авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Методология моделирования криволинейного движения тракторных агрегатов

На правах рукописи

Трояновская Ирина Павловна

МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КРИВОЛИНЕЙНОГО

ДВИЖЕНИЯ ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ

05.05.03. – Колесные и гусеничные машины

05.05.04. – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Челябинск– 2011

Работа выполнена в ООО «СКБДСМ» и Национальном исследовательском уни верситете ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Позин Борис Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гладов Геннадий Иванович доктор технических наук, доцент Захаренко Анатолий Владимирович доктор технических наук, профессор Кутьков Геннадий Михайлович

Ведущая организация: Закрытое акционерное общество «Челябинские строительно-дорожные машины»

Защита диссертации состоится 8 июня 2011 г., в _часов на заседании диссер тационного совета Д212.298.09 при Южно-Уральском государственном университе те по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, зал диссертационного совета, ауд. 1001 (10 этаж гл. корп.)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского государ ственного университета.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу:

454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, на имя ученого секретаря диссертаци онного совета. E-mail: D212.298.09@mail.ru, контактный телефон (351) 267-91- Автореферат разослан «» _2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Е.А. Лазарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При конструировании различных машин все большее рас пространение приобретает процесс моделирования, позволяющий сократить, а порой и полностью исключить, различные виды натурных испытаний. В рабочем цикле лю бой транспортной или тяговой машины присутствует криволинейное движение (по ворот), характеристики которого часто являются определяющими при проектирова нии новых или оценке уже существующих образцов техники. Поэтому исследованием этого вида движения занимаются многие отечественные и зарубежные ученые.

В настоящее время существует множество моделей поворота, большинство которых разрабатывались для быстроходных колесных (автомобили) и гусенич ных (танки и БМП) машин. Однако, применение этих моделей к тракторным агре гатам (ТА) не всегда оправдано, в силу особенностей их технологического цикла.

Под ТА понимается совокупность базовой машины (трактора) с навесным или прицепным рабочим оборудованием, предназначенным для выполнения сельско хозяйственных, строительных, подъемно-транспортных и других видов работ.

Специфика работы ТА порой ставит дополнительные задачи при исследовании криволинейного движения, не все из которых решены на сегодня.

1. Теория поворота развивалась в основном как теория активного движения (под управляющим воздействием со стороны водителя), в то время как у некото рых ТА в процессе технологического цикла наблюдается пассивный поворот (криволинейное движение без управляющего воздействия со стороны водителя).

Примерами служат сдвиг бульдозерного агрегата при разработке грунта краем от вала;

складывание шарнирно-сочлененного фронтального погрузчика на месте;

увод сельскохозяйственного трактора под действием внецентренной крюковой нагрузки и т.д. Отдельные задачи (увод) решены на основе специальных моделей, а другие (страгивание) не имеют решения вовсе.

2. Существующие модели поворота колесных и гусеничных машин основаны на различных методологических подходах при описании взаимодействия движителя с грунтом. Вместе с тем, некоторые ТА используют комбинированный (колесно гусеничный) движитель (харвестеры, лесные машины, тракторные поезда с гусенич ным тягачом и колесными прицепами и др.). Применение нетрадиционных движите лей (резиновая гусеница, железный валец виброкатка, жесткие колеса компактора с большими грунтозацепами) приводят к исчезновению границы между колесным и гу сеничным движителем. Общая природа возникновения сил в контакте предполагает возможность единого подхода к описанию их силового взаимодействия с грунтом.

Тракторные агрегаты используются в широком диапазоне грунтовых условий:

от твердых покрытий до рыхлых почв.

3. Тракторные агрегаты характеризуются разнообразием внешних, часто кон сольно приложенных нагрузок, выходящих за пределы опорной поверхности ТА:

- сдвигающая в плане тяговая и поперечная (пахотный агрегат, рыхлитель, тя гач, бульдозер);

- вертикальная (виброкаток, компактор, погрузчик, путепереукладчик, стого метатель, трубоукладчик).

Консольные нагрузки приводят к перераспределению реакций на опоры дви жителя. Это проявляется в изменении эпюр давления в контакте движителя с грунтом, динамических радиусов колес, и, как следствие, к возникновению кине матических несоответствий и циркуляций мощности.

4. Тракторные агрегаты отличаются разнообразием конструктивных схем и систем управления, которые накладывают на характеристики криволинейного движения определенные ограничения, проявляющиеся в виде наложенных кине матических и геометрических связей.

5. Большие внешние нагрузки, действующие на ТА, и малые радиусы поворота вызывают значительные скольжения движителя по грунту. Это не позволяет при описании силового взаимодействия записать в явном виде возникающие в контакте реакции, без учета упомянутых связей. Потому, используемый ранее при моделиро вании подход описания криволинейного движения под действием известных реак ций со стороны грунта или по заданной траектории не может быть применим к ТА.



Таким образом, возникает противоречие между требованиями, предъявляемыми ТА к исследованию поворота и ограниченностью существующих моделей криволи нейного движения, в силу принятых при построении гипотез и допущений, что со ставляет научную проблему.

В свете новых требований к моделям поворота, необходимо обоснование ис пользуемых в их основе допущений, проверка применяемых методов построения, уточнение поставленных задач и д.р., другими словами необходимо рассмотрение вопросов методологии при моделировании криволинейного движении ТА. В ос нове методологии лежит отказ от концепции машины, движущейся по заданной траектории или под действием заданных сил (реакций связи).

Идея подхода заключается в рассмотрении ТА, как управляемого объекта, криволинейное движение которого определяется наложенными на него связями, обеспечиваемыми конструкцией и системой управления, и взаимодействующего с грунтом посредством плоских площадок, составляющих с ним пары с перемен ными коэффициентами трения.

Объект исследования – процесс криволинейного движения колесного или гусеничного ТА с произвольным числом опор движителя, конструктивными па раметрами, схемой управления поворотом, режимом движения и нагружения.

Предмет исследования – общие принципы и методы моделирования криволи нейного движения произвольного ТА с учетом особенностей его рабочего цикла.

Методологической основой работы являются: системный подход, матема тическое моделирование, законы теоретической механики, математическая теория трения, теория тракторов и автомобилей, информационные технологии и методы вычислительной математики.

Цель работы – выработка методологических подходов и принципов модели рования криволинейного движения произвольного многоопорного ТА с учетом его типа движителя, системы управления, конструктивной схемы, параметров, режимов движения и нагружения.

Задачи исследования.

1. Выполнить анализ известных методов описания силового взаимодействия движителя с грунтом на повороте применительно к ТА.

2. Описать силовое взаимодействие движителя с грунтом на повороте, учиты вающее скольжение и упругие свойства в контакте движителя и грунта.

3. Установить кинематические и геометрические связи, наложенные на ТА в процессе криволинейного движения.

4. Составить модель криволинейного движения произвольного многоопорного ТА, учитывающую его конструктивную схему и параметры, систему управления и режим нагружения, и разработать вычислительную процедуру ее реализации.

5. Разработать методику составления частных моделей для различных режимов криволинейного движения ТА, включая пассивный поворот.

6. Экспериментально проверить адекватность моделей поворота различных ТА.

7. Выполнить расчеты криволинейного движения некоторых ТА и выработать практические рекомендации.

Научная новизна, выносимая на защиту.

1. Описание силового взаимодействия с грунтом на повороте посредством пло ских площадок с переменным коэффициентом трения (сцепления), зависящим от радиуса движения опоры и координат мгновенного центра скольжения (МЦС) и учитывающим упругие свойства в контакте, отличающееся общим подходом к ко лесному и гусеничному движителю.

2. Теоремы ортогональности, устанавливающие связи между центром поворо та машины и МЦС опорных площадок произвольно расположенных опор движи теля при управляемом и неуправляемом их движении относительно корпуса.

3. Новые уравнения, отражающие параметры, конструктивную схему ТА, схему управления и режим движения каждой опоры движителя в виде кинематических и геометрических связей, накладываемых на параметры криволинейного движения.

4. Обобщенная модель нестационарного криволинейного движения произвольного многоопорного (колесного или гусеничного) ТА, как управляемого объекта с нало женными на него связями между фазовыми координатами (координаты и скорости центра масс, угол поворота и угловая скорость относительно вертикальной оси, коор динаты МЦС опор движителя) и управляющими параметрами (теоретические скоро сти опор движителя, их углы установки и угловые скорости в пространстве корпуса).

5. Методика составления частных моделей поворота (для различных конструк тивных схем, структурных состояний и схем управления ТА) для любого режима движения ТА (стационарного, статического, квазистатического) путем преобра зования обобщенной модели, позволяющая более полно учесть особенности тех нологического цикла ТА.

6. Методика составления моделей страгивания: активного и пассивного, дина мического и статического, из состояния покоя и прямолинейного движения (увод), с общих позиций, как частных случаев криволинейного движения.

Практическую ценность составляют методики и программы расчета криво линейного движения, позволяющие на стадии проектирования производить выбор конструктивных схем, систем управления и параметров ТА с учетом области применения и технологического цикла.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтвер ждается: методологической базой исследования;

соблюдением принципов меха ники, математического моделирования и статистики;

адекватностью моделей, проверенных посредством независимых и авторских натурных экспериментов;

эксплуатационными испытаниями опытных образцов ТА, с внедренными по ре зультатам диссертационного исследования мероприятиями.

Реализация и внедрение результатов работы. Методика расчета характери стик поворота применена в ООО «СКБДСМ» ЧТЗ - Уралтрак при проектировании опытных образцов ТА: малогабаритный погрузчик Т-02.03, поезд на базе малога баритного трактора Т-02 с двумя прицепными вагонами, виброкаток ВК-24, ком пактор БКК-1, гусеничный экскаватор ЭО-112, сочлененный колесный погрузчик ПК-5, путепереукладчик, колесный экскаватор-погрузчик.

Рекомендации, выданные по результатам диссертационной работы, использо ваны при модернизации серийных ТА, выпускаемых ЧТЗ - Уралтрак гусеничных бульдозерно - рыхлительных агрегатов кл. 10-25 и трубоукладчиков на их базе.

Апробация результатов работы. Основные результаты исследований докла дывались и обсуждались:

- на научно-технических конференциях ЧГАУ г.Челябинск (2000-2010гг), ЮУр ГУ г.Челябинск (2001г, 2007-2010гг);

отдел механики инcтитута машиноведения УрОРАН г.Курган (2003г), ПГТУ г.Пермь (2005г);

МАМИ г.Москва (2009-2010гг);

- НТС ООО «СКБ ДСМ» (2002г, 2009г, 2011г.);

- научных семинарах кафедр «ЭМТП» и «ТМ и ТММ» ЧГАУ г.Челябинск (2002г), «ТиА» ЧГАУ, «Автомобили» и «КГМ» ЮУрГУ г.Челябинск (2008-2009гг), «СМ-10» МГТУ им.Баумана г.Москва (2009г), «КГМ» МГТУ МАМИ (2010г).

