книги из ГПНТБ / Солопов С.Г. Торфяные машины и комплексы учеб. пособие

■ствующем точке А) в коре залежи по периметру штампа появля­ ются видимые трещины. Если Р < Р А, то допускается многократное движение машины по следу. При давлении Рв (соответствующем точке В) штамп тонет. При значениях РА< Р < Р в при прохожде­ нии машины в залежи появляется глубокий неисчезающий след, по которому повторное движение не допустимо.

длительной несущей способности, но меньших временной несу­ щей способности будут преобладать остаточные деформации.

Исследованиями установлено (В. А. Скотников, Ю. А. Соко­ лов), что осадка залежи увеличивается ступенчато от переднего звена к заднему. Наибольшая деформация залежи имеет место под наиболее нагруженными звеньями. В результате увеличиваю­

ние центра давления относительно центра опорной поверхности. В качестве возможного единого критерия оценки проходимости гусеничных торфяных и мелиоративных машин, характеризующего воздействие всех нагрузок, передаваемых на залежь движущейся машины, Ю. А. Соколов предлагает принять угол условного диффе­

рента

Исследованиями влияния дифферента на поверхность машины было установлено, что наименьшее значение давления имеет место не при горизонтальном положении машины, а при небольшом по­ ложительном дифференте (наклон в противоположную сторону движения машины), который для жесткой гусеницы равен ШбТ

Определение центра тяжести машины и центра давления

Для определения проходимости и устойчивости машины помимо физико-механических свойств залежи, размеров опорной поверх­ ности ходовой части машины и ее общего веса необходимо также знать положение центра тяжести машины и центра давления.

ствующей внешних сил или равнодействующей сил реакции грунта с плоскостью опорной поверхности машины. Поясним сказанное.

Как известно, машина представляет собой совокупность от­ дельных узлов (механизмы трансмиссии, рабочие органы, рама, двигатель, ходовая часть, кабина и т. п.), расположенных в опре­ деленном порядке согласно требованиям конструкции данной ма­ шины. Расположение отдельных узлов машины в пространстве мо­ жет быть разнообразным. Весовые нагрузки каждого узла прило­ жены в центрах тяжести этих узлов. А центр тяжести машины оп­ ределится как точка приложения равнодействующей сил веса всех узлов машины, т. е. точка приложения равнодействующей от ряда параллельных сил, рассматриваемых в пространственной системе координат.

При определении центра давления принимаются во внимание не только силы веса машины, но и все внешние силы и силы реак­ ции грунта. Очевидно, равнодействующая внешних сил, действую­ щих на машину (включая и силы веса), равна по величине и обратна по направлению равнодействующей сил реакции грунта. Равнодействующие внешних сил и сил реакции грунта лежат на одной прямой и, следовательно, пересекают плоскость опорной по­ верхности машины в одной и той же точке.

Если на машину не действуют никакие внешние силы, кроме сил веса, то последние должны быть уравновешены силами реак­ ции грунта, равнодействующая которых лежит на одной прямой с равнодействующей сил веса машины и действует в обратном на­ правлении. Так обычно обстоит дело с находящейся в покое или равномерно движущейся (без прицепов и действующих рабочих органов) машиной.

Но если машина приходит в движение или замедляет свой ход, а также если она транспортирует на прицепе другую машину или если приведены в действие ее рабочие органы (происходит экска­ вация, подъем тяжести и т. п.), то равнодействующая сил реакции

грунта сместится в сторону от прямой, по которой действует равно­ действующая сила веса, так как при этом положение равнодейст­ вующей внешних сил (включая и силы веса) уже не будет совпа­ дать с равнодействующей сил веса.

Однако силы веса являются составной частью действующих внешних сил, поэтому положение центра тяжести машины будет определять положение центра давления. Где помещать центр тя­ жести машины, далеко не безразлично. Расположение центра тя­ жести машины должно быть таким, чтобы с учетом других внеш­ них сил, действующих на машину, распределение нагрузки на опорные ходовые устройства машины н давление на опорной по­ верхности во время ее работы было бы равномерным.

Так, центр тяжести тягача должен быть вынесен от центра сим­ метрии опорной поверхности несколько вперед, чтобы во время буксировки центр давления располагался ближе к центру симмет­ рии опорной поверхности. Центр тяжести крана должен быть от­ несен несколько назад (по отношению к стреле), чтобы во время поднятия груза центр давления также оказался ближе к центру симметрии опорной поверхности. Более низкое положение центра тяжести сообщает машине большую устойчивость.

При определении координат центра тяжести машины состав­ ляют схему, на которую наносят весовые нагрузки отдельных уз­ лов и координаты их точек приложения. Для удобства расчетов начало координат лучше всего помещать в центре симметрии опор­ ной поверхности ходовых устройств.

Согласно теореме Вариньона мы можем записать, что момент равнодействующей сил веса, приложенной в центре тяжести ма­ шины, должен быть равен алгебраической сумме моментов сил веса отдельных узлов машины і і .ьсптельно тех же координатных осей,

грузок узлов;

Gуз — вес отдельных узлов.

Таким образом, координата центра тяжести машины определя­ ется как-частное от деления суммы произведений весовых нагру­

зок отдельных узлов и соответствующих им координат на общий вес машины. Для удобства расчетов составляют таблицу, в кото­ рую заносят названия узлов, их весовые нагрузки и соответствую­ щие им значения координат, а также произведения весовых на­ грузок на соответствующие им координаты.

