Тягачей путем выбора геометрических параметров
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
Рисунок 8 – Схема экспериментальной установки а – с малым углом наклона (α=45 0 ); в – с большим углом наклона (α=135 0 ); д – с промежуточным углом наклона (α=90 0 ); б, г, е – теоретическое положение площадок скольжения Рисунок 9 – Разрушение грунта подпорной стенкой а) б) д) е) в) г) Для экспериментального подтверждения результатов, полученных по предлагаемому методу, проведены исследования взаимодействия грунтозаце- 15 Элек тронная библиотек а Белорусск о-Рос cийск ого университета пов гусеничного движителя с грунтом. Использовался грунтовый канал, в кото- ром устанавливалось тяговое устройство с динамометром, служащее для пере- мещения модели траков гусеничного движителя. Для визуального исследования процессов, протекающих в грунте, вдоль боковой стороны модели траков уста- навливалась стеклянная стенка. Модель траков позволяла изменять шаг грунто- зацепов до 150 мм, а значение высоты выбирать из ряда 13 мм, 20,5 мм, 26 мм. Модель имитировала часть гусеничной цепи движителя трактора Т-170 в мас- штабе 1:5. При проведении экспериментов динамометром измерялась касательная сила сопротивления, действующая со стороны грунта на модель траков при различных сочетаниях значений шага, высоты и угла наклона грунтозацепов. Для каждого эксперимента осуществлялся расчет параметров на ПЭВМ. Сходимость ре- зультатов эксперимен- тальных и расчетных значений касательной силы сопротивления грунта при варьировании параметров грунтозаце- пов в исследуемых диа- пазонах находится в пределах от 3% до 9%, что подтверждает адек- ватность результатов, полученных по разрабо- танному методу, экспе- риментальным данным. Покадровый про- смотр видеозаписей на компьютере позволил подтвердить варианты разрушения грунта, рассмотрен- ные во второй главе, и их соответствие условиям нагружения трака (рису- нок 10). К вариантам разрушения грунта относятся срез грунта по плоскости вершин грунтозацепов (а), выклинивание траков из грунта (б), образование вы- тесняемой призмы грунта с последующим срезом грунта ненарушенной струк- туры (в), отделение призмы грунта, находящейся у задней грани предыдущего грунтозацепа (г). Рисунок 10 – Разрушение грунта грунтозацепами в) г ) а) б) Таким образом, подтверждены теоретические положения о процессе раз- рушения грунта, находящегося между грунтозацепами гусеничного движителя. Следовательно, разработанный метод является идентификационным исследуе- мому процессу. 16 Элек тронная библиотек а Белорусск о-Рос cийск ого университета ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные научные результаты диссертации 1. На основе закономерностей теории предельного состояния грунтовых масс и основных положений, используемых в теории резания грунта, разрабо- тан метод анализа взаимодействия грунта с траком гусеничного движителя, учитывающий многофазность и альтернативные варианты разрушения грунта, позволяющий имитировать на ПЭВМ это взаимодействие с целью определения рациональных геометрических параметров грунтозацепов [2, 4, 5, 7, 12, 13, 14]. 2. Предложенный метод анализа, основные положения которого под- тверждены экспериментальными исследованиями физических процессов раз- рушения грунта грунтозацепами, позволил научно обосновать [4, 5, 7, 13]: – существование двух фаз разрушения грунта грунтозацепами; – условия появления первичной площадки скольжения и ее переформиро- вания во второй фазе; – альтернативные варианты разрушения грунта траком: - срез грунта между грунтозацепами на ранней стадии взаимодейст- вия; - срез грунта после образования перед грунтозацепом вытесняемой призмы; - срез грунта при наклоне площадки скольжения до критических зна- чений; - выклинивание трака из грунта на вытесняемой призме; - разрушение грунта у задней грани предыдущего грунтозацепа; – наиболее полное использование несущей способности грунта при его срезе во время второй фазы разрушения в условиях, близких к условиям вы- клинивания трака. 