Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Исследования наземных транспортно-технологических машин при учете реологических свойств опорного основания. Часть 2. Лабораторный практикум
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
"ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
С.В. Носов
ИССЛЕДОВАНИЯ НАЗЕМНЫХ
ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН
ПРИ УЧЕТЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ОПОРНОГО ОСНОВАНИЯ
Часть 2
Лабораторный практикум
Утверждаю к печати Первый проректор ЛГТУ
Объем 3,3 п.л. Ю.П.Качановский
Тираж 25 экз. «___»________2015 г.
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2016
2
УДК 625.861
Н845
Рецензенты:
Сливинский Е.В., д-р техн. наук, профессор кафедры механики и технологических
процессов ФГБОУ ВПО «Елецкий государственный университет
имени И.А. Бунина»;
кафедра технико-технологических дисциплин Липецкого государственного
педагогического университета.
Носов, С.В.
Н845 Исследования наземных транспортно-технологических машин при учете
реологических свойств опорного основания [Текст]: лабораторный практикум.
Ч. 2 /С.В. Носов. - Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического
университета, 2016. - 52 с.
ISBN 978-5-88247-773-7 Ч. 2
ISBN 978-5-88247-752-2
На основе общего подхода к решению проблемы выбора параметров и
режимов работы наземных транспортно-технологических машин при учете
реологических свойств деформируемого опорного основания разработаны лабораторные работы для магистров, обучающихся по направлению подготовки
23.04.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы», по профилю
«Автомобили и тракторы». Приведены основы теоретических знаний по динамике взаимодействия наземных транспортно-технологических машин с деформируемым опорным основанием.
Лабораторный практикум предназначен для специалистов, занимающихся проектированием и эксплуатацией наземных транспортно-технологических
средств, магистров и аспирантов вузов соответствующих специальностей.
Ил. 13. Библиограф.: 16 назв.
Издано по решению редакционно-издательского совета ЛГТУ
УДК 625.861
ISBN 978-5-88247-773-7 Ч. 2 ФГБОУ ВО «Липецкий
ISBN 978-5-88247-752-2 государственный технический
университет», 2016
Носов С.В., 2016
3
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………. 4
Лабораторная работа № 1
Исследование на ЭВМ уплотняющей способности и тяговой
динамики колесных тракторов.……………………………………………. 5
Лабораторная работа № 2
Исследование на ЭВМ уплотняющей способности гусеничного
трактора ………..……………………………………………………….……. 11
Лабораторная работа № 3
Оценка глубины колеи и плотности почвы после прохождения трактора
ЛТЗ-55А по полю…………………………………………………………… 21
Лабораторная работа № 4
Оценка плавности хода колесного трактора ЛТЗ-55А……………………. 33
Лабораторная работа № 5
Определение вертикальной и горизонтальной деформаций слоя
почвогрунта на переносной установке и модуля деформации грунта....…. 40
Библиографический список…………………………………………………...49
4
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторный практикум позволяет лучше понять сущность процессов,
происходящих при взаимодействии наземных транспортно-технологических
машин (НТТМ) с деформируемым опорным основанием, а также определять
пути повышения эффективности работы машин.
Ранее, в первой части лабораторного практикума [4], рассмотрены вопросы
и обеспечена возможность исследования динамических нагрузок в трансмиссии
трактора, исследования плавности хода гусеничного трактора и исследования
плавности хода колесного трактора на ЭВМ.
Во второй части лабораторного практикума магистрантам предоставляется
возможность более глубоко изучить процессы взаимодействия колесных и гусеничных движителей НТТМ со слоем деформируемого опорного основания
(грунта, почвы и т.д.) с оценкой тяговой динамики НТТМ и их уплотняющей
способности, а также изучить метод определения вертикальной и горизонтальной деформаций слоя почвогрунта с использованием переносной установки и
модуля деформации грунта.
5
Лабораторная работа № 1
Исследование на ЭВМ уплотняющей способности и тяговой динамики
колесных тракторов
Общие сведения
Полное представление о мощностных и других показателях трактора дает
тяговая характеристика. По своим возможностям она универсальна. Тяговая характеристика лежит в основе расчета машинно-тракторных агрегатов, с ее помощью оценивают динамические и топливно-экономические показатели трактора, а также его пригодность для конкретных почвенно-климатических условий различных зон страны.
На сегодняшний день следует говорить о повышении точности построения
теоретической тяговой характеристики. Так как наибольшее влияние на все показатели тяговой характеристики оказывает величина буксования, то следует
рассмотреть возможность ее определения с позиций нового методологического
подхода, основанного на использовании теории наследственной ползучести упруго-вязко-пластичных материалов.
