Lực bám của bộ phận di động xích
Phản lực tiếp tuyến Pk tác dụng lên xích được tạo thành bởi hai thành phần: lực ma sát giữa xích và mặt đường, và lực chống cắt của đất khi các
wk Mk G mG lX t t r t Dl L t Hình 2.9. Sơ đồ xác định lực bám và độ trượt
mấu bám tác dụng lên nó theo phương tiếp tuyến. Do đó lực kéo tiếp tuyến PK
(hay lực chủ động) của máy kéo xích có thể được xác định theo công thức: Pk = µG + 2τSn (2-43) trong đó: µ - hệ số ma sát giữa xích và mặt đường;
G - trọng lượng máy kéo ;
τ - ứng suất tiếp tuyến trong đất;
S - diện tích mặt tựa sau của một mấu bám; n - số mấu bám đang bám với mặt đường.
Khi xích bị trượt hoàn toàn, trị số của lực kéo tiếp tuyến đạt cực đại và được gọi là lực bám, ký hiệu Pϕ :
Pϕ = µG + 2τmaxSn (2-44) hoặc Pϕ = ϕG
trong đó: τmax - ứng suất tiếp cực đại trong đất; ϕ - hệ số bám của máy kéo xích.
Qua đó ta thấy lực bám của máy kéo xích phụ thuộc vào các thông số cấu tạo của dải xích, trọng lượng máy và các tính chất cơ lý của đất. Để tăng khả năng bám có thể tăng kích thước của mấu bám, tăng chiều dài của nhánh xích tựa và giảm chiều dài các mắt xích, tăng trọng lượng máy. Tuy nhiên, việc thay đổi các thông số đó sẽ ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kỹ thuật khác như lực cản lăn, tính năng quay vòng, chi phí chế tạo...Do vậy kết cấu của xích phải được tính cho phù hợp với công việc chính và điều kiện làm việc của từng loại máy kéo cụ thể.
Do sự biến dạng của đất theo phương tiếp tuyến sẽ gây ra hiện tượng trượt. Độ trượt của máy kéo xích cũng được định nghĩa như ở máy kéo bánh:
δ = v − v v t t trong đó: vt - vận tốc lý thuyết: vt = rkωk v - vận tốc thực tế: v = rωk
rk, r - bán kính lăn lý thuyết và bán kính lăn thực tế.
Bán kính lăn lý thuyết của máy kéo xích có thể chấp nhận bằng bán kính động lực học được xác định theo công thức (2-29).
Cần lưu rằng vận tốc lý thuyết vt của máy kéo xích là đại lượng ngẫu nhiên có tính chu kỳ, ngay cả trường hợp tốc độ quay của bánh chủ động là không thay đổi. Do đó trị số của vận tốc được xác định theo các công thức trện chỉ là những giá trị trung bình.
Để giải thích vấn đề này ta khảo sát sự di chuyển của nhánh xích chủ động (hình 2.10) b) a) wK 2 1 wK 2 1
Hình 2.10. Sơ đồ dịch chuyển của các mắt xích ở nhánh chủ động
Khi bánh đè xích sau cùng ở vị trí như Hình 2.10a nhánh chủ động luôn căng, nghĩa là bộ phận di động xích đang tạo ra lực chủ động để đẩy máy kéo chuyển động với vận tốc lý thuyết vt = rkωk.
Tại thời điểm bánh đè xích sau cùng dịch chuyển sang mắt xích tiếp theo (Hình 2.20b), mắt xích 1 có thể quay tự do, nhánh chủ động bị trùng lại đột ngột và không tạo ra lực chủ động, nghĩa là không tạo ra sự chuyển động tịnh tiến của máy kéo . Tuy nhiên , trong thời gian đó máy kéo vẫn chuyển động được là nhờ lực quán tính.
Hiện tượng trên lặp lại có tính chu kỳ và do đó vt, v và δ là những đại lượng biến thiên có tính chu kỳ. Biên độ dao động của vận tốc phụ thuộc và các thông số cấu tạo của bộ phận di động xích, trong đó chiều dài của các mắt xích gây ảnh hưởng cơ bản nhất.
Nếu ta quy ước vận tốc lý thuyết là đại lượng không đổi vt =const , thì trong giá trị của độ trượt được tính theo công thức lý thuyết xem như không kể đến mất vận tốc do bánh chủ động quay không tải trong thời gian nhánh xích chủ động bị trùng lại. Đó là một điểm khác nhau giữa độ trượt của máy kéo xích và máy kéo bánh.
Về nguyên nhân gây ra sự trượt của máy kéo xích, cơ bản vẫn do biến dạng của đất theo phương tiếp tuyến.
Tại cùng một thời điểm, độ biến dạng của đất do các mấu bám gây ra sẽ không như nhau, mấu bám sau cùng (hình 2.9) gây ra biến dạng lớn nhất và mấu bám đầu tiên sẽ gây ra biến dạng nhỏ nhất.
Giả sử không có hiện tượng trượt, trong khoảng thời gian mắt xích tiếp xúc với mặt đường máy kéo sẽ dịch chuyển được một quãng đường bằng
chiều dài của một mắt xích lx. Do bị trượt cùng trong thời gian đó máy kéo chỉ dịch chuyển được một đoạn đường lx - ∆l. Do vậy độ trượt của máy kéo có thể được xác định theo công thức sau:
δ = l − l − l = l l l x x x x ( ∆ ) ∆
Độ biến dạng của đất ∆l phụ thuộc vào tải trọng tiếp tuyến và tính chất cơ lý của đất. Quan hệ giữa ứng suất tiếp τ và độ biến dạng của đất ∆l đã được nghiên cứu trong chương 1 và có thể biểu diễn theo công thức;
τ = kc∆l
Trong đó: kc là hệ số chống biến dạng ngang của đất (theo phương song song với mặt đương; σ - ứng suất pháp tuyến (vuông góc với mặt đường).
Kết hợp hai công thức trên ta có:
τ = kcδlx
Thay τ vào công thức (2-38) với lưu ý rằng nlx = L (chiều dài nhánh xích tựa), ta nhận được :
Pk = µG + 2kcδSL
Từ đó rút ra mối quan hệ giữa độ trượt các thông số cấu tạo và điều kiện đất đai như sau:
LS S k G P c k 2 µ δ= − (2-45) hoặc: L S k G P P c f m 2 µ δ = + − (2.46)
Công thức (2.46) chỉ ra rằng, độ trượt của máy kéo xích phụ thuộc vào trọng lượng của máy, các thông số cấu tạo của xích, tải trọng kéo và các tính chất cơ lý của đất.
Đường đặc tính trượt δ = f(Pk) hoặc δ = f(Pm) cũng có dạng tương tự như ở máy kéo bánh. Nhưng độ trượt của các máy kéo xích thường nhỏ hơn nhờ diện tích tiếp xúc với đất lớn hơn và số mấu bám vào đất cũng lớn hơn.