Для определения координат центра давления рассмотрим схе­ му гусеничной машины, на которую действуют внешние силы и силы реакции залежи (рис. 15).

Из условия равновесия машины на залежи под действием при­ ложенных внешних сил и сил реакции залежи можно записать

2 (Р[)2 — R cos а = 0;

Следовательно, координата центра давления машины оп­

ределится как частное от деления суммы моментов внешних сил относительно соответствующей оси координат на сумму проекции этих же сил на вертикальную ось.

Давление гусеничной машины на грунт

Торфяные машины, как правило, передвигаются по залежи, которая представляет собой упруго-пластическое основание. Иссле­ дования деформации залежи от приложенной нагрузки показывают сложную взаимосвязь отдельных факторов и явлений. Под дей­ ствием нагрузки залежь деформируется не только в том месте, где эта нагрузка приложена, но и в прилегающих областях. При де­ формации залежи распределение напряжений в ней оказывается

Если машина имеет верхнее поворотное строение (экскавато­ ры, краны и пр.), то положение центра давления в процессе ра­ боты машины будет непрерывно меняться, вызывая постоянное из­ менение давлений по концам гусеничного хода (рис. 16).

у

Рис. 16. К определению давлений под гу­ сеницами машины с верхним поворотным строением

Для определения давлений по концам гусениц при внецентренном действии равнодействующей внешних сил М. В. Мурашовым была получена зависимость

L — продольная база гусеничного хода; В — поперечная база гусеничного хода.

Переход от прямоугольных координат центра давления к поляр­

СХ

Ниже приведены допускаемые удельные давления в зависимо­ сти от характеристики торфяной залежи, кгс/см2:

Устойчивость машин на торфяной залежи

У с т о й ч и в о с т ь ю м а ш и н ы называется способность ее со­ хранять рабочее положение, не опрокидываться.

При определении устойчивости машины различают продольнуюустойчивость и поперечную, т. е. рассматривают положение маши­ ны под действием приложенных сил как в продольной, так и в по­ перечной плоскостях.

Условия устойчивости машины на торфяной залежи будут не­ сколько иными, чем на твердом грунте. Для определения устой­ чивости машины на твердом грунте достаточно узнать положение центра давления по отношению опорного контура. Если центр дав­

не устойчива и, наконец, машина опрокидывается, как только центр давления выйдет за пределы опорного контура.

Другое дело, когда машина находится на податливом торфяном грунте. В этом случае машина, еще не опрокидываясь, может по­ лучить наклон вследствие значительного удельного давления под одним из концов гусениц и деформации залежи. Здесь центр тя­ жести машины сместится в сторону опрокидывания. Если дефор­ мация залежи будет происходить в пределах упругих форм и силы реакции залежи задержат дальнейшее опускание края опорной поверхности, то процесс опрокидывания будет задержан. Если же силы давления на залежи вызовут разрушение слоя залежи (коры), то опрокидывание произойдет еще до того, как центр давления достигнет опорного контура.

Следовательно, устойчивость машины на податливом грунте будет хуже, чем на твердом грунте, при прочих равных условиях.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что устойчивость машины на залежи зависит от высоты положения центра тяжести, размеров опорного контура, среднего удельного давления и упру­ гости залежи.

Условие устойчивости машины на залежи состоит в том, что приращение опрокидывающего момента должно быть меньше при­ ращения момента сил реакции залежи. Исходя из этого, М. В. Му­ рашовым были получены выражения, определяющие условия устойчивости машины на залежи:

в продольной плоскости

(11.52)

в поперечной плоскости

(11.53)

где z0— координата центра тяжести машины по высоте;

zHp — критическая высота положения центра тяжести машины;

b — ширина гусеничной цепи;

k — коэффициент упругости залежи (величина, зависящая от площади штампа).

Для залежи с эксплуатационной влажностью А. Г. Гинцбург рекомендует определять k по формуле

(11.54)

где F — площадь штампа, см2.

Для обеспечения надежного устойчивого положения машины на торфяном грунте принимается большой запас устойчивости, ко- -торый определяется коэффициентом запаса устойчивости

(11.55)

Опыт эксплуатации торфяных машин показывает, что значения л обычно находятся в пределах 8—32.

§ 9. КОЛЕСНЫЙ ХОД

Во всех прицепных торфяных орудиях колеса являются только ведомыми, опорными. Такую же роль они выполняют и в тех при­ цепных конструкциях,' где имеются рабочие органы с принудитель­ ным движением, например фрезы, приводимые во вращение от двигателя трактора (тягача).

В отличие от ходовых колес, применяемых з сельскохозяйствен­ ных машинах и орудиях, а также в транспортных повозках, метал­ лические ходовые колеса в торфяных машинах, вследствие тре­ бующихся малых удельных давлений, применяются с более широ­ ким ободом и с обязательной отбортовкой краев. Это необходимо для уменьшения сопротивления от скалывания торфяного грунта ■ободом колеса при повороте (табл. 2 ).

Тяговый расчет и условие движения с перекатыванием колеса

Ведомое жесткое колесо при установившемся движении нахо­ дится под воздействием следующих сил (рис. 17): Р — сила тяги;

По своему количественному значению сила сопротивления яв­ ляется наиболее важной. Она представляет собой равнодействую­ щую сил реакции грунта (сопротивления смятия). Эта равнодей­ ствующая проходит через центр колеса, так как сила сопротивления смятию нормальна к ободу. Ее величина обусловливается глав­ ным образом работой, затрачиваемой на деформацию грунта под колесом. Для определения работы деформации необходимо знать

Марка машины