Analysis of the influence of the constructive features of stepping machines on the interaction of the supporting surface of skis with soil

Abstract

The stepping machines constructivefeatures influence on the interaction of the skis supporting surface with ground is analyzed. The comparison is justified with the known stepping mover’s constructive features. It is determined that the necessity of the supporting elements using increasesthe adhesion strength of the stepping machine with ground greatly. The experimental research of the change in the adhesion strength at the stepping mover cycle beginning has confirmed that the "chevron" supporting element of the skis has more adhesion with ground than those with straight supporting elements. The experimental research results concerning the stepping mover power characteristic dependence on the supporting element of the skis height, the pressure of the skis on the ground and the displacementforce allow us to determine the optimal skis construction of the stepping motor. Проведено аналіз впливу конструктивних особливостей крокуючих машин на взаємодію опорної поверхні лиж з ґрунтом. Порівняння обґрунтовано відомими конструктивними характеристиками крокуючих рушіїв. Відзначено необхідність використання опорних елементів на лижі крокуючого рушія, які значною мірою збільшують силу зчеплення крокуючої машини з ґрунтом. Опрацювання результатів дозволяє отримати математичну модель прицілу, що забезпечує задовільну збіжність розрахункових і експериментальних даних у широкому діапазоні зміни величин: тиску лижі на ґрунт, сили зсуву лижі по ґрунту, висоти опорного елемента лижі крокуючого рушія на ґрунт. Статистичний аналіз показав, що отримані рівняння регресії є адекватними експериментальними даними за критерієм Фішера. Аналіз рівнянь регресії показав, що математична модель адекватно описує проведені експериментальні дослідження з імовірністю 5%. Експериментальне дослідження зміни сили зчеплення на початку циклу переміщення підтвердили, що конструкція «шевронних» опорних елементів лижі має більше зчеплення з ґрунтом, порівняно з лижами крокуючих рушіїв без застосування опорних елементів та з рівними опорними елементами. Отримані нетривіальні результати експериментального дослідження залежності коефіцієнта зчеплення крокуючого рушія з ґрунтом від висоти опорного елемента лиж, тиску лиж на ґрунт та сили зсуву дозволяють визначити оптимальні параметри конструкції лижі крокуючого рушія. Результати експериментального дослідження підтверджують основні функціональні залежності й висновки, отримані при теоретичному дослідженні процесу взаємодії опорної поверхні лижі крокуючого рушія з ґрунтом.