Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований 7
2. Теоретические исследования взаимодействия колесного сельскохозяйственного трактора с деформируемым опорным основанием 15
2.1 Выбор математической модели взаимодействия колесного сельскохозяйственного трактора с опорным основанием и её обоснование 15
2.2 Исследование физико-механических свойств деформируемого слоя почвы как элемента математической модели взаимодействия колесного сельскохозяйственного трактора с опорным основанием 43
3. Экспериментальные исследования 52
3.1 Определение реологических характеристик слоя почвы 52
3.2 Определение влияния параметров внешних силовых воздействий на физико-механические свойства слоя почвы при её различных параметрах состояния 64
3.3 Определение статического радиуса колеса как функции от нормальной нагрузки на колесо и давления воздуха в шине 74
4. Результаты расчета математической модели взаимодействия колесного трактора с почвой и оценка его уплотняющего воздействия 77
4.1 Влияние параметров и режимов работы колесного трактора на его уплотняющее воздействие 77
4.2 Влияние типоразмера шин колесного сельскохозяйственного трактора на его уплотняющую способность 100
4.3 Влияние распределения массы трактора по осям и скорости его движения на уплотняющую способность 104
5. Полевые исследования взаимодействия колесного трактора со слоем почвы 108
6. Метод выбора параметров и режимов работы колесного сельскохозяйственного трактора при выполнении им работ с целью снижения уплотняющего воздействия 119
Основные результаты и выводы 122
Список литературы ...125
Приложение 1 135
- Выбор математической модели взаимодействия колесного сельскохозяйственного трактора с опорным основанием и её обоснование
- Определение влияния параметров внешних силовых воздействий на физико-механические свойства слоя почвы при её различных параметрах состояния
- Влияние параметров и режимов работы колесного трактора на его уплотняющее воздействие
- Полевые исследования взаимодействия колесного трактора со слоем почвы
Введение к работе
Актуальность работы. Непрерывное расширение сферы использования мобильных транспортно-технологических машин высокой проходимости приводит к необратимым изменениям плодородных свойств опорной поверхности, поскольку, перемещаясь по ней, они опираются на колесные или гусеничные ходовые системы. Происходящие при этом процессы взаимодействия движителя с почвой оказывают влияние не только на эксплуатационные свойства машин (производительность, расход топлива, тяговый КПД и д.р.), но и на состояние почвы, которая выступает как объект обработки и как среда произрастания сельскохозяйственных культур.
Одним из важнейших элементов технологического процесса выращивания сельскохозяйственных культур являются операции, связанные с передвижением тракторов по полю. К ним относятся посадочные работы, опрыскивание, внесение удобрений и т.п. При выполнении этих работ плотность почвы повышается, что негативно сказывается не только на урожайности, но и на трудоемкости последующей обработки земли. Поэтому повышение эффективности использования тракторов при выполнении полевых работ путём снижения уплотняющего воздействия и, как следствие, общих затрат на эксплуатацию является важной и актуальной народно-хозяйственной задачей.
Цель работы. Разработка метода выбора параметров и режимов работы (скорости) колесного сельскохозяйственного трактора с целью снижения уплотняющего воздействия.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
разработать математическую модель процесса взаимодействия колесного движителя трактора со слоем почвы;
определить физико-механические свойства почвы при воздействии на него колесного движителя;
исследовать теоретически и экспериментально процесс взаимодействия колесного движителя с почвой;
определить рациональные параметры и режим работы колесного
трактора в зависимости от нагрузки на крюке.
Методы исследований. Решение поставленных задач базируется на ос
новных положениях теории наследственной вязкоупругости и теории напря
мі женного и деформированного состояний. Исследования проводились с приме
нением теории математического планирования эксперимента, измерительно-
регистрирующей аппаратуры и с использованием ЭВМ.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована:
метрологической поверкой измерительной аппаратуры;
применением методов математической статистики при обработке экспериментальных данных, полученных с использованием измери-
г4' тельно-регистрационной техники;
результатами сопоставления теоретических исследований с данны
ми экспериментов в лабораторных и производственных условиях и
их удовлетворительной сходимостью между собой.
Научная новизна. Разработана математическая модель взаимодействия движителя колесного трактора с деформируемым опорным основанием. В ней оценочные параметры - вертикальная деформация, плотность почвы, коэффициент сопротивления движению трактора и его буксование - являются функ-циями от времени и от характера взаимодействия движителя с опорным основанием, который рассматривается как материал с ярко выраженными реологическими свойствами.
