Содержание к диссертации
Основные принятые обозначения 5
Введение 8
1. Состояние вопроса и задачи исследований 12
1.1. Особенности природно-климатических условий
Дальнего Востока 12
1. 2. Основные закономерности деформации почвы в
вертикальной и горизонтальной плоскостях 19
1.3. Взаимодействие гусеничного движителя с почвой 35
1.3. 1. Сопротивление движению гусеничного движителя 36
1. 3. 2. Сцепление гусеничного движителя с почвой 41
1. 4. Техногенное воздействие ходовых систем на почву 43
1. 5. Выводы и задачи исследований 58
2. Теоретические предпосылки исследований 60
2. 1. Бульдозерное сопротивление движению
гусеничной машины 60
2. 2. Сопротивление движению вследствие деформации почвы
гусеничным движителем 66
2. 3. Касательная сила тяги гусеничного движителя 72
3. Программа, методика
экспериментальных исследований 78
3. 1. Задачи экспериментальных исследований 78
3. 2. Общая методика исследований 78
3. 3. Объект исследований 82
3. 4. Частные методики исследований 84
3. 4. 1. Определение тягового усилия 84
3. 4. 2. Определение буксования движителя 85
3. 5. Определение физико-механических характеристик почвы .... 87
3. 5. 1. Определение влажности почвы 87
3. 5. 2. Определение плотности почвы 87
3. 5. 3. Определение твёрдости почвы 88
3. 6. Математическая обработка опытных данных 89
3. 6. 1. Оценка точности измерений 89
3. 6. 2. Статистическая обработка экспериментальных данных 90
4. Результаты экспериментальных исследований 93
4. 1. Результаты тяговых испытаний универсального
энергетического средства на резиноармированных
гусеницах 93
4.2. Результаты испытаний жатки самоходной ЖВС-6РГМ 95
4. 3. Техногенное воздействие на почву движителя с
резиноармированными гусеницами 103
5. Топливно-энергетический анализ использования
универсального энергетического средства на
рсзиноармированных гусеницах 105
Выводы и предложения 110
Библиографический список 112
Приложения 127
5 Основные принятые обозначения
qlu - давление штампа;
кг - коэффициент объёмного сжатия почвы;
hw - глубина погружения штампа в грунт;
П - параметр, характеризующий свойства почвы;
(7 - нормальное напряжение почвы;
h - осадка штампа;
к - коэффициент объёмного смятия почвы;
кс - коэффициент сцепления грунта;
Ь - наименьший размер штампа;
kv — коэффициент трения грунта;
<Т0 ~ предельная несущая способность грунта;
<7, ~ нормальное давление, определённое экспериментально; qjp - нормальное давление, определённое по функциональным
зависимостям; п - число измерений;
РК - касательная сила сдвига почвы; GH - нормальная сила сдвига почвы; F - сила сопротивления сдвигу, обусловленная сцеплением
частиц почвы; F - сила сопротивления сдвигу, обусловленная трением
между частицами; (рс ~ коэффициент сцепления;
Sw ~ площадь штампа;
Цт ~ коэффициент трения между частицами;
г - удельное сопротивление сдвигу;
Г0 - молекулярные и капиллярные силы сцепления;
Л" - нормальная нагрузка;
ф - угол внутреннего трения грунта;
/„ - коэффициент трения покоя, учитывающий силы трения и
сцепления; Т - молекулярные и капиллярные силы сцепления,
отнесённые к площади соприкасающихся тел; Я - удельное давление;
Тск - сила трения скольжения;
fCK ~ коэффициент внешнего трения скольжения;
Wn - влажность почвы;
тв - масса выпарившейся воды;
уптм ~ масса твёрдой части, оставшейся после испарения воды;
S - величина сдвига звена гусеницы; т - касательное напряжение почвы; с - эмпирические коэффициенты, характеризующие
свойства и состояние почвы; f„p - приведённый коэффициент трения;
к - коэффициент деформации; g - деформация, соответствующая максимальному
напряжению сдвига; Л - КПД гусеничного движителя;
Pf ~ сила сопротивления движению; р — сила сопротивления движению вследствие внутренних
Л/
потерь;
7 P - сила сопротивления движению вследствие внешних потерь
D0 - коэффициенты пропорциональности;
Т - натяжение гусеничной цепи;
V - скорость движения машины;
G - эксплуатационный вес машины;
гш - радиус шарнира гусеничной цепи;
/л, ~ коэффициент трения в шарнире; Ti - усилие, действующее в /-ом шарнире при его повороте
на угол ^<Рі\ п - число звеньев опорного участка; h - глубина колеи; Я - напряжение сжатия почвы, равное нормальному
давлению; № - коэффициент трения стали о почву; <т - среднее горизонтальное напряжение почвы; / - число почвозацепов на опорной поверхности движителя; Р - сумма реакций почвы, возникающих за счёт сдвига
«почвенных кирпичей»; PlVi - сумма реакций почвы, возникающих за счёт среза
«почвенных кирпичей»;
8 ~ буксование;
L ~ длина опорной поверхности
b - ширина гусеницы;
Т - напряжение сдвига почвы;
Введение к работе
Посевные площади краёв и областей Дальнего Востока, пригодные для сельского хозяйства, распределены неравномерно. Основным регионом, который наиболее благоприятен для интенсивного ведения сельского хозяйства, является Амурская область, которая занимает 57% посевных площадей зоны Дальнего Востока, что составляет 361,9 тыс. км .