Публикации по работе. По материалам диссертационных исследований опубликованы: 1 монография и 38 научных статей, из них 17 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введе ния, 7 глав, общих выводов, списка литературы (214 наименований) и 10 прило жений. Общий объем диссертации составляет 296 страниц основного текста, рисунков и 7 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы, дана краткая характеристика научной проблемы, поставлена цель, сформулированы научная новизна и практи ческая полезность работы.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ выполнен обзор ТА и их классификация;

анализ сущест вующих подходов к построению моделей криволинейного движения и определе ны их области применения;

выявлены основные гипотезы (допущения), прини маемые при построении моделей и соответствующие им ограничения;

сформули рованы научная проблема, цель и задачи исследования.

Требования к моделям криволинейного движения ТА:

общий подход к описанию взаимодействия гусеничного и колесного движи теля с грунтом;

силовое взаимодействие должно учитывать скольжение и упругие свойства в контакте (деформацию грунта и элементов движителя);

описание каждой опоры движителя с учетом формы и размеров пятна контакта;

описание любого вида нагружения ТА с учетом перераспределения нагрузки между опорами движителя;

использование любого закона изменения эпюры нормальных давлений в пят не контакта с учетом действия внешних нагрузок и центробежных сил;

учет режима движения каждой опоры (ведомый, ведущий, тормозной);

учет конструктивных особенностей опорно-ходовой системы, типа трансмис сии и системы управления поворотом;

решение кинематических и силовых задач во всем скоростном диапазоне;

возможность решения задач активного и пассивного поворота.

Различия между моделями поворота не зависят от способа получения уравнений движения, а определяются в основном описанием силового взаимодействия (реакций со стороны грунта). Допущения (гипотезы) принимаемые при описании сил в кон такте ограничивают в дальнейшем область применения самих моделей движения.

С точки зрения описания силового взаимодействия движителя с грунтом в теории поворота гусеничной машины можно выделить два основных подхода.

1. В теории гусеничных машин силовое взаимодействие сводится к расчету момента сопротивления повороту. Основателем этого метода можно считать В.И.

Заславского (1932г), чья формула вычисления момента сопротивления повороту М с GL 4 (G - вес, L - база, - коэффициент сопротивления повороту) лежит в основе многих моделей. Впоследствии, посредством поправочных коэффициен тов или дополнительных членов, были учтены буксование гусениц и продольное смещение центра поворота.

Медведев М.И. (1934г) предложил теоретический метод расчета коэффициента. В моделях этого направления силовые факторы являются функциями деформации грунта. Боковая составляющая реакции зависит от поперечного смещения точек гусе ницы, определяемое радиусом поворота, а продольная – буксованием. Однако, основ ным допущением, лежащим в основе силового взаимодействия, является независи мость результирующей силы и момента трения (принцип суперпозиции при формиро вании силовых факторов). Это ограничивает область применения моделей данного направления большими и средними радиусами поворота и движением без нагрузок.

Его последователи: Бекетов С.А., Веденицкий Ю.Б., Володин А.Н., Гончаров И.А., Груздев Н.И., Запольский В.И., Иванов П.И., Исаев Е.Г., Карельских Д.К., Кацы гин В.В., Львов Е.Д., Моренко Г.В., Позин Б.М., Татарчук Г.М., Шумилин А.В. и др.

Никитин О.А. (1944г) экспериментально установил зависимость коэффициента сопротивления от радиуса поворота ( R ) и вывел эмпирическую формулу для условий стационарного поворота. Этот подход получил широкое применение при исследовании быстроходных гусеничных машин. Однако, он не раскрывает сущности силового взаимодействия гусеницы с грунтом, и потому не может быть распространен на ТА.

В этом направлении работали: Антонов А.С., Акишев Е.С., Беккер М.Г., Благо нравов А.И., Вонг Д.Ж., Груздев Н.И., Держанский В.Б., Егоров Л.И., Забавников Н.А., Исаев Е.Г., Калман Р.Е., Красненьков В.И., Конев Ю.А., Платонов В.Ф., Тарасов В.В., Фаробин Я.Е., Фромм, Чудаков Д.А. и другие.

2. Другое направление разработал Ф.А. Опейко (1971г). Основываясь на тру дах Шиллера Н.Н. (1892г) и Жуковского Н.Е. (1897г) он создал математическую теорию трения, согласно которой принцип суперпозиции не применим при связях с трением, а результирующая сила и момент трения в контакте взаимозависимы.

Доказанная Ф.А. Опейко теорема1 о взаимном расположении МЦС парал лельно-поступательно связанных тел позволила решить задачу поворота двухгу сеничной машины. Использование в моделях законов сухого трения, без учета деформации грунта, приводит к независимости момента сопротивления от радиу са и, ограничивает область применение этих моделей поворотом на твердом опорном основании или крутым поворотом на деформируемом.

Последователями Ф.А. Опейко являются: Бородкин В.А., Давыдик И.И., Гри нюк М.Г., Гуськов В.В., Казаченко Г.В., Опейко А.Ф., Нгуен Минь-Дьюнг.

МЦС параллельно-поступательно связанных тел лежит на перпендикуляре к их относитель ному движению.

Таким образом, модели ни одного их направлений в теории поворота гусеничных машин не описывают движение во всем диапазоне возможных радиусов и нагрузок.

В теории поворота колесной машины с точки зрения описания силового взаимодействия выделяется два основных направления.

1. Для машин с управляемыми колесами и шарнирно-сочлененной рамой широ кое применение нашла теория бокового увода. Исследованиями поворота в данном направлении занимались: Антонов А.С., Бурцев В.В., Володин А.Н., Гаспарянц Г.С., Гладов В.И., Гинзбург Л.Л., Горелов В.А., Зимелев Г.В., Камм В,, Кнороз В.И., Кутьков Г.М., Ларин В.В., Литвинов А.С., Мацепуро М.Е., Михайловский Е.В., Певзнер Я.М., Смирнов Г.А., Фалькевич Б.С., Фаробин Я.Е., Хачатуров А.А., Чуда ков Е.А. Шумилин А.В. и другие.

В основе описания силового взаимодействия лежит гипотеза Рокара о линей ной зависимости поперечной силы от угла бокового увода, объясняемая упругими свойствами шины и применимая при отсутствии скольжения. Попытки учесть скольжение в рамках теории бокового увода вступают в противоречие с исходны ми допущениями, и порой приводят к нарушению законов механики.

Модели этого направления хорошо зарекомендовала себя при описании по ворота быстроходных машин по твердому основанию с большими радиусами по ворота, где практически отсутствует скольжение колес и, поперечная сила легко объясняется действием нормального ускорения. Движение ТА на повороте всегда сопровождается скольжением, поэтому модели на основе бокового увода не могут быть применены к описанию криволинейного движения ТА.

2. Для машин с неповоротными колесами и силовым бортовым поворотом взаимодействие движителя с грунтом характеризуется повышенным скольжени ем. Упругими свойствами шины в этих моделях пренебрегают.

Моделированием движения колесных машин с неповоротными колесами занима лись: Антонов А.С., Брянский Ю.А., Володин А.Н., Забавников Н.А., Машков К.Ю., Рождественский Ю.Л., Назаренко Б.Н., Наумов В.Н., Петрушов В.А., Шумилин А.В.

и другие. В моделях всех авторов элементарные силы в контакте, сводятся к одной равнодействующей, приложенной в центре давления, что соответствует поступа тельному скольжению, несовместимому с криволинейным движением. Добавление же к предельной результирующей силе момента трения приводит к превышению предела сцепления в точке. На повороте, при наличии момента трения, значение ре зультирующей силы должно быть меньше своего предельного по сцеплению значе ния. Чем больше момент, тем меньше результирующая сила, что делает ее неизвест ной и не позволяет записать реакцию со стороны грунта в явном виде.

Разные методологические подходы в описании взаимодействия колесного и гусеничного движителя с грунтом затрудняют возможность их распространения на ТА с комбинированным движителем.





В теории поворота колесных и гусеничных машин мало разработаны модели пассивного поворота, имеющего место в технологическом цикле многих ТА.

Это позволяет сформулировать научную проблему, цель и задачи исследования.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ на основе теоретических и экспериментальных иссле дований выработан подход к формированию силовых факторов в контакте движи теля с грунтом на повороте.

Поворот ТА, независимо от типа движителя, сопровождается его скольже нием по грунту. Возникающие в контакте элементарные касательные силы трения (сцепления) определяются направлением относительного движения и анизотропи ей взаимодействия движителя с грунтом.

При плоскопараллельном мгновенно вращательном движении скорость каж дой точки контакта перпендикулярна ее радиус-вектору, проведенному из мгно венного центра скоростей (МЦС1).

Ty Составляющие силы (поперечная Тх и продоль Y dT dTy ная Ту ) и момент М являются функциями коорди Tx C y r нат ( х, у ) МЦС и, приведенные к нему (рис.1) имеют M вид:

dF dT y x Т х q х dd, V 2 ( x ) ( y ) O xX x Т y q y dd, (1) ( x )2 ( y ) ( y )2 ( x ) х Рис.1 Формирование сил в y dd, M q контакте движителя с ( x ) ( y ) грунтом где q - нормальное давление в точке контакта с ко ординатами, ;

х, у - поперечный и продольный коэффициент в точке с координатами,.

Преимущество предлагаемого подхода:

учтена взаимосвязь между силой и моментом трения;

силовые факторы формируются в контакте каждой опоры движителя с грунтом;

пределы интегрирования позволяют учесть любую форму и размеры контакта;

возможно описание произвольного закона распределения нормального давле ния q по площадке контакта;

учет анизотропии взаимодействия посредством разных коэффициентов ( у, х ) трения (сцепления).

Недостатки формул (1):

описывают взаимодействие абсолютно твердых тел без учета деформации грунта и упругих свойств пневматических шин;

дополнительные неизвестные координаты МЦС потребуют введения дополни тельных уравнений.

Упругие свойства грунта учтем посредством переменных коэффициентов х, у, приобретающих в этом случае смысл удельных касательных сил в контакте.

Закон изменения удельных касательных сил от деформации грунта получен на осно ве дополнительной обработки независимых экспериментов Татарчука Г.М (1954г), В.П. Запольского (1958г), Гусева А.Г. (2005г).

Выбор аргумента проводился на основе обработки результатов независимого Мгновенный центр скоростей скольжений (МЦС) – единственная точка опоры движителя, где скольжение отсутствует.

