книги из ГПНТБ / Скотников В.А. Основы теории проходимости гусеничных мелиоративных тракторов [учеб. пособие]

•Спрямленная эпюра этого участка и всех остальных пока­ зана сплошной линией на рис. 3.22, е.

На участке II между осями опорных катков первой каретки давление достигает максимума и изменяется во времени незна­ чительно, поэтому приближенно этот участок допустимо заменить прямой линией вида

р = 0,95 p m a x + q2t,

чески постоянным. Опытные данные показали, что давление р „ = = 0,635рт а х - На участке IV нормальное давление (от точки т до точки k) плавно изменяется: при небольшом коэффициенте v дав­ ление на этом участке увеличивается до рк, а при большом v уменьшается. Получено, что р к = 0 , 7 6 рю (где рю — давление под крайним опорным катком). На участке V (длина шага опорных

Получено, что коэффициент &з в зависимости от смещения центра давления изменяется в соответствии с выражением k3= = 1,7—8,0v. На участке VI от оси крайнего катка до ведущей

111

звездочки давление резко уменьшается с небольшим пиком под осью звездочки. Приближенно допускается этот участок аппрок­ симировать прямой.

Приближенная эпюра нормальных давлений на торфе влаж­ ностью 94% под гусеницами многоопорного движителя с эла­

Таким образом, проведенные исследования и анализ эпюр нор­ мальных давлений позволили, помимо изложенных данных, сде­

гу звеньев гусениц, от типа подвески опорных катков и конструк­ ции лобового и ведущего участков гусениц и от свойств торфя­ ного грунта;

2)наибольшее распространение имеют трапециевидная и

седлообразная формы эпюр нормальных давлений. При v ~ 0 эпюра давлений может иметь либо седлообразную, либо трапе­ циевидную форму со значительным участком длины, на котором

подвеской катков распределяются равномерно, без существенных пиков давлений под осями катков;

4)коэффициент v смещения центра давления необходимо определять с учетом дифферента трактора;

5)фактическая опорная длина гусениц зависит не только от отношения /к /4в и коэффициента v, но и от свойств торфяного

грунта и •конструкции крайних участков гусеницы — лобового и ведущего. Чем больше влажность торфа, тем больше факти­ ческая длина опорной ветви. Увеличение длины достигает 20— 26% у гусениц тракторов Т-100МБ, Т-130Б и ДТ-55А и 13%

утрактора ТМЛ-4;

6)закономерность изменения во времени нормальных дав­ лений под гусеницами любого болотоходного трактора (прибли­ женная эпюра) может быть получена до создания и испытания натурного образца на основе приведенных выше опытных дан­ ных, если определены такие параметры, как v, /к /4в. РсР. v и

112

§ 3.5. Экспериментальные эпюры осадок гусениц

и эмпирические закономерности деформирования торфяного грунта

Осадка гусениц в торфяной грунт происходит под действи­ ем нормальных давлений. Чтобы выяснить зависимость глуби­ ны и характера осадки гусениц в грунт от нормальных давлений

идругих эксплуатационных

иконструктивных 'Парамет­ ров, проанализируем экспе­ риментальные эпюры осадок.

Реальные эпюры осадок гусениц болотоходиых трак­ Ъзо.мм торов типа ДТ-55А и Т-100МБ на торфяном грун­ те были получены В. А. Скотниковым в 1960—1965 гг. и Н. П. Костюком в 1969—

1970 гг. Кроме этого, извест­ ны эпюры осадок в торфяной грунт гусениц специальной установки,' созданной на ба­ зе трактора КД-35, записан­ ные в 1959 г. В. А. Порош­ ковым, и эпюры осадок гусе­ ниц трактора ТМЛ-4, полу­ ченные В. Г. Колошей в

приведены эпюры осадок h гусениц трактора ДТ-55А при его движении по болоту влажностью 73—84% без дернового покро­ ва со скоростью 3,6 км/ч с навесным кротователем в транспорт­ ном положении. Видно, что форма эпюры осадок имеет ступен­ чатый характер. Деформация торфяного грунта начинается под передним опорным колесом трактора. Резкое увеличение осадки происходит под первым опорным катком передней каретки.

