Математическая модель силового взаимодействия колеса с грунтом при повороте машины

Никита Константинович Носков, Ирина Павловна Трояновская, Сергей Александрович Титов

Аннотация


Для исследования поведения машины на повороте используются уравнения движения, в которые входят реакции со стороны грунта. Область применений модели движения полностью определяется адекватностью описания силового взаимодействия в контакте.

Сегодня многие модели основаны на эмпирических зависимостях, что ограничивает их широкое применение. Часто допущения, принимаемые при описании сил в контакте, приводят к нарушению законов механики. В статье рассмотрены основные ошибки, наиболее часто используемые при описании силового взаимодействия колеса с грунтом при повороте машины.

В статье предложена новая модель силового взаимодействия, основанная на законах механики и математической теории трения. Предложенная модель описывает силы реакции грунта как функции координат мгновенного скольжения пятна контакта, что сводит силовую задачу к кинематике движения колеса. Это позволяет совместно решать силовую и кинематическую задачи, что подтверждает их взаимосвязь и взаимозависимость.

Преимущества новой модели в том, что она описывает каждое колесо индивидуально. Это позволяет учесть режим движения колеса (ведущий, ведомый или тормозной), упругие свойства пневматической шины и деформацию грунта, ввести разные размеры, форму контакта и величину нормальной нагрузки на колесах. Модель допускает дальнейшее ее усовершенствование для учета анизотропных свойств контакта.

Модель опробована при расчете параметров криволинейного движения малогабаритного трактора и подтверждена экспериментом. 


Ключевые слова


скольжение колеса на повороте; математическая теория трения; реакции грунта на повороте; силы и момент трения

Полный текст:

PDF

Литература


Broulhiet G. [La suspension de la direction de la voiture automobile. Schimmi et dandinement]. Société des ingéniers civils de France, 1925, Bul., 78 p.

Rocar I. Neustojchivost v mehanike. avtomobili, samoljoty,visjachie mosty [Instability in Mechanics; Cars, Airplanes, Suspension Bridges]. Paris, Masson, 1954. 288 p.

Gladov G.I., Presnyakov L.A. [The Parameters of Curvilinear Motion Special Vehicles]. Automobile Industry, 2017, no. 5, pp. 22–23. (in Russ.)

Кnoroz V.I. et al. Rabota avtomobilnoj shiny [The Work of a Car Tire]. Moscow, Transport, 1976. 238 p.

Larin V.V. Metody prognozirovaniya opornoy prokhodimosti mnogoosnykh kolesnykh mashin na mestnost [Methods for Predicting the Reference Patency of Multi-Axis Wheeled Vehicles on the Terrain]. Мoscow, Publishing House of Moscow State Technical University, 2007. 223 p.

Chudakov Е.А. Vliyanie bokovoj jelastichnosti koljos na dvizhenie avtomobilya [The Influence of Wheels’ Lateral Elasticity on Vehicle Movement]. Moscow-Leningrad: USSR Academy of Sciences, 1947, no. 10. 125 p.

Abdulgazis А.U. [Dynamic Model of the Interconnection of the Vehicular Elastic Tyre Slip Angles and its Rigidity Characteristics]. Scholarly notes of the Crimean Engineering and Pedagogical University, 2016, no. 53 (3), pp. 51–54. (in Russ.)

Kravets V.N., Musarsky R.А. [Studying the Wheel Slip When Turning a Car]. University News. Ser. Mechanical Engineering, 2014, no. 651 (6), pp. 35–38. (in Russ.)

Rojdestvenskiy U.L., Mashkov K.U. [About Formation of Reactions at Rolling an Elastic Wheel on Not Deformable Basis in Modes of Onboard Turn]. Proceedings of the Moscow Higher Technical School, 1982, no. 390, pp. 56–63. (in Russ.)

Belyaev А.N., Svistov V.V., Trishina Т.V. [Determining the Forces of a Tractor Turn with All Steerable Wheels]. Bulletin of Voronezh State Agrarian University, 2016, no. 50 (3), pp. 132–140. (in Russ.)

Smirnov G.A. Teoriya dvizheniya koljosnyh mashin [The Theory of Movement of Wheel Machines]. Moscow, Mechanical Engineering, 1990. 272 p.