3. Исходя из теоретических исследований, проведенных на ПЭВМ с ис- пользованием разработанного программного обеспечения на основе универ- сального языка программирования высокого уровня, установлены взаимосвязи между геометрическими параметрами грунтозацепов и реализуемой ими силой тяги применительно к трактору Т-170 [4, 5, 16]: – увеличение шага грунтозацепов до значений 390..410 мм позволяет уве- личить силу тяги по сцеплению на 9–11%; – уменьшение высоты грунтозацепов до значений 22..24 мм не оказыва- ет существенного влияния на силу тяги по сцеплению. Получены рациональные соотношения между шагом и высотой, обеспе- чивающие наилучшие тягово-сцепные качества гусеничной машины при ее ра- боте на различных категориях грунта. 17 Элек тронная библиотек а Белорусск о-Рос cийск ого университета 4. Из анализа существующих методов расчета и проведенных экспери- ментальных исследований с фиксацией положения площадок скольжения в мо- мент разрушения грунта видеосъемкой выявлена взаимосвязь между углом на- клона подпорной стенки и направлением сил трения, на основании которой уточнена методика расчета пассивного давления грунта на подпорную стенку при промежуточных и больших углах ее наклона [1, 3, 6, 8, 9, 10, 11]. 5. Сопоставительный анализ результатов, полученных по разработанному методу, с экспериментальными данными показал, что их расхождение не пре- вышает 9%. При этом подтверждена качественная картина разрушения грунта. На основе сопоставления расчетных схем разрушения реальным схемам уста- новлено, что предлагаемый метод может быть использован для выбора и опти- мизации рациональных геометрических параметров грунтозацепов [15, 17]. Рекомендации по практическому использованию результатов Разработанный метод анализа может использоваться в специализирован- ных конструкторских отделах предприятий, разрабатывающих движители гусе- ничных тягачей. Возможно его применение и при проектировании гусеничных лент, одеваемых на пневматические колеса тракторов. По результатам анализа проведенных исследований предложены устрой- ства, позволяющие повысить силу тяги по сцеплению гусеничного движителя на 9–11%, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами на по- лезную модель [20 , 21], а также предложены устройства, способствующие за- глублению грунтозацепов, новизна которых подтверждена авторскими свиде- тельствами на изобретение [18, 19]. Программное обеспечение, разработанное на основе предлагаемого мето- да, принято к использованию РУП «Минский Тракторный завод» и в учебном процессе кафедры «СДПТМиО». Экономическая эффективность от использо- вания программного обеспечения и полученных при его помощи результатов достигается за счет: – снижения времени на проектирование при одновременном улучшении его качества посредством учета большего количества исходных параметров и проведения расчетов по современным методикам; – снижения затрат на проведение экспериментальных исследований. Дальнейшее развитие научных положений, изложенных в этой работе, целесообразно проводить по следующим направлениям: – оптимизация формы и расстановки составных грунтозацепов по длине гусеничной цепи; – совершенствование метода расчета тяговых усилий применительно к косорасположенным грунтозацепам. 18 Элек тронная библиотек а Белорусск о-Рос cийск ого университета СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СОИСКАТЕЛЯ Статьи в журналах из перечня изданий ВАК 1. Кулабухов, А.В. Особенности расчета пассивного давления грунта на подпорную стенку / А.В. Кулабухов // Вестн. МГТУ. – 2005. – №1. – С. 147–151. 2. Берестов, Е.И. Моделирование взаимодействия грунтозацепов гусенич- ного движителя с грунтом / Е.И. Берестов, А.В. Кулабухов // Вестн. МГТУ. – 2005. – №2. – С. 21–26. 3. Берестов Е.И. Экспериментальные исследования пассивного давления грунта на подпорную стенку / Е.И. Берестов, А.В. Кулабухов // Вестн. Бел.-Рос. ун-та. – 2006. – №3. – С. 5–12. 4. Берестов, Е.И. О возможности оптимизации параметров грунтозацепов гусеничных машин / Е.И. Берестов, И.В. Лесковец, А.В. Кулабухов. // Механи- зация строительства. – 2006. – №10. – С. 25–28. 5. Берестов, Е.И. Методика расчета параметров взаимодействия грунтоза- цепов гусеничных машин с грунтом / Е.И. Берестов, А.В. Кулабухов. // Строи- тельные и дорожные машины. – 2008. – №3. – С. 46– 49. Материалы научных конференций 6. Кулабухов, А.В. Особенности методики определения пассивного дав- ления грунта на подпорную стенку / А.В. Кулабухов // Строительные, дорож- ные, подъемно-транспортные машины и оборудование: сб. науч. тр. молодых ученых / Белорусско-Российский ун–т; под ред. Л.А. Сиваченко. – Могилев, 2004. – С. 9–10. 7. Кулабухов, А.