ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
В СИСТЕМЕ "МЕСТНОСТЬ – МАШИНА"
Дроздовский Г.П., Шоль Н.Р. (УГТУ, г. Ухта, РФ)
The new complex criterion of a rating of ecological interaction in system "district - machine" is developed, in view of final "products" of this interaction. Also the
account of influence of thickness of deformable layer "НГ", the surfaces, significally
influencing on all parameters is entered. Criteria serve for an ecological rating of
existing machines and for designing new machines.
Поверхность, с которой взаимодействуют тяговые лесные машины, характеризуются варьированием в широком диапазоне своих параметров, ограничивающих опорно-сцепные свойства и проходимость машин. Это может быть
снежный покров, почва, грунт и их комбинация с достаточно глубоким деформируемым слоем НГ = 0,5…2,0 м и более.
Большое количество варьируемых и взаимосвязанных параметров поверхности и машины определяют сложный неголономный характер этого взаимодействия.
Систему их взаимодействия по параметрам реализации тягового режима и
проходимости можно представить в общем виде с учетом условия P PK Pf
(соотношение сил тяги по сцеплению, полной касательной силы тяги, силы сопротивления движению) [1, 2, 3, 4]:
Pf
f ( G ,q ,l ,b , F , K H , H Г ,qs ,h , E , BK , f );
PK
f ( M e ,iтр ,rк );
P
f ( q ,l ,b , x , , H Г ,qs , E ,h ,C0 ,
0
, , %).
где G, q – вес и удельное давление трактора; KH – коэффициент неравномерности распределения q; l, b, F, x – параметры опорной поверхности ходовой части
трактора – длина, ширина, площадь опорной поверхности гусеницы, x l b ;
коэффициент использования сцепного веса трактора; qs – несущая способность поверхности; ВК – его консистенция в функции влажности и состава; h,
НГ – глубина колеи и толщина деформируемого слоя; Е – модуль упругости поверхности; С0, 0 – параметры сопротивления сдвигу; f, , % – коэффициенты
сопротивления движению, сцепления и буксования; Ме, iтр, rк – параметры ДВС
и трансмиссии.
Для оценки и сравнения опорно-сцепных свойств и проходимости машин
применяют критерии: динамический фактор Д PK / G ; критерии проходимости Псц 1
) 1 ; фактор опорной проходимости
f (
буксования %
кр
(1
) f 100%, где
по несущей способности поверхности K q
кр
qs q
f; коэффициент
Pкр G 1 ; коэффициент запаса
1
и др.
Среди применяемых критериев практически отсутствует комплексный
критерий экологической оценки взаимодействия в системе "местность - машина", который бы учитывал основные виды экологического "повреждения" поверхности – глубину колеи h и уровня буксования %, которые являются основными конечными "продуктами" этого взаимодействия.
Тем более, в практических расчетах нет учета глубины деформируемого
слоя поверхности НГ, который определяет безразмерный показатель – модуль
осадки этого слоя, т.е.
h H Г1 (введен Масловым Н.Н.). Необходимо также
учитывать момент начала буксования 0%, по которому задается коэффициент
сцепления , т.е. коэффициент использования "крюковой" силы тяги колесной
машины кр 0
1 , кр 0
f max 1 , для гусеничного трактора при
f.
В УГТУ разработан новый критерий оценки экологического взаимодейс т1
вия в системе "местность - машина" в виде K э
, или учитывая запас
кр 0
тяги колесной машины по сцеплению до начала буксования К э
Псц
1
,
1
для гусеничного трактора К э Псц
.
Для определения параметров
и φкр0 необходимо найти значения
0
h, f ,
( qs ,q , F ,b , x , H Г , E ,c0 , и др.).
На базе ранее проведенных исследований [1, 2, 3, 4] составлен математический алгоритм их определения.
1) Определение глубины колеи h [2, 3, 4]:
h
K K2
K 22
4 K1 K 3
2 K1
1
,
где K 1 lg( H Г x / F ) поправочный коэффициент на неголономность
процесса деформации поверхности по глубине деформируемого слоя HГ;
q H r ( qs q ) ; K 3 A q 2
K1 E ( q s q ) ; K 2 A E q s
Hr ;
2
A 1,1 1
E 1 x 0,385 q ; x l b 1 ; F 2 l b
f ( BK ) ; , , , E из теории механики грунта [4].
Параметры
2) Определение модуля осадки поверхности
h Hr 1
3) Определение суммарного коэффициент сопротивления движения трактора [1, 2]
q s2 b
q
a1
1
1
l
1
f 0,83 h l
ln s ln ,
t
E( l b ) q s q q
qs q
b
где a1 2rK
шаг опорных катков, t – шаг звена гусеницы.
4) Определение коэффициента сцепления φ [1, 3]
H
hmax
C0 hmax E q s b a2 arctg r
2 b
0,5
tg 0 ,
hmax E q s
где 2 0,64 1 b H r 1 , а С0 и φ0 – параметры поверхности, определяющие сопротивление сдвигу.
Применяя варьируемые параметры поверхности в зависимости от его с остояния (консистенция BК, влажность % , qS, Е, μ, ρ – плотность и т.д.) и параметры деформатора трактора "ходовая опорная часть" F, l, b, x, q, определяем
по критерию КЭ уровень экологического взаимодействия сравниваемых тракторов или проектируем параметры трактора, его ходовой части для достижения
необходимого экологического взаимодействия.
Литература
1. Лесные машины: Учебник для вузов / Г.М. Анисимов, С.Г. Жендаев, А.В. Жуков и
др. - М.: Лесн. пром-сть.- 1989. – 512 с.
2. Слодкевич Я.В. Конструирование, эксплуатация и ремонт лесозаготовительных машин / Труды МЛТИ, выпуск 73.- М.: МЛТИ, 1975.- 184 с.
3. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин.- М.: Машиностроение, 1990. – 351
с.
4. Цытович Н.А. Механика грунтов.- М.: Высшая школа, 1973. – 280 с.