Практическая ценность. Разработан метод выбора и расчета рациональ
ных параметров и режимов работы колесного сельскохозяйственного трактора
с целью снижения его уплотняющего воздействия. На основании этого метода
^ возможно снизить уплотняющее воздействие при выполнении трактором поле-
вых работ. Предложенная математическая модель позволит прогнозировать взаимодействие движителя проектируемого трактора с почвой, что дает возможность принимать решения по компоновке трактора ещё на стадии проекти-
рования или осуществлять выбор подходящего трактора, обеспечивающего ми
нимальное воздействие на деформируемый слой почвы. Универсальность мо
дели, которое заключается в том, что она рассматривает не саму машину (трак
тор), а систему последовательно составленных элементарных движителей, ра-
,*> ботающих в определенном режиме и определенными нагрузками, позволяет её
применять при описании взаимодействия ходовой системы любой колесной машины со слоем почвы. Используя предложенную модель, возможно прогнозирование распределения тяговых усилий по ведущим осям машины в конкретных условиях и с определенными параметрами машины (геометрическими, весовыми, конструкционными) и почвы (физико-механический состав, влажность, плотность, толщина слоя).
Реализация и внедрение результатов исследования. Программа расчета
Ц-) объемной, сдвиговой, вертикальной деформаций и плотности почвы после
взаимодействия с ним колесного трактора передана на ОАО «Липецкий трактор» и внедрена в учебный процесс при подготовке инженеров по специальности «Автомобиле- и тракторостроение» в Липецком государственном техническом университете.
Оборудование, разработанное и созданное на кафедре «Автомобили и тракторы» Липецкого государственного технического университета в процессе разработки темы диссертации, используется для повышения уровня подготовки молодых специалистов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно - технических семинарах кафедры «Автомобили и тракторы» ЛГТУ (г. Липецк, 2002г., 2003г., 2004 г.), на международной научно-практической конференции (г. Волгоград, 2002 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7
^ тезисов, 6 статей, из них 3 депонированные, 2 информационных листка и заре-
гистрировано 2 патента РФ на изобретение.
Работа выполнена на кафедре «Автомобили и тракторы» Липецкого государственного технического университета.
Выбор математической модели взаимодействия колесного сельскохозяйственного трактора с опорным основанием и её обоснование
Максимальное нормальное напряжение на глубине 0,5 м о), - один из критериев ГОСТ26955-86 (Нормы воздействия движителей на почву). Определяют с помощью расчетных зависимостей для косвенной оценки возможности возникновения плужной подошвы - слоя переуплотненной почвы, ограничивающего водо- и газообмен верхнего слоя с нижними.
Эти три критерия аср, атах, oh дают качественное, но не количественное представление о воздействии ходовых систем на почву, поскольку не дают возможность оценить изменение плодородия почвы - основного показателя системы движитель-почва. Так исследования, проводимые с 1974 по 1989 гг. на полях Московской, Одесской и Крымской областей, не дали прямой зависимости урожайности от давления на почву [98]. Ограничительным условием функционирования системы движитель-почва является такое функционирование, при котором не происходит снижения урожайности на полях, обрабатываемых тракторами и сельскохозяйственными машинами, по сравнению с контрольным полем, обработка которого для получения оптимальной почвенной структуры производится без применения указанных машин.