Формулы записаны на основе трудов Шиллера Н.Н., Жуковского Н.Е., Опейко Ф.А.

а) продольное усилие Ту б) поперечное усилие Тх Рис.2 Изменение продольного и поперечного усилия динамометрического баш мака отстающей гусеницы С-80 при повороте с радиусом 4,34м (эксперимент Татарчука Г.М, слабый суглинок) эксперимента Татарчука Г.М (1954г), где он с помощью динамометрического звена замерил продольные T y и поперечные Tx усилия, действующие на элементы башма ка гусеницы в процессе поворота. Качественный характер записи усилий (Тх и Ту ) по мере продвижения звена вдоль гусеницы соответствует законам изменения скольже ния (относительного перемещения), а не абсолютного перемещения (рис.2).

В качестве аргумента удельных сил выбрано скольжение в точке контакта.

Закон изменения удельных сил в контакте получен на основе опытов В.П. За польского по замеру касательных усилий при смещении гусеничных звеньев. Экспе рименты с разными гусеничными звеньями показали, что на каждом типе грунта и для каждого значения нормального давления q величина перемещения гусеничного звена S 0, соответствующая максимальной силе сцепления, пропорциональна шагу t (расстоянию между грунтозацепами) гусеницы (рис.3):

S 01 t 1 S 02 t 2 S 03 t 3 const, (2) что позволяет перейти от абсолютного перемещения S к относительному, которое является ни чем иным как буксованием S / L (продольным скольжением).

Зависимость продольной удельной силы от буксования у ( ) запишем фор мулой, совпадающей по структуре с функцией В.В. Кацыгина при замене аргумента:

y yd 1 th, (3) ch ( ) где yd - продольный коэффициент сцепления при полном буксовании;

, - безразмерные коэффициенты, характеризующие свойства грунта.

Формула (3) характеризуется:

малым числом эмпирических коэффициентов (три), физической адекватностью происходящим процессам, возможностью описывать любой тип грунта. Для рыхлых почв, где отсутствует срыв грунта 0 формула (3) имеет вид y yd th. Для твердых грунтов 0 и y yd.

Проверка на колесном движителе1. Формула (3), полученная при испытаниях гу сеничного движителя и описываемая деформативные свойства грунта, дополнительно проверена на применимость к описанию упругих свойств пневматической шины. Для этого разработан специальный стенд с кинематически связанными беговыми бараба Эксперимент проводился Гусевым А.Г. под руководством автора.

Рmax у у max 1, t1 t2 t уd 1, 0, 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0, Рис.4 Зависимость удельного тягового S S01 S02 S усилия у от буксования колеса Рис.3 Зависимость сдвигающей - расчетная кривая по формуле (3) силы Р от перемещения S для при =1,36 =0, гусеницы с различным расстоянием - экспериментальные значения между грунтозацепами t (Гусев А.Г.).

(Запольский В.П.) нами, позволяющий за счет изменения передаточного числа рассогласующей переда чи создавать любое фиксированное буксование. Экспериментальная зависимость удельного тягового усилия от буксования y ( ) описывается формулой (3) (рис.4).

Силовые факторы с учетом упругих свойств в контакте (движителя и грунта) приобретают следующий вид:

y k Т х q dх 1 th dd, ch( k ) ( x ) 2 ( y ) k x Т y q dy 1 th dd, (4) ) ch( k ( x )2 ( y ) k dx y dy x 2 M q 1 th dd, ch( k ) 2 ( x ) ( y ) где касательные удельные силы х, у зависят от скольжения k в точке k d 1 th, (5) ch ( k ) определяемое, как отношение скорости скольжения к теоретической скорости опоры k VCK VT. (6) Силовые факторы Тх,Ту, М в контакте каждой опоры (4) зависят от неизвест ных координат ( х, у ) МЦС, что сводит силовую задачу к кинематике движения.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ исследуется кинематика криволинейного движения систе мы грунт – движитель - машина и описываются возникающие на повороте связи.

Введем неподвижную систему координат (XY), подвижную систему машины (X1Y1) и местные системы отсчета (XijYij), связанные с каждой из опор движителя (рис.7).

Кинематика стационарного поворота (начало подвижной системы X1Y1 сов падает с центром поворота машины).

Действительная V Dij скорость точки пятна контакта (т.Аij) любой ij произвольно расположенной опоры складывается из теоретической скорости VТij (обеспечиваемой моторно-трансмиссионной установкой) и скорости скольжения VCKij (рис.5). Единст венной точкой, где отсутствует скольжение является МЦС, поэтому точка корпуса, находящаяся над МЦС (т.Сij) имеет только теоретическую скорость движения VТij, направленную вдоль плоскости качения ij опоры. В диссертации сформулирована и доказана теорема ортогональности для неуправляемой опоры движителя: при по вороте машины МЦС опорной площадки произвольно расположенной опоры дви жителя лежит на перпендикуляре, опущенном из центра поворота машины на плоскость ее качения.

V Эта теорема является обобщением тео- Tij ремы Ф.А. Опейко о взаимном расположе xсij Cij нии центров скольжения параллельно - по yij ступательно связанных тел и позволяет для yсij VDij V каждой опоры записать уравнения связей: Tij xij xcij sin ij ycij cos ij 0, ij (7) VTij O1C ij, Aij VCKij (8) O О где xcij, y cij - координаты МЦС опоры Рис.5 Кинематика движителя в системе машины;

неуправляемой VТij - теоретическая скорость оси ij опоры, произвольно расположенной опоры О1С ij - расстояние от центра поворота машины до МЦС ij опоры;

ij - угол поворота ij опоры относительно вертикальной оси в системе машины.

Уравнение геометрической связи (7) отражает конструктивную схему и парамет ры ТА (базу, колею, число опор и их взаимное расположение), так как преобразова ние координат МЦС ( xcij, ycij ) для любой конструктивной схемы опорно-ходовой системы (с шарнирно-сочлененной рамой, с управляемыми или неповоротными опорами) выполняется последовательным сдвигом и поворотом.

Уравнение кинематической связи (8) обусловлено схемой управления поворотом и отражает режим движения каждой опоры (ведомый, ведущий, тормозной). В неко торых случаях уравнение (8) удобнее записать через силовые факторы, так как по следние являются функциями координат МЦС:

ведомое колесо (гусеница, борт) T yij 0, (9) тормозное колесо (гусеница, борт) хcij 0 ;

(10) мотор – колесо с индивидуальным приводом VТij xcij ycij, 2 (11) известное соотношение теоретических скоростей j и j 1 бортов (гусениц) Vmj 1 Vmj x0 B x j 1 x0 x j. (12) межосевой дифференциал между i и i+1 осями ri T yi ri 1T yi 1, (13) где -коэффициент пропорциональности крутящих моментов;

межколесный дифференциал между j и j+1 колесами r j T yj r j 1T yj 1 ;

(14) бездифференциальная ведущая ось x cj x cj 1, (15) где i и i+1 колеса одной оси;

пропорциональность (равенство) теоретических скоростей ведущих элементов k Ri ri Ri ri 1, i и i+1 осей (16) где k - коэффициент пропорциональности.

рояльное колесо T хij ( L0 y ij ) M ij 0, (17) где L0 – расстояние от геометрического центра следа до рояльного шарнира;

Различное сочетание уравнений геометрических (7) и кинематических связей (9-17) позволяет описать ограничения, накладываемые конструктивной схемой (чис ло опор движителя, их взаимное расположение, схема рулевого управления, база и колея) и системой управления (особенности трансмиссии) на параметры криволи нейного движения произвольного ТА.

V Кинематика нестационарного поворота Cij При нестационарном криволинейном движении управляемые колеса участвует в VBij двух вращательных движениях относительно V =V +V V Bij C(B)ij Cij C(B)ij параллельных осей (рис.6): поворот вместе с Cij корпусом машины (вокруг центра поворота yij т.О1) и поворот относительно корпуса (вокруг V xij Bij оси шкворня т.Вij). Сформулирована и доказа ycij ij на обобщенная теорема ортогональности O Kij ij для управляемой опоры: при повороте ма Bij xkij шины МЦС управляемого колеса лежит на xcij перпендикуляре, опущенном на плоскость его качения из точки К, лежащей на линии, со- Рис.6. Кинематика единяющей центр поворота машины с осью управляемого колеса шкворня и делящей ее обратно пропорцио нально угловым скоростям машины ( ) и относительного поворота колеса ( ).

Уравнения связей имеют вид:

x cij x kij sin( ij ) y cij y kij cos( ij ) 0, (18) VТij ij К ij С ij, (19) где x kij, y kij - координаты точки К (рис.6) ij опоры в неподвижной системе;

xсij, yсij - координаты МЦС ij опоры в неподвижной системе (рис.6);

K ij C ij - расстояние от точки К (рис.6) до МЦС ij опоры;

, ij,,ij - углы поворота и угловые скорости корпуса и ij опоры относительно корпуса.

После преобразования координат и решения уравнений связи относительно не известных координат МЦС xij, yij получаем:

xцт sin( ij ) VТij yцт cos( ij ) Bij cos ij Lij sin ij хij, (20) ij xцтсоs( ij ) yцт sin( ij ) Bij sin ij Lij cos ij уij, (21) ij где xцт, уцт - скорости центра масс машины в неподвижной системе координат;

Bij, Lij - поперечная и продольная база ij опоры в системе машины.

Уравнения (20,21) представляют другой вид уравнений кинематических связей (в общем случае неголономных) для управляемого криволинейного движения, отра жающих конструктивные параметры ( Bij, Lij, ij ) и систему управления. Порядок системы уравнений связей (20,21) на две единицы меньше чем системы (18,19).

Теоремы ортогональности справедливы и для момента страгивания (начального момента криволинейного движения), когда отсутствует угловая скорость 0 и центры скоростей и ускорений совпадают.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА посвящена составлению обобщенной модели управляе мого криволинейного движения произвольного многоопорного ТА и разработке ме тодики построения частных моделей.

