Измененная конструкция гусеничного движителя трактора разрабатывалась в соответствии с требованиями безопасности по ГОСТ 12.2.004–90 и НАОП 1.1.10–6.11–87 «Інструктивні вказівки з техніки безпеки при експлуатації механізмів, змонтованих на базі тракторів» [2…8].

Рассмотрим процесс движения гусеничного движителя по грунту. Рассмотрим момент зацепления гусеничного трака при соприкосновении с грунтом. Звено гусеницы массой m перемещается со скоростью v. Для анализа приняли следующие допущения: гусеница расположена в вертикальном положении, слой грунта равномерно касается всего периметра гусеницы; трением в зоне контакта звена гусеницы со слоем грунта пренебрегаем.

Кинетическая энергия Т звена гусеницы в момент зацепления о слой грунта:

                                          (5.7)

где m – приведенная масса звена гусеницы, кг;

v – скорость движения звена гусеницы, м/с.

Эта энергия преобразуется в работу деформации А слоя грунта:

                                (5.8)

где F – сила удара звена гусеницы по слою грунта, Н;

δ – деформация слоя грунта при ударе, м.

Следовательно,

. (5.9)

Выразим силу удара звена гусеницы о грунт произведением давления q на площадь контакта звена гусеницы с поверхностью слоя грунта, S (S =):

 (5.10)

После подстановки (5.10) в выражение (5.9), получим:

 (5.11)

Из выражения (5.11) находим давление, возникающее на грунте при ударе звена гусеницы:

                                         (5.12)

где [q] – допускаемое давление, при котором начинается разрушение пласта грунта, Н/м².

Так как грунты имеют разные линейные размеры и ориентировку в пространстве, то мы вводим коэффициент k_ф, учитывающий форму зернистости грунта и их ориентацию, который установлен на основании экспериментальных исследований сортировки продукта после выгрузки (4…15% структура грунта имел механические повреждения); k_ф = 0,85…0,96.

Тогда сила удара звена гусеницы о грунт будет равна:

·k_ф., (5.13)

Моделирование процесса загрузки звена гусеницы грунтом в общем гусеничном движителе с вероятностью 0,9…0,93 отображает реальный процесс.

Определим энергию соударения грунта с поверхностью звена гусеницы:

, (5.14)

где m_з – масса грунта, кг (m_з = 40·10^–5 кг);

– скорость падения грунта, м/с;

– скорость движения звена гусеницы, м/с.

Скорость падения грунта найдем из выражения:

, (5.15)

где g – ускорение свободного падения тела, м/с²;

t – время падения грунта, с.

, (5.16)

где h – высота падения грунта, м.

Из уравнения (5.16) определим время, за которое произойдет падение грунта:

. (5.17)

Произведя несложные преобразования, получим:

 = , (5.18)

где – критическая скорость витания мелких частиц грунта, м/с (по табличным данным ≈10 м/с).

Скорость падения грунта, учитывая сопротивление воздуха, находящегося в рабочей зоне, не может превышать.

При t = 1 с энергия соударения грунта с поверхностью ковша будет равна мощности удара N (Е = N), которую определим по формуле:

, (5.19)

где Р – сила удара грунта о звено гусеницы, Н. <[Р], (5.20)

где [Р] – допустимая сила удара грунта о звено гусеницы, Н.

Скорость движения звена гусеницы движителя должна быть такой, чтобы выполнялось условие Р < [Р] – это в полной мере обеспечит технику безопасности при эксплуатации нами разработанной новой конструкции гусеничного движителя для трактора тягового класса 40 кН.