы обычно предварительно планируют, срезая неровности грунта. В местах перехода от одного участка к другому с различным наклоном к горизонту спланированные поверхности грунта не должны образовывать углы, существенно превышающие задний угол кабелепрокладоч­ ного ножа. Постоянную глубину прокладки кабеля на трассе с неспланированной поверхностью грунта можно обеспечить лишь кабелеукладчиками с регулируемым углом наклона кабелепро­ кладочного ножа.

90

Глава IV

ПРОХОДИМОСТЬ И МАНЕВРЕННОСТЬ КАБЕЛЕУКЛАДЧИКОВ

§ 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ХОДОВОЙ ЧАСТИ ПРИЦЕПНЫХ

КАБЕЛЕУКЛАДЧИКОВ С ГРУНТОМ

Ходовая часть прицепного кабелеукладчика обеспечивает дви­ жение его по грунту и поддерживает остов машины в определен­

Хотя выбор трассы кабельной линии производится так, чтобы обеспечить прокладку кабеля с использованием кабелеукладчиков

и т. п.) и в условиях узких проходов и на поворотах трассы с ма­ лыми радиусами кривизны. В выполнении этих требований важ­ ную роль играют опорные элементы ходовой части современных прицепных кабелеукладчиков и проходимость по трассе букси­ рующих тракторов.

Рассмотрим взаимодействие с грунтом опорных элементов ходо­ вой части прицепных кабелеукладчиков: колес с жесткими ободь­ ями, пневмоколес и лодок-волокуш.

В зоне контакта с грунтом ведомого колеса с жестким ободом на него действует реакция грунта TV (рис. 54). Пренебрегая тре­ нием в подшипниках оси колеса, можно считать, что линия дей­ ствия этой реакции проходит через ось колеса. Разложим N на вертикальную составляющую Y, равную вертикальной нагрузке на колесо Qn p (включая и вес самого колеса), и горизонтальную составляющую X. Последняя является силой сопротивления каче­ нию, так как для ее преодоления к оси колеса со стороны рамы кабелеукладчика дожна быть приложена равная сила Рр.

91

Точка приложения реакции грунта О х по горизонтали смещена от оси колеса вперед на плечо а и по вертикали — на плечо гс. Смещение по горизонтали происходит за счет деформации грунта.

Условие равновесия колеса

Xrc = Ya,

откуда

X = Y — или X = Yf0,

где fQ — коэффициент сопротивления качению колеса, равный отношению — .

Коэффициент f0 имеет следующие средние значения:

Существенно увеличивается тяговое сопротивление колес с

грузки на колесо), а предельная нагрузка снижается в 1,5—2 раза. Если колесо с жестким ободом катится по следу гусеницы трак­ тора, то f0 возрастает по мере нарушения целостности дернового покрова гусеницей под действием возрастающей касательной силы тяги грусениц, а также вследствие буксования. Для исключения этого явления при прокладке кабеля по болотно-торфяному-грунту

92

вместо кильватерного сцепа тракторов применяют сцеп «елочка», в котором каждый трактор движется по своей собственной колее, а кабелеукладчик — по колее, образуемой только одним централь­ ным трактором сцепа (рис. 56).

Колеса с жесткими ободьями создают большее давление на грунт и оказывают более высокое сопротивление движению кабеле­ укладчика, чем пневмоколеса. Давление колеса с жестким ободом (7ср принято подсчитывать по площади отпечатка при погружении колеса в грунт на глубину 25 мм:

Рис. 56. Сцеп тракторов «елочка»

/ — кабелеукладчик; 2 — буксирные тросы; 3 — т р а к ­ торы

укладчиков эта величина снижается до qcp = 0,5н-1,0 кгс/см2 . Пневмошины'смягчают удары, передающиеся на корпус кабеле­ укладчика при его транспортировке и во время прокладки кабеля. Одним из основных показателей при подборе пневмоколес для кабелеукладчика является их грузоподъемность. Работа шин

сперегрузкой вызывает повышенную их деформацию, что приводит

кувеличению работы трения в слоях корда и повышенному внутри­ молекулярному трению в резине, в результате чего шины быстро разрушаются. Под грузоподъемностью шины понимают наи­ большую нагрузку, при которой величина радиальной деформа­

ции шины на твердом основании обеспечивает длительный срок'

ееслужбы.

Вбольшинстве эмпирических формул, предложенных для опре-. деления грузоподъемности шин Q, в качестве исходной берется зависимость

Q = - ^ с р .

где F — площадь контакта шины с грунтом.

93

Среднее давление на грунт выражается обычно как функция давления р в шине:

только для частных случаев, поэтому ими пользуются при пред­ варительных расчетах. Ввиду сложности конструкции шин и раз­ нообразия действующих нагрузок грузоподъемность шин опре­ деляется опытным путем.

Для подбора колес к кабелеукладчику следует определять опорные реакции грунта с учетом.сил, действующих на кабеле­ укладчик при прокладке и исходя из зависимостей, приведенных в гл. I I и VI .

Ходовая часть болотных кабелеукладчиков, имеющих корпус, в форме лодки-волокуши, производит меньшее давление на грунт, чем колеса с жесткими ободьями или с пневмошинами.

Деформация грунта под днищем корпуса зависит от эпюры давлений. Наибольшая деформация возникает в точках макси­ мума давления. Среднее давление на грунт для некоторых болот­ ных кабелеукладчиков, зависящее от веса машины и установлен­ ных на ней кабельных барабанов, составляет 0,15—0,20 кгс/см2 .

Сопротивление движению ходовой части болотного кабеле­ укладчика (без колес) определяется по формуле

где YB — вертикальная составляющая реакции грунта на днище корпуса;

f1 — коэффициент трения стали по грунту (для влажных грунтов можно принимать fx = 0,5н-0,6).

Сопротивление движению корпуса может возрастать от образо­ вания грунтовой призмы волочения, возникающей на слабых

94

грунтах перед лобовой частью корпуса. Размеры призмы волоче­ ния зависят от формы лобовой части и вида грунта.

Если у выполненного в виде лодки-волокуши корпуса кабеле­ укладчика опорные колеса расположены в нишах, то сопротивле­ ние движению увеличивается за счет погружения колес в грунт, когда корпус движется по грунту на днище и кабелеукладчик буксируется не по колее впереди идущих тракторов. Приближенно сопротивление движению погруженных в грунт колес можно определить по формуле

главным образом гусеничные тракторы большой мощности, давле­ ние которых на грунт составляет от 0,27 до 0,60 кгс/см2 . Техни­ ческая характеристика некоторых отечественных тракторов, при­

Тяговое усилие гусеничного трактора определяется мощностью его двигателя и передаточными числами трансмиссии, а также условиями сцепления его ходовой части с грунтом. Касательная сила тяги трактора, которая может быть реализована по сцеплению с грунтом,

Р к = Ф с М?,

95

где фс — коэффициент сцепления;

К— коэффициент, учитывающий изменение нагрузки на дви­ житель трактора в зависимости от уклона (для гусенич­

ного трактора X = cos а); G — вес трактора.

При определении касательной силы тяги навесного кабеле­ укладчика G принимают равными весу трактора с навесным обо­ рудованием.

Коэффициент сцепления срс гусеничных движителей тракторов зависит от вида пути и, по данным Е. Д. Львова, составляет:

Проходимость навесного кабелеукладчика зависит от показа­ телей его устойчивости и давления на грунт. Давление гусениц на грунт находят по его среднему и максимальному значениям [1].

В первом случае принимают, что вес трактора с жесткой под­ веской равномерно распределен по опорной поверхности гусениц, величину которой определяют двумя способами:

1. По длине L контакта гусеницы с грунтом, принимая за L базу трактора (расстояние между осями ведущего и направляю­ щего колес) или, при высоко поднятом ведущем и направляющем колесах, расстояние между осями крайних опорных катков плюс шаг одного звена.

Среднее давление

96

Последняя формула справедлива для работы на твердом грунте, а также при расстоянии между осями катков 1К > 3/г .

Истинное давление отличается от среднего и зависит от вели­ чины тягового усилия, а также значения и распределения весов навесных устройств.

Для оценки изменения давления по опорной поверхности гусе­ ниц применяется коэффициент увеличения давления

9м

<?ср '

где qM — максимальное удельное давление.

Рис. 57. Схема сил, действующих на навесной кабелеукладчик в транспортном положении

Для повышения проходимости по слабым грунтам рекомен­ дуется v = 1,35-f-l ,45. Однако этого не всегда удается достичь.

Значение v = 2 является предельно допустимым, так как при нем эпюра распределения удельного давления на почву имеет форму треугольника.

У навесного кабелеукладчика наибольшее значение v может быть при транспортном положении навесного оборудования (рис. 57). В этом случае на опорную поверхность гусениц пере­ дается вес трактора GT и навесного оборудования (барабана G6 , подъемника GH l барабана, навески ножа GI | 2 ).

в) треугольника с длиной горизонтальной боковой стороны, меньшей длины опорной поверхности гусениц (//) при хя — ск <

"От + Об + Ощ + Риг

В рабочем положении навесного кабелеукладчика эпюра давле­ ния более равномерна, чем при работе гусеничного трактора с при­ цепным кабелеукладчиком.

Максимальное и минимальное давления при работе навесного

98

Если это условие не выполнено, то длина опорной поверхности гусениц уменьшается и определяется по формуле

V = 3 (хд—ск),

а среднее давление на единицу длины используемой части опорной поверхности гусениц (для горизонтального участка трассы)

„ Y

<7сР — L< • Тогда максимальное давление

Яы = 2<7ср-

Таким образом, для расчета v при работе кабелеукладчика требуется: 1) найти вертикальную составляющую давления рав­

укладчика можно изменить при помощи противовесов, примене­ нием опорных колес у навески кабелепрокладочного ножа, при­ менением загрузки барабанами только при рабочем состоянии и изменением геометрии кабелепрокладочного ножа. Последние три способа пригодны лишь для исправления эпюры давления рабочего состояния навесного кабелеукладчика.

Проходимость гусеничных тракторов с навесным оборудова­ нием на болотно-торфяных и переувлажненных минеральных грунтах существенно снижается вследствие малой упругости и резко выраженных пластических свойств указанных грунтов. Опыты М. Е. Мацепуро и В. Н. Янушкевича показали, что при вертикальной нагрузке на болотно-торфяной грунт небольшая часть его осадки, вызывающей образование колеи, происходит в пределах упругой деформации вследствие сжатия грунта и вытеснения некоторого количества воды и газов из зоны сжатия поверхностного слоя. Указанное сжатие по мере его увеличения затрудняет дальнейшее вытеснение воды. Основная часть осадки возникает вследствие пластической деформации грунта. С увели­ чением скорости приложения нагрузки пластическая деформация грунта уменьшается.

На болотах с дерновым покровом осадка грунта происходит вследствие прогиба дернины с частичным ее сжатием, при котором торф выдавливается из напряженной зоны при большом давлении и разрывает дернину снизу. Часть торфа вытесняется на поверх­ ность. Сопротивление грунта осадке снижается в зависимости от повышения поврежденное™ дернины.

Дерновой слой имеет в 3—10 раз большее сопротивление раз­ рыву, чем нижележащие слои торфяного грунта, и в 3—5 раз больше, чем минеральные грунты.