Radionov А.А., Chernyshev А.D. [Mathematical model of vehicle motion]. Innovative Transport, 2015, no. 18 (4), pp. 69–73. (in Russ.) DOI: 10.20291/2311-164X-2015-4-69-73

Gorelov V.А., Kotiev G.О. [Forecasting the Characteristics of Non-Linear Vehicular Movement with a 6 × 6 Wheel Arrangement Given Different Laws of Real Axle Wheel Turn Control. University News]. Series Mechanical Engineering, 2008, no. 1, pp. 44–55. (in Russ.)

Efimenko А.N. [To the Approximation of the Force and Moment Slip Elastic Wheels]. Bulletin of Donetsk Academy of Motor Transport, 2015, no. 2, pp. 39–43. (in Ukr.)

Opeiko F.А. Koljosnyj I gusenichnyj hod [Wheeled and Track Mover]. Minsk: Academy of Agricultural Sciences of the BSSR, 1960. 228 р.

Kotiev G.О., Chernyshev N.V., Gorelov V.А. [Mathematical Model of the Nonlinear Vehicular Movement with and 8 × 8 Wheel Arrangement at Different Turn Control Methods]. Journal of Automotive Engineers, 2009, no. 55 (25), pp. 34–39. (in Russ.)

Shiller N.N. [Notes on Hard Body Equilibrium under the Influence of Friction on the Flat Part of its Surface]. Proceedings of the department of physical sciences of the Society of Naturalists, 1892, no. 5 (1), pp. 17–19. (in Russ.)

Zhukovsky N.Е. [Equilibrium Conditions of a Hard Body Resting on a Motionless Plane by Some Site and Movable Along this Plane with Fraction]. Proceedings of the department of physical sciences of the Society of Naturalists, 1897, no. 9 (1), pp. 339–354. (in Russ.)

Opeiko F.А. Matematicheskaya teoriya treniya [Mathematical Theory of Friction]. Minsk: Academy of Agricultural sciences of the BSSR, 1971. 149 p.

Troyanovskaya I.P., Pozin B.M. [Forces of Friction at the Wheel-to-Ground Contact in a Turning Vehicle]. Procedia Engineering. Elsevier Ltd, 2015, no. 129, рр. 156–160. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.025

Troyanovskaya I.P. [Wheeled Running Gear-to-Ground Interaction on Turns from the Perspective of Mechanics]. Tractors and Agricultural Machines, 2011, no. 3, pp. 29–35. (in Russ.)

Monastyrsky Yu.А., Sistuk V.О. [Laws of Wheeled Vehicle Movement when Turning given Positive Driving Wheel Rotation Control]. Bulletin of the National Technical University Kharkov Polytechnic Institute. Series: Motor car and tractor Building, 2013, no. 1002 (29), pp. 65–70. (in Russ.)

Redchits V.V. [About the Phenomenon of the Relative Turn of the Moving Wheel’s Contact Print]. Automobile Industry, 1974, no. 3, pp. 28–30. (in Russ.)

Ankinovich G.G., Gorelov V.А., Chudakov O.I. [Assessment of the Impact of Semitrailer Wheel Activation on Combination Traction and Dynamic Properties]. University News. Series Me-chanical Engineering, 2017, no. 682 (1), pp. 44–54. (in Russ.)

Katsygin V.V. [On the Law of Soil Resistance to Compression]. Mechanization and Electrification of Socialist Agriculture, 1962, no. 4, pp. 28–31. (in Russ.)

Mitsyn G.P., Pozin B.M., Troyanovskaya I.P. [Model of Stationary Turning of a Transport (Traction) Machine]. Engineering and technology of construction and operation of highways. Proceedings of Moscow automobile-road state technical university, 2000, pp. 88–92. (in Russ.)

Mitsyn G.P., Pozin B.M., Troyanovskaya I.P. [Fixed-Turn Steer Loader (Experimental Re-sults)]. Problems of Design Engineering, Construction and Operation of Highways. Proceedings of Moscow automobile-road state technical university, 2001, pp. 233–237. (in Russ.)


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.