Диссертация (1025326), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

На практикелюбое транспортное средство при его эксплуатации как на твердом покрытии,так и на местности, движется испытывая продольно-угловые и поперечныеколебания, источником которых служат неровности поверхности движения.Состояние сети автомобильных дорог России на сегодняшний моментхарактеризуется наличием значительной доли грунтовых дорог. Даже вцентральных районах России транспортным средствам все еще приходитсяработать в условии бездорожья. Поэтому вопрос выбора типов машин ирежимов их функционирования для движения вне дорог с твердым покрытиеми особенно на грунтах со слабой несущей способностью весьма актуален.Отличительной особенностью при движении автомобиля вне дорог ствердым покрытием является то, что при нерациональной работе системы«двигатель-трансмиссия-движитель»происходитразрушениеопорнойповерхности, в результате чего может произойти снижение эксплуатационныхпараметров ТС, например, его проходимости.Наиболее глубокие исследования взаимодействия различного типадвижителей с поверхностями движения описаны в трудах Я.С.

Агейкина, Л.В.Барахтанова, М.Г. Беккера, В.В. Белякова, Н.С. Вольской, Дж. Вонга, Н.Ф.Кошарного, В.В. Ларина, М.Н. Летошнева, В.Н. Наумова, Ю.В. Пирковского,А. Рииса, Ю.Л. Рождественского, М.П. Чистова, С.Б. Шухмана, Р. Янга, инаучных школ: 21 НИИИ МО РФ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, НГТУ им.Р.Е.

Алексеева, МАДИ, МАМИ, НАТИ, ФГУП ГНЦ «НАМИ», Академии БТВ.26Наибольшее число работ посвящено исследованию взаимодействияколесного движителя с деформируемой опорной поверхностью припрямолинейном движении. Их основной целью является определениепоказателей деформации шины и грунта, сопротивления качению, силы тяги идр.

Работы отличаются описанием зоны контакта колеса с грунтом, подходамиопределения элементарных нормальных и касательных напряжений, методамиинтегрирования искомых величин.Наиболее распространенная схема математического описания процессавзаимодействия движителей автомобилей с деформируемым грунтомосуществляется на базе пенетрационных штамповых испытаний [95]. Штампымогут иметь различную форму (в частности, неплоскую) и размеры. Однако влюбомслучаеонидолжныбытьжесткими.Установивосновныезакономерности деформируемости грунта при нагружении его штампом,можно затем с соответствующей коррекцией перенести их на случайдеформации грунта под катящимся колесом.При движении по деформируемым грунтам основная часть мощностидвигателя затрачивается на преодоление сопротивления качению движителя.В связи с этим энергетические затраты на колееобразование и реализациюсилы сцепления остаются в центре внимания исследователей.Изучению физико-механических свойств опорных поверхностей,необходимых для создания математических моделей взаимодействия КМ сосредой, определения тягово-сцепных свойств и проходимости КМ в целом,уделялось большое внимание в работах отечественных и зарубежных ученых.Известно большое количество работ по характеристикам грунтов с низкойнесущей способностью, особенно по сопротивлению грунта сжатию.

ВТаблице 1 приведены аналитические выражения математических моделейдеформируемости грунта при приложении к нему вертикальной нагрузки. Длявсех этих моделей перечислены параметры, которые изменяются взависимости от типа грунта и его влажности [27].27Таблица 1.Типы математических моделей деформируемости грунтаПараметрымоделиpz – среднеенормальное давление;hг z – деформацияМ.Н. Летошневµгpz= cг ⋅ hг z1.грунта;[95]cг , µг – показателидеформируемостигрунта.µгcг , µг , hг z , D – диаметрС.С. Саакян hг z 2.p=c⋅zг [74]штампа. D hг z , ps – несущаяk способность грунта;В.В. Кацыгин p =ps ⋅ th  об  ⋅ hг zz3.[67]kоб – коэф. объемного ps смятия грунта.µг , hг z , kφ , kc – модулиk трения и сцепления,М.Г.

Беккерpz =  kφ + c  ⋅ hгµzг4.[20]соответственно;b b – ширина штампа.µгcг , µг , hг z , b, kφ , kc, γ –А.Р. Риисhг z 5.pz = ( cг ⋅ kc + γ ⋅ b ⋅ kφ ) ⋅  [113]объемный вес грунта. b hг z , b, ps , E – модульдеформации грунта;a – коэффициент,характеризующийзатухание напряженийв грунте;E ⋅ ps ⋅ hг zЯ.С. Агейкинpz =Iш – коэффициент,6.[2]E ⋅ hг z + 0,5 ⋅ π ⋅ ps ⋅ a ⋅ b ⋅ Iш ⋅ Qгручитывающийсоотношение длины иширины штампа;Qгр – показатель,учитывающий толщинумягкого слоя грунта.№АвторФункция28В работах [2; 27; 82; 95] подробно рассмотрены положительные иотрицательные стороны предложенных зависимостей. Модели 1, 2, 4 и 5имеют одинаковую структуру и представляют степенные зависимости содинаковым значением показателя. В принципе, зависимости 2, 4 и 5 толькоусовершенствуют простейшее выражение Бернштейна–Летошнева, связываядеформации с размером штампа.