Уплотняющий показатель воздействия (УПВ) U - критерий, предложен ный к использованию исследователем М.И. Ляско, имеет математическую связь с такими параметрами, как: плотность почвы после прохода трактора, урожайность, удельное сопротивление обработке плугом почвы и др. Необ ходимое условие для каждого трактора: U [U] = 75 кН/м [57]. Величина допустимого значения УПВ [U] получена в результате проведения и обра ботки многочисленных исследований на различных почвах. Поскольку уп лотнение почвы зависит от вертикальной нагрузки на колесо, геометрических размеров движителей и пятна контакта, давления воздуха в шине, физико-механических свойств почвы, толщины слоя, закономерности изменения нормальных и касательных напряжений под колесом и скорости движения трактора, то для определения коэффициентов математических зависимостей параметров, как f(U), необходимо проведение масштабных экспериментов. 5. Плотность р - часто применяемый критерий, характеризующий изменение плотности почвы после прохода трактора. Оптимальное функционирование системы движитель-почва при условии р [р] = ркрит, где ркрит - критическая величина плотности, при превышении которой почва теряет способность к самовосстанавлению, что негативно отражается на урожайности. При прочих равных условиях наблюдается зависимость между урожайностью и плотностью. 6. Колея h — критерий, относительно характеризующий процесс в системе движитель-почва. Прямой зависимости между колеей и урожайностью нет, однако через значение колеи и геометрических размеров движителя и пятна контакта возможно определение показателей №1 и №2, и наоборот, поскольку между ними существует зависимость. 7. Урожайность У — наиболее полный критерий, показывающий изменение урожайности культуры после прохода трактора. Определение математического закона связано с большими трудностями, поскольку он сугубо индивидуальный для каждой культуры и на величину У оказывает влияние не только параметры (силовые, конструктивные и др.) трактора и свойства слоя почвы (физико-механические и реологические), но и природные условия климатической зоны, технология возделывания и обработки культуры и др. Исследования, проведенные Почвенным институтом им. Докучаева, ТСХА, ВРЇМом, ВИСХОМом, НАТИ и др. позволили накопить значительные опытные данные [19, 69, 70, 91, 94] по изучению влияния движителей тракторов и сельскохозяйственных машин на изменение характеристик почвы и урожайность возделываемых культур. Эти исследования позволили установить, что снижение плодородия почвы происходит в основном вследствие увеличе ния её плотности (рис.1), поэтому критерием оценки взаимодействия ходовых систем с почвой, по мнению большинства исследователей [9, 20, 24, 25, 30, 32, у 52, 53, 56, 59, 61, 78, 84 - 90, 102 и др], следует принять плотность почвы после прохода по ней тракторов и сельскохозяйственных машин. Изучением вопросов поведения грунта при воздействии на него внешней нагрузки занимались Вялов С.С.[22, 23], Месчян С.Р.[64], Ржаницин А.Р.[82], Хархута Н.Н [100, 101], Цытович Н.А.[103, 104] и др. Заметный вклад в изучение проблемы определения допустимых давлений на почву со стороны движителей сделали исследователи Бондарев А.Г.[11-13], Кацыгин В.В.[44, 45], Кононов А.М.[49-51], Медведев В.В.[62, 63], Русанов В.А. [84-90] и др. Разработке математических методов оценки взаимодействия движителей тракторов с опорным основанием посвящены труды Водяника И.Щ21], Золо-таревской Д.Щ32-41], Ляско М.И. [43], Русанова В.А.[87] и др.
В работах ученых Агейкина Я.С.[1, 2], Бабкова В.Ф.[5], Беккера М.Г.[6], Бируля А.К.[7, 8, 9], Бочарова Н.Ф.[14-17], Гуськова В.В.[28], Ишлинского А.Ю.[42, 43], Носова С.В.[67], Пирковского Ю.В.[74-76], Платонова В.Ф.[76, 77], Полетаева А.Ф.[78], Рославцева А.В.[83], Чистова М.Щ105, 106], Шухмана С.Б.[ 108-109], Чудакова Е.А.[107] рассматривались вопросы изучения теории движения автомобиля (трактора) или взаимодействия его движителя с опорным основанием.
Неоспоримым качеством колесных тракторов является мобильность, т.е. способность передвигаться по дорогам общего пользования с достаточно высокой скоростью. Однако колесные тракторы, по сравнению с гусеничными, ока-зывают гораздо большее давление на опорное основание, поскольку площадь пятна контакта с опорной поверхностью составляет около 16% от периметра колеса для колесных тракторов, тогда как для гусеничных тракторов это значение лежит в пределах 30...40% от периметра гусеничного обвода [59].
Определение влияния параметров внешних силовых воздействий на физико-механические свойства слоя почвы при её различных параметрах состояния
Выводы: получена математическая модель взаимодействия колесного трактора с деформируемым опорным основанием, которая позволяет определять значения объёмной, вертикальной и горизонтальной деформаций почвы и её плотность после прохода переднего и заднего колес. В модели учитываются реологические свойства опорного основания. На основании теории наследственной ползучести предложен оригинальный метод определения вертикальной деформации почвы под воздействием переменной нормальной нагрузки со стороны движителя. Универсальность модели заключается в том, что она рассматривает не саму машину (трактор), а систему последовательно составленных элементарных движителей, работающих в определенном режиме и с определенными нагрузками, и поэтому возможно её применение при описании взаимодействия ходовой системы любой колесной машины со слоем почвы. На основании предложенной модели возможно прогнозирование распределения тяговых усилий по ведущим осям трактора в конкретных условиях по параметрам состояния почвы (влажность, плотность, толщина слоя) и с определенными его параметрами (геометрическими, весовыми, конструкционными) и режимами движения.
