Расчет тягово-сцепных свойств движителя лесной машины при работе на заснеженной опорной поверхности
Автор: Хитров Егор Германович, Андронов Александр Вячеславович, Тарадин Григорий Сергеевич, Котенев Евгений Викторович
Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu
Статья в выпуске: 2 т.16, 2019 года.
Бесплатный доступ
Цель работы - составить и исследовать математическую модель, прогнозирующую силу сопротивления снега движению и силу сцепления движителя лесной машины с заснеженной опорной поверхностью, учитывающую упрочнение снега под воздействием машины. Исследование базируется на положениях теории движения автотранспорта в условиях бездорожья. При определении количественных показателей использованы численные методы интегрирования и решения уравнений; для получения инженерных зависимостей осуществлен вычислительный эксперимент с аппроксимацией расчетных данных. Уравнения для глубины колеи и сжатия снега составлены и численно решены с учетом нелинейного уравнения связи относительной деформации сжатия и нормального сжимающего напряжения, полученного на основе геометрической интерпретации модуля общей деформации среды. Установлено, что для колесных машин коэффициент буксования, при котором обеспечивается наибольшее сцепление движителя с опорной поверхностью, составляет 0,06…0,07; для машин с колесно-гусеничным движителем - 0,02 … 0,04; для гусеничных машин - 0,01 … 0,015. На основе расчетов показано, что сила сцепления для колесно-гусеничных машин ориентировочно в 2-3 раза больше, чем у машин с колесным движителем. Сцепление гусеничных машин в 5-7 раз выше, чем колесных машин. Показано, что расчетное значение коэффициента сцепления зависит от начальной плотности снега и в меньшей степени от толщины его слоя, причем большим значениям плотности соответствуют большие значения коэффициента. Расчетное значение коэффициента сопротивления движению зависит как от начальной плотности, так и от толщины снежного покрова. Наименьшее сопротивление оказывает очень рыхлый снег, который, под воздействием движителя быстро теряет несущую способность, а также плотно укатанный снег, деформации которого незначительны. Для дальнейших исследований получены уравнения глубины колеи и уплотнения упрочняющегося снега в виде сигмоид, которые позволят получить начальные приближения при расчете совместных деформаций движителя и заснеженной опорной поверхности.
Сопротивление движению, сила сцепления, колесный движитель, гусеничный движитель, колесно-гусеничный движитель, снежная целина
Короткий адрес: https://sciup.org/147225667
IDR: 147225667 | DOI: 10.15393/j2.art.2019.4582
Список литературы Расчет тягово-сцепных свойств движителя лесной машины при работе на заснеженной опорной поверхности
- Агейкин, Я. С. Проходимость автомобилей / Я. С. Агейкин. - Москва: Машиностроение, 1981. - 232 с.
- Божбов, В. Е. Повышение эффективности процесса трелёвки путём обоснования рейсовой нагрузки форвардеров: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.21.01 / Божбов Владимир Евгеньевич. - Архангельск: САФУ, 2015. - 20 с.
- Лухминский, В. А. Совершенствование моделей и методов прогнозирования проходимости гусеничных лесных машин: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.21.01 / Лухминский Владислав Алексеевич. - Архангельск: С(А)ФУ, 2018. - 20 с.
- Устинов, В. В. Оценка тягово-сцепных свойств колёсных движителей лесных машин методами теории движения автотранспорта по бездорожью: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.21.01 / Устинов Владимир Владимирович. - Архангельск: САФУ, 2016. - 20 с.
- Уточнённая модель для оценки тягово-сцепных свойств колёсного движителя лесной машины / Е. Г. Хитров, А. М. Хахина, М. Н. Дмитриева, В. Б. Песков, О. И. Григорьева // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. - 2016. - № 217. - С. 108-119.
- Аникин, А. А. Разработка научных методов повышения проходимости по снегу особо лёгких гусеничных машин: дис. д-ра … техн. наук: 05.05.03 / Аникин Алексей Александрович. - Нижний Новгород, 2010. - 309 с.
- Барахтанов, Л. В. Повышение проходимости гусеничных машин по снегу: дис. д-ра … техн. наук: 05.05.03 / Барахтанов Лев Васильевич. - Горький, 1988. - 352 с.
- Беляков, В. В. Взаимодействие со снежным покровом эластичных движителей специальных транспортных средств: дис. … д-ра техн. наук: 05.05.03 / Беляков Владимир Викторович. - Нижний Новгород, 1999. - 485 с.
- Донато, И. О. Проходимость колёсных машин по снегу / И. О. Донато. - Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. - 231 с.
- Физико-механические свойства снежного покрова // Всё о ремонте и строительстве [Электронный ресурс]. - 2016. - URL: http://stroi-archive.ru/dorozhnye-mashiny/977-fiziko-mehanicheskie-svoystva-snezhnogo-pokrova.html. - (02.04.2019).