Физический смысл заложен в формулеВ.В. Кацыгина, где ps – несущая способность грунта; kоб – коэффициентобъемного смятия грунта, однако в ней не отражены форма и размерыдеформатора. Кроме того, модели 1...5 получены методом аппроксимацииэкспериментальных зависимостей. Вследствие этого, область их возможногоиспользования ограничена сравнительно узкими границами.

Их трудноиспользовать, когда в широких пределах изменяются площадь контакта инагрузка, когда грунты имеют близлежащий твердый подслой, когда вбольших пределах изменяется не только нормальная нагрузка, но итангенциальная. Параметры вышеперечисленных моделей не имеют (кроме 3)строгого физического смысла, поэтому прогнозировать их числовые значенияи считать инвариантами грунта не представляется возможным.Модель 6 получена теоретически, с использованием закономерностеймеханики грунтов.

Все параметры, входящие в неё, имеют строгий физическийсмысл. Границы возможного её использования значительно шире. При еёпримененииможноиспользоватьбольшойфактическийматериал,накопленный в механике грунтов по следующим параметрам: модульдеформации Е, несущую способность грунта ps. Еще одно преимущество этойзависимости заключается в том, что она позволяет учесть наличие жесткогогрунтаподмягкимслоем.Припроведенииэкспериментовподеформируемости грунта была оценена возможная ошибка при выборе тойилиинойаналитическойформыописанияданногопроцесса.Поэкспериментальной кривой [30] были определены числовые значенияпараметров моделей и построены графики по этим зависимостям (Рис. 1.11).29Рис.

1.11. Зависимость pz = f ( hг z ) для грунта типа «ил» по эксперименту ипо расчетным моделям (площадь штампа 100 см2)Их анализ позволяет отметить, что в передней и средней зонахдеформации все модели достаточно точно определяют зависимость "нагрузка-деформация", но при глубине колеи (погружении штампа) больше 16 смпроявляются негативные стороны моделей 1...5, ошибка в несоответствииможет доходить до 100%, что влечет за собой соответствующие существенныеошибки при расчетах по определению сопротивления движению автомобиля.Однако, все вышеперечисленные модели имеют главный недостаток они работают в квазистатическом режиме (постоянном во времени).

Дажемодель 6 практически не учитывает динамику движения, только релаксациюгрунта после проезда передней оси колесного транспортного средства. В связис этим допущением все модели дают очень высокую погрешность в расчете.Во многих работах [29, 67, 81, 95] для описания взаимодействия системы«движитель-грунт» используются зависимости касательных напряжений отнормальной нагрузки τ = f ( pz ) . В общем случае напряжения со стороныдвижителя, действующие на элементарную площадку, проведенную в грунте,30будутскладыватьсяизнормальныхикасательныхсоставляющих.Нормальные напряжения оказывают сжимающие воздействия на опорныеслои грунта, осуществляя при этом на грунт уплотняющее воздействие.Касательные напряжения вызывают деформацию сдвига грунта.

Для грунтовполное сопротивление сдвигу будет складываться из сил молекулярного икапиллярного сцепления, а также сил внутреннего трения, возникающеголишь при скольжении одной части массива грунта по другой.Изучение процесса деформации материалов при сдвиге позволилополучить зависимости касательных напряжений от величины сдвига τ = f ( jτ ) .Основополагающей зависимостью такого типа является выражение закона Гука:τ= Qτ ⋅ jτ ,(1.6)где Qτ – модуль сдвига; jτ – величина сдвига.Исследователямипредложеномножествоэмпирическихиполуэмпирических формул, аппроксимирующих сдвиговые характеристикигрунтов. Чаще всего используют экспоненциальную зависимость [66]:τ = τ max ⋅ 1 − exp(−jτ ) ,kx (1.7)где kx - параметр сдвига; τ max - максимальное сопротивление грунта сдвигу.М.Г.

Беккер [20] предлагает зависимости для уплотняемых инеуплотняемыхгрунтов,вкоторыхиспользуютсякоэффициенты,учитывающие буксование колеса. Для связанных грунтов:τ = (c0 + σ ⋅ tgφ0 ) ⋅ e( − k +2k22 −1) ⋅k1 j− e( − k2 −k22 −1) ⋅k1 j,(1.8)где c0 – начальное сопротивление грунта сдвигу; φ0 – угол внутреннего трениягрунта; σ – нормальное напряжение на поверхности грунта; k1 , k2 –коэффициенты, определяющие процесс буксования колеса.Для несвязанных грунтов:j− τkτ = (c0 + σ ⋅ tgφ0 ) ⋅ 1 − eгде k – коэффициент буксования.,(1.9)31Необходимо отметить, что коэффициенты c0 , φ0 и ki определяются изэкспериментальных кривых и являются эмпирическими коэффициентами.Н.Ф. Кошарный [63] отмечает, что имеется значительное отличиекартины физических явлений, протекающих в грунте при его сдвигедвижителями,отплоскогосдвигагрунта,положенноговосновусуществующих теорий и расчетных зависимостей.

Характеристики

Список файлов диссертации