113

В промежутке между осями опорных катков передней каретки осадка практически постоянна. Новое резкое увеличение дефор­ мации грунта возникает под передним катком задней каретки. Под осью последнего катка задней каретки деформация еще более возрастает. Характер роста осадки в промежутке между осями катков задней каретки также носит ступенчатый характер.

Увеличение осадки от катка к катку обусловливает диффе­ рент трактора назад. Дифферент в зависимости от коэффициен­ та смещения центра давления v и влажности грунта был в пре­ делах 0,5—7°. Из-за дифферента трактора (при 0 , 1 9 ^ v ^ 0 , 2 ) лобовой участок гусениц преодолевает незначительную часть со­ противления грунта смятию.,

v

Рис. 3.24. Глубина и характер погружения гусениц трактора Т-100МБГС, оборудованного канавокопателем КФН-1200, в торф различной влажности:

а — W -=80%; б — W =86%; 1 — скорость движения 0 =1360 л/ч; 2 — скорость дви­

жения v =60 л/ч.

Из эпюр видно также, что осадка гусениц существенно уве­ личивается при повышении влажности торфяного грунта .Так, при повышении влажности с 73% до 84% и при незначительном изменении коэффициента v (от 0,19 до 0,2) наибольшая осадка гусениц возросла (рис. 3.23) более чем в 4 раза. Наблюдения показали, что при осадке гусениц трактора ДТ-55А торфяной грунт уплотняется и частично срезается по стенкам колеи. При этом выпора торфа влажностью 73—84% и степенью разложения 35% из-под гусениц не происходило'. На торфе влажностью 84% колея заполнялась грунтовой водой.

На рис. 3.24 показаны эпюры осадок, имевших место при движении трактора Т-ЮОМБГС с навесным канавокопателем КФН-1200 в транспортном положении. Опыты проводились на низинном торфе влажностью 80—86% и степенью разложения 30—35%. Дернового покрова на тррфе влажностью 80—84% не было, а на торфе влажностью 86% был дерновый покров не­ большой толщины. Трактор двигался со скоростью 60—2700 м/ч. Центр давления был смещен назад (v«=0,18—0,2).

Из эпюр осадок видно, что деформация торфа и дифферент зависят от скорости движения. Так, например, осадка гусениц

114

увеличилась примерно вдвое при снижении скорости с 1360 (ли­ ния /) до 60 м/ч (линия 2). Влияние скорости движения тракто­

глубине 0,2—0,3 м от поверхности. Измерялась осадка экспери­ ментального трактора С-80БМ ( L r y c =3373 мм, .6 = 970 мм, рср = = 0,22 кГс/см2) при движении со скоростью 2—5 км/ч. Для ука­ занных грунтовых условий и трактора получено, что наибольшая глубина осадки гусениц уменьшается с ростом скорости движе­ ния в соответствии с выражением

86% последний под передними звеньями опорной ветви вначале уплотнялся, что сопровождалось прогибом дернового покрова, а затем срезался дерновый покров и торф по стенкам колеи (по раз­ меру ширины В). Колея по всей длине опорной ветви гусениц заполнялась грунтовой водой, отжимаемой гусеницами. При этом наблюдались «фонтанчики» воды, бьющей вверх через отверстия в гусеничных башмаках. Выпора торфа из-под гусениц и через вертикальные стенки колеи не отмечалось на указанном виде и состоянии торфа.

На рис. 3.26 штриховыми линиями показаны эпюры осадок гусениц трактора ТМЛ-4, движущегося на холостом ходу . со скоростью 1,55 км/ч по торфяному грунту верхового болота влаж­ ностью 84 и 94% . Степень разложения была 15—20%. Смещение центра давления назад было небольшим и соответствовало v = 0,015—0,09.

115

Рис. 3.26. Эпюры осадок в торфяной грунт гусениц трактора ТМЛ-4 при движении со скоростью 1,55 км/ч по торфу:

а — влажностью 84%; б — 94%.

Как видно, при увеличении влажности торфа с 84 до 94% осадка гусениц возросла примерно в 4 раза. При этом изменя­ ется и дифферент трактора. На торфе влажностью 84% диффе­ рент был равен 0,5°, а на торфе влажностью 94% он увеличился до 2°.

