بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله مقاومت غلتشی چرخ بدست آمده توسط مدلهای بکر و ویسمر با آزمونهای تجربی مقایسه شده اند. استفاده از یک مدل مناسب برای پیش بینی مقاومت غلتشی می تواند برای مدیریت انرژی سودمند باشد. آزمایش با استفاده از آزمونگر تک چرخ در سه سطح فشار باد تایر و سه سطح بار عمودی در سه تکرار با سرعت حرکت 2/3 کیلومتر بر ساعت انجام گرفت تا اثر پارمترهای فشار باد تایر و بار عمودی بر بروی مقاومت غلتشی مورد بررسی قرار گیرد.
مقدمه
مقاومت غلتشی چرخ یکی از عوامل موثر در انرژی مصرفی می باشد و مدل کردن آن در رابطه با سایر پارامترهای خاک و ماشین مورد توجه محققین بوده است. روش های مختلفی برای مدلسازی برهم کنش چرخ و خاک و بررسی عملکرد چرخ وجود دارد که مدلهای تحلیلی-تجربی و مدلهای تجربی دو دسته از این مدله هستند. در مدلهای نیمه تجربی افراد تحقیقات خود را در شرایط آزمایشگاهی و انباره خاک انجام دادند.
در مدلهای تجربی از تجزیه و تحلیل ابعادی استفاده شد که مقادیر قرائت شده از نفوذ سنج مخروطی را شامل می شد و به پیش بینی عدد بدون بعد چرخ چرخ و عملکرد کششی آن می پرداخت. مطالعات اولیه در خاکهای ایده آل صورت گرفت و مقادیر عدد بدون بعد چرخ در خاکهای شنی و رسی بدست آمد. اساس معادلات بکر، معادلات تغییر شکل خاک می باشد که با تعمیم و تخصیص این مدل شرایط چرخ و خاک، روابطی برای پیش بینی مقاومت غلتشی چرخ حاصل می گردد
در تحقیقی، در کشور هند برای توسعه مدلهای تجربی برای محاسبه مقاومت غلتشی آزمایشاتی روی خاک شنی انجام دادند و مقاومت غلتشی را با ترانسدیوسر حلقوی اندازه گیری کردند
مواد و روشها
آزمایشات با استفاده از آزمونگر تک چرخ در انباره خاک گروه مکانیک بیوسیستم دانشگاه ارومیه انجام گرفتند. بدین منظور آزمون صفحات مدل بکر با سه صفحه مستطیلی شکل با طولهای یکسان 30 سانتیمتر و عرضهای متفاوت 15 ، 20 و 25 سانتیمتر انجام گرفت
در مجموعه بکار برده شده یک حسگر وزن S شکل به انتهای یک جک متصل شد که میزان نیروی اعمالی بر هر صفحه از طریق نمایشگر در سه مقدار متفاوت خوانده شده و در همان لحظه میزان نشست خاک متناظر از طریق کولیس دیجیتالی که بر روی مجموعه و حد فاصل دو جک مکانیکی نصب شده بود، قرائت و یادداشت گردید.
از آنجایی که مدل ویسمر-لوث یکی از مدلهای مبتی بر عدد چرخ و شاخص مخروطی خاک می باشد، لذا برای اندازه گیری این پارامتر از یک نفوذ سنج مخروطی دیجیتال - مدل - RimikPC20 استفاده شد. برای ثبت لحظه ای داده ها و مشاهده تغییرات محسوس بار عمودی و اثرات آن بر مقاومت غلتشی از سامانه جداگانه ای استفاده شد که شامل یک رابط بود تا داده های هر پنج حسگر وزن را با فرکانس 30 هرتز بطور همزمان به کامپیوتر منتقل کند - شکل - 2، تا در نهایت مقاومت غلتشی چرخ حاصل گردد.
تایر مورد استفاده یک تایر پنوماتیکی متحرک گودیر - - 9.5L-14, 6 ply, Goodyear بود و سرعت پیشروی آن 2/3 کیلومت بر ساعت ثابت نگه داشته شد. فشار باد تایر توسط کمپرسور در سه سطح 100 ، 200 و 300 کیلوپاسکال تنظیم شد. بار عمودی روی چرخ هم از طریق پیچ قدرت - که از بالا به شاسی حامل و از پایین به شاسی دربرگیرنده چرخ مرتبط بود - در سه مقدار 1 ، 2 و 3 کیلونیوتن تنظیم شد.
شکل .1 مجموعه بکار برده شده برای آزمایش صفحات بکر
شکل .2 سامانه جمع آوری و ثبت داده
نتایج و بحث
با در نظر گرفتن سه سطح فشار باد تایر و سه سطح بار عمودی 9 تیمار در سه تکرار رخ داد که نمودارهای مرتبط با نحوه تغییرات مقاومت غلتشی مدلهای بکر، ویسمر-لوث و مقاومت غلتشی واقعی با تغییرات بار عمودی نسبت به زمان در شکل 3 رسم شده است بطوریکه نمودارها در راستای افقی تغییرات فشار باد تایر و در راستای عمودی تغییرات بار عمودی را نشان می دهد.
پیداست که فراز و فرودهای هر سه نمودار مرتبط با مقاومت غلتشی با یکدیگر هماهنگی خاصی دارند و هماهنگ با تغییرات بار عمودی روی چرخ بوده است بطوریکه با افزایش بار عمودی مقاومت های غلتشی مدلهای ویسمر-لوث و بکر و مقاومت غلتشی واقعی افزایش و با کاهش بار عمودی، کاهش یافته اند. اما میزان فراز و نشیب ها در مدلهای مختلف با یکدیگر برابر نبوده و فراز و فرودهای مدل بکر بیشتر از مقاومت غلتشی واقعی و مدل ویسمر-لوث بوده است که به بیانی اشاره به عدم توانایی مدل بکر برای مدل کردن مقاومت غلتشی در اثر بار متغیر دارد، بنابراین مدل ویسمر-لوث نسبت به مدل بکر در تخمین مقاومت غلتشی مناسب تر است.
شکل .3 تغییرات بار عمودی و مقاومت غلتشی
در شکل 4 برای ارزیابی مدلهای ویسمر-لوث و بکر در تخمین مقاومت غلتشی، داده های مربوط به مقاومت غلتشی ویسمر- لوث و بکر در مقابل مقادیر مقاومت غلتشی واقعی برای هر آزمایش رسم شده است که محور افقی بیانگر مقاومت غلتشی اندازه گیری شده و محور عمودی بیانگر مقاومت غلتشی پیش بینی شده توسط مدلهای بکر و ویسمر-لوث می باشد.
شکل .4 نمودارهای مربوط به ارزیابی اعتبار مدل بکر و ویسمر-لوث در پیش بینی مقاومت غلتشی در اثر فشار باد تایر و بار عمودی
