Математическое обоснование предельного значения касательной силы тяги на ведущих колесах для транспортно-технологических машин

Автор: Музафаров Э.Р., Филькин Н.М.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Статья в выпуске: 4 т.23, 2023 года.

Бесплатный доступ

В статье рассмотрены аспекты определения предельной силы тяги на ведущих колёсах наземных транспортно-технологических машин (НТТМ) с колёсной формулой 4×2. Для этого были выявлены критерии, ограничивающие максимальное значение силы тяги на ведущих колесах, которое можно реализовать на машинах такого типа. Эти критерии определяются крутящим моментом, создаваемым двигателем и преобразуемым трансмиссией, и укрупнённо относятся к следующим группам: связанные с началом буксования ведущих колес, определяющие опрокидывание НТТМ и предельные моменты для разрушения элементов трансмиссии. В статье представлены математические зависимости, разработанные для определения предельных значений силы тяги на колесах НТТМ. Авторами разработана модель, которая позволяет проводить численные эксперименты для определения оптимальных параметров двигателя и трансмиссии, что, в свою очередь, позволяет определить и предельную силу тяги, с которой можно оперировать при дальнейшей разработке проекта. Эти зависимости позволяют учесть в уравнении тягового баланса воздействие различных факторов, которые оказывают влияние на реализацию крутящего момента, таких как масса машины, включая распределение массы по осям и относительное положение центра масс, коэффициент трения, угол наклона дороги и другие параметры взаимодействия с опорной поверхностью, а также характеристики трансмиссии, ограничивающие тяговые возможности машины. После преобразования полученных математических выражений авторами статьи описана зависимость, определяющая предельно допустимый момент вращения на коленчатом валу двигателя. Это позволяет учитывать характеристики двигателя при определении предельной силы тяги и обеспечивает возможность выбора мощностных показателей двигателя для конкретной транспортно-технологической машины и передаточных чисел трансмиссии.

Еще

Силовой баланс машины, сила тяги на ведущих колесах, предельное значение силы тяги, буксование ведущих колес, разрушение агрегатов трансмиссии

Короткий адрес: https://sciup.org/147242633

IDR: 147242633 | DOI: 10.14529/engin230403

Список литературы Математическое обоснование предельного значения касательной силы тяги на ведущих колесах для транспортно-технологических машин

Музафаров Э.Р., Филькин Н.М. Обоснование выбора компоновочной схемы привода унифицированной машины технологического электротранспорта //Автомобилестроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, Ижевск, 24 апреля 2020 года. Ижевск: Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова, 2020. С. 74–80.
Музафаров Э.Р. Методы оптимизации в проектировании машин // Вестник Концерна ВКО «Алмаз Антей». 2021. № 4(39). С. 57–66. DOI: 10.38013/2542-0542-2021-4-57-6
Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Музафаров Р.С., Хамидуллин Р.П. Выбор мощности тягового электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания и параметров накопителей гибридных силовых установок автомобилей: учеб. пособие. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2006. 137 с.
Шилин А.С. Электронные системы транспортных средств // Современные тенденции развития аграрной науки: сборник научных трудов международной научно-практической конференции, Брянск, 01–02 декабря 2022 года. Часть 2. Брянск: Брянский государственный аграрный университет, 2022. С. 721–729.
Zhileykin M., Eranosyan A. Method of torque distribution between the axles and the wheels of the rear axle to improve the manageability of two-axle all-wheel drive vehicles // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Design Technologies for Wheeled and Tracked Vehicles, MMBC. 2019. 2020. P. 012008. URL: https:iopscience.iop.org/article.pdf.
Беляев А.Н., Тришина Т.В., Афоничев Д.Н. Анализ боковых реакций почвы на колесах трактора при повороте // Resources and Technology. 2022. Т. 19, № 3. С. 44–56.
Скрынников А.В., Шихин А.В., Попов А.А., Сидоров В.Н. Моделирование взаимодействия шины колеса с опорным основанием опорно-ходового модуля // Инженерный вестник Дона. 2022. № 6(90). С. 88–97.
Задворнов В.Ю., Кочетков А.В., Янковский Л.В., Чудинов В.А. Натурный эксперимент по определению качественной картины процесса буксования колеса автомобиля // Химия. Экология. Урбанистика. 2019. Т. 2. С. 84–90.
Беляев А.Н., Тришина Т.В., Новиков А.Е., и др. Исследование движения колесной машины по криволинейной траектории // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2021. Т. 14, № 4(71). С. 21–29.
Малиновский М.П. Определение центра тяжести автотранспортного средства с использованием массово-габаритных характеристик его агрегатов // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. 2020. № 4(26). С. 33–52.
Шухман С.Б., Соловьев В.И., Прочко Е.И. Теория силового привода колес автомобилей высокой проходимости. Москва: Агробизнесцентр, 2007. 333 с.
Бояршинов М.Г., Задворнов В.Ю., Кочетков А.В., Янковский Л.В. Анализ риска буксования при проезде эксплуатируемого участка проезжей части в снежном накате // Грузовик. 2022. № 7. С. 25–30.
Shukhman S.B., Vantsevich V.V. Wheel-vehicle-step obstacle interaction // Advanced Autono-mous Vehicle Design for Severe Environments, 2015. P. 116–133.
Круташов, А.В. Новый метод расчёта динамики разгона автомобиля // Автомобильная промышленность. 2022. № 3. С. 4–9.
Фатеев А.В., Виноградов В.С. О рациональном распределении касательных сил тяги между движителями тягача и прицепа // Задачи и возможности международного трансфера инновационных технологий: Сборник статей Международной научно-практической конференции, Маг-нитогорск, 02 марта 2023 года. Уфа: ООО «ОМЕГА САЙНС», 2023. С. 20–23.
Дмитриева Т.Д., Котков А.С., Васильев А.А., и др Исследование взаимодействия колеса с опорным основанием // Инженерный вестник Дона. 2023. № 1(97). С. 214–222.
Павлов В.В., Кувшинов В.В. Теория движения многоцелевых гусеничных и колесных машин: учеб. для вузов. Чебоксары: ООО «Чебоксарская типография № 1», 2011. 424 с.
Efimov A.V. Mathematical Model for Assessing Selection of the Interaxle Drive Type // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2018. Vol. 47, No. 1. P. 89–95. DOI: 10.3103/S1052618817060073.
Hu J., Weng L. L., Qin X. Z. [et al.] Mileage Prediction of Electric Vehicle Based on Multi Model Fusion // Jiaotong Yunshu Xitong Gongcheng Yu Xinxi. 2020. Vol. 20, No. 5. P. 100–106. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2020.05.015.
Wang J., Gao S., Wang K. [et al.] Wheel torque distribution optimization of four-wheel inde-pendent-drive electric vehicle for energy efficient driving // Control Engineering Practice. 2021. Vol. 110. P. 104779. DOI: 10.1016/j.conengprac.2021.104779.
Zhou Z., Chen Z., Zhai W. [et al.] Dynamic performance of locomotive electric drive system under excitation from gear transmission and wheel-rail interaction // Vehicle System Dynamics. 2021. DOI: 10.1080/00423114.2021.1876887.
Liu D., Huang S., Wu S., Fu X., Direct Yaw-Moment Control of Electric Vehicle With in-Wheel Motor Drive System // International Journal of Automotive Technology. 2020. Vol. 21, No. 4. P. 1013–1028. DOI: 10.1007/s12239-020-0096-6.
Jung H., Pyun B., Choi S. Model Predictive Control of an All-Wheel Drive Vehicle Considering Input and State Constraints // International Journal of Automotive Technology. 2020. Vol. 21, No. 2. P. 493–502. DOI: 10.1007/s12239-020-0046-3.
Khan M. A., Aftab M.F., Ahmed E., Youn I. Robust Differential Steering Control System for an Independent Four Wheel Drive Electric Vehicle // International Journal of Automotive Technology. 2019. Vol. 20, No. 1. P. 87–97. DOI: 10.1007/s12239-019-0008-9.
Wong A., Kasinathan D., Khajepour A., Chen S. K., Litkouhi B. Integrated torque vectoring and power management framework for electric vehicles// Control Engineering Practice, 2016, vol. 48, pp 22–36.
Abishev K., Assylova K., Kassenov A., & Baltabekova A. (2023). Determination of the value of tangential force for the half-track traction vehicle with rubber tracks // Journal of Applied Engineer-ing Science. 2023. Vol. 21(2). Р. 411–417.
Nussupbek Z.T., Bekenov T.N., Sattinova Z.K., Beisenbi M.A., Tassybekov Z.T. Substantiation of methods for calculation of traction forces redistribution indicators on modular front and rear wheels of the vehicle (4Х4) // Transportation Engineering. 2023. Vol. 13, number 100193.
Ghodrati M., Ahmadian M., Mirzaeifa R. Studying the Effect of Tangential Forces on Rolling Contact Fatigue in Rails Considering Microstructure // ASME/IEEE Joint Rail Conference. 2019. Vol. 58523. P. V001T10A003
Janulevicius A., Pupinis G., Juostas A. Mathematical description of tractor slippage with varia-ble tire inflation pressure // Engineering for rural development: 17th international scientific conference proceedings. 2018. Vol. 17. P. 405–411.

Еще

Статья научная