Комплексная оценка показателей взаимодействия движителей машин с лесными грунтами на базе методов теории движения транспорта в условиях бездорожья
Автор: Хитров Егор Германович, Андронов Александр Вячеславович, Хахина Анна Михайловна, Григорьев Глеб Владимирович
Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu
Статья в выпуске: 1 т.18, 2021 года.
Бесплатный доступ
Предлагаемое исследование основывается на положениях теории движения автомобильного транспорта в условиях бездорожья. При разработке математических моделей и проведении расчетов использованы методы математического анализа, а также численные методы прикладной математики для проведения и обработки результатов вычислительных экспериментов. Проведена модернизация методики расчета показателей взаимодействия движителей и опорных поверхностей при прямо- и криволинейном движении лесных машин. Предлагаемая математическая модель взаимодействия движителей лесных машин со слабонесущими опорными поверхностями позволяет рассчитать глубину колеи, уплотнение опорной поверхности, результирующее и среднее давление движителя на опорную поверхность, силу сопротивления грунта поступательному движению и повороту движителя, максимально возможную силу сцепления движителя с опорной поверхностью и соответствующий ее значению коэффициент буксования, фактически требуемую силу сцепления и коэффициент буксования, угол отклонения результирующей нагрузки от нормали к опорной поверхности, связанный с ее наклоном, действием касательных напряжений при буксовании и повороте движителя. На основе расчетных данных определяются коэффициенты сопротивления поступательному движению, повороту, максимального сцепления, тяги, по которым дается комплексная оценка проходимости машины. Модель учитывает параметры опорной поверхности (определяющихся типом, состоянием и принятой реологической моделью поверхности), движителя (приведенная нагрузка, угол поворота, требуемая скорость, число последовательных проходов по следу, ширина, шаг грунтозацепов; для колесного движителя дополнительно - диаметр колеса, давление в шине, высота шины, для колесно-гусеничного дополнительным параметром является межосевое расстояние; для гусеничного движителя - длина горизонтальной проекции гусеницы на опорную поверхность). В результате выполненных расчетов получены оценки влияния параметров движителей и свойств опорных поверхностей на показатели колееобразования, уплотнения, тягово-сцепные свойства и параметры проходимости лесных машин в условиях слабонесущих опорных поверхностей.
Колееобразование, проходимость машин, тягово-сцепные свойства движителей, поворот движителя
Короткий адрес: https://sciup.org/147227137
IDR: 147227137 | УДК: 630.3 | DOI: 10.15393/j2.art.2021.5442
Assessment of vehicles interaction with forest soils based on the methods of the theory of off-the-road locomotion
The proposed research is based on provisions of the theory of off-the-road locomotion. The study uses methods of mathematical analysis as well as numerical methods of applied mathematics for developing mathematical models and performing calculations, conducting and processing the results of computational experiments. The study presents modernization of the methodology for calculating the indicators of interaction between forestry vehicles and the bearing surfaces including straight and tangential motion. The proposed mathematical model of the interaction makes it possible to calculate the rut depth, the soil compaction, the resulting and average ground pressure of the vehicle, soil resistance force to vehicle straight rolling and turn, the maximum possible cohesion force of the mover to the bearing surface and the slip ratio corresponding to its value. The calculated data allowed the authors to determine the coefficients of rolling and turning resistances, maximum tire-to-surface friction coefficient, and net thrust force coefficient and to assess the vehicle cross-country ability. The model takes into account parameters of the bearing surface determined by the type, condition and accepted rheological model of the soil, and those of the mover determined by adjusted load, angle of the turn, velocity, number of consecutive passes along the track, width, and grousers spacing. Additional parameters are determined for a wheeled mover including the wheel diameter, tire pressure, tire section height; and the length of the horizontal projection of the track onto the bearing surface are determined for a tracked mover. As a result of the calculations performed, the study estimates the influence of the parameters of the mover and the properties of the bearing surface on the indicators of rutting, soil compaction, vehicle tractive performance and the parameters of forest machines cross-country ability in conditions of weak-bearing surfaces.
Список литературы Комплексная оценка показателей взаимодействия движителей машин с лесными грунтами на базе методов теории движения транспорта в условиях бездорожья
- Агейкин Я. С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981. 232 с.
- Лепилин Д. В. Оценка влияния поворотов трелёвочного трактора на уплотнение почвогрунтов лесосеки: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. Петрозаводск, 2011. 22 с.
- Хахина А. М. Оценка влияния режима работы лесных машин на уплотнение почвогрунта в боковых полосах трасс движения: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. СПб., 2013. 180 с.
- Калистратов А. В. Моделирование циклического уплотнения в задачах снижения негативного воздействия лесных машин на почвогрунт: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. СПб., 2015. 160 с.
- Божбов В. Е. Повышение эффективности процесса трелёвки путём обоснования рейсовой нагрузки форвардеров: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. Архангельск, 2015. 20 с.
- Хитров Е. Г. Повышение эффективности трелёвки обоснованием показателей работы лесных машин при оперативном контроле свойств почвогрунта: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. СПб., 2015. 153 с.
- Устинов В. В. Оценка тягово-сцепных свойств колёсных движителей лесных машин методами теории движения автотранспорта по бездорожью: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. Архангельск, 2016. 20 с.
- Хахина А. М. Методы прогнозирования и повышения проходимости колёсных лесных машин: дис. ... д-ра техн. наук: 05.21.01. СПб., 2018. 318 с.
- Дмитриева М. Н. Моделирование взаимодействия колёсного движителя малогабаритных лесных машин со слабонесущим грунтом: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. Воронеж, 2018. 129 с.
- Лухминский В. А. Совершенствование моделей и методов прогнозирования проходимости гусеничных лесных машин: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. СПб., 2018. 179 с.
- Песков В. Б. Совершенствование моделей для оценки колееобразования и уплотнения почвогрунтов под воздействием движителей колёсных лесных машин: дис. . канд. техн. наук: 05.21.01. СПб., 2018. 190 с.
- Хитров Е. Г., Тарадин Г. С., Андронов А. В. [и др.]. Теоретическое исследование глубины колеи и уплотнения снега под воздействием движителя лесной машины // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2019. № 227. С. 236—248.
- Khitrov E. G., Andronov A. V. Mathematical model of interaction between forest machine mover and consolidating soil // Journal of Physics: Conference Series. 2019. P. 012—030.
- Бленд Д. Теория линейной вязко-упругости. М.: Мир, 1965. 200 с.
- Ларин В. В. Методы прогнозирования опорной проходимости многоосных колёсных машин на местности: дис. ... д-ра техн. наук: 05.05.03. М., 2007. 530 с.
- Khitrov E. G., Andronov A. V. Bearing floatation of forest machines (theoretical calculation) // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. № 695. P. 012—020. DOI: 10.1088/1757-899X/695/1/012020.
- He R., Sandu C., Khan A. K., Guthrie A. G., Schalk Els P., Hamersma H. A. Review of terramechanics models and their applicability to real-time applications // Journal of Terramechanics. 2019. Vol. 81. P. 3—22.