116

гружение гусениц происходит под первым опорным катком пе­ редней каретки и в промежутках между катками смежных каре­ ток. А осадки грунта под осями катков остальных кареток и на участках длины каретки распределяются более равномерно. Вследствие этого эпюра осадок имеет ступенчатый характер. Огибающая кривая 1, характеризующая изменение осадки звень­

гружение гусениц такое, что дифферент трактора направлен на­ зад и невелик. Лобовой участок гусениц имеет значительную осадку. Эпюра нормальных давлений, соответствующая пока­ занной осадке, приведена на рис. 3.19, а. Характерно, что при сме­ щении центра давления вперед (при постоянном среднем давле­ нии) наибольшее давление увеличивается, а наибольшая осадка уменьшается или остается такой же, как и при равном смещении центра давления назад.

На рис. 3.28 показаны эпюры деформации торфяного грунта под гусеницей трактора Т-100МБ, оборудованного бульдозером,, и под гусеницами тракторов Т-100МБ и Т-38, движущихся на холостом ходу при смещении центра давления вперед. Соответ­ ствующие эпюры давлений приведены на рис. 3.20. Влажность торфа соответственно 74, 79 и 86%. Из эпюр осадок видно, что наибольшая деформация грунта образуется в конце лобовогоучастка гусеницы под первым опорным колесом (Т-38) или кат­ ком (Т-100МБ). Рост осадок от нуля до максимума происходит по кривой большого радиуса кривизны с выпуклостью, направ­ ленной вверх. После достижения наибольшей величины осадка изменяется весьма незначительно на всей остальной длине опор­ ной ветви и несколько восстанавливается на ведущем участке гу­ сеницы.

117

товая вода не успевает отфильтровываться под первыми двумя опорными катками и продолжает вытесняться из торфа в тече­ ние всего периода взаимодействия гусениц с грунтом. Продол­ жительность нагружения торфа лобовым участком гусеницы и на длине передней каретки составляла 2,8 сек. Этого времени,, как видно, недостаточно для полного отжатия грунтовой воды из торфа влажностью 94% при внезапном приложении к его по­ верхности нормального давления величиной до 0,36 кГс/см2. Со­ ответствующая эпюра давлений показана на рис. 3.22.

Осадка на торфе влажностью 94% примерно в 4 раза боль­ ше, чем на торфе влажностью 84%. Сравнение осадок трактора ТМЛ-4 при смещении центра давления назад, нулевом и вперед показывает, что наибольшая осадка гусениц при нулевом сме­ щении центра давления и при небольшом смещении вперед мень­ ше, чем наибольшая осадка гусениц при смещении центра дав­ ления назад. Огибающая кривая 2, характеризующая изменение осадки звеньев гусениц вдоль длины опорной ветви, имеет пара­ болический характер, как и кривая / (при смещении центра давления назад), но выпуклость кривой 2 более крутая.

Анализ эпюр осадок показывает следующее. Осадка гусе­ ниц в торфяной грунт зависит от влажности торфа. На низин­ ном торфе степенью, разложения 30—35% при наибольших дав­ лениях под гусеницами (0,6—0,8 кГс/см2) осадка гусениц увели­

осадка возрастает на 8—10 мм при увеличении влажности тор­ фа на 1 % при прочих равных условиях.

Характер осадок гусениц таков, что образуется дифферент трактора. Величина и направление его зависят от величины и направления смещения центра давления, от наибольшего нор­ мального давления и от скорости движения трактора. При рас­ четном определении положения центра давления необходимо за­ ведомо учитывать величину и направление дифферента, ориен­ тируясь на опытные значения, полученные при исследовании транторов Т-100МБГС, ДТ-55А и ТМЛ-4.

Наибольшая осадка гусениц зависит также от направления и величины смещения центра давления. При смещении центра давления от средины опорной поверхности гусениц назад глу­ бина осадки увеличивается. При небольшом смещении центра давления вперед (v~0,015—0,1) осадка гусениц уменьшается. Наибольшая осадка гусениц (при одинаковых коэффициентах v смещения центра давления) зависит также от общей нормаль­ ной нагрузки на гусеницы.

Помимо влажности W и вида торфа, величины g и направ­ ления смещения центра давления, наибольшего давления / з ш а х г на наибольшую осадку гусениц влияет скорость движения ма­ шин. С увеличением скорости движения от 0 до 7 км/ч (предел

11»