Обобщенная модель управляемого поворота произвольного многоопорного ТА с n осями ( i 1...n ) и m опорами на каждой оси ( j 1...m ) предназначена для опи сания нестационарного движения. Она состоит из трех дифференциальных уравне ний движения (рис.7):

mцт Txij cos( ij ) Tyij sin( ij ) fij Gij sin( ij ) Рх, x mцт Txij sin( ij ) Tyij cos( ij ) fij Gij cos( ij ) Р у, (22) y Ty ij sin ij Tx ij cos ij )( Lij y цт xij sin ij y ij cos ij ) J f ij Gij cos ij ( Bij xцт ) f ij Gij sin ij ( Lij хцт ) M ij М, Ty ij cos ij Tx ij sin ij )( Bij хцт xij cos ij y ij sin ij и 2nm уравнений связей вида (20,21), где хцт, у цт, - текущие координаты центра масс и угла поворота корпуса маши ны в неподвижной декартовой системе;

f ij Gij - сопротивление движению ij опоры;

Txij Y y1 yj M ij Tyij Py i xij C ij M fG ij Px Oij m n nm Kij L ij n ycij m x n y ij y Bij x 0 x m n X xcij Рис.7 Схема нестационарного поворота произвольного многоопорного ТА m, J - масса и момент инерции машины относительно вертикальной оси, проходя щей через центр масс;

Px, Py, M - внешние силы и внешний момент, приведенные к центру масс машины;

Txij,Tyij, M ij - силовые факторы в контакте ij опоры с грунтом, записанные по фор мулам (4), как функции координат МЦС с учетом переменных удельных касатель ных сил х, у, зависящих от скольжения kij в точке с координатами, :

ij xij 2 yij 2 xij 2 yij 2.

Vckij kij (23) xcij xkij 2 ycij ykij VТij VТij В качестве управляющих параметров выступают: VТij, ij,ij. Начальные ус ловия движения (координаты МЦС) принимаются из решения задачи страгивания.

В результате решения системы уравнений (21-23) относительно неизвестных хцт, уцт, и 2nm координат МЦС площадок контакта xij, yij получаем все силовые и кинематические характеристики криволинейного движения ТА: угловую скорость;

траекторию движения, продольную и поперечную составляющие скорости центра масс;

действительный радиус поворота;

нормальное ускорение;

тяговые усилия и бук сование на ведущих опорах;

распределение нормальных реакций на опорах;

потери мощности и их изменение во времени в зависимости от управляющих параметров.

Обобщенная модель управляемого криволинейного движения допускает преоб разования. На основе соответствующих упрощений разработана методика построе ния частных моделей для различных режимов поворота.

Стационарный поворот характеризуется постоянным радиусом поворота и реа лизуется при постоянных управляющих параметрах: ij 0, 0. Модель ста ционарного поворота составляется в естественных координатах подвижного трех гранника ( 0 ). В качестве неизвестных выступают координаты центра поворота в системе машины x0, y0, ее угловая скорость и координаты МЦС хij, yij. Модель стационарного поворота представляет собой систему из 2 nm уравнений связей (7-17) и трех уравнений движения:

m 2 y0 Txij cos ij Tyij sin ij f ij Gij sin ij Px, m 2 x0 Txij sin ij Ty ij cos ij f ij Gij cos ij Py, (24) 0 M ij Tyij xcij ycij f ij Gij xcij ycij xij M 2 2 2 Скольжение в точке kij (23) в выражениях силовых факторов Txij,Tyij, M ij уп рощается до вида kij ( xij ) 2 ( y ji ) 2 2 xcij y cij.

Статический стационарный поворот характеризуется малыми рабочими ско ростями ( 0 ), когда центробежные силы настолько малы, что ими можно пренеб речь. Это приводит к снижению на единицу числа неизвестных и преобразованию уравнений движения (24) к уравнениям равновесия (левые части равны нулю).

Число уравнений геометрических связей (7) сохраняется (равно числу опор дви жителя), а количество уравнений кинематических связей (8) уменьшается на едини цу за счет исключения угловой скорости поворота : Vij / Rij Vnm / Rnn.

Квазистатический поворот – криволинейное движение с переменным радиу сом, когда силами инерции можно пренебречь, тогда в каждый момент времени име ется уравновешенная система сил. Модель представляет собой смешанную систему, состоящую из 2 nm 2 алгебраических уравнений статического поворота и трех дифференциальных уравнений первого порядка для построения траектории:

0 Txij cos ij Ty ij sin ij f ij Gij sin ij Px, 0 Tx ij sin ij Ty ij cos ij f ij Gij cos ij Py, 0 M ij Ty ij x cij y cij f ij Gij x cij y cij xij M, 2 2 2 x cij sin ij y cij cos ij 0, (25) Rij / Rnm, dxцт ds cos, dy цт ds sin, d ds / цт.

где цт - радиус кривизны траектории центра масс;

ds Vdt – дифференциал дуги кривой в точке.

ПЯТАЯ ГЛАВА посвящена экспериментальной проверке основных теоретиче ских положений на примере стационарного поворота, что позволило исключить влияние различных случайных факторов.

В качестве объектов авторских и независимых были выбраны четыре различных ТА: гусеничный трактор, малогабаритный погрузчик с управляемыми колесами, тракторный поезд и фронтальный погрузчик с шарнирно-сочлененной рамой. Экс периментальные объекты различались:

- по типу движителя (гусеничного и колесного);

- схемами опорно-ходовых системы (с неповоротными опорами, управляемыми ко лесами, с шарнирно-сочлененной рамой и неуправляемым шарнирным соединением;

- видами нагружения (крюковой и весовой с консольным смещением);

- системами управления, позволяющих реализовать все режимы движения опор (ведомый, ведущий и тормозной) в разном их сочетании.

Адекватность частных моделей проверялась по силовым и кинематическим па раметрам движения.

Поворот гусеничного трактора (независимый эксперимент 1962г, Гуськов В.В., Позин Б.М.). Эксперимент проводился на четырех различных типах грунта: пахота, песок, стерня и торфяное покрытие. В качестве объекта использован опытный тягач, конструкция которого позволяет в широких пределах менять базу (L=1,67…3,8м) и колею (B=1,435…1,92м) с различным отношением базы к колее: L/B=1,16;

1,42;

1,89;

1,98 и 2,64 удельным давлением.

Эксперимент состоял из 30-100 опытов для каждого варианта машины и типа грунта при различных радиусах движения: от R=1,5м (поворот вокруг тормозной гу сеницы) до R=70м (поворот с отключенным отстающим бортом). В процессе экспе римента замерялись радиус движения и крутящие моменты на ведущих колесах, с по следующим пересчетом их на момент сопротивления повороту M c ( Ty2 Ty1 )0,5 B.

1, Ту Ту M1 1, M 0, Тх1 Тх2 0, 0, 0, 0, 0 5 10 15 20 25 30 35 40 R,м Pf1 Pf Рис.9 Экспериментальные значения Рис.8 Силовая схема поворота коэффициента и теоретическая гусеничной машины зависимость от радиуса R Модель поворота (рис.8) состоит из:

3 уравнений движения (24) X 0 ;

Y 0 ;

M 0 0 ;

2 уравнений геометрических связей (7) y0 y 1 0 ;

y 1 y 2 ;

1 уравнение кинематических связей (9,11,13), в зависимости от режима управления Ty1 0 - отстающая гусеница отключена, x0 x1 0 - отстающая гусеница заторможена, ( х0 х1 ) х0 B x 2 - с известным скоростным соотношением бортов.

Адекватность модели оценивалась по силовому параметру - коэффициенту со противления повороту 4 М с / GL. Теоретическая зависимость ( R ) по модели автора для всех 5 вариантов трактора и 4 типов грунта лежит в пределах доверитель ного интервала 2 во всем диапазоне исследуемых радиусов R=1,5…70м (рис.9).

Сравнение теоретических кривых ( R ) по модели автора и другим моделям по казало, что:

- на больших и средних радиусах R 10м с погрешностью не более 5% совпадает с результатами расчета по модели Б.М. Позина (автор эксперимента);

- на малых радиусах с погрешностью до 2% совпадает с результатами по модели Ф.А. Опейко.

Поворот малогабаритного погрузчика Т-02 с управляемыми передними ко лесами (собственный эксперимент 2000г) проводился на твердом бетонном покры тии. В погрузчике реализовано две нетрадиционные схемы управления поворотом (рис.10). Имитация режима нагружения погрузчика проводилась мерными грузами массой по 50кг. Величина перегрузки передней оси по отношению к задней G G nep / G зад изменялась в диапазоне G 0,5...6,2. В эксперименте по следам струйных маркеров, закрепленных на крыльях трактора у переднего наружного и заднего внутреннего колес, измерялись диаметры поворота.

Модель поворота (рис.11) состоит из:

3 уравнений движения (25) X 0 ;

Y 0 ;

M0 0 ;

Ty3 Ty Tx3 M4 Tx M С С fG fG Ty Ty M M б) а) С Tx С Tx Рис.10. Схемы управления поворотом погрузчика Т- - ведущая опора;

fG1 fG - тормозная опора;

Рис.11 Силовая схема поворота - ведомая опора.

погрузчика Т- 4 уравнений геометрических связей (7):

х с 3 sin 3 y c 3 cos 3 ;

y1 y 2 ;

хс 4 sin 4 y c 4 cos 4.

y0 y1 0 ;

3 уравнений кинематических связей (9,11) в зависимости от реализуемой схемы Ty 3 0 ;

Ty 4 0 ;

Ty 1 0 (рис.10а) или x0 x1 0 (рис.10б).

Адекватность модели поворота колесного погрузчика Т-02 оценивалась по ки нематическому параметру - значениям диаметров поворота (рис.12).

Максимальное относительное отклонение экспериментальных точек от расчет ных кривых во всем диапазоне перегрузок G 0,5...6,2 для обеих схем управления поворотом не превысило 8%.

Экспериментально установлено и теоретически подтверждено, что торможение заднего внутреннего колеса (рис. 10б) приводит к уменьшению радиуса поворота в,м (см) (см),м 8 0, 8 00 80 Н 7 50 0, 75 Н 0, 7 00 70 0, 6 50 65 0, 6 60 0, 5 55 0,5 о б л ас ть 5 50 н е устой ч и во г о 0, 4 В д ви ж е н и я 45 0, 4 В 40 0, 3 35 0, 3 30 0, 2 25 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6, 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6, G G схема 10а схема 10б Рис.12 Сравнение экспериментальных значений наружного Н и внутреннего В диаметров поворота с результатами расчета.

- эксперимент;

- расчет 1,5 раза, однако при перегрузке G 3,8 погрузчик теряет способность к движению, проявляющееся в повышенном буксовании, нарушении стационарной траектории и характеризуется большим разбросом результатов замеров.

Поворот тракторного поезда с двумя одноосными пассивными прицепами на базе колесного трактора Т-02 (2006г1) проводился на твердом бетонном основании в двух режимах нагружения (с нагруженными и ненагруженными прицепами). Тягач двигался в режиме отключенного заднего внутреннего колеса (схема 10а) при максимальном угле поворота передних ведомых колес.

Особенностью данного ТА является то, что в процессе поворота углы 1, складывания тягача и прицепов являются неизвестными и формируются в процессе движения под действием внешних сил (реакций грунта).

