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

проводимых исследований) осадка гусениц на торфяном грунте уменьшается.

Таким образом, наибольшая осадка гусениц — функция мно­ гих параметров

Приближенно закономерность изменения осадки торфяного грунта вдоль длины гусениц, или изменение осадки во времени, характеризуется огибающими кривыми 1 и 2, показанными штриховыми линиями на рис. 3.26.

Трудность получения аналитической зависимости глубины осадки от указанных эксплуатационных и конструктивных па­ раметров приводит к необходимости пользования эмпирическими зависимостями. До<кт. техн. наук С. С. Корчунов предложил оп­ ределять осадку h гусениц в торф любого состояния по формуле

глубину колеи гусениц на осушенной торфяной залежи по вы­ ражению

120

В Lj.yckt

машин. Например, в формулах (3.10) — (3.11) осадка гусениц ставится в зависимость от среднего нормального давления или общей нормальной нагрузки без учета положения центра давле­ ния и скорости движения. Однако опыт показывает, что наиболь­ шая осадка определяется главным образом не средним, а мак­ симальным нормальным давлением. На рис. 3.29 приведены гра­ фики зависимости осадки 1 звена гусеницы от нормального давления при движении трактора ДТ-55А по торфу различной влажности. Огибающие кривые / показывают возрастание оса­ док от давления.

Видно, что наибольшая осадка соответствует наибольшему давлению. Эта зависимость позволила для вычисления наиболь­ шей осадки использовать формулу С. С. Корчунова в следующем виде:

Л™«= — As In [ 1

(3.12)

Q k

—"-n BL

давления при смещении центра давления вперед, а сплошные ли­ нии — зависимость осадки от давления при смещении центра давления назад. Среднее давление былс> одно и то же, скорость движения составляла 1,55 км/ч. Видно, что глубина осадки за­ висит от направления смещения центра давления.

Одна из основных трудностей при выведении аналитическо­ го выражения для осадки гусениц в грунт — сложность учета влияния давлений, действующих в разных точках опорной ветви

122

§ 3.6. Обоснование минимальных и максимальных размеров

опорной площади модели эпюр нормальных давлений гусениц на грунт

Известны закономерности изменения нормального давления,, действующего на всю гусеницу в каждый момент времени и на каждую элементарную полоску грунта за период ее взаимодей­ ствия с гусеницей. Необходимо найти пути определения наиболь­ шей деформации поверхности грунта под действием внешних давлений без испытания натурных тракторов. Любой путь реше­ ния поставленной задачи означает создание модели процесса взаимодействия натурной гусеницы с грунтом (в вертикальной плоскости). Для этого вначале необходимо обоснов-ать модель натурной эпюры нормальных давлений.

Главное условие подобия модели и натурного процесса воз­ действия гусениц на грунт — равенство напряжений в любой точке массива под моделью и в подобных же точках грунта под натурной гусеницей.

Для решения указанной задачи следует: 1) определить (вы­ брать) закономерность изменения нормального давления, созда-

12»

ваемого моделью на поверхность грунта; 2) определить допус­ тимые геометрические размеры модели; 3) сравнить напряже­ ния, возникающие в одноименных точках .грунта под моделью и под натурной гусеницей.

Примером попыток моделирования процесса взаимодействия гусениц с грунтом являются известные опыты с жесткими штам­ пами. В этих опытах натурная гусеница заменяется жестким штампом, нормальная нагрузка на гусеницы имитируется неко­ торой силой, приложенной нормально к штампу, а касательные нагрузки принимаются равными нулю. Основные характеристи­ ки ряда опытов со штампами приведены в табл. 3.5. Из анализа данных таблицы следует, что во всех опытах .имеется жесткий штамп значительно меньших, чем гусеница, размеров. Вместо сил, действующих со стороны трактора на гусеницу, к штампу прикладывалась нормальная сила, величина, характер и продол­ жительность действия которой не связаны с соответствующими характеристиками нормальной силы, приложенной к звеньям гусеницы натурного трактора. Размеры и форма штампа выби­ рались произвольно. Не делалось попыток сравнить напряжения в грунте под штампом и под натурной гусеницей, т. е. опыты с жесткими штампами — недостаточно обоснованный пример моделирования процесса взаимодействия гусениц с грунтом.

Как указывалось, главный критерий подобия модели и на­ турной гусеницы при моделировании процесса взаимодействия гусениц с грунтом —отношение

Примем, что модель-штамп передает на поверхность грунта нормальные давления с той же закономерностью во времени, с какой натурная гусеница нагружает любую элементарную по­ лоску dx, т. е. в любой момент Бремени эпюра нормальных дав­ лений модели на поверхность грунта представляет собой прямо­

моделью на все элементарные полоски поверхности грунта дей­ ствует нормальное давление с одинаковой закономерностью. Примем также, что вся внешняя нагрузка полностью передает­ ся на скелет грунта со скоростью звука.

Сравним напряжения в грунте, возникшие при принятых условиях, под мгновенными эпюрами нормальных давлений на­ турной гусеницы и модели. Мгновенные (застывшие) эпюры по-

125

зволяют считать мгновенное .нормальное давление в данный мо­ мент величиной статической. Поэтому допустимо использовать положения механики грунтов. Известно, что напряжения o z в толще грунта от действия статической силы распределяются по

штампа. Данные указанных опытов позволяют для определения

точке грунта под данной элементарной полоской, нагруженной нормальной силой, зависит не только от этой силы, но я от на­ грузок на соседние элементарные полоски, от числа и положения последних. Поэтому размеры модели-штампа не могут бытьрав-

126

ны размерам элементарной полоски: под такой моделью напря­ жение в грунте по глубине будет всегда меньше, чем под натур­ ной гусеницей. В связи с этим возникает вопрос о допустимых минимальных размерах и форме модели-штампа, т. е. о степени влияния внешних давлений, действующих на поверхность грунта по всей длине гусеницы. Допустим, что найдены такие размеры и форма модели, при которых в любой точке грунта соблюдается равенство

Так как ранее приняли, что на модель в каждый момент времени действует одинаковая по величине сила А р " о д = А р м о д , то ее зна­ чение для фиксированного момента времени можно вынести за знак суммы

Размеры модели-штампа определятся из условия

УAPi'%"

подобие — равенство полей напряжений одновременно для то­

Поэтому целесообразно оценить отклонение указанных полей напряжений. Это возможно сделать только численной оценкой

127

ницы. В данном случае имеется девять таких полосок на длине L r y c . На каждую из них соответственно действуют силы A p i ; Ар2; Ар$; Ара. Предположим, что по ширине В полосок давления распределены равномерно, тогда, мысленно разделив ширину В на три равные части, получим, что на каждую из них действует

Рис. 3.32. К определению поля напряжения н толще грунта под гусеницей.

сила, равная '/з АР;- Поэтому вся опорная поверхность гусеницы

данным Н. А. Цытовича. Напряжение в точке А, расположенной

128

Если учесть только действие давлений Дрь Др2 и Дрз на три площадки-звена /, 2 и 3, то получим приближенное напряжение " в точке А

Представим, что вместо гусеницы имеется модель-штамп, состоя­ щий из трех площадок /, 2 и 3 и что на них действует одинако­ вое давление Дрг. Тогда напряжение в точке А под модельюштампом