Физическая сущность процесса буксования заключается в проявлении сил
трения, действующих между опорной поверхностью движителя с почвой, и сил
сцепления, возникающих при упоре элементов движителя в почву. На твердых
почвах основное значение имеют силы трения. На рыхлых почвах роль сил
сцепления значительно возрастает и во многих случаях является превалирующей. Грунтозацепы, погружаясь в почву, под действием силы тяги прессуют ее
в горизонтальном направлении, в результате чего ось движителя как бы перемещается на соответствующее расстояние назад по отношению к системе координат, определяющей положение трактора на холостом ходу. В этом заключается основная причина снижения поступательной скорости трактора в результате действия тяговой нагрузки.
6
Db
G
k
в
23
2
2
5,0
kbD
G
GF
спр
G
F
f
спр
хх
Нхх
V
VV
xx
V
н
V
тр
дk
xx
i
wr
V
k
r
д
w
тр
i
При этом должны учитываться изменения плотности и толщины слоя почвы после прохода переднего колеса, которые принимаются начальными при
проходе второго колеса по колее переднего. Как правило, сопротивление качению пропорционально глубине колеи, а буксование пропорционально сдвигу
почвогрунта под действием касательных сил. При этом обе характеристики, определяющие тяговые показатели трактора, являются функционалами, определяемыми временем и характером взаимодействия движителя с опорным основанием, и могут быть получены на основе использования теории наследственной ползучести упруго-вязко-пластичных сред.
Вертикальная в и горизонтальная г деформации слоя почвогрунта опре-
деляются после прохода ведущих колес трактора.
Величина в используется для определения коэффициента объемного смя-
тия почвогрунта k и величины силы сопротивления качению F
,
, (1)
спр
:
где b - ширина колеса; D - диаметр колеса; G - нагрузка на одно колесо.
Коэффициент сопротивления качению определялся как
. (2)
Величина буксования определялась из выражения
где
,
- скорости трактора без нагрузки и под нагрузкой на крюке.
, (3)
Скорость трактора без нагрузки
где
- радиус колеса;
- частота вращения вала двигателя;
число трансмиссии.
Скорость трактора под нагрузкой
, (4)
- передаточное
7
4
/)2( tаV
Гн
Г
4
t
Рис. 1. Теоретическая тяговая характеристика трактора ЛТЗ-155
(третья передача, II диапазон):
- по стандартной методике расчета;
- при плотности почвы = 0,85 г/см3 и влажности W=16%;
- при плотности почвы = 1,20 г/см3 и влажности W=20%;
- при плотности почвы = 0,85 г/см3 и влажности W=20%
gкр, Nкр, Vтр,
г/МДж кВт м/с
х 10
4
60 0,9 60 3
40 0,6 40 2
20 0,3 20 1
gкр
V
тр
Nкр
Pf 0 5 10 15 20 25 P
кр
, кН
где 2а - продольная диагональ пятна контакта колеса с основанием;
зонтальная деформация слоя почвогрунта;
, (5)
- гори-
- полное время воздействия коле-
са на основание.
На рис. 1 представлены результаты расчетов теоретической тяговой харак-
теристики трактора ЛТЗ-155 на третьей передаче II диапазона с учетом изменения реологических характеристик слоя почвогрунта выщелоченного чернозема
в зависимости от влажности и плотности почвы при толщине обрабатываемого
слоя 30 см и давлении воздуха в шинах 0,11 МПа.
8
Для сравнения там же приведена тяговая характеристика трактора, постро-
енная согласно стандартной методике расчета, когда величины коэффициентов
сопротивления качению и буксования выбираются постоянными, независимо от
изменения параметров состояния слоя почвогрунта.
Из рисунка видно значительное влияние изменения параметров состояния
слоя почвогрунта на тяговую динамику трактора, что, несомненно, повышает
точность оценки работы трактора в реальных условиях эксплуатации.
Функциональное назначение программы, область применения
Программа "Оценка уплотняющей способности и тяговой динамики трак-
тора ЛТЗ-155 при работе на почве" позволяет оценить влияние параметров и
режимов работы колесного трактора ЛТЗ-155 на величину коэффициента со-
противления качению f, буксования , образовавшейся колеи и плотности почвы в зависимости от ее влажности, начальной плотности и толщины слоя. К параметрам трактора относятся нагрузка на колеса и их радиус, сила тяги на крюке, давление воздуха в шинах колес, момент на ведущих колесах, шаг, высота и
угол установки грунтозацепов и продольная база трактора. К режимам работы
трактора относится скорость движения трактора. При расчете деформации слоя
почвы учтены ее реологические свойства, определяемые через экспоненциально-степенные функции скоростей линейной и сдвиговой ползучести, время воздействия колес на слой почвы и характер действующих уплотняющих нагрузок
(нормальных и касательных напряжений, действующих на слой почвы со стороны колес). Программа предназначена для оптимизации параметров и режимов
работы трактора при выполнении сельскохозяйственных работ, а также для проведения обучения магистров по направлению подготовки 23.04.02 – «Наземные
транспортно-технологические комплексы», профиля «Автомобили и тракторы».