Для определения численных значений реологических характеристик, которыми являются параметры кривой ползучести {щ, Д, А,) и мгновенный модуль деформации почвы, проводились исследования на выщелоченном черноземе. Принципиальная схема установки [72, 73] представлена на рис. 3.1. Основными элементами установки являются ванна 2 с подготовленным слоем почвы 9, штамп 6, система механизмов и рычагов для создания необходимых нагрузок на штампе и система измерения.
В опытах использовался жесткий штамп размером 300x300 мм. С нижней стороны штампа установлены съёмные грунтозацепы. Вертикальная нагрузка Y передавалась на штамп через рычаг 4 и шток 10. Для создания тангенциальной нагрузки на штампе использовались полиспаст и трос. Общий вид установки показан на рис. 3.2.
Применение маленького штампа вызовет выдавливание исследуемой почвы из-под него, а чрезмерно большой штамп потребует применение более длинного рычага 4, полиспаста большей кратности или грузов высокой массы. По этой причине размер штампа был выбран на основе предварительных исследований влияния его геометрических размеров на значение мгновенного модуля деформации [68].
Физические характеристики тел, обладающих свойством ползучести, описываются параметрами, которые должны быть инвариантны для любых процессов нагружения, поэтому ползучесть изучают при постоянных уровнях напряжений, т.е. в результате ступенчатого закона нагружения [47]. Однако достигнуть в теле постоянных напряжений возможно только за некоторый промежуток времени, и поэтому полученные кривые развития деформации почвы были перестроены по специальной методике в кривые, полученные при законе Хевисайда.
Поскольку для определения реологических характеристик слоя почвы при различных состояниях самого слоя, различных величин напряжений под штампом и параметрах штампа требовалось довольно большое число опытов, было решено использовать теорию математического планирования эксперимента [3, 18,95].
Первая серия экспериментов проводилась с целью определения параметров базовых кривых ползучести и законов развития вертикальной и сдвиговой деформаций как функций от двух параметров (факторов): нормальных и тангенциальных напряжений под штампом. При планировании эксперимента применялся центральный некомпозиционный план на шестиугольнике. План-матрицы эксперимента и значения остальных параметров приводится в приложении 1.
Поскольку под колесом происходит смена знака касательных напряжений (рис. 2.2), то в опытах проводилась смена направления действия тангенциальной силы (рис. 3.3а). Общий вид кривых вертикальной ЄВІ И горизонтальной ЄГІ ползучести представлен на рис. 3.36. В случае отсутствия смены направления действия касательной силы, вертикальная и горизонтальная деформации почвы представлены кривыми с индексом 1.
В качестве датчиков использовались оптоэлектронные элементы, которые связывались с компьютером через порт СОМІ. Эти элементы взяты из стандартного периферийного устройства к компьютеру типа «мышь» и с небольшими доработками соединялись со штампом. Общий вид системы регистрации деформаций и её схема показаны на рис. 3.4. Через валик с перфорированным диском натягивалась нить. При перемещении «мыши» валик обкатывался по нити и вместе с ним вращался диск, который своей перфорацией разрывал оптический сигнал, идущий от источника к приемнику. Измененный сигнал шел на микросхему «мыши» и далее в ЭВМ. Используя специальную программу [96] для обработки сигнала, на монитор выводились
Влияние параметров и режимов работы колесного трактора на его уплотняющее воздействие
На рис. 4.5 представлен график вышеуказанных зависимостей для трактора класса 2,0 — ЛТЗ-155 с колесами типа 16,9-R30. Поскольку этот трактор имеет постоянный полный привод благодаря шестеренному межосевому дифференциалу, то в расчетах принималось, что крутящий момент реализовался передними и задними колесами поровну. На графике показаны расчетные кривые буксования для переднего и заднего колес. Замечено, что при небольших нагрузках на крюке (до 8 кН) величина буксования мала (менее 5%), однако с ростом нагрузки величина буксования интенсивно растет и затем (более 12 кН) принимает линейную зависимость от нагрузки. Похожая зависимость наблюдается с коэффициентом сопротивления движению: сначала наблюдается интенсивный рост его значения, а затем линейная зависимость. С увеличением силы сопротивления на крюке вертикальная деформация почвы растет. С ростом скорости движения трактора время взаимодействия движителя с опорным основанием уменьшается и величина вертикальной деформации почвы снижается. Поскольку значение её бокового расширения пропорционально времени взаимодействия, то с увеличением скорости движения трактора почва под движителем расширяется в стороны на меньшую величину, что влечет за собой увеличение объёмной деформации и, как следствие, увеличение плотности почвы.
