Особенности взаимодействия гусеничного движителя с деформируемой опорной поверхностью при неравномерном движении машины

Автор: Алябьев Вадим Анатольевич, Бердов Евгений Иванович

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

Статья в выпуске: 4 т.21, 2021 года.

Бесплатный доступ

Продольные колебания остова гусеничной машины (трактора) и всех кинематически связанных с ним составляющих, вызванных неравномерностью движения из-за воздействия случайных нагрузок, оказывают негативное воздействие на технико-экономические показатели машины и агрегата на её базе. В работах, посвященных вопросам кинематики и динамики гусеничных тракторов, принимались допущения - движение трактора по недеформирующейся поверхности. Однако наиболее вероятной является работа гусеничной машины на деформируемой поверхности. В статье рассматривается процесс взаимодействия гусеничного движителя с опорной поверхностью с целью определения основных факторов, влияющих на неравномерность движения гусеничной машины по деформируемой поверхности. С учетом ряда составляющих колебательного процесса выбрана динамическая модель, для которой составлена расчетная схема взаимодействия движителя с грунтовой поверхностью при неравномерном движении. Предложено уравнение движения тракторного агрегата в виде линейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами, решение которого представлено суммой двух составляющих, характеризующих свободные и вынужденные колебания. При рассмотрении только установившегося, без переходных процессов, движения решение уравнения будет определяться вынужденными колебаниями, для которых амплитуда, коэффициент усиления и сдвиг фазы между колебаниями возмущающей силы и остова машины записаны через параметры, характеризующие режим работы трактора и данные конструкции его движения. Определены факторы, оказывающие влияние на коэффициент усиления и сдвиг фазы. Выполнен параметрический анализ режимов работы движителей тракторов класса 10 на различных типах грунтов (по объемной плотности грунта) в широком диапазоне скоростей движения и тяговой нагрузки. Полученные в результате исследований зависимости позволяют не только оценить влияние неравномерности движения гусеничной машины на величину деформации грунта, определить величину вынужденных колебаний, но и сдвиг фазы между колебаниями возмущающей силы и остова машины в зависимости от параметров конструкции ходового аппарата, скоростного и нагрузочного режимов трактора. На основе представленных в виде графиков расчетных значений коэффициента усиления и сдвига фазы следует, что наиболее эффективная фильтрация неравномерности движения для всего диапазона скоростных режимов работы трактора возможна на грунтах с малой объемной плотностью.

Еще

Гусеничный движитель, опорная поверхность, взаимодействие, деформирование, колебание, неравномерное движение машины

Короткий адрес: https://sciup.org/147236537

IDR: 147236537 | DOI: 10.14529/engin210405

Список литературы Особенности взаимодействия гусеничного движителя с деформируемой опорной поверхностью при неравномерном движении машины