- Донато, И. О. Расчёт сопротивления движению колёсных машин по снегу / И. О. Донато // Известия вузов. Сер. "Машиностроение". - 2007. - № 2. - C. 42-46.
- Ларин, В. В. Методы прогнозирования и повышения опорной проходимости многоосных колёсных машин на местности: дис. д-ра … техн. наук: 05.05.03 / Ларин Василий Васильевич. - Москва, 2007. - 530 с.
- Осколков, С. Г. Зимние лесовозные дороги / С. Г. Осколков. - Красноярск: СТИ, 1977. - 104 с.
- Rohani, B. Correlation of mobility cone index with fundamental engineering properties of soil / B. Rohani, G. Y. Baladi. - U. S. Army Engineer Waterways Experiment Station, 1981. - 41 p.
- Ecoefficient timber forwarding on lowland soft soils / T. Porsinsky, T. Pentek, A. Bosner, I. Stankic // In Global Perspectives on Sustainable Forest Management. - Okia, C. A., Ed.; InTech: Rijeka, Croatia, 2012. - P. 69-79.
- Saarilahti, M. Modelling of the wheel and tyre. Tyre and soil contact - Survey on tyre contact area and ground pressure models for studying the mobility of forest tractors / M. Saarilahti. - Helsinki, 2002. - Soil interaction model, Appendix Report. - № 5. - P. 1-43.
- Александров, А. В. Сопротивление материалов: учебник для вузов. - 4-е изд., испр. / А. В. Александров, В. Д. Потапов, Б. П. Державин. - Москва: Высш. шк., 2004. - 560 с.
- Модель для оценки радиальной деформации колеса лесной машины с учётом деформации почвогрунта / Е. Г. Хитров, И. В. Григорьев, В. А. Макуев, А. М. Хахина, С. Ю. Калинин // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2015. - Т. 19, № 6. - С. 87-90.
- Muro, T. Terramechanics: Land Locomotion Mechanics / T. Moro. - CRC Press, 2004. - 322 p.
- Wong, J. Y. Terramechanics and off-road vehicle engineering: terrain behaviour off-road vehicle performance and design / J. Y. Wong // Elsevier second ed., 2010. - 488 p.
- Wong, J. Y. Theory of ground vehicles / J. Y. Wong // John Wiley and Sons, New Jersey, fourth edition, 2008. - 528 p.
- Williams, R. C. Comparison of Laboratory Wheel-Tracking Test Results with WES Track Performance / R. C. Williams, B. Prowell // Transportation Research Record. - 1990. - P. 121-128.
- Correction of resistance to penetration by pedofunctions and a reference soil water content / M. T. Moraes, H. Debiasi, J. C. Franchini, V. R. Silva // R. Bras. Ci. Solo. - 2012. - № 36 (6). - P. 1395-1406.
- Senneset, K. Strength and deformation parameters from cone penetration tests / K. Senneset, N. Janbu, G. Svano // Proceedings of the Europen Symposium on Penetration Testing. ESOPT - II. - Amsterdam, 1982. - P. 863-870.
- Van Impe, W. F. The evaluation deformation and bearing capacity parameters of foundations from static CPT-results / W. F. Van Impe // Proc. Fourth Int. Geotechnical seminar, Filed instrumentation and in-site measurements. - Singapure, 1986. - P. 51-70.
- Penetrometer techniques in relation to soil compaction and root growth / A. G. Bengough, D. J.Campbell, M. F. O'Sullivan and K. A. Smith, C. E. Mullins (eds.) // Soil and Environmental Analysis (2nd ed.), Marcel Dekker. - New York, 2001. - P. 377-403.
- Correction of cone index for soil water content differences in a coastal plain soil / W. J. Busscher, P. J. Bauer, C. R. Camp, R. E. Sojka // Soil, Tillage Research. - 1997. - № 43 (3-4). - P. 205-217.
- Dexter, A. R. A method for prediction of soil penetration resistance / A. R. Dexter, E. A. Czyz, O. P. Gate // Soil, Tillage Research. - 2007. - № 93. - P. 412-419.
- Development on research of soft-terrain machine systems / J. Li, H. Huang, Y. Wang, L. Tian, L. Ren // Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery. - 2015. - № 46. - P. 306-320.
- Sinkage of wire mesh wheel under light load. Jilin Daxue Xuebao (Gongxueban) / J. Li, H. Huang, Z.-L. Dang, M. Zou, Y. Wang // Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition). - 2015. - № 45. - P. 167-173.
- Sandu, C. Experimental study on the contact patch pressure and sinkage of a lightweight vehicle on sand / C. Sandu, E. Worley, M. Morgan // Journal of Terramechanics. - 2010. - № 47. - P. 343-359.