В. К вопросу взаимодействия грунтозацепов движителя с грунтом / А.В. Кулабухов // Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности: материалы респ. науч.-техн. конф. аспирантов, магистрантов и студентов, Могилев 29 янв. 2004 г. / Белорусско-Российский ун-т; редкол.: И.С. Сазонов [и др.]. – Могилев, 2004. – С. 109. 8. Берестов, Е.И. Особенности расчета пассивного давления грунта на подпорную стенку / Е.И. Берестов, А.В. Кулабухов // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: материалы междунар. науч.-техн. конф., Могилев, 22–23 апр. 2004 г.: в 2 ч. / Белорусско-Российский ун-т; редкол.: И.С. Сазонов [и др.]. – Могилев, 2004. – Ч. 2. – С. 7–8. 9. Кулабухов, А.В. Применение ЭВМ для расчета пассивного давления на подпорную стенку / А.В. Кулабухов // НИРС-2004: материалы IХ респ. научн. конф. студентов и аспирантов Республики Беларусь, Гродно 26–27 мая 2004 г.: 19 Элек тронная библиотек а Белорусск о-Рос cийск ого университета в 8 ч. / Гродн. гос. ун-т; редкол.: А.И. Жук [и др.]. – Гродно, 2004. – Ч. 3. – С. 124–126. 10. Кулабухов, А.В. Расчет подпорных стенок при пассивном давлении грунта / А.В. Кулабухов // Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности: материалы респ. науч.-техн. конф. аспирантов, магистрантов и студентов, Могилев 27 янв. 2005 г./ Белорусско-Российский ун-т; редкол.: И.С. Сазонов [и др.]. – Могилев, 2005. – С. 10–12. 11. Кулабухов, А.В. Методика экспериментальных исследований пассив- ного давления грунта на подпорную стенку / А.В. Кулабухов // Новые материа- лы, оборудование и технологии в промышленности: материалы респ. науч.- техн. конф. аспирантов, магистрантов и студентов, Могилев 27 янв. 2005 г. / Белорусско-Российский ун-т; редкол.: И.С. Сазонов [и др.]. – Могилев, 2005. – С. 144. 12. Берестов, Е.И. Взаимодействие гусеничного движителя с грунтом / Е.И. Берестов, А.В. Кулабухов // Материалы, оборудование и ресурсосбере- гающие технологии: материалы междунар. науч.-техн. конф., Могилев, 21–22 апр. 2005 г.: в 2 ч. / Белорусско-Российский ун-т; редкол.: И.С. Сазонов [и др.]. – Могилев, 2005. – Ч. 1. – С. 229. 13. Берестов, Е.И. Расчет сил действующих на грунтозацепы траков / Е.И. Берестов, А.В. Кулабухов // Современные научно-технические проблемы транспорта: сборник 3-й международной науч.-техн. конф., Ульяновск, 20–22 окт. 2005 г. / Ульян. гос. техн. ун-т.; редкол.: И.Ф. Дьяков [и др.]. – Улья- новск, 2005. – С. 3–5. 14. Кулабухов, А.В. К вопросу влияния геометрических параметров грун- тозацепов гусеничных машин на их тяговые свойства / А.В. Кулабухов // Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности: материалы респ. науч.-техн. конф. аспирантов, магистрантов и студентов, Могилев 26 янв. 2006 г. / Белорусско-Российский ун-т; редкол.: И.С. Сазонов [и др.]. – Могилев, 2006. – С. 131. 15. Берестов, Е.И. Экспериментальные исследования влияния геометри- ческих параметров грунтозацепов гусеничных машин на их тяговые свойства. / Е.И. Берестов, А.В. Кулабухов // Материалы, оборудование и ресурсосбере- гающие технологии: материалы междунар. науч.-техн. конф., Могилев, 20–21 апр. 2006 г.: в 2 ч. / Белорусско-Российский ун-т; редкол.: И.С. Сазонов [и др.]. – Могилев, 2006. – Ч. 2. – С. 7. 16. Берестов, Е.И. О возможности оптимизации параметров грунтозаце- пов гусеничных машин / Е.И. Берестов, А.В. Кулабухов // Интерстроймех-2006: сборник материалов междунар. науч.-техн. конф., Москва, 19–22 сент. 2006 г. / Московский гос. строит. ун-т; редкол.: Е.М. Кудрявцев [и др.]. – Москва, 2006. – С. 40–43. 20 Элек тронная библиотек а Белорусск о-Рос cийск ого университета 17. Берестов, Е.И. Экспериментальные исследования процесса отделения стружки при резании грунта / Е.И. Берестов, А.В. Кулабухов // Интерстроймех- 2007: сборник материалов междунар. науч.-техн. конф., Самара, 11–14 сент. 2007 г. / Самарск. гос. арх.-строит. ун-т; редкол.: М.И. Базальников [и др.]. – Самара, 2007. – С. 87–89. Патенты 18. Гусеничный движитель: пат. 3253 Респ. Беларусь, МПК7 B 62 D 55/00 / Е.И. Берестов, А.В. Кулабухов; заявитель Бел.-Рос. ун-т. – № u 20060429; за- явл. 27.06.06; опубл. 30.12.06 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. – 2006. – № 6. – С. 179. 19. Гусеничное транспортное средство: пат. 3296 Респ. Беларусь, МПК7 B 62 D 55/26 / Е.И. Берестов, А.В. Кулабухов, О.В. Пасюкова; заявитель Бел.