В результате эксперимента измерялись углы 1, 2 складывания и радиусы по ворота всех частей поезда (рис.13). TY 3 TY TX 3 TX Модель поворота состоит из:

3 уравнений движения (в форме равнове- Y M3 M сия для всего поезда) fG X 0 ;

Y 0 ;

M 0 0 ;

fG TY 2 уравнения относительного поворота (в TY M1 M форме равенства нулю момента в шарни- TX рах складывания) TX O M А 0 - для тягача;

X fG1 fG M В 0 - для второго прицепа;

TY M А 8 уравнений геометрических связей (7) y0 y1 0 ;

y1 y 2 ;

TX fG 5 TY M х с 3 sin 3 y c 3 cos 3 ;

TY fG M х с 4 sin 4 y c 4 cos 4 ;

В TX TX х с 5 sin y c 5 cos ;

fG у 5 y6 ;

у7 y8 ;

M fG хс7 sin( 1 2 ) yc7 cos( 1 2 ) ;

TY 7 уравнений ведомых колес (9) TX Ту1 0 ;

Ту 3 0 ;

Ту 4 0 ;

Ту 5 0 ;

Рис.13 Силовая схема поворота Ту6 0 ;

Ту7 0 ;

Ту 8 0. поезда с двумя прицепами Адекватность модели оценивалась по кинематическим параметрам: радиусы по ворота и углы складывания. Отклонение экспериментальных значений углов скла дывания от расчетных не превысило 5,5%, радиусов – 7,6%.

Поворот колесного шарнирно-сочлененного фронтального погрузчика ПК- (2005г2) с гидростатической трансмиссией осуществлялся на бетоне и рыхлом суглин ке в двух режимах нагружения (с нагрузкой в ковше и без нее) при десяти различных углах складывания, представляющих собой управляющие параметры.

В результате эксперимента измерялись радиусы поворота (непосредственно по следам струйных маркеров у переднего наружного и заднего внутреннего колес) и тяговые усилия (путем пересчета крутящих моментов на ведущих мостах).

Эксперимент проводился Нарадовым Д.И. под руководством автора Эксперимент проводился Вершинским Л.В. под руководством автора Особенностью сочлененных фронтальных погрузчиков является значительное перераспределение вертикальных реакций на колесах при его складывании. При складывании ПК-5 (с передним балансиром) на угол 30 0 и номинальным грузом в ковше (50кН) нормальная нагрузка на колесах отличается в 6 раз (1,4кН и 8,3кН).

Это приводит к изменению динамических M TY4 TX радиусов колес, возникновению продольно го и поперечного кинематического несоот С ветствия и циркуляции мощности.

В модели перераспределение нормаль- TY3 TX ных реакций на колесах отражается в значе- M ниях нормального давления q и размерах пя тен контакта колес в формулах (4) силовых факторов, а также в радиусах колес в кинема- A тических уравнениях связей (15,17).

TY TY Модель поворота (рис.14) состоит из:

3 уравнений движения (25) M1 M X 0;

Y 0;

M0 0;

TX 4 уравнений геометрических связей (7) TX y0 y1 0 ;

y1 y 2 ;

х с 3 sin y c 3 cos ;

y4 y Рис.14 Силовая схема поворота ПК- 3 уравнений кинематических связей (15,17) Ty1 r1 Ty 2 r2 ;

Ty 3 r3 Ty 4 r4 ;

2 2 2 2 2 2 2 xc1 y c1 xc 2 y c 2 xc 3 y c 3 xc 4 yc.

k r1 r2 r3 r Адекватность модели оценивалась одновременно по силовым (тяговым усилиям) и кинематическим (радиусам поворота) параметрам движения. Сравнение аппрокси мирующих и теоретических кривых (рис.15) зависимостей радиусов поворота и тяго вых усилий от угла складывания на всех режимах движения составило не более 13%.

R Ту 900 м Н () передние колеса 30300 задние колеса 0 - - - - 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 Рис.15 Зависимость радиуса поворота R и тяговых усилий Ty на ведущих колесах от угла складывания при движении по суглинку с грузом 2 тонны в ковше - эксперимент;

- аппроксимирующие кривые;

- теоретические кривые В ШЕСТОЙ ГЛАВЕ приведены примеры решения наиболее часто встречаю щихся задач активного поворота на примерах1 отдельных ТА (экскаватор, трактор ный поезд, погрузчик, гусеничный трактор, путепереукладчик и др.), выработаны практические рекомендации, внедренные в конструкциях машин.

Построение действительной траектории криволинейного движения в зави симости от законов изменения управляющих параметров. Задача переходного режима на основе общей динамической модели движе ния (21-24) решена на примере входа в поворот c-13. гусеничного трактора с бортовым фрикционом и простым дифференциалом. В работе приведены 2. примеры действительных траекторий движения 1. при различных начальных условиях (скорости 0. входа в поворот) и времени изменения управляющих параметров (теоретических 0 2 4 6 8 t,c скоростей обоих бортов).

Рис.16 Изменение угловой Модель позволяет в зависимости от скорости гусеничного ТА управляющих параметров получить законы (вход в поворот резким торможением изменения всех силовых и кинематических отстающего борта, V0=10км/ч) параметров движения (рис.16).

Расчет минимального радиуса поворота Rmin – одна из классических задач оценки поворотливости ТА, позволяющая определить необходимые для движения размеры ограниченного пространства.

В работе данная задача рассмотрена на примере тракторного пассажирского поезда с заданной кривизной рабочей трассы ( Rmin 7,5 м) и пассажировместимостью вагонов (20чел). Проведен анализ зависимости Rmin от числа и типа прицепов, длины их базы и способа управления поворотом. На основе проведенных исследований выбраны конст руктивные параметры ТА, реализованные в опытном образце (рис.17):

Рис.17 Опытный тракторный поезд - число прицепов равно 2 (по 10 человек в каждом);

- допустимая база прицепов 3м (при базе тягача 1,29м).

- управление прицепами посредством трапеции с углом 400 (у тягача 300).

Расчет максимальных тяговых усилий на повороте гусеничных ТА позволяет определить предельные размеры ходовой системы и выработать требования к моторно-трансмиссион-ной установке. Данная задача решена при повороте на месте гусеничного экскаватора ЭО112 производства ЧЗТТ (рис.18).

В результате выявлено, что экскаватор с восьмикатковой тележкой ( L 2,205м) не способен осуществить поворот на месте. Шестикатковая ( L 1,365 м) ходовая система Задачи взяты из практической деятельности автора в конструкторской работе на ЧТЗ.

не обеспечивает должного сцепления и статической устойчивости при копании. Согласно выданным ре комендациям на следующих опытных образцах вне дрена семикатковая тележка ( L 1,785 м).

Для обеспечения поворота с противовращени ем гусениц моторно-трансмиссионная установка должна обеспечивать тяговое усилие не менее 60% сцепного веса. В результате подобраны параметры гидростатической трансмиссии и двигатель, реали Рис.18 Экскаватор ЭО зованные в опытно-промышленном производстве.

Оценка схем управления на примере сравнительного анализа поведения четы рехколесного экскаватора-погрузчика со смещенным назад центром масс и различ ным сочетанием ведущей и управляемой оси (рис.19).

Оценивались устойчивость по опрокидыванию, начало заноса и прекращение движения по недостатку тягового усилия. В качестве оценочных параметров приня ты: радиус поворота, нормальная реакция и тяговое усилие на колесах.

С ростом скорости центр поворота смещается вперед и опрокидывающий мо мент от центробежной силы инерции снижает нормальную нагрузку на колесах внутреннего борта. При различных схемах управления поворотом это приводит к различным последствиям.

Схема A. Разгрузка ведущего переднего внутреннего колеса приводит к сни жению его тягового усилия. При наличии межколесного дифференциала это при водит к потере тяговой способности ТА и резкому росту буксования.

Схема В. При задней ведущей оси разгрузка переднего внутреннего колеса приво дит к потере его контакта с грунтом. Движение возможно по трехколесной схеме, до потери устойчивости по опрокидыванию.

Схема С. Совмещение ведущих и управляемых колес сопровождается их повы шенным скольжением. Рост боковой составляющей силы в контакте приводит к сни жению продольной. Схемы А и С теряют тяговую способность по разным причинам.

Схема D. У машины с ведущей задней осью и передними управляемыми колесами при некотором значении скорости наблюдается резкий рост радиуса поворота за счет бо дд C D Fu Fu д д дд A B Fu Fu д д Рис.19. Возможные схемы управления экскаватора-погрузчика д - дифференциал - ведущее колесо - ведомое колесо кового скольжения колес передней оси, что означает начало бокового заноса машины.

Для экскаватора-погрузчика наиболее рациональной схемой признана схема D, по которой выпущена конструкторская документация.

Сравнительная оценка схемных решений проведена при проектировании ТА на базе малогабаритного трактора Т-02. Конструкция трактора допускает два вари анта исполнения: с колесным и гусеничным движителем. Оценка влияния различных режимов нагружения на поворотливость машины позволила определить наиболее рациональную область применения каждой из возможных схем ТА (рис.20).

№1 №2 №3 №4 №5 № д Рис.20 Разные схемы управления поворотом на одной конструктивной базе - ведущая опора;

- ведомая опора;

- тормозная опора Машина с гусеничным движителем (схемы №5 и №6), обладает лучшей пово ротливостью: Rmin1,5-2м (№5) и Rmin0,8-1,3м (№6), которая практически не зависит от грузоподъемности (рис.21). Это позволяет рекомендовать использование их для погрузчика (рис.22). Гусеничный движитель на твердом основании имеет повышен ное буксование в режиме поворота 25-40% (№ 5) и 50-65% (№ 6), что приводит к повышенному износу резиновых гусениц и высоким эксплуатационным затратам.

Среди колесных схем наименьшим радиусом поворота R2,8м обладает схема №2 (рис.21), однако при грузе в ковше 450кг погрузчик теряет способность к движе нию из-за потери сцепления ведущего колеса. Данная схема рекомендована к при менению в коммунальной машине грузоподъемностью 200кг.

Схемы №1 и №3 практически не чувствительны к вертикальной перегрузке. Ради ус поворота сохраняет постоянное значение R3,5м. При работе с крюковой нагруз кой схема №3 предпочтительнее среди всех колесных вариантов.

Схема №4 (бездифференциальное соединение ведущих колес) характеризуется R x 45 45 40 40 35 35 1и 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 G гр 1 01 0 22 0 0 33 0 0 440 0 550 Рис.21 Зависимость радиуса поворота Рис.22 Гусеничный R от перегрузки между осями для раз погрузчик на тракторе Т- личных схем управления поворотом наибольшим радиусом поворота (R4-4,5м) и повышенным буксованием 30% и является бесперспективной.