Кривые буксования для 2м/с и 4м/с практически эквидистантны, поэтому на графике показана пара кривых для 2м/с. На рис. 4.6 показан график зависимостей для трактора ЛТЗ-155 со сдвоенными шинами типа 10-42 на передней и задней оси. В расчетах принималось, что момент реализуется поровну передними и задними колесами, а также в равной пропорции между внутренними и внешними колесами на одной полуоси. Как видно из графика, для трактора со сдвоенными передними и задними колесами значения вертикальной деформации почвы и её плотности меньше, чем у трактора с шинами 16,9 - R30. Уменьшение вертикальной деформации привело к снижению величины коэффициента сопротивления движению трактора. Замечено постоянство значений этих трех параметров в широком диапазоне нагрузок на крюке. Это объясняется тем, что нормальная нагрузка и крутящий момент от трактора передаются опорному основанию 8-ю колесами, и суммарная площадь пятна контакта при использовании сдвоенных колес больше, что повлекло за собой снижение нормальных и касательных напряжений под колесом. Снижение последних привело к снижению буксования почти в 2 раза относительно ЛТЗ-155 с шинами 16,9 - R30. Изменение скорости движения трактора почти не влияет на значения кривых буксования.
На рис. 4.7 показан график зависимостей для трактора ЛТЗ-155 с блокированным межосевым дифференциалом и шинами 16,9-R30 на передней и задней осях. В расчетах коэффициент кинематического несоответствия для данного трактора кн=\. Вычисления проводились для наиболее эффективного режима движения, т.е. когда моменты по осям распределяются так, что буксование и поступательная скорость осей передних и задних колес были соответственно равны. Как видно из графика, блокирование межосевого дифференциала приводит к увеличению значений плотности почвы, её вертикальной деформации и коэффициента сопротивления движению трактора.
На рис. 4.8 показаны зависимости оценочных параметров для трактора ЛТЗ-95 (класс 1,4). Этот трактор имеет постоянный привод на задние колеса, а передний мост включается принудительно. Поскольку трансмиссия этого трактора заимствована у ЛТЗ-155, то коэффициент кинематического несоответствия для ЛТЗ-95 к=\. В данном случае с увеличением нагрузки на крюке отмечается сильный рост буксования ведущих колес и коэффициента сопротивления движению трактора. Рост последнего связан с увеличением вертикальной деформации почвы, с одновременным увеличением нормальной нагрузки на задние колеса. Плотность незначительно растет во всем диапазоне изменения нагрузки.
При использовании сдвоенных колес типа 10 - 42 на задней оси трактора ЛТЗ-95 наблюдается снижение буксования (рис. 4.9). Величины вертикальной деформации почвогрунта и его плотности меньше, чем для трактора с задними колесами 15,5-38, однако применение сдвоенных колес приводит к некоторому увеличению коэффициента сопротивления движению во всем диапазоне изменения нагрузки на крюке.
На рис. 4.10 показаны зависимости оценочных параметров для трактора ЛТЗ-95 с принудительно включенным передним мостом. В данном случае с увеличением нагрузки от 4 кН до 7 кН на крюке отмечается сильный рост буксования ведущих колес и коэффициента сопротивления движению трактора. Рост последнего связан с увеличением вертикальной деформации почвы в результате повышения нормальной нагрузки на задние колеса. Закон изменения плотности идентичен закону изменения вертикальной деформации.
На рис. 4.11 показаны зависимости оценочных параметров для трактора ЛТЗ-60АБ, у которого передний мост автоматически подключается при буксовании не более 6%. Коэффициент кинематического несоответствия для данного трактора „=1,06. Подключение переднего моста происходит при нагрузке на крюке 3 кН, что приводит к снижению коэффициента сопротивления движению трактора и увеличению вертикальной деформации почвы. При повышении нагрузки на крюке коэффициент сопротивления движению увеличивается. Значение плотности почвы практически неизменно во всем диапазоне изменения нагрузки.