Период уборки урожая приходится на июль-сентябрь. На это время года приходится максимальное количество осадков. Выпадает до 0,010 ... 0,015 м осадков в месяц, что вызывает периодическое переувлажнение почвы. Для уборки урожая в условиях переувлажнения создан гусеничный движитель для уборочных машин. Серийное производство металлогусеничного движителя налажено в ЗАО Биробиджанский комбайновый завод «Дальсельмаш» в 1958 году. За прошедшие десятилетия конструкция гусеничного движителя не претерпела принципиальных изменений. Кроме того, конструкция движителя зернового и силосоуборочного комбайнов не в полной мере удовлетворяет современным экологическим требованиям к ходовым системам, использующимся в сельском хозяйстве. Перспективным направлением совершенствования металлогусеничного движителя является использование резиноармированных гусениц. В головном специализированном конструкторском бюро по машинам для зоны Дальнего Востока (г. Биробиджан) разработана опытная конструкция ходовой тележки с резиноармированными гусеницами фирмы «Bridgestone» (Япония). ГСКБ совместно с НПО НАТИ проведён комплекс работ по созданию унифицированного гусеничного хода с резиноармированными гусеницами для зерновых комбайнов, работающих в условиях переувлажнения.
В последние годы значительные работы по исследованию гусеничного движителя с резиноармированными гусеницами ведутся в Дальневосточном научно-исследовательском проектно-технологическом институте механизации и электрификации сельского хозяйства. В результате опытно-конструкторских работ создано универсальное энергетическое средство на резиноармированных гусеницах (УЭС-150РГ), разработан соевозерновой комбайн «СЗК-1200РАГ» на резиноармированных гусеницах. Однако следует отметить, что в вышеперечисленных работах процесс изучения взаимодействия экспериментального движителя с почвой проводился экспериментальным путём. Теоретические исследования данного вопроса не проводились.
Данная диссертационная работа направлена на аналитическое исследование тягово-сцепных свойств движителя с резиноармированными гусеницами, определение техногенного воздействия движителя с резиноармированными гусеницами на почву.
Цель работы. Повышение эффективности использования уборочных машин за счёт повышения тягово-сцепных свойств путём применения резиноармированных гусениц.
Предмет исследования. Процесс взаимодействия резиноармиро-ванного гусеничного движителя с почвой.
Методы исследований. Теоретические исследования процесса взаимодействия гусеничного движителя с опорным основанием проведены на основе механики сплошной среды, теоретической механики, математического анализа.
Экспериментальные исследования проведены в полевых условиях на Амурской государственной зональной машиноиспытательной станции. Полученные экспериментальные данные обработаны в соответствии с современными методами теории вероятностей, математической статистики и планирования эксперимента.
Научная новизна. Получены аналитические зависимости, позволяющие определить бульдозерное сопротивление движению гусеничной машины в зависимости от физико-механических свойств почвы. Исследован процесс формирования сопротивления движению вследствие деформации почвы гусеничным движителем.
Практическая значимость работы. Внедрение движителя с резиноармированными гусеницами в схему уборочных машин позволяет значительно увеличить производительность, надёжность, а также снизить техногенное воздействие на почву.
Внедрение результатов работы. Результаты исследований внедрены в ЗАО Биробиджанский комбайновый завод «Дальсельмаш», используются в учебном процессе на кафедре «Тракторы и автомобили» ДальГАУ.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались, рассматривались и были одобрены на научных конференциях ДальГАУ (2004, 2005, 2006 г. г.), Благовещенского филиала Московской академии предпринимательства при правительстве г. Москвы «Молодёжь XXI века: шаг в будущее» (2004 г.), на расширенном заседании кафедры «Тракторы и автомобили», октябрь 2006 года.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в сборниках научных трудов ДальГАУ, в сборнике научных трудов Благовещенского филиала МАП, в журнале «Механизация и электрификация сельского хозяйства», депонированы в центре информации и технико-экономических исследований ВНИИЭСХ РАСХН.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка, приложений.
Общий объём работы составляет 134 стр., в том числе 7 стр. приложений, 40 рисунков, 13 таблиц.
Автор считает себя обязанным выразить глубокую признательность доктору технических наук, профессору, почётному работнику Высшей школы, академику МААО Александру Михайловичу Емельянову за помощь и критические замечания при написании диссертационной работы; заведующему отделом уборочных машин Дальневосточного научно-исследовательского и проектно-технологического института механизации и электрификации сельского хозяйства Александру Васильевичу Липкань за помощь в проведении экспериментальных исследований.
Похожие диссертации на Исследование тягово-сцепных свойств движителя с резиноармированными гусеницами в условиях Дальнего Востока
