ДЕФОРМАЦИЯ ГРУНТА ПОД КОЛЕСОМ АВТОМОБИЛЯ И ОТВАЛОМ БУЛЬДОЗЕРА

Сопротивление грунта деформированию под катящимся колесом

Террамеханика — раздел механики грунтов, изучающий сопротивление поверхностных слоев грунта образованию колеи катящимся колесом.

Деформация грунта при качении колеса происходит под действием приложенных к колесу (рис. 31.1):

  • ? вертикальной силы веса Q;
  • ? горизонтального тягового усилия F (на ведомых колесах);
  • ? вращающего момента М (на ведущих колесах).
Схема к определению глубины колеи

Рис. 31.1. Схема к определению глубины колеи

На находящуюся на глубине z элементарную полоску колеса dl шириной В действует реактивное усилие

где qz — сопротивление грунта смятию, определяемое по эмпирической зависимости Бернштейна — Летошнева:

где Я20 сопротивление грунта на глубине Zo, принимаемой равной 1 см; ц — параметр, характеризующий возрастание сопротивления грунта сжатию с увеличением глубины колеи, колеблется от О до 1 (для рыхлых сухих грунтов р = 1); z — глубина рассматриваемой площадки контакта колеса и грунта.

Тогда вертикальная проекция реакции грунта

где а — угол между направлением реактивного усилия и вертикалью.

Суммарное сопротивление грунта вдавливанию колеса при качении

где а — линейный размер от точки касания колеса с грунтом до вертикальной оси.

Подставляем значение qz и, проинтегрировав выражение, получаем:

где Н — глубина колеи; D — диаметр колеса.

Аналогично суммирование горизонтальных проекций реактивного сопротивления грунта дает

Таким образом, реактивное усилие, являющееся равнодействующей горизонтального тягового усилия и вертикальной силы веса, направлено под углом к вертикали. Этот угол изменяется в зависимости от сопротивления качению, оказываемого грунтом. Все нагрузки и вращательный момент, передаваемые через колесо автомобиля, образуют в грунте поле напряжений, создаваемое катящимся ведомым или ведущим колесом (рис. 31.2).

Поле напряжений, создаваемое в грунте катящимся ведущим колесом, складывается из напряжений, вызываемых системами сил:

  • ? горизонтальных, возникающих от давления колеса на грунт при поступательном движении;
  • ? вертикальных, возникающих от нагрузки и собственного веса колеса;
  • ? сил сцепления с грунтом на площади контакта (из-за крутящего момента).
Изолинии равных напряжений в грунте, деформирующемся под катящимся колесом

Рис. 31.2. Изолинии равных напряжений в грунте, деформирующемся под катящимся колесом

Для ведомого колеса характерны только две первые системы сил.

Образование колеи при качении колеса может быть представлено как деформация сжатия при кратковременном воздействии создаваемого колесом поля напряжений, перемещающегося со скоростью движения. Поскольку продолжительность воздействия колеса меньше времени, необходимого для протекания полной деформации грунта, при повторных проходах глубина колеи возрастает.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >