Забавников Н.А. - Основы теории транспортных гусеничных машин (1066287), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Поэтому для исследования взаимодействия ходовой части машины с грунтом весьма важно знать напряжения, возникающие в грунте. В настоящее время достаточно полно разработана общая теория упругости и пластичности твердых изотропных тел. Поэтому понятно стремление использовать эту теорию для исследования напряженного состояния грунта и его деформации яля осадки при взаимодействии 69 с колесамн н гусенипей. Примером этого может служнть работа М. Г. Беккера «Теория передвижения по сушеэ 144 нли 41.
Естественные грунты (камень, лед, некоторые органнческяе) н твердое покрытие дорог (бетон, асфальт) можно принимать достаточно близкими к нзотропным телам. Оценка нх поведения по законам теории упругостя поэтому вполне допустима. Но высокие несущие способности самих грунтов очевидны. Поэтому может представлять интерес оценка напряженного состояння прежде всего искусственных дорожных покрытий для решения вопроса об нх сохранности н долговечности. Пластические глины н некоторые виды снега также достаточно удовлетворительно можно сравнивать с идеальной пластической средой для использования теорнн пластичности.
Наконец для жидкой грязн я машин, обладающих плавучестью, можно при изучения нх взаимодействия применять законы гндродннамнки. Однако рассмотренные выше примеры являются лишь частнымн случаями движения машины. Большинство грунтов аннзотропны и обладают весьма разными физическими н механическими качествамн.
Последнее в сильной степени затрудняет илн делает невозможным использование для них теории упругостн н цластнчностн нзотропных тел. Хорошо разработана строительная механика грунтов, которая в теоретнческой части использует некоторые положения теории упругости н пластичности к включает большое колнчество экспериментальных выводов. Она также используется для исследования напряженного состояння грунта и его осадки прн движения транспортных машин. Примером этого может служить работа А, С.
Антонова !1). Однако строительная механнка грунтов имеет дело со статическим прцложением нагрузки н весьма большим временем ее действия. ' Трн четвертн слабых грунтов не выдерживают нагрузок от ходовой части транспортных машин без разрушения от пластического течения. Это означает небольшие размеры упругих деформаций грунта прн нагружении н необходимость оценки несущей способности грунта с учетом его пластичности. Пластическая деформация является продолженнем упругой н будет оказывать влнянне на нагружение грунта, на сопротнвленне движению от образования колеи и на пробуксовку гусеницы нлн колеса.
Все этн вопросы представляют интерес при исследовании взанмодейсгвня ходовой частн машины с грунтом нлн выводе законов ее движення. Наиболее распространенным критерием для оценки действня гусеницы на грунт является среднее давление (рнс. 34) д — „кгс(см', (93) где 6 — вес машины в кгс; Ь вЂ” ширина гусеницы в см. Размер (, (и см) соответствует нлн базе машнны, нли длине опорной поверхности гусенпц при погруженнн в мягкий грунт на 100 мм, что уменьшает среднее давление на 10 — 15%. Эпюра давлений прн этом имеет вкд прямоугольняка (д = сопз1). то В выполненных конструкциях машин среднее давление изменяется в довольно широких пределах. Для транспортных гусеничных машин и сельскохозяйственных тракторов оно составляет 0,4— 0,6 кгс/см'.
Считают, что машины высокой проходимости должны иметь д =. 0,16 —:0,20 кгс/см' Для сравнения укажем, что давление ноги человека составляет 0,6 — 0,6 кгс/см'; лыжника — около 0,1 кгс/см', аэросаней — 0„04 — 0„06 кгс/смэ. В определенных условиях среднее давление, в известной мере, может определять проходимость машины, но оно не может являться исчерпывающей характеристикой ее.
Движение по мягкому грунту (болото, глубокий снег, сыпучий песок) вызывает погружение гусеницы'с образованием колеи. При этом возрастает сопротивление движению и потребная сила тяги/ Осадка машины может оказаться столь большой что машина сядет днищем на грунт, нз-за чего значительно уменьшится В давление на гусеницах или„ как часто говорят, сцепной вес ее. Зго,.в свою очередь, может привести к полному буксованию гусеницы и невозможности обеспечить требуемую силу тяги, Движение прекратится, хотя машина не утонет. Следовательно, при большой глубине слои рыхлого грунта проходимость машины может ограничиваться фактически большим сопротивлением движению, возникшим вследствие ее недопустимого погружения в грунт. Фактор пластической деформации грунта становится решающим, и в этом случае гораздо большее значение имеет общий вес машины, а не величина давления.
