Исследование максимальной оценки коэффициента сцепления движителя с опорной поверхностью

Известны теоретические зависимости, позволяющие рассчитать силу сцепления движителя с опорной поверхностью. С точки зрения практического использования, полученные результаты не удобны, поскольку для получения числовой оценки силы либо коэффициента сцепления необходимо интегрировать функцию касательного напряжения от деформации сдвига, переменной по длине пятна контакта, что представляет собой трудоемкую вычислительную задачу. Для уточнения практических оценок сцепления движителя с почвогрунтом, необходимы дальнейшие исследования, включающие в себя поиск максимального значения интеграла касательного напряжения с учетом переменного коэффициента буксования. Решению данной вычислительной задачи посвящена предлагаемая статья. Исследование основывается на методах теории движения автомобильного транспорта в условиях бездорожья. При реализации теоретических моделей используются сведения о физико-механических свойствах почвогрунтов. Расчеты выполнены в программе Maple 2017 с использованием встроенных команд высокого уровня. Анализ расчетных данных и их аппроксимация выполнены методом наименьших квадратов (МНК) с оценкой значимости коэффициентов аппроксимирующих функций. В результате выполненного исследования получены зависимости, позволяющие на практике оценить максимальное значение коэффициента сцепления движителя машины с опорной поверхностью и соответствующий ему коэффициент буксования. Уравнения учитывают физико-механические свойства почвогрунта (удельное сцепление, угол внутреннего трения и модуль сдвига) и параметры движителя (длина пятна контакта, среднее давление по пятну контакта, шаг грунтозацепов). Полагаем, что использование предлагаемых формул позволит проводить уточненный расчет тягово-сцепных свойств движителей колесных и гусеничных лесных машин, взаимодействующих с деформируемым лесным почвогрунтом.

1. Ageikin Ia.S. Prokhodimost avtomobilei [Vehicles off-the-road locomotion]. M.: Mashinostroenie, 1981. 232 p. (In Russ.)

2. Guskov A.V. Tiagovo-stsepnye svoistva i prokhodimost kolesnogo dvizhitelia po gruntam so slaboi nesushchei sposobnostiu [Tractive performance and patency of a wheeled mover on soils with a weak bearing capacity]. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. N.E. Baumana, 2008, no. 2, pp. 63–75. (In Russ.)

3. Khakhina A.M. Metody prognozirovaniia i povysheniia prokhodimosti kolesnykh lesnykh mashin: dis. ... d-ra tekhn. nauk [Methods for predicting and improving the cross-country ability of wheeled forest machines]. SPb., 2018. 318 p. (In Russ.)

4. Khitrov E.G., Andronov A.V., Khakhina A.M., Grigorev G.V. Kompleksnaia otsenka pokazatelei vzaimodeistviia dvizhitelei mashin s lesnymi gruntami na baze metodov teorii dvizheniia transporta v usloviiakh bezdorozhia [Comprehensive assessment of indicators of the interaction of machine drivers with forest soils based on methods of the theory of traffic in off-the-road conditions]. Resources and Technology, 2021, vol. 18, no. 1, pp. 1–52. (In Russ.)

5. Khitrov E.G., Kotenev E.V., Andronov A.V., Taradin G.S., Bozhbov V.E. Teoreticheskii raschet nesushchei sposobnosti sviaznogo grunta po konusnomu indeksu i mekhanicheskim svoistvam [Theoretical calculation of the bearing capacity of cohesive soil according to the cone index and mechanical properties]. Izvestiia Sankt-Peterburgskoi lesotekhnicheskoi akademii, 2019, iss. 226, pp. 111–123. (In Russ.)

6. Larin V.V. Metody prognozirovaniia opornoi prokhodimosti mnogoosnykh kolesnykh mashin na mestnosti: dis. ... d-ra tekhn. nauk [Methods for predicting the passability of multi-axle wheeled vehicles on the ground]. M., 2007. 530 p. (In Russ.)

7. Lukhminskii V.A. Sovershenstvovanie modelei i metodov prognozirovaniia prokhodimosti gusenichnykh lesnykh mashin: dis. … kand. tekhn. nauk [Improving models and methods for predicting the cross-country ability of tracked forest machines]. SPb., 2018. 179 p. (In Russ.)

8. Peskov V.B. Sovershenstvovanie modelei dlia otsenki koleeobrazovaniia i uplotneniia pochvogruntov pod vozdeistviem dvizhitelei kolesnykh lesnykh mashin: dis. … kand. tekhn. nauk [Improving models for assessing rutting and soil compaction under the influence of wheeled forestry vehicles]. SPb., 2018. 190 p. (In Russ.)

9. Saarilahti M. Development of a protocol for ecoefficient wood harvesting on sensitive sites (Ecowood): Evaluation of the WES-method in assessing the trafficability of terrain and the mobility of forest tractors. University of Helsinki, Department of Forest Resource Management, 2002. 28 p.

10. Ustinov V.V. Otsenka tiagovo-stsepnykh svoistv kolesnykh dvizhitelei lesnykh mashin metodami teorii dvizheniia avtotransporta po bezdorozhiu: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk [Evaluation of the tractive performance of wheeled movers of forest machines by methods of the theory of off-the road vehicles locomotion]. Arkhangelsk, 2016. 20 p. (In Russ.)