Диссертация (1026016), страница 12

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

Текст из файла (страница 12)

Упругопластические — грунты, которые после снятия нагрузкичастичновосстанавливаютсвоюпервоначальнуюформу(сильноснятиянагрузкигумуссированные почвы, торфяники и т. п.).2.Мягкотекучие—грунты,которыепослепретерпевают деформацию, обусловленную некоторой текучестью массы.3. Текучие — грунты, которые реагируют на снятие нагрузки подобномалоподвижной жидкости (водонасыщенные илы, обводненные пески,водонасыщенные торфяные массы и т.

п.).4. Жидкие — грунты, которые ведут себя аналогично жидкостям(разжиженные илы и торфы, сапропель).Многообразие их физико – механических свойств поражает.Совершено иным по природе, но таким же труднопроходимым, как ислабые минерально-органические грунты является снежный покров. Помаксимальной декадной толщине снежного покрова на территории Россиивыделено пять зон [112]. В настоящее время передвижение по снежному102покрову толщиной по 0,4 м не представляет собой проблему для колесных игусеничныхмашин. Однако в Арктической зоне, где снежный покровдержится до 9 месяцев и превышает высоту 1 м движение возможно толькона специально сконструированных транспортных средствах.ВРоссиинакопленазначительнаяинформациямеханическим свойствам снега [112]. Установлено,пофизико -что под влияниемразличных факторов снежный покров приобретает весьма сложное слоистоестроение.

Плотность отдельных слоев глубокого снега (ρ) может изменяться от10 до 300 кг/м3, а наст — в пределах ρ = 300...550 кг/м3.Отмеченное выше многообразие свойств и конструктивных решений непозволяет реализовать преимущества роторно – винтового движителя во всехрежимах движенияна различных подстилающий поверхностях в силуограничений наложенных (например, постоянные высота и угол наклонавитков) на конкретно спроектированное шасси (Рис. 5.1).

Хотя установленыи рекомендованы оптимальные углы наклона винтовых линий на разныхгрунтах для транспортных машин в диапазоне 26 – 38 градусов итехнологических 18 – 25 градусов [19].Рис. 5.1. Общий вид оболочки шасси, деформированнойроликами генератора волнОчевидно, что для реализации в полной мере тяговых преимуществроторно – винтового движителя необходимо иметь адаптивнуюсистему103позволяющую менять определённые конструктивные параметры в процесседвижения в зависимости от текущих грунтовых условий и режимовдвижения.Одним из таких решений является создание транспортного средствовысокой проходимости с эласто - винтовым движителем (Рис. 5.2), гдевысота и углы наклона бегущихвинтовых линий формируется за счётдеформации неподвижной оболочки.Рис.

5.2. Транспортное средство с эласто-винтовым движителемКонструкция эласто-винтового движителя состоит из герметичной,неподвижной полости (1) с избыточным давлением (порядка 0,05 – 0,1 атм),обеспечивающим достаточную несущую способность ходового модуля,реактора (2), формирующего бегущую волну необходимых высоты и углауклона,и системы управления, оптимизирующей эти параметры взависимости от грунтовых условий и режимов движения.Конструкция ходового модуля может быть полностью эластичной иличастично. На рисунке 5.3 представлен ходовой модуль, где неподвижнаяполость наполовину выполнена из эластичного материала.104Рис.

5.3. Вариант конструкции ходовой модульКонструкциямодулясостоитизжёсткогокорпуса(1),обеспечивающего крепление к шасси транспортного средства, эластичнойчасти (4), где формируется бегущая полуволна, реактора полуволны (2),механизма перекоса (3), формирующего угол наклона бегущей волны внеобходимых пределах, и механизма установки высоты волны (5).5.2.Начальное напряженное состояние резинокордной оболочкиПри исследовании начального напряженного состояния оболочкасчитается нагруженной только внутренним давлением, т.

е. не учитываютсядавление снега и локальные нагрузки от генератора волн. Оболочка при этомимеет сигарообразную форму (Рис. 5.4).Рис. 5.4. Резинокордная оболочка в исходном состоянии(длина l=6.5м, радиус R = 0.6м)105Оболочку эласто – винтового движителя целесообразно изготовитьрезинокордной с двумя направлениями корда ±0, что обеспечит какгеометрическую изменяемость, так и прочность оболочки.

При отсутствиинагрузок большая часть оболочки имеет форму цилиндра. Очевидно, что длятакого состояния оболочки должны выполняться такие же соотношения какдля цилиндрических резинокордных напорных рукавов, поэтому уголнаклона корда к меридиану необходимо принять равным 0=54,7º (такназываемый равновесный угол). Возможны варианты и с несимметричнойукладкой нитей (+п, -л ), позволяющие разгружать нити правого или левогосемейства по конструктивным соображениям либо по соображениямпрочности.Осесимметричноенапряженно–деформированноесостояниерезинокордной оболочки было рассчитано по методике, описанной в третьейглаве. Было принято, что оболочка имеет шинную геометрию нитей спараметромsin   0  sin  54.7 1 1.36R0.6м(5.1)Краевая задача для полученной системы решалась методом стрельбыпроцедурой NDSolve из пакета Mathematica.

