Assessment of the compaction effect and operational characteristics of a crawler tractor based on a rheological approach

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: At considering the issues of crawler tractors interaction with soil the determining factor is the time-varying impact of loads on the soil layer, its stressed and strained state, which, in turn, directly depends on its stress-strain properties. The properties assessment should be carried out with a rheological approach, which allows to explain many phenomena and processes and to develop new high technologies in terms of the criterion of minimizing the impact on the soil.

AIMS: Studying the compacting ability of a crawler tractor in a configuration in various machine-tractor units, obtaining a curve for the effect of the traction load on the tractor hook, tractor speed and tractor mass redistribution over the lower track wheels on changes in soil compaction due to developing deformations, the coefficient of running resistance and skidding of the crawler-mounted mover.

METHODS: The evoluation method for compaction impact of crawler-mounted mover on the soil layer was developed on the base of the previously constructed a general mathematical model for determining ways of reducing the compacting impact of crawler-mounted movers on the bearing surface, computer calculation programmes and the carried out assessment for the deformation development and changes of soil compaction under the crawler track.

RESULTS: There are presented the simulation results of the process with an assessment of the developing dependences of the crawler tractor rut depth and its sliding on the travelling speed and on the displacement of the center of pressure at different loads on the hook, that obtained with the developed metod of analysis and the well-known theory of hereditary creep of elastic-visco-plastic materials. At the same time, the development of vertical and shear deformations of the soil layer in the area of lower track wheels impact is separately analyzed.

The analysis of the constructed dependencies allows to identify a number of patterns for changes of compacting effect indicators of a crawler tractor on the soil with an assessment of the influence of the main design and technological parameters on them. It is established that taking into account the rheological characteristics of the soil layer and its state parameters permit significantly improve the accuracy of calculations for vertical and shear deformations of the soil layer and its final compaction after successive passes of the crawler lower track wheels. At the same time, the desired indicators’ behavior is ambiguously at passes of various lower track wheels.

CONCLUSION: The conducted studies contribute to the optimal selection of parts for various machine-tractor units based on a specific crawler tractor, which perform the appropriate technological operations in certain conditions of work at specific parameters of the soil state.

About the authors

Sergei V. Nosov

Lipetsk State Technical University

Author for correspondence.
Email: nosovsergej@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8427-1606
SPIN-code: 2387-5413

DSc in Engineering, Professor

Russian Federation, 30 B.B, Moskovskaya street, Lipetsk, 398055

Nicholay Е. Рeregudov

Lipetsk State Technical University

Email: ne_peregoodov@mail.ru
SPIN-code: 9664-2946

Candidate in Engineering, Associate Professor

Russian Federation, Lipetsk

References

  1. Nosov SV. Mobil'nye energeticheskie sredstva: vybor parametrov i rezhimov raboty cherez reologicheskie svoistva opornogo osnovaniya: monografiya. Lipetsk: LGTU; 2006. (In Russ).
  2. Peregudov NE, Nosov SV. Gusenichnyi traktor: issledovaniya osobennostei vzaimodeistviya so sloem pochvy: monografiya. Elets: Eletskii gosudarstvennyi universitet im. I.A. Bunina; 2020. (In Russ).
  3. Nosov SV, Peregudov NE. Matematicheskaya model' vzaimodeistviya gusenichnogo dvizhitelya s opornym osnovaniem. Traktory i sel'skokhozyaistvennye mashiny. 2006;(11):29–33. (In Russ).
  4. Peregudov NE, Nosov SV. Ways to reduce sealing effects propulsion of tracked vehicles on the supporting base through its rheological properties. Proceedings of the Russian science conference «Progress transportnykh sredstv i sistem – 2009»; 2009 Oct 13–15; Volgograd. Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28886152. (In Russ).
  5. Peregudov NE, Nosov SV. (Lipetsk State Technical University, 30, Moskovskaya street, Lipetsk, Russia, 398600). Assessment of the sealing ability of a caterpillar tractor. Natsional'nyi informatsionnyi fond neopublikovannykh dokumentov, 2008 Mar. Inv. Nomer VNTITs №GR 50200800593. Inv. Nomer OFAP № 10182. (In Russ).
  6. Peregudov NE, Nosov SV. (Lipetsk State Technical University, 30, Moskovskaya street, Lipetsk, Russia, 398600). The calculation of the gauge, shear strain and density of soil after the passage of the crawler tractor with 4-bearing suspension balancer. Gosudarstvennyi informatsionnyi fond neopublikovannykh dokumentov, 2013 Oct. Inv. Nomer VNTITs №GR 50201350981. Inv. Nomer OFAP № I131001113713. (In Russ).
  7. Nosov SV, Peregudov NE. Deformation and change of density of soil under the caterpillar machine's track. Traktory i sel''khozmashiny. 2009;(11):14–16. (In Russ).
  8. Peregudov NE, Nosov SV. A study of the development of deformation under the truck tracked vehicles in operation. Proceedings of the VIII Russian science conference «Problemy i dostizheniya avtotransportnogo kompleksa»; 2010 Apr 20; Yekaterinburg. Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28892603. (In Russ).
  9. Nosov SV, Peregudov NE. Evaluation of soil compaction by caterpillar movers using the theory of hereditary creep. Proceedings of the Russian science conference «Inzhenernoe obespechenie innovatsionnykh tekhnologii v APK»; 2015 Oct 15–17; Michurinsk. Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28632355. (In Russ).
  10. Patent RUS №2365916/ 27.08.2009. Byul. №24. Nosov SV, Peregudov NE, Kindyukhin YY. Device for investigation of physical-mechanical characteristics of soil layer. Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37555433. (In Russ).
  11. Patent RUS № 50201350981/ 02.10.2013. Peregudov NE, Nosov SV. The calculation of the gauge, shear strain and density of soil after the passage of the crawler tractor with 4-bearing suspension balancer. Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32718762. (In Russ).
  12. Ksenevich IP, Skotnikov VA, Lyasko MI. Khodovaya sistema – pochva – urozhai. Moscow: Agropromizdat; 1985. (In Russ).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Tractor hook load impact on change of a soil layer vertical deformation after each lower track wheels pass and general deformation of the layer λверт_общ.

Download (72KB)
3. Fig. 2. Tractor hook load impact on change of a soil compaction after each lower track wheels pass.

Download (64KB)
4. Fig. 3. Tractor hook load impact on change of a soil layer general horizontal deformation λгор_общ and slipping the crawler unit δ.

Download (56KB)
5. Fig. 4. Tractor hook load impact on change of the τн1, τн2, τн3, τн4 shearing stress in a soil layer under each lower track wheels and general shearing stress τпоч.

Download (75KB)
6. Fig. 5. Tractor velocity impact on the development of a soil layer vertical deformation λверт1 and of a soil compaction ρнi under lower track wheels.

Download (77KB)
7. Fig. 6. Impact of a shift factor of the crawler unit center ν on general vertical deformation of a soil layer λверт__общ, final soil compaction ρкон and general shear strain λгор_общ after a tractor pass.

Download (64KB)
8. Fig.7. Impact of a irregular press distribution coefficient kн on general vertical deformation of soil layer λверт__общ, final soil compaction ρкон and general shear strain λгор_общ after a tractor pass.

Download (69KB)

Copyright (c) 2022 Nosov S.V., Рeregudov N.Е.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».