Забавников, Н.А. Основы теории транспортных гусеничных машин. Изд. второе, перераб. и доп. / Н.А. Забавников – М.: Машиностроение, 1975. – 448 с.
Барский, И.Б. Динамика трактора / И.Б. Барский, В.Я. Анилович, Г.М Кутьков – М.: Машиностроение, 1973. – 280 с.
Лурье, А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов / А.Б. Лурье – Л.: Колос, 1970. – 375 с.
Interaction between elements of the track ground contacting area with the soil at curvilinear mo-tion of the timber harvesting machine / V.E. Klubnichkin, E.E. Klubnichkin, G.O. Kotiev, S.A. Beketov, V.S Makarov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 386(1), – no. 012016. DOI: 10.1088/1757-899X/386/1/012016.
Kawasaki, Y. Numerical simulation for vertical vehicle-track dynamic interactions modelling the ground as a continuum / Y. Kawasaki, K. Senda, K. Hayano // The Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks. – 2018. – Vol. 2. – P. 681–686.
Антонов, А.С. Армейские гусеничные машины. Часть первая. Теория./ А.С. Антонов – М.: Изд-во МО СССР, 1973. – 328 с.
Вержбицкий, Н.Ф. Периодическая неравномерность движения гусеничных машин / Н.Ф. Вержбицкий // Труды НАТИ. – 1940. – вып. 38. – С. 21–27.
Troyanovskaya, I.P. Forces of friction at the wheel-to-ground contact in a turning vehicle, / I.P. Troyanovskaya, B.M. Pozin // Procedia Engineering. – 2015. – Vol. 129. – P. 156–160. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.025.
Кацигин, В.В. Основы теории выбора оптимальных параметров мобильных сельскохозяйственных машин и орудий. В кн.: Вопросы сельскохозяйственной механики. Т. XIII / В.В. Кацигин – Минск: Сельхозгиз, 1964.
Цзе, Ф.С. и др. Механические колебания / Ф.С. Цзе – М.: Машиностроение, 1966.
Зеленин, А.Н. и др. Машины для земляных работ / А.Н. Зеленин. – М.: Машиностроение, 1975. – 424 с.
Баранов, Н. Зависимость конструкции звена гусеницы от свойств почвы. – Техника в сельском хозяйстве, 1960, № 6. – С. 17–19.
Софиян, А.П., Максименко, Е.И. Об удельном давлении гусеничного движителя / А.П. Софинян, Е.И. Максименко – Тракторы и сельхозмашины, 1962, № 7.
On Simulating Sloshing in Vehicle Dynamics/ D. Negrut, H. Mazhar, R. Serban, M. Rakhsha // SAE Technical Papers. – 2018. DOI: 10.4271/2018-01-1110.
Zhou, L. Numerical simulation and testing verification of the interaction between track and sandy ground based on discrete element method/ L. Zhou, J. Gao, C. Hu, Q. Li // Journal of Terrame-chanics. – 2021. – Vol. 95. – P. 73–88. DOI: 10.1016/j.jterra.2021.03.002.
Auersch, L. Measurements on the Vehicle-Track Interaction and the Excitation of Railway-Induced Ground Vibration / L. Auersch, S. Said, R. Müller // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 199. – P. 2615–2620. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.09.390.
Auersch, L. Vehicle-track-soil interaction for track damage, ground vibration and mitigation/ L. Auersch – Civil-Comp Proceedings, 2016 – 110 p.
Костогрыз, С.Г. О влиянии параметров гусеничного движителя на режим работы двигателя трелёвочного трактора. – Тракторы и сельхозмашины, № 12, 1963.
Попов, В.Н. Некоторые особенности работы дизельного двигателя при неустановившейся нагрузке / В.Н. Попов и др. // Труды ЧИМЭСХ. – 1970. – вып. 44. – С. 31–38.
Bodin, A. Development of a tracked vehicle to study the influence of vehicle parameters on tractive performance in soft terrain / A. Bodin // Journal of Terramechanics. – 1999. – Vol. 36 (3), – P. 167–181. DOI: 10.1016/S0022-4898(99)00007-5.
Al-Milli, S. Track-terrain modelling and traversability prediction for tracked vehicles on soft terrain / S. Al-Milli, L.D. Seneviratne, K. Althoefer // Journal of Terramechanics, – 2010 – Vol. 47 (3). – P. 151–160. DOI: 10.1016/j.jterra.2010.02.001.
Detailed model and traction performance test on interaction between track link and ground, / Y. Su, A. Zhu, W. Chen, Y. Xie // Journal of Xi'an Jiaotong University. – 2009. – Vol. 43(9). – P. 42–45.
Berezin, I.I. (2017) Probabilistic Modeling of Tracked Vehicle Mover and Ground Interaction / I.I. Berezin, A.A. Abyzov // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 432–436. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.497.
Abyzov, A.A. FEM Simulation of Tracks with Soil Interaction in Curvilinear Motion of Tracked Vehicle / A.A. Abyzov, I.I. Berezin // Lecture Notes in Mechanical Engineering – 2021. – P. 736–743 DOI: 10.1007/978-3-030-54814-8_85.
Zhang, R. Simulation on mechanical behavior of cohesive soil by Distinct Element Method / R. Zhang, J. Li // Journal of Terramechanics. – 2006. – Vol. 43 (3 SPEC. ISS.). – P. 303–316. DOI: 10.1016/j.jterra.2005.05.006.

Еще

Статья научная