РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ПОЧВОЙ ГУСЕНИЧНОГО ДВИЖИТЕЛЯ ТРАКТОРА

При движении трактора на почву передаются вертикальные и горизонтальные усилия. Под действием этих сил почва в той или иной степени деформируется. Величина деформации почвы зависит от ее физико-механических свойств, конструктивных параметров движителя и тягового усилия на крюке.

Деформация почвы развивается в двух направлениях: вертикальном и горизонтальном. Результатом вертикальной деформации является образование в почве колеи и увеличение сопротивления движению трактора. Следствием горизонтальной деформации является сдвиг почвы в направлении, противоположном движению, который вызывает потери скорости движения трактора.

Необходимая касательная сила тяги трактора создается за счет сил трения опорных поверхностей движителя о почву и за счет реакций почвы, действующих на упорную поверхность почвозацепов гусеницы .

Для определения максимальной касательной силы в работе предложена формула, основанная на положениях контактной теории прочности грунтов профессора Покровского Г. И.

п — количество почвозацепов в опорной поверхности гусеницы; Sn — площадь опоры вершин почвозацепов; А — единичное уплотнение почвы почвозацепом.

Из анализа этой формулы видно, что при нарушении внутренних связей почвы, когда коэффициент трения покоя fo переходит в коэффициент трения скольжения fo (fo > fo), величина первого слагаемого при прочих равных условиях будет уменьшаться.

Известно, что при работе трактора с достаточно большим тяговым сопротивлением на крюке происходит полный срез почвенного кирпича, зажатого между почвозацепами. Следовательно, нарушение внутренних связей почвы происходит на каком-то участке опорной поверхности трактора, который формулой (1) найти невозможно. Здесь же следует ожидать изменения влияния второго слагаемого формулы на формирование касательной силы тяги трактора.

Для анализа действительного процесса, происходящего под опорной поверхностью трактора, нами была выполнена экспериментальная работа. Опыты проводились на поле со стерней при работе трактора Т-130 с двумя прицепными плугами. Почва — средний суглинок, чернозем. Средняя влажность равна 20,3%, а твердость — 30,1 кг/см2.

В процессе опытов регистрировались следующие параметры:

горизонтальная деформация почвы; нормальная и касательная реакции почвы; растягивающие усилия в звеньях гусеницы и тяговое усилие на крюке.

Запись всех параметров осуществлялась тензометрическим способом,синхронно.

На рис. 1 кривые 1, 2, 3, 4 и 5 показывают изменения касательных реакций почвы под соответствующими опорными катками движителя. По характеру протекания этих кривых видно, что они имеют максимумы, которые соответствуют моменту нарушения внутренних связей почвы и преодоления сил трения покоя.

Максимальные значения касательной реакции почвы достигаются сначала под пятым опорным катком в области тягового усилия 6 т, а при дальнейшем увеличении тягового усилия на крюке — под четвертым, а затем под третьим катком. Таким образом, при данных физико-механических свойств почвы нарушение ее внутренних связей происходит под опорной поверхностью трактора, смещаясь в сторону направляющего участка гусеницы при увеличении тягового усилия на крюке.

После прохождения максимума касательные реакции почвы убывают и равны силам трения скольжения. Поэтому в реализации приложенного тягового сопротивления на крюке возрастает роль второго слагаемого формулы (1).

На рис. 1 нанесены значения требуемой касательной силы тяги Рк и усредненная касательная реакция почвы под всеми опорными поверхностями трактора тср. Заштрихованная площадь, заключенная между линиями Рк и тср, соответствует возникающим силам трения. Эта площадь имеет две зоны а и Ь. Зона b — это зона полезных сил трения, участвующих в формировании касательной силы тяги, а зона а — вредных сил трения. Силы трения в зоне а возникают при скольжении трактора вперед по ходу.

После прохождения максимума тср величина силы трения начинает возрастать с увеличивающейся скоростью. Это происходит от того, что на вершину почвозацепа приходятся значительные давления. В данных опытах они достигали значения 6 кг/см2 под пятым опорным катком. Как известно из работы , при нормальных давлениях выше 2,5 + 3,0 кг/см2 значение коэффициента трения начинает возрастать. Поэтому увеличивается и сила трения.

На рис. 1 даны значения растягивающих усилий Rc в звеньях гусеницы под пятым опорным катком, полученные опытным путем. Линия Rc проходит выше линии RK и с несколько большим углом наклона к оси абсцисс. Такое расположение объясняется тем, что часть силы Rc затрачивается на преодоление сил трения в шарнирах гусеницы под опорной поверхностью трактора. Полученные значения растягивающих усилий в звеньях гусеницы подтверждают суждения о формировании касательной силы тяги после нарушения внутренних связей почвы, т. е. о повышении роли силы трения.

Касательная силы тяги, способная преодолеть внешнее сопротивление на данной почве, будет возрастать до тех пор, пока не наступит 100% буксование по кривой б, построенной по данным рис. 2.

опорными катками 2 4 8 8 Ркр 7

Кривые 2, 3, 4 и 5 (рис. 2) показывают изменения величины горизонтальной деформации почвы под соответствующими опорными катками. Эти кривые построены по значениям приращения величин горизонтальной деформации почвы относительно первого катка.

По характеру протекания кривых видно, что до тягового усилия 4 + 5 т они имеют зависимость, близкую к линейной. При дальнейшем увеличении усилия на крюке изменение деформации почвы приобретает нелинейность. Это свидетельствует о возрастании скорости деформирования почвы, а следовательно, и скорости буксования трактора.

Выводы

1. При средней влажности почвы, равной 20,3%, и твердости 30,1 кг/см2 нарушение ее внутренних связей и полное использо-

вание сил трения покоя начинается при тяговом усилии на крюке, близком 6 т, и смещается в сторону направляющего участка гусеницы при дальнейшем увеличении крюкового усилия.

2. При увеличении усилия на крюке возрастает доля участия силы трения в формировании касательной силы тяги трактора, достигая своего максимального значения при 100% буксовании.

3. При увеличении тягового усилия на крюке до 4 + 5 т прирост горизонтальной деформации почвы пропорционален росту тягового усилия. При дальнейшем возрастании Ркр прирост горизонтальной деформации почвы идет по нелинейной зависимости.