Экологическая оценка процессов взаимодействия в системе "местность - машина" Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

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 offinal "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 Р^ > Рк > If

(соотношение сил тяги по сцеплению, полной касательной силы тяги, силы сопротивления движению) [1, 2, 3, 4]:

Pf=f(G,q,l,b,F,KH,H г ,qs,h,E,BK,f);

PK=f(Me,lmp ,Гк );

Рср= f(q,l,b,x,cr,Hr,qs,E,h,C0,(pQ ,(р,8%).

где G, q - вес и удельное давление трактора; KH - коэффициент неравномерности распределения ц\ /, b,F,x- параметры опорной поверхности ходовой части трактора - длина, ширина, площадь опорной поверхности гусеницы, х = ///?;

<7- 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, (р - параметры сопротивления сдвигу; f (р, 8% - коэффициенты сопротивления движению, сцепления и буксования; Ме, imp, rK - параметры ДВС и трансмиссии.

Для оценки и сравнения опорно-сцепных свойств и проходимости машин применяют критерии: динамический фактор Д = Рк /G; критерии проходимости/^ = 1 -/-(су-(р)~1\ фактор опорной проходимости (p-o>f коэффициент буксования 5% = <ркр -(\ + /и) • f • 100%, где ср = Р ■ G~l; коэффициент запаса по несущей способности поверхности К = '_q l 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 И и уровня буксования 8%, 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 еэтого слоя, т.е. б = к-Нр1 (введен Масловым Н.Н.). Необходимо также учитывать момент начала буксования 80%, по которому задается коэффициент сцепления ф, т.е. коэффициент использования "крюковой" силы тяги колесной машины фкро = сг ■ <р - /тах 1|, для гусеничного трактора при <т = 1, фгр() = <р - /.

В УГТУ разработан новый критерий оценки экологического взаимодействия в системе "местность - машина" в тщ$Кэ = сркр0 - б1, или учитывая запас

тяги колесной машины по сцеплению до начала буксования Кэ = Псц -сг-ср- ,

для гусеничного трактора Кэ = Псц -ф-£~1.

Для определения параметров £ и сркр0 необходимо найти значения Н,/,ф = (д8,д,Е,Ь,х,Нг,Е,с0,ф°и др.).

На базе ранее проведенных исследований [1, 2, 3, 4] составлен математический алгоритм их определения.

1) Определение глубины колеи И [2, 3, 4]:

-1

и = к К

К2 + ■ Кз

где К = 1 + ^(Нг -х /4Ё)- поправочный коэффициент на неголономность процесса деформации поверхности по глубине деформируемого слоя НГ; К1=Е(дя-д)- К2=А-Е-дв-р-д-Нг(да-д)-, К3 = А ■ д2 ■ ¡3 ■ Нг;

А = 1,1- Ъ-^-Е^-х0'3*5-д; х

/■¿Г1; F = 2-1-Ъ

Параметры - // = /(Вк ); Д а, е, Е из теории механики грунта [4].

2) Определение модуля осадки поверхности е

е = И- н;1

3) Определение суммарного коэффициент сопротивления движения трактора [1, 2]

/ = 0,83 • И ■ I

-1

1

1

• 1п

ч

1п

I

I Е(1-Ъ)

где ах = 2гк + Л - шаг опорных катков, X - шаг звена гусеницы 4) Определение коэффициента сцепления ф [1, 3]

ф = 0,5-

Н -И

С" Ьтах-Е + д5-Ь-а2-аШё^-^

а2-Ь

И

тах

2

где а2 = 0,64 t+b -Hrl , а С0 и (р° - параметры поверхности, определяющие сопротивление сдвигу.

Применяя варьируемые параметры поверхности в зависимости от его состояния (консистенция В к, влажность со% , qs, Е, ju, р - плотность и т.д.) и параметры деформатора трактора "ходовая опорная часть" - F, I, b, х, 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.