-Рос. ун-т. – № u 20060463; заявл. 10.07.06; опубл. 28.02.07 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. – 2007. – № 1. – С. 167. 20. Гусеничное транспортное средство: пат. 9833 Респ. Беларусь, МПК6 В 62 D 55/00 / Е.И. Берестов, И.В. Лесковец, А.В. Кулабухов; заявитель Бел.-Рос. ун-т. – № а 20050521; заявл. 26.05.05; опубл. 30.10.07 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. – 2007. – № 5. – С. 85. 21. Гусеничное транспортное средство: пат. 10144 Респ. Беларусь, МПК6 В 62 D 55/00 / Е.И. Берестов, В.А. Кулабухов, А.В. Кулабухов; заявитель Бел.-Рос. ун-т. – № а 20050520; заявл. 26.05.05; опубл. 30.12.07 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. – 2007. – № 6. – С. 77. 21 Элек тронная библиотек а Белорусск о-Рос cийск ого университета РЭЗЮМЕ Кулабухаў Арцем Уладзіміравіч Павышэнне цягава-счэпных якасцей гусенічных цягачоў шляхам выбару геаметрычных параметраў грунтазацэпаў Ключавыя словы: методыка разліку; гусенічны рухач; трак; грунтазацэп; вугал нахілу пляцоўкі слізгання; сілавыя і геаметрычныя параметры. Мэта работы: распрацоўка аналітычнага метаду аналiзу ўзаемадзеяння тракаў гусенічнага рухача з грунтам, які забяспечвае выбар геаметрычных параметраў грунтазацэпаў, што паляпшаюць цягава-счэпныя якасцi рухачоў гусенічных цягачоў. Стварэнне аналітычнага метаду аналізу базіравалася на метадалагічных прынцыпах тэорыі гранічнага стану грунтавых мас i на базе сучасных уяўленняў пра механіку разбурэння грунту. Навуковая навізна атрыманых вынікаў. Абгрунтавана тэарэтычна і пацверджана эксперыментальна палажэнне аб шматфазнасцi разбурэння грунту, размешчанага пад тракам гусеніцы. Выяўлены альтэрнатыўныя варыянты разбурэння грунту i ўмовах iх цячэння. На аснове аналізу фізічнага малюнка разбурэння грунту распрацаваны аналiтычны метад разліку геаметрычных і сілавых параметраў, характарызуючых гэта разбурэнне, якi улічвае фізіка-механічныя ўласцівасці грунту і геаметрычныя параметры грунтазацэпаў. Метад уключае ў сябе аналітычны разлік вугла нахілу пляцоўкі слізгання, якая абмяжоўвае зону гранічнага стану грунту перад грунтазацэпам, разлік устойлівасці грунту непарушанай структуры, размешчанага паміж грунтазацэпамі ў залежнасцi ад нагрузак, дзейнiчаючых на тракi, а таксама разлiк сiлавых параметраў. Выяўлены ўплыў на сілу цягі па счапленню асноўных геаметрычных параметраў грунтазацэпаў, да якіх адносяцца іх вышыня, крок i вугал нахiлу, устаноўлены рацыянальныя адносіны паміж крокам i вышыней грунтазацэпаў пры рабоце на грунтах з рознымі фізіка- механічнымі ўласцівасцямі. Даследаваны асаблівасці разбурэння грунту падпорнай сценкай, на аснове якіх дадзены рэкамендацыі па разліку падпорных сцен з вялікім вуглом нахілу. Прапанаваны метад можа выкарыстоўвацца для аналiзу ўзаемадзеяння тракаў рухачоў гусенiчных цягачоў з грунтам у залежнасцi ад датычнай сiлы цягi з мэтай выбару геаметрычных параметраў грунтазацэпаў, забяспечваючых павелiчэнне цягава-счэпных якасцей гусенiчных цягачоў. Галіна прымянення. Праектаванне рухачоў гусенiчных цягачоў. 22 Элек тронная библиотек а Белорусск о-Рос cийск ого университета РЕЗЮМЕ Кулабухов Артем Владимирович Улучшение тягово-сцепных качеств гусеничных тягачей путем выбора геометрических параметров грунтозацепов Ключевые слова: метод анализа; гусеничный движитель; трак; грунто- зацеп; угол наклона площадки скольжения; силовые и геометрические парамет- ры. Цель работы: разработка аналитического метода анализа взаимодейст- вия траков гусеничного движителя с грунтом, обеспечивающего выбор геомет- рических параметров грунтозацепов, улучшающих тягово-сцепные качества движителей гусеничных тягачей. Создание аналитического метода анализа базировалось на методоло- гических принципах теории предельного состояния грунтовых масс и на основе современных представлений о механике разрушения грунта. Научная новизна полученных результатов. Обосновано теоретически и подтверждено экспериментально положение о многофазности разрушения грунта, расположенного под траком гусеницы. Выявлены альтернативные вари- анты разрушения грунта и условия их протекания. На основании анализа физи- ческой картины разрушения грунта разработан аналитический метод расчета геометрических и силовых параметров, характеризующих это разрушение, учитывающий физико-механические свойства грунта и геометрические пара- метры грунтозацепов. Метод