Выданные рекомендации реализованы в серийном производстве трактора Т-02.

Расчет мощности на трение колес по грунту проведено на примере опытного колесного фронтального погрузчика ПК-5 с шарнирно-сочлененной рамой (рис.24).

Наличие груза в ковше, за счет радиальной деформации шин, способствует тому, что линейные теоретические скорости в контакте с грунтом на передней оси меньше, чем на задней. Поскольку действительная скорость осей колес одинакова, то движе ние сопровождается повышенным буксованием задних колес и, как следствие, рос том потерь на трение. На повороте ТА с шарнирно-сочлененной рамой, это явление наблюдается и в поперечной плоскости машины и полностью избежать его невоз можно. Однако исключить возникновение продольной циркуляции мощности мож но, путем введения управляемого гидравлического несоответствия ( k пер/ зад1), которое на ПК-5 реализуется через изменение угла наклона шайбы, регулирующей соотношение расходов жидкости между ведущими мостами.

Согласно численному эксперименту суммарная мощность трения Wтр M i на повороте в зависимости от k имеет ярко выраженный локальный минимум (рис.23), который для ПК-5 (с передним балансиром и несимметричной рамой) при номиналь ном грузе в ковше (5т) и максимальном угле складывания 300 составил k =1,1.

Nтр 2, л.с 1, 0, k 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1, Рис.23 Зависимость мощности трения Wтр Рис.24 Опытный погрузчик ПК- от гидравлического несоответствия k Отклонение кинематического несоответствия от оптимального значения k 1, приводит к резкому росту мощности трения Wтр. При движении по асфальту с оп тимальным значением k мощность трения составляет 11% от мощности самопере движения, тогда как при k=0,85 она увеличивается в 3 раза и достигает уже 35%.

При этом наблюдается ее неравномерное распределение между колесами (мощность трения наружного заднего колеса в 10 раз больше, чем у наружного переднего). Ре комендованное оптимальное значение гидравлического несоответствия реализовано в опытных образцах ПК-5.

СЕДЬМАЯ ГЛАВА посвящена исследованию страгивания. Составлены мате матические модели динамического и статического страгивания из состояния покоя и прямолинейного движения, выполнена экспериментальная проверка моделей пас сивного страгивания, приведены примеры практического применения и выработаны конкретные рекомендации, внедренные в конструкциях ТА.

Задачи страгивания различаются:

по причине движения – активное или пассивное;

по характеру движения – динамическое ( 0 ) или статическое ( 0 );

по начальным условиям – из состояния покоя или прямолинейного движения.

Все модели страгивания составляются на основе общего подхода и методов, рас смотренных в главе 4.

Модели страгивания.

Активное страгивание – момент начала криволинейного движения под управ ляющим воздействием водителя. Модель состоит из трех алгебраических уравнений движения и 2 nm 1 уравнений связей (7-17) my0 Txij cos ij Ty ij sin ij f ij Gij sin ij Px, mx0 Tx ij sin ij Ty ij cos ij f ij Gij cos ij Py, J M ij Tyij xcij ycij f ij Gij xcij ycij xij M, 2 2 2 (26) x cij sin ij y cij cos ij 0, Rij / Rnm и одно дополнительное уравнение, характеризующее начальное управляющее воздействие.

В качестве неизвестных выступают угловое ускорение и координаты цен тров страгивания машины и опорных площадок движителя.

Пассивное страгивание - момент начала криволинейного движения под действи ем внешних сил без управляющего воздействия со стороны водителя. Наибольший интерес представляет случай отсутствия относительного движение между опорами движителя. В этом случае расстояния между МЦС разных площадок равны нулю.

Выделяют два случая пассивного страгивания:

статическое страгивание (предельный сдвиг). В качестве неизвестных выступают координаты центра страгивания x, y и значение предельной сдвигающей силы Pmax :

0 Tx Px max, 0 Ty Py max, (27) 0 M M c Pmax.

динамическое страгивание под действием внешней силы, большей предельного значения Pmax. В качестве неизвестных выступают координаты центра страгивания x, y и величина углового ускорения :

my Tx Px max, mx Ty Py max, (28) J M M c Pmax.

Силовые факторы Т х,Т у, М, входящие в уравнения движения в зависимости от начальных условий страгивания записываются по разным формулам:

- при страгивании из состояния покоя используются формулы (1) с постоянными коэффициентами х, у, равными максимальным значениям трения покоя;

- при страгивании в движении из прямолинейного движения используются фор мулы (4) с переменными коэффициентами х, у.

Экспериментальная проверка моделей страгивания осуществлялась натурным экспериментом1 на примерах предельного сдвига гусеничного трактора из состояния покоя (предельный сдвиг) и прямолинейного движения (увод).

Предельный сдвиг гусеничного трактора в произвольном направлении проводил ся на влажном суглинке (рис.25). Значения сдвигающих усилий записывались на ос циллограмму. В процессе эксперимента наблюдалось два принципиально разных типа движения: поступательный и вращательный сдвиг. При поступательном сдвиге линия действия сдвигающей силы проходит через центр давлений.

экспериментальные значения, кН 0 50 100 150 Рис.25 Схема эксперимента пре- расчетные значения, кН Рис.26 Зависимость экспериментальной сдви дельного сдвига гающей силы от расчетной Расчетные значения предельной сдвигающей силы Pmax отличаются от экспери ментальных не более, чем на 3% (рис.26), что подтверждает адекватность модели.

Пассивный увод представляет собой страгивание из прямолинейного движения под действием внешних воздействий. В практической деятельности увод широко распрстранен при работе сельскохозяйственного трактора с прицепными и навесными орудиями, трубоукладчика и др.

В общем случае увод является нестационарным поворотом с переменным радиу сом. При малых скоростях и отсутствии сил инерции, в каждый момент времени движение можно представить статическим, что позволяет воспользоваться моделью квазистатического поворота (гл.4).

Модель увода гусеничного трак x тора под действием внецентренной y крюковой нагрузки имеет вид (рис.27):

l y P sin lx P cos xTy yTx M 0 Ty V Tx x P sin Tx P cos Ty 0 M y V dxцт V cos d dt vm x ly x ( ) 0 V lx Рис.27 Схема увода dyцт V sin d dt x ( ) гусеничного ТА 0 P Эксперимент проводился Апанасиком В.Г. под руководством автора где реакции грунта Tx,Ty, M записаны с учетом упругих свойств грунта (4).

Экспериментальная проверка.

Исследуемый трактор Т-10 двигался прямолинейно с постоянной скоростью (V 0,3...0,5 м/с). Через каждые 10 м пути замерялись величина тягового усилия P (рис.35), его направление и величина бокового отклонения x от намеченного пути.

Опыт № 2 Опыт № Опыт № 1 Опыт № 1,0 1, 5,0 5, 0, 4,5 4, 1, 0, 4,0 4, 1, Поперечное перемещение, м Поперечное перемещение, м Поперечное перемещение, м 0, 3,5 3, Поперечное перемещение, м 1, 3,0 0,6 3, 2,5 0,5 0,8 2, 2,0 0, 2, 0, 1,5 0,3 1, 0, 1,0 0,2 1, 7,7% 0, 0, 5,2% 0,1 0, 2,9% 0,2% 0, 0,0 0, 0, 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 Продольное перем ещение, м Пр о до ль н о е п ер емещен ие, м Продольное перем ещение, м Продольное перем ещение, м Рис.28 Траектории пассивного увода эксперимент расчет Оценка адекватности модели (рис.28) увода проводилась путем сравнения экс периментальных и расчетных траекторий движения. В четырех опытах отклонение экспериментальных траекторий от расчетных на пути 30м не превысило 7,7%. В двух опытах отклонение отсутствовало. Теоретически показано, что увод отсутству ет в случае, когда сдвигающая сила меньше некоторого предельного значения.

Применение задачи страгивания рассмотрено на примерах некоторых ТА.

1. Расчет максимальных динамических нагрузок возникающих в момент страги вания проведен на примере опытной машины - гусеничного путепеукладчика (рис.29).

Технологический цикл этого ТА состоит из подъема - опускания груза и поворотов ТА на месте. Особенностью путепереукладчика является наличие вынесенного вперед крупногабаритного груза, обладающего большой массой1.

При управляющем воздействии води теля в момент страгивания скачкообразно возникает угловое ускорение, вызы вающее динамические нагрузки в элемен тах несущей конструкции (рис.30).

Модель активного страгивания путе пеукладчика (рис.30) состоит из:

3 уравнений движения m( y0 yцт ) Tx1 Tx2 ;

Рис.29 Опытный путепереукладчика Масса полезного груза может достигать половины массы самой машины.

В уравнениях движения m и J – суммарная масса и момент инерции ТА с грузом, относитель но общего центра масс.

m( x0 xцт ) Ty1 Ty 2 ;

ЦТ u J=М P u=m (y0+yцт) J цт Ty1( x1 0,5 B ) Ty2 ( x2 0,5 B ) x y M 2 M 1 ( Tx1 Tx2 )( y0 yцт ) P u=m (х0+хцт) у 2 уравнений геометрических связей y0 y 1 0 ;

y0 y 2 0 ;

ТY Т1Y 1 уравнения тормозного борта Т2 X x0 x1 0 ;

ТX 1 ограничения по сцеплению М1 М max G 2 T y 2 Tx2, где G Gтa G гр - вес ТА с грузом.

Силовые факторы в контакте с грун- О x том Tx1,Ty1, M 1 и Tx 2,Ty 2, M 2 записа- Рис.30 Силовая схема активного ны с учетом эпюры нормальных давле- страгивания путепереукладчика ний в виде трапеции.

В результате расчета получены координаты центра страгивания и значение мак симального углового ускорения max 1,1 рад/с2. Динамические на грузки, составили:

Pumax 20,5кН, Py max 9 кН и M max 67,6 кНм. По этим нагрузкам выполнены u u x прочностные расчеты несущей конструкции и проведены необходимые усиления в опытных образцах.

2. Расчет максимальных нагрузок на толкающих брусьях бульдозерно рыхлительного агрегата Т-10 при копании краем отвала (рис.31).

При оценке нагружения толкающих брусьев наибольший интерес представляют воспринимаемые ими максимальные боковые усилия Px max, однако проекция мак симальной силы на поперечную ось бульдозера не является максимальной в этом направлении Pkx Pmax sin k Px max (рис.32).