Иная картина будет на мягком грунте неглубокого залегания. При погружении машины в грунт он уплотняется настолько, что сцепные качества его сильно возрастают, чем обеспечивается создание необходимой силы тяги. В некоторых случаях гусеница достигает нижнего твердого слоя прн небольшой потере сцепного веса. Величина давления оказывается при этом тоже несущественной, Иногда машина с большим давлением оказывается способной развить более значительную силу тяги.
Осадка машины в грунт й в этом случае определяется его пластической деформацией н, в свою очередь, определяет рост сопротивления движению, которое, однако, не является решающим для потери проходимости машины. Наличие распределенной нагрузки на грунт, обладающей упру- гимн свойствами, даже при равномерном ее характере приводит к весьма сложным зависимостям и трудоемким операциям для определения напряжения и деформации с допущениями теории упругости. Последнее станет ясным, если учесть, что указанные зависимости являются результатом интегрирования функции по площади прямоугольника /звено гусеницы) или эллиптического вида 1колесо с пневматиком). М.
Г. Беккер 144) указывает, что математические 71 трудности такого расчета огромны. При этом нужно учитывать, что в отличие от строительной механики грунтов исследование взаимодействия гусеницы с грунтом можно проводить в предположении его однородности или идеальности. Это оправдывается достаточно малыми размерами машин, малой изменчивостью грунта у поверхности, воздействием нагрузки на неглубокие слои (напряжения на глубине, превышающей две ширины гусеницы, практически невелики), а также малым временем иагружеиия, прн котором грунт не успевает изменить свойства, например из-за фильтрации воды.
В случае пластической деформации дело осложняется тем, что, кроме сжатия объема грунта, происходит его боковое течение из-под опорной поверхности и выпирание вверх, являющееся следствием касал =1 тельных напряжений. Все сказанное приводит к выводу о практической невозможности применения теории упругости и пластичности изотропиых твердых тел для исследования общего случая взаимодействия гусеницы с грунтом даже при большом количестве допущений, упрощающих зто взаимодействие. результаты таких исследован .зз ний остаются весьма далекими от действительности.
Позтому в работе 1441 делается, например, вывод о целесообразности использования методов, основанных иа предположении о различных постоянных модулях упругости грунтов Е, определяемых из опытов неограниченного сжатия, Это, вероятно, является следствием достаточно простой, опытной зависимости давления д и вертикальной деформации грунта г, предложенной в свое время В. П; Горячкиным и М Н. Летошневым и используемой в упомянутой работе для получения выводов, пригодных для целей практики. Способность грунта противостоять давлению характеризуется глубиной его прессования или осадкой. В общем виде связь давления на грунт с глубиной прессования по опытным данным, полученным при использовании пластинчатых штампов, выражается зависн- ьюстью где й и и — постоянные для данного грунта коэффициенты, зависящие от его качества: По опытам показатель и для различных грунтов примерно равен единице.
Характер зависимости д от г описывается графикамн на рис. 35, Зависимость, соответствующая л > 1, присуща песку, а и < 1 — глине. Для песка характерно более плавное нарастание давления в начале нагружения и более резкое — в конце. Для глины — наоборот. Большинство же грунтов, представляющих собой смесь глины, песка и других компонентов, имев зависимость„ 72 соответствующую п = !. Поэтому нимая о= йг.
ею часто пользуются, прн- (95) Наличие различных примесей в этом случае изменяет наклон этой прямой нли коэффициент й. Замечено, что строгая закономерность между напряжением грунта и деформацией имеет место только до определенного предела. После предела пропорциональности давление не подчиняется полученному закону и грунт разрушается илн течет. По данным лабораторпи сельскохозяйственных машин МИИСП предел пропорциональности оо и коэффициент й имеют следующие значения для некоторых грунтов (1]: е в кгс/сме 8 — 18 9 — 99 9 — 12 о„ в ягсусме 6 — 7 8 — 9 4 — б Ржавое жннвае Залежь Торфнно.лугован почва Песок: снльно утрамбованный слабо утрамбованнмя .
Среднее давление гусеничных машин ниже предела пропорциональности, но местное давление на выступах или шпорах траков может превышать приведенные цифры. Увеличение влажности уменьшает коэффициент пропорциональности й. Сложность теоретического определения напряженного состояния грунта и его деформации, описанная выше, не исчерпывает всех трудностей аналитического описания процесса взаимодействия гусеницы и грунта при учете особенностей движения машины. Кроме многообразия грунтов с весьма различными физико-механическими качествами и изменения влажности грунта, следует, учитывать и некоторые другие особенности указанного взаимодействия. В зависимости от скорости движения машины время действия нагрузки будет изменяться до долей секунды, что не может не сказаться на поведении грунта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