9
Последовательность работы с программой
Для запуска и работы программы необходимо разместить в одной папке
основной файл "ЛТЗ-155.ехе", а также библиотеку значений гамма-функций в
виде файла "gamma.set", подгружающуюся к основной программе.
1. В окне "Исходные данные" ввести параметры трактора и параметры со-
стояния слоя почвы. Нажать кнопку "Принять".
2. В окне "Расчетная часть" последовательно нажимать кнопки "Предвари-
тельный расчет" и "Конечный расчет" до тех пор, пока расчетные значения не будут больше изменяться.
3. В окне "Расчетная часть" во вкладке "Что считаем?" вместо вертикальной
деформации выбрать горизонтальную деформацию и нажать кнопку "Конечный расчет".
4. В окне "Расчетная часть 2" нажать кнопку "Искомые значения".
5. В окне "Отчет" нажать кнопку "Создать отчет".
6. В окне "Расчетная часть 2" нажать кнопку "Принять расчетными".
7. В окне "Модель колеса" выбрать задние колеса.
8. В окне "Расчетная часть" во вкладке "Что считаем?" выбрать вертикаль-
ную деформацию, а во вкладке "Расчетные параметры" этого же окна обнулить значение деформации, т.е. поставить значение "0".
9. В окне "Расчетная часть" последовательно нажимать кнопки "Предвари-
тельный расчет" и "Конечный расчет" до тех пор, пока расчетные значения не будут больше изменяться.
10. В окне "Расчетная часть" во вкладке "Что считаем?" вместо вертикаль-
ной деформации выбрать горизонтальную деформацию и нажать кнопку
"Конечный расчет".
11. В окне "Расчетная часть 2" нажать кнопку "Искомые значения" и кнопку
"ОК" во вкладке "Средний расчетный коэффициент f " того же окна.
12. В окне "Отчет" нажать кнопку "Создать отчет".
13. Во вкладке "Средний расчетный коэффициент f " окна "Расчетная часть
10
2" скопировать значение среднего значения коэффициента f с помощью
кнопок "Сtrl"+"С", предварительно выделив это значение курсивом.
14. В окне "Исходные данные" во вставке "Параметры трактора" изменить
значение коэффициента сопротивления качению на скопированное с помощью кнопок "Сtrl"+"V", предварительно выделив старое значение курсивом.
15. В окне "Исходные данные" нажать кнопку "Принять".
16. В окне "Исходные данные" подставить начальную толщину слоя и на-
жать кнопку "Подставить".
17. В окне "Модель колеса" выбрать передние колеса.
18. В окне "Расчетная часть" во вкладке "Что считаем?" выбрать вертикаль-
ную деформацию, а во вкладке "Расчетные параметры" этого же окна обнулить значение деформации, т.е. поставить значение "0".
19. В окне "Расчетная часть" последовательно нажимать кнопки "Предвари-
тельный расчет" и "Конечный расчет" до тех пор, пока расчетные значения не будут больше изменяться.
20. В окне "Расчетная часть" во вкладке "Что считаем?" вместо вертикаль-
ной деформации выбрать горизонтальную деформацию и нажать кнопку
"Конечный расчет".
21. В окне "Расчетная часть 2" нажать кнопку "Искомые значения".
22. В окне "Отчет" нажать кнопку "Создать отчет".
23. В окне "Расчетная часть 2" нажать кнопку "Принять расчетными".
24. В окне "Модель колеса" выбрать задние колеса.
25. В окне "Расчетная часть" во вкладке "Что считаем?" выбрать вертикаль-
ную деформацию, а во вкладке "Расчетные параметры" этого же окна обнулить значение деформации, т.е. поставить значение "0".
26. В окне "Расчетная часть" последовательно нажимать кнопки "Предвари-
тельный расчет" и "Конечный расчет" до тех пор, пока расчетные значения не будут больше изменяться.
27. В окне "Расчетная часть" во вкладке "Что считаем?" вместо вертикаль-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]