Для выявления максимального сдвигающего усилия в интересующем нас на Py Bp P Ty Y Pm M ax Tx C 50 k y X ° Lp x 50° vm -5 L Pxm ax -1 0 Pkx -1 5 0 b -2 0 B Px -1 0 0 -5 0 Рис.32 Годограф сдвигающей Рис.31 Расчетная схема сдвига гусеничного бульдозерно- силы при пассивном страгивании рыхлительного агрегата - изотропное трение - анизотропное трение правлении строится его годограф (рис.32). На основе модели (31) страгивания вы числяются значения предельной силы Pmax, действующей на край отвала (рис.30) во всем возможном диапазоне направлений ( 0 0...3600 ). Однозначность решения обеспечена соответствием каждой линии действия одного предельного значения сдвигающей силы Pmax.

Угол наклона годографа к 710 характеризует направление поступательного сдвига, когда сдвигающая сила проходит через центр давлений и равна пределу по сцеплению Pmax N 250 кН. Во всех других случаях имеет место мгновенно вращательный сдвиг. Максимальное значение поперечной сдвигающей силы Px max наблюдается при некотором направлении 500 и составляет Px max 90 кН, что несколько больше, чем проекция предельной по сцеплению силы на интересующее направление 250 cos 710 81кН Анизотропия взаимодействия приводит к снижению максимальной силы сдвига Pmax и развороту годографа в сторону меньшего коэффициента сцепления.

Данная методика применяется на ЧТЗ при расчете максимальных нагрузок на элементы навесного оборудования всех серийных и опытных бульдозерно рыхлительных агрегатов класса 10, 15 и 25, а также гусеничных тележек и звеньев ходовой системы трубоукладчиков ТР-12 и ТР-20.

3. Выбор силовых гидроцилиндров складывания шарнирно - сочлененных машин.

Наиболее тяжелым режимом работы гидроцилиндров сочлененных машин явля ется начало складывания на месте. Оно представляет собой сдвиг под действием внешних сил, в качестве которых выступают усилия в гидроцилиндрах.

У ТА с различной массой его частей, движение начинает более легкая. В этом случае МЦС совпадает с шарниром складывания, что позволяет рассчитать момент трения сопротивления M и вычислить внешние силы, как функции давления в сис теме гидроцилиндров: M 0,25 h 2 D 2 d 2.

Данная методика успешно опробована при проектировании серии сочлененных колесных машин производства ЧТЗ: компактор БКК-1 (рис.33), виброкаток ВК- (рис.34) и погрузчик ПК-5 (рис.24), где при =20МПа выбраны гидроцилиндры складывания D=125мм, d=5мм.

Рис. 33 Компактор БКК-1 Рис.34 Виброкаток ВК-

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 1. На сегодняшний день теория поворота насчитывает множество различных моделей движения, большинство из которых разрабатывались для быстроходных мобильных машин. Вместе с тем ТА обладают рядом специфических качеств, не всегда учитываемых в этих моделях поворота:

в технологическом цикле многих ТА встречается криволинейное движение под действием внешних сил без управляющего воздействия со стороны водителя (страгивание, увод), вместе с тем в теории поворота мобильных машин мало про работаны вопросы моделирования пассивного поворота;

разные методологические подходы в описании взаимодействия колесного и гу сеничного движителя с грунтом затрудняют возможности описания криволиней ного движения ТА с комбинированным (колесным и гусеничным) движителем;

большие консольные вертикальные нагрузки приводят к перераспределению реакций на опорах движителя, что в силу радиальной упругости шин приводит к возникновению кинематических несоответствий и циркуляции мощности, мало исследованной повороте;

движение ТА происходит в широком диапазоне грунтовых условий (от твердых поверхностей до рыхлых почв) и на повороте сопровождается значительным скольжением движителя по грунту, вызываемым малыми радиусами поворота и большими сдвигающими нагрузками. Модели поворота быстроходных машин не могут быть распространены на ТА, в силу гипотез и допущений, принимаемых при описании силового взаимодействия движителя с грунтом. На повороте ТА, при скольжении движителя по грунту, значение результирующей силы, за счет момента трения, всегда меньше предельного по сцеплению значения, что делает реакцию со стороны грунта неизвестной и не позволяет записать ее в явном виде;

разнообразие конструктивных схем и систем управления накладывают на ха рактеристики криволинейного движения определенные ограничения, не всегда учитываемые при моделировании криволинейного движения по заданной траек тории или под действием известных внешних сил (реакций связи).

2. Выработан единый подход к описанию поворота (активного и пассивного) произвольного ТА (с колесным, гусеничным или комбинированным движителем), как объекта с наложенными связями, отражающими конструктивную схему, сис тему управления и режим нагружения. Взаимодействие движителя с грунтом осуществляется посредством плоских площадок с переменным коэффициентом трения (сцепления), годограф которого в каждой точке контакта зависит от радиу са движения опоры и координат ее МЦС.

3. Описание силового взаимодействия каждой опоры движителя с грунтом представлено на основе плоского скольжения с трением, где силовые факторы ( T x,T y, M ) в контакте являются функциями координат ( x, y ) МЦС с переменным анизотропным коэффициентом трения ( х, у ), зависящим от скольжения ( k ) в точке. Предлагаемый подход к формированию силовых факторов позволяет учесть различные эпюры нормального давления, форму и размеры пятна контакта, а также выделить в контакте зоны скольжения и сцепления с грунтом.

4. Доказанные теоремы ортогональности для управляемого и неуправляемого поворота, устанавливают связь между координатами МЦС произвольно располо женной опоры движителя и центром поворота машины и позволяют составить не достающие уравнения связей. Сочетание различных уравнений геометрических (от ражающих конструктивную схему и параметры машины) и кинематических (отра жающих систему управления) связей позволяет описать все виды ограничений, на кладываемых на произвольный ТА в процессе криволинейного движения.

5. Обобщенная модель нестационарного управляемого поворота произвольного многоопорного ТА составлена в виде системы 3 дифференциальных уравнений дви жения ТА и 2nm (nm – число опор движителя ТА) уравнений связей между фазовы ми координатами (координаты и скорости центра масс, угол поворота и угловая ско рость относительно вертикальной оси, координаты МЦС опор движителя) и управ ляющими параметрами (теоретические скорости опор движителя, их углы установки и угловые скорости в пространстве корпуса). Разработана вычислительная процедура решения системы уравнений обобщённой модели, основанная на преобразованиях уравнений связей позволяющих свести задачу к решению дифференциальных урав нений. Начальные условия движения находятся из решения уравнений страгивания.

6. Разработана методика составления частных моделей поворота путем преоб разования обобщённой модели для различных режимов движения (поворот стацио нарный, статический, квазистатический), конструктивных схем (с управляемыми ко лесами, неповоротными опорами или шарнирно-сочлененной рамой), схем управле ния (тормозные и ведомые колеса, ведущие с дифференциалом и индивидуальным приводом, и др.) и структурных состояний (наличие шарнирных звеньев, обладаю щих свободным относительным движением). В результате совместного решения си ловой и кинематической задачи поворота, находятся все выходные параметры кри волинейного движения: траектория, тяговые усилия, радиус поворота, буксование каждой опоры, мощность трения, центробежная сила, действительные скорости и др.

7. Экспериментальная проверка основных теоретических положений проведе на натурными полевыми испытаниями на примерах криволинейного движения сле дующих ТА: гусеничного трактора, малогабаритный погрузчика с управляемыми передними колесами, тракторного поезда с двумя одноосными ведомыми прицепа ми и фронтального погрузчика с шарнирно-сочлененной рамой на различных типах грунтов и режимах нагружения. Адекватность частных моделей осуществлялась по силовым и кинематическим параметрам движения, статистические характеристики, оценивающие отклонения расчётных и экспериментальных величин нигде не вы ходили за границы 95% уровня доверительной вероятности.

8. На примерах отдельных ТА решены наиболее часто встречающиеся задачи активного и пассивного поворота, выработаны рекомендации, внедренные в про изводство:

- расчет минимального радиуса поворота, оценка ограниченного пространства для маневрирования (тракторный поезд с двумя прицепами). Опытный образец;

- расчет максимальных тяговых усилий, выработка требований к моторно трансмиссионной установке (гусеничный экскаватор ЭО-112). Опытный образец;

- выбор рациональной схемы управления из условий устойчивого криволи нейного движения (экскаватор-погрузчик). Конструкторская документация;

- сравнение конструктивных схем, выбор рациональной области применения (малогабаритный трактор Т-0.2). Серийное и опытное производство;

- расчет и снижение мощности трения на повороте (колесный фронтальный погрузчик с шарнирно-сочлененной рамой ПК-5). Опытный образец;

- расчет максимальных динамических нагрузок в момент активного страгива ния (гусеничный путепереукладчик). Опытный образец;

- расчет максимальных нагрузок на толкающие брусья и гусеничные звенья при решении задачи предельного сдвига (БРА кл.10-15, трубоукладчики ТР-20, ТР-12). Серийное производство, - выбор силовых гидроцилиндров складывания (компактор БКК-1, виброкаток ВК-24, фронтальный погрузчик ПК-5). Серийное и опытное производство.

9. Приведена классификация (по начальным условиям, причине и характеру движения) задач страгивания, разработана методика их решения, как частных моделей (активного и пассивного) криволинейного движения. Экспериментально подтверждена адекватность моделей предельного сдвига и модели увода с макси мальной погрешностью 7,7%.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

Монографии 1. Трояновская, И.П. Механика криволинейного движения тракторных агрегатов [Текст], Челябинск: ЧГАУ, 2009. - 152 с.

В ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях 2. Нарадовый, Д.И. О задаче стационарного поворота автопоездов [Текст] / Д.И.

Нарадовый, Б.М. Позин, И.П. Трояновская // Вестник ЮурГУ, Серия «Машино строение». - №14(54). - Вып.7. - Челябинск: ЮУрГУ, 2005. - С. 97 - 99.

3. Позин, Б.М. Кинематические соотношения при взаимодействии движителя с грунтом при повороте [Текст] / Б.М. Позин, И.П. Трояновская // Вестник ЮурГУ, Серия «Машиностроение». - №14(54). - Вып.7.- Челябинск: ЮУрГУ, 2005. - С. 93 - 96.

4. Позин, Б.М. О применении метода Даламбера к составлению уравнений кри волинейного движения транспортных машин [Текст] / Б.М. Позин, И.П. Троя новская // Вестник ЮУрГУ, Серия «Машиностроение». - №11(66). - Вып.8. - Че лябинск: ЮУрГУ, 2006. - С. 37 - 39.

5. Гусев, А.Г. Математическая модель взаимодействия колеса транспортного средства с беговыми барабанами в стендах с их кинематическим рассогласовани ем [Текст] / А.Г. Гусев, И.П. Трояновская // Вестник ИжГТУ. - Вып. 3(35). Ижевск: ИжГТУ, 2007. - С. 3 - 6.