включает в себя аналитический расчет угла на- клона площадки скольжения, ограничивающей зону предельного состояния грунта перед грунтозацепом, расчет устойчивости грунта ненарушенной струк- туры, расположенного между грунтозацепами в зависимости от нагрузок, дей- ствующих на трак, а также расчет силовых параметров. Выявлено влияние на силу тяги по сцеплению основных геометрических параметров грунтозацепов, к которым относятся их высота, шаг и угол наклона, установлены рациональные соотношения между шагом и высотой грунтозацепов при работе на грунтах с различными физико-механическими свойствами. Исследованы особенности разрушения грунта подпорной стенкой, на ос- новании которых даны рекомендации по расчету подпорных стен с большим углом наклона. Предлагаемый метод может использоваться для анализа взаимодействия траков движителей гусеничных тягачей с грунтом в зависимости от касатель- ной силы тяги с целью выбора геометрических параметров грунтозацепов, обеспечивающих увеличение тягово-сцепных качеств гусеничных тягачей. Область применения. Проектирование движителей гусеничных тягачей. 23 Элек тронная библиотек а Белорусск о-Рос cийск ого университета RESUME Kulabuhov Аrtem Vladimirovich Improvement of traction and coupling properties of track-type tractors by choosing geometrical parameters of soil gears Key words: analysis method; track-type propulsive agent; track; soil gear; slid- ing area incline angle; force and geometrical parameters. Purpose of the work: creation of the analytical method of analysis of track- type tractors tracks with soil, providing to choose geometrical parameters of lugs, im- proving traction and coupling properties of propulsive agents of track-type tractors. Creation of analytical method of analysis was based on methodological principles of limit soil mass condition and theory based on modern notions about soil destruction mechanics. Scientific newness of the results. The proposition about polyphase of soil de- struction which is under the track of the crawler has been theoretically substantiated and experimentally proved. Alternative variants of soil destruction and conditions of their progress have been found out. On the basis of soil destruction physical picture analysis an analytical method of calculation of geometrical and force parameters characterizing the destruction has been worked out. The method takes into account physical and mechanical soil properties and geometrical parameters of soil gears. The method includes analytical calculation of sliding area incline angle, limiting the limit condition zone of soil gear, soil firmness calculation of not broken structure, which is between soil gears depending on loads given to a track, and force parameters calcula- tion. Influence on the main geometrical parameters of soil gears such as height, step and incline angle on traction force has been found. Rational relations between step and height of soil gears while operating on soils with different physical and mechani- cal properties have been stated. Peculiarities of soil destruction by a breast-wall have been researched. Rec- ommendations on breast-wall with a big inclination angle calculation have been given. The method offered can be used for the analysis of the interaction of tracks of crawler tractor propellers with soil depending on the tangential force of the traction with the purpose of choosing grouser geometric parameters providing the increase in traction-engagement properties of crawler tractors. Application field. Track-type tractors propulsive agent design. 24 Элек тронная библиотек а Белорусск о-Рос cийск ого университета КУЛАБУХОВ Артем Владимирович УЛУЧШЕНИЕ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ КАЧЕСТВ ГУСЕНИЧНЫХ ТЯГАЧЕЙ ПУТЕМ ВЫБОРА ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГРУНТОЗАЦЕПОВ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.03 – «Колесные и гусеничные машины» Подписано в печать 25.04.2008 г. Формат 60 × 84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать трафаретная. Усл.-печ. л. 1,63. Уч.-изд. л.1,5. Тираж 100 экз. Заказ №278 Издательство и полиграфическое исполнение Государственное учреждение высшего профессионального образования «Белорусско-Российский университет» ЛИ № 02330/375 от 29.06.2004 г. 212030, г. Могилев, пр. Мира, 43 25 |