В среднем сечении s0=0задавались следующие начальные условия:z  0   0,r  0   R  ,,2p  R  T1  0  ,2  0 (5.2)где  - очень малое число, имеющее смысл радиального отклонения.Параметр  полностью определяет начальные условия в среднем сечении,что позволило проинтегрировать численно систему дифференциальных106уравнений и найти все компоненты напряженно - деформированногосостояния оболочки. В связи с наличием нелинейных краевых эффектоврешение удалось получить только при задании чрезвычайно высокойточности – 60 значащих цифр и более для всех чисел в задаче. Параметр был найден подбором так, чтобы на краю оболочки выполнилось граничноеr  l / 2   b,условие, наложенное на радиус:гдеb = 250мм – радиус опорного диска, на котором закреплен крайоболочки.

В результате были рассчитаны функции r(s0) и z(s0), по которымбыл построен профиль меридиана оболочки (Рис. 5.5, 5.6)Рис. 5.5. Форма меридиана оболочки в исходном состоянииr, м0.60.50.40.30.20.12.62.72.82.93.03.13.2z, мРис. 5.6. Краевой участок меридиана оболочкиГрафики мембранных усилия (Рис. 5.7) показывают, что краевые зоныоболочки напряжены заметно меньше, чем цилиндрическая часть и поэтомукраевые зоны не требуют дополнительных подкрепляющих элементов.Найденные мембранные усилия соответствуют давлению p=0.01МПа.107Рис. 5.7. Мембранные усилия (штриховые линии соответствуютбесконечному цилиндру T1=pR/2, T2=pR - «котельные» формулы)Расчет на прочность резинокордных оболочек обычно производится помаксимальному натяжению нитей. Осевую равнодействующую сил в сеченииоболочки можно найти c одной стороны через мембранное усилие T1, а сдругой стороны через натяжение нитей N.

Это позволяет найти выражениедля натяжения нитей через мембранное усилие:NT1 r cos (5.3)где  - количество нитей в оболочке (имеется в виду половина оболочкивращения, такая как на Рис. 5.4, а не полная оболочка вращения).График натяжения нитей, рассчитанный по формуле (5.3) показан наРис. 5.8. Этот график еще более наглядно показывает, что краевые зоныменее напряжены и не требуют дополнительных подкреплений.108Рис. 5.8. Натяжение нитей корда для оболочки, содержащей =1000 нитейКоличество нитей корда определяется найденным натяжением ипредельным усилием в одной нити. На Рис. 5.8 максимальное натяжениесоставляет 9.8Н. Для снижения натяжения нитей в нужное количество раздостаточно во столько же раз увеличить количество нитей.При конструировании оболочки интерес представляют также углынаклона нитей (Рис.

5.9)Рис. 5.9. Углы наклона нитей корда к меридиану1095.3.Учет распределенной нагрузки со стороны грунтаПри движении по грунту (снегу) оболочка эласто – винтовогодвижителя кроме внутреннего давления нагружена также распределеннойнагрузкой со стороны грунта (Рис. 5.10)Рис. 5.10. Контакт оболочки движителя с грунтом и эпюра давления грунтаВследствие большой относительной длины практически вся оболочказа исключением краевых участков находится в плоском деформированномсостоянии. Поэтому плоскую задачу целесообразно исследовать в первуюочередь. Безмоментная оболочка в плоском состоянии ведет себя какнерастяжимая нить.

Поэтому для расчета напряженно-деформированногосостояния в средней части оболочки движителя можно использоватьуравнения механики абсолютно гибких нитей (5.4) из работ [95],[115]: dx cos  ds2 dy sin  ds2 d p  qT2 ds2(5.4)где x,y – декартовы координаты точки; s2 – длина дуги в окружномнаправлении; q - давление грунта (снега);  - угол наклона касательной кгоризонтали; обозначения p и T2 имеют такой же смысл, как и выше.

Всевеличины в (5.4) относятся к средней части оболочки, которая при учетедавления снега представляет из себя некруговой цилиндр.110Краевые условия для (5.4) имеют вид (5.5)x  0  0  0  0(5.5)x  s2max   Rгде s2max = R/2 – длина дуги сечения. Краевая задача для системы (5.4) сусловиями (5.5) несложно решается методом пристрелки. Неизвестнымпараметром является T2 - неизвестное натяжение оболочки в окружномнаправлении. Итерации заканчиваются при достижении граничного условияx  s2max   RРаспределение давления снега аппроксимировано законом квадратнойпараболы (Рис. 5.11).Рис. 5.11.

Характеристики

Список файлов диссертации