6. Трояновская, И.П. Силовое взаимодействие гусеничного движителя с грун том на повороте [Текст] // Тракторы и с.-х. машины. - №12. – 2007. - С. 19 - 20.

7. Позин, Б.М. Особенности поворота фронтального погрузчика на базе колесной шарнирно сочлененной машины [Текст] / Б.М. Позин, И.П. Трояновская, Л.В.

Вершинский // Вестник ИжГТУ. - Вып. 4(36). - Ижевск: ИжГТУ, 2007. - С. 13 - 20.

8. Нарадовый, Д.И. Новая модель стационарного поворота колесного автопоезда [Текст] / Д.И. Нарадовый, Б.М. Позин, И.П. Трояновская // Транспорт Урала. №1(12), 2007. - С. 140 - 141.

9. Трояновская, И.П. Модели активного поворота колесных и гусеничных ма шин [Текст] // Транспорт Урала. - №4(15), 2007. - С. 112 - 114.

10. Апанасик, В.Г. Задачи пассивного поворота гусеничной машины (постанов ка задачи, модель движения) [Текст] / В.Г. Апанасик, Б.М. Позин, И.П. Троянов ская // Вестник ЮурГУ. - Серия «Машиностроение». - №25(97), - Вып.10. - Челя бинск: ЮУрГУ, 2007. - С. 70 - 74.

11. Трояновская, И.П. Новый метод расчета сопротивления повороту гусеничной машины [Текст] // Тракторы и с.-х. машины. - №3, 2008. - С. 31-33.

12. Позин, Б.М. Влияние конструктивной схемы колесного фронтального по грузчика с шарнирно-сочлененной рамой на эффективность его работы [Текст] / Б.М. Позин, И.П. Трояновская, Л.В. Вершинский, О.А. Переплетчик // Строи тельные и дорожные машины. - №5, 2008. - С. 31 - 33.

13. Трояновская, И.П. Анализ теории поворота тракторных агрегатов [Текст] // Строительные и дорожные машины. - №7, 2009, С. 42-47.

14. Трояновская, И.П. Основные ошибки при описании силового взаимодей ствия колеса с грунтом на повороте [Текст] // Автомобильная промышленность. №8, 2009. - С. 17-19.

15. Трояновская, И.П. Анализ развития теории поворота колесных машин [Текст] // Вестник машиностроения. - №1, 2010. - С. 92-96.

16. Трояновская, И.П. История развития теории поворота гусеничных машин [Текст] // Вестник машиностроения. - №7, 2010. - С.90-95.

17. Трояновская, И.П. Страгивание при пассивном повороте строительно дорожных машин [Текст] // Строительные и дорожные машины. - №1, 2011, C. 49-52.

18. Трояновская, И.П. Взаимодействие колесного движителя с грунтом на пово роте с точки зрения механики [Текст] // Тракторы и с.-х. машины. - №3, 2011, С. 29-35.

Материалы международных и всероссийских конференций 19. Апанасик, В.Г. Об устойчивости транспортных (тяговых) машин в режиме стационарного поворота [Текст] / В.Г. Апанасик, Г.П. Мицын, Б.М. Позин, И.П.

Трояновская // Механика и процессы управления моторно-трансмиссионных систем транспортных машин: сб. науч. сообщ. Всероссийской науч.-техн. конф.

УрО РАН. - институт машиноведения. - Курган: КГУ, 2003. - С. 144 - 147.

20. Апанасик, В.Г. Задача страгивания в теории поворота транспортных и тяго вых машин [Текст] / В.Г. Апанасик, Б.М. Позин, И.П. Трояновская // Механика и процессы управления моторно-трансмиссионных систем транспортных машин:

сб. науч. сообщ. Всероссийской науч.-техн. конф. УрО РАН. - институт машино ведения. - Курган: КГУ, 2003. - С. 156 - 159.

21. Вершинский, Л.В. Ограничения тяговых свойств колесного трактора при раз личных схемах трансмиссии [Текст] / Л.В. Вершинский, О.А. Переплетчик, Б.М. По зин, И.П. Трояновская // Достижения науки агропромышленному комплексу: мате риалы XLIII науч.-техн. конф. ЧГАУ. - Ч.2. - Челябинск: ЧГАУ, 2004. - С. 212 - 217.

22. Апанасик, В.Г. Пассивный поворот гусеничной машины (задача страгива ния) [Текст] / В.Г. Апанасик, Б.М. Позин, И.П. Трояновская // Достижения науки агропромышленному комплексу: материалы XLIII науч.-техн. конф. ЧГАУ. - Ч.2.

- Челябинск: ЧГАУ, 2004. - С. 204 - 208.

23. Апанасик, В.Г. Экспериментальные исследования пассивного поворота гу сеничной машины при страгивании [Текст] / В.Г. Апанасик, В.А. Бурматов, В.И.

Костюченко, Б.М. Позин, И.П. Трояновская // Достижения науки агропромыш ленному комплексу: материалы XLIII науч.-техн. конф. ЧГАУ. - Ч.2. - Челябинск:

ЧГАУ, 2004. - С. 201 - 204.

24. Вершинский, Л.В. Поворотливость сочлененной колесной машины [Текст] / Л.В. Вершинский, О.А. Переплетчик, Б.М. Позин, И.П. Трояновская // Актуаль ные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе: материалы международной науч.-техн. конф. - Пермь:

ПГТУ, 2005. - С. 249 - 255.

25. Трояновская, И.П. Методика составления моделей поворота на основе за конов механики [Текст] // Приоритеты развития отечественного автотракторо строения и подготовки инженерных и научных кадров: материалы 65-й междуна родной науч. конф. АИИ. - Секция 1: Автомобили, тракторы, их агрегаты и сис темы. - М.: МАМИ, 2009. - С. 17-32.

26. Трояновская, И.П. Некоторые вопросы криволинейного движения трак торных агрегатов [Текст] // Автотракторостроение-2009: материалы международ ного науч. симпозиума. - М.: МГТУ-МАМИ, 2009. - С. 440-451.

27. Трояновская, И.П. О формировании реакций в контакте колеса с грунтом на повороте [Текст] // Автомобиле- и тракторостроение: приоритеты развития и подготовка кадров: материалы 66-й международной науч. конф. АИИ. - Секция 1:

Автомобили, тракторы, их агрегаты и системы. - М.: МАМИ, 2010.

Другие российские и региональные издания 28. Мицын, Г.П. Кинематические соотношения при повороте колесной (гусе ничной) транспортной машины [Текст] / Г.П. Мицын, Б.М. Позин, И.П. Троянов ская // Техника и технология строительства и эксплуатации автомобильных до рог: сб. науч. тр. МАДИ (ТУ). - М.: МАДИ(ТУ), 2000. - С. 83 - 87.

29. Мицын, Г.П. Модель стационарного поворота транспортной (тяговой) ма шины [Текст] / Г.П. Мицын, Б.М. Позин, И.П. Трояновская // Техника и техно логия строительства и эксплуатации автомобильных дорог: сб. научню тр. МАДИ (ТУ). - М.: МАДИ(ТУ), 2000. - С. 88-92.

30. Мицын, Г.П. Стационарный поворот минипогрузчика (экспериментальные результаты) [Текст] / Г.П. Мицын, Б.М. Позин, И.П. Трояновская, С.М. Балан дин и др. // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомо бильных дорог: сб. научн. тр. МАДИ (ТУ). - М.: МАДИ(ТУ), 2001. - С. 233 - 237.

31. Трояновская, И.П. Влияние упругости шин на поворотливость трактора [Текст] // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобиль ных дорог: сб. научн. тр. МАДИ (ТУ). - М.: МАДИ(ТУ), 2001. - С. 260 - 261.

32. Мицын, Г.П. Уравнения связей для некоторых случаев стационарного пово рота транспортной (тяговой) машины [Текст] / Г.П. Мицын, Б.М. Позин, И.П.

Трояновская // Вестник УрОРАТ. - №3-4. - Курган: КГУ, 2001. - С. 274 - 277.

33. Мицын, Г.П. Некоторые специальные режимы стационарного поворота ми ни-трактора [Текст] / Г.П. Мицын, Б.М. Позин, И.П. Трояновская, Э.А. Яровой // Вестник УрОРАТ. - №3-4. - Курган: КГУ, 2001. - С. 278-284.

34. Апанасик, В.Г. Некоторые характеристики движения колеса в режиме пово рота транспортной машины [Текст] / В.Г. Апанасик, Б.М. Позин, И.П. Троянов ская // Вестник ЧГАУ. - Т.35. - Челябинск: ЧГАУ, 2001. - С. 47 - 50.

35. Трояновская, И.П. Повышение эффективности малогабаритного погрузчи ка путем улучшения его поворотливости [Текст] // Дисс. … канд. техн. наук. - Че лябинск: ЧГАУ, 2002. - С. 167.

36. Переплетчик, О.А. Влияние схемы и параметров сочлененных тракторов и тракторных агрегатов на устойчивость по опрокидыванию [Текст] / О.А. Пере плетчик, Б.М. Позин, И.П. Трояновская // Вестник УрОРАТ РФ. - Вып. 5. - Тю мень: ТНГУ, 2005. - С. 60 - 62.

37. Вершинский, Л.В. Модель стационарного поворота колесной машины с шарнирно-сочлененной рамой [Текст] / Л.В. Вершинский, Б.М. Позин, И.П.

Трояновская // Вестник ЧГАУ. - Челябинск: ЧГАУ. - Т.47, 2006. - С. 17 - 21.

38. Вершинский, Л.В. Экспериментальные исследования стационарного пово рота колесного погрузчика с шарнирно-сочлененной рамой [Текст] / Л.В. Вер шинский, В.И. Костюченко, Б.М. Позин, И.П. Трояновская // Вестник ЧГАУ. Челябинск: ЧГАУ. - Т.47, 2006. - С. 22 - 29.

39. Позин, Б.М. Экспериментальные исследования стационарного поворота трак торного поезда на базе минитрактора [Текст] / Б.М. Позин, И.П. Трояновская, Д.И.

Нарадовый // Вестник ЧГАУ. - Т.52. - Челябинск: ЧГАУ, 2008. - С. 85 - 89.

40. Трояновская, И.П. Развитие и анализ взглядов на силовое взаимодействие колеса с грунтом при повороте машины [Текст] // Механика и процессы управле ния: сб. научных трудов. - Труды ХХХVIII Уральского семинара. - Т.1. - Екате ринбург: УрО РАН, 2008. - С. 230 - 237.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.