Полевые исследования взаимодействия колесного трактора со слоем почвы
Зная величину этой силы и массу буксируемого трактора, определяют численное значение коэффициента. Обобщая данные, полученные для различных марок тракторов и типов почв, был получен диапазон изменения значения коэффициента. Однако при буксировании трактора все колеса работают в ведомом режиме, а в реальности не более двух и то непостоянно. При работе колеса в ведомом режиме под колесом происходит смена знака касательных напряжений (см. рис. 2.2), и почва сначала сдвигается по направлению движения трактора, а затем против направления его движения. При качении колеса в ведущем режиме мощность, потраченная на сдвиг почвы против направления движения, относится к потерям на буксование. Полученные в результате буксирования значения коэффициента сопротивления движению оказываются завышенными, особенно это актуально для тракторов с постоянным приводом на все колеса. Однако как показали данные расчетов, сам коэффициент сопротивления движению зависит от многих параметров: влажности и плотности почвы, типоразмера применяемых шин, марки трактора, его скорости и т.д, что также подтверждается исследованиями других ученых [87].
Во всех расчетах вертикальная деформация почвы уменьшается с ростом скорости трактора, что согласуется с результатами экспериментов других исследователей [46 и др.].
Перед агрономами всегда стоит двоякая задача - с одной стороны им необходимо в минимальный срок выполнить необходимую полевую работу (опрыскивание, посадку, междурядную обработку растений и т.д.), а с другой -обеспечить минимальной воздействие движителей на почву. К тому же нужно придерживаться агротехнических требований, в частности, ограничений по скорости движения МТА при выполнении той или иной операции.
В качестве основного критерия взаимодействия движителя с почвой принята её плотность после прохода трактора, при этом необходимо, чтобы её величина не превышала величину критического значения плотности почвы, поскольку при её превышении ослабевает или утрачивается способность к самовосстановлению свойств почвы в результате набухания и усадки. Для типичных черноземов критический порог составляет ркрит=1,25 г/см [87].
На сегодняшний день метод подбора шин для тракторов по величине нормальной нагрузки на колесо не достаточно эффективен и требует доработки. Одной из причин является то, что методика не учитывает влияние реологических свойств почвы на процесс взаимодействия движителя с ней, что приводит к превышению критического значения плотности почвы после прохода трактора и, как следствие, снижению урожайности выращиваемых сельскохозяйственных культур.
Разработанная математическая модель позволяет определять такие значения параметров движителя, включая ширину и посадочный диаметр шины, при которых плотность почвы после прохода трактора не будет превышать своего критического значения. Так, для трактора ЛТЗ-155 были проведены расчеты, отражающие зависимость плотности почвы от ширины и посадочного диаметра колеса. В расчетах принималось, что высота профиля шины составляет 80% его ширины, что типично для большинства существующих шин. Значения посадочного диаметра шины и ширины её профиля брались из рядов рекомендуемых значений: 15,5-16,9-18,4-20,8 (дюймов) - для ширины профиля шины и 28-30-32-34-36-38 (дюймов) - для посадочного диаметра шины. Статический радиус колеса принимался согласно выражению [92]: где dk - наружный диаметр обода (посадочный диаметр шины); hk - высота профиля шины.
На рис. 4.16 представлено изменение значения плотности почвы в зависимости от влажности 25% и 35% при скорости трактора VTp= 2 м/с и нагрузке на крюке PKp= 20 кН. Тип почвы: выщелоченный чернозем; начальная плотность почвы ро= 1,0 г/см3, толщина слоя Нсл= 30 см. Параметры движителя: высота грунтозацепов пф= 30 мм; шаг t,p= 220 мм; угол их установки к продольной оси трактора 0 =45. Давление воздуха в шинах колес задается опосредованно через статический радиус колес.
Из рисунка видно, что на изменение значений плотности наибольшее влияние оказывает изменение ширины профиля шины. Изменение диаметра колеса приводит лишь к небольшому увеличению пятна контакта, а увеличение ширины профиля шины - к существенному увеличению площади пятна контакта колеса с почвой, что ведёт к снижению значений нормальных и касательных напряжений под колесом и, как следствие, наблюдается снижение вертикальной деформации и плотности почвы.
Из расчетов видно, что, например, при использовании шин 16,9-30 плот-ность почвы по следу трактора будет составлять р= 1,26 г/см (для влажности W= 25%) и р= 1,33 г/см3 (для влажности W= 35%), однако применение шин 18,4-30 позволит снизить эти значения до 1,19 г/см и 1,24 г/см соответственно.
Варьируя значениями посадочного диаметра и ширины шины, а также основными параметрами движителя, предоставляется возможность определения расчетным путем типоразмера движителя с определенными параметрами, при использовании которого плотность почвы после прохода трактора не будет превышать своего критического значения.
