Метод построения эпюр касательных напряжений в зоне контакта буксующего колеса с почвой

Рассмотрен процесс взаимодействия ведущих колес мобильных энергетических средств с почвой. Предложен расчетно-экспериментальный метод построения эпюр касательных напряжений в зоне контакта буксующего колеса с опорной поверхностью, основанный на использовании эпюр нормальных напряжений, полученных для конкретных грунтовых условий. Детально изучен характер взаимодействия ведущего колеса трактора с различными видами опорного основания: грунтовой дорогой, стерней, полем, подготовленным под посев. Выявлено, что вопреки общепринятым представлениям, у буксующего колеса практически отсутствует зона сцепления в пятне контакта. После касания почвозацепа опорной поверхности, он сразу начинает смещаться назад. Следовательно, при расчете величины касательных напряжений в пятне контакта буксующего колеса с опорой более корректно считать, что сдвиг элементарных точек растет по мере их удаления от входа в зону контакта и зависит от величины буксования. При качении ведущего колеса даже с незначительным буксованием по деформируемой поверхности в месте соприкосновения двух контактирующих тел (шины и грунта) практически отсутствует зона сцепления. На поверхности почвы нормальные напряжения достигают своего максимума, постепенно уменьшаясь с ростом глубины залегания ее слоев. При незначительном буксовании (до 10 %), максимальные значения тангенциальных напряжений возникают в задней части пятна контакта - в зоне наибольших сдвиговых деформаций грунта. С ростом тяговой нагрузки касательные контактные напряжения смещаются в центр пятна контакта - в зону, где деформации грунта не превысила оптимального уровня, характерного для каждого конкретного типа почв. Таким образом, удлинение пятна контакта шины эффективно до определенного уровня, ограниченного предельными значениями сдвиговой деформации почвы, выше которой тангенциальные напряжения перестают расти и для большинства типов связных почв даже начинают снижаться. Выявлено, что чрезмерное увеличение сдвиговой деформация почвы при буксовании приводит к снижению коэффициента полезного действия колесного движителя.

ведущее колесо, буксование, пятно контакта, деформация, почва, нормальные напряжения, тангенциальные напряжения