Моделирование движения мобильного энергетического средствана шинах сверхнизкого давления

Условия криволинейного движения сельскохозяйственных мобильных энергетических средств значительно зависят от эксплуатационных режимов работы высокоэластичных шин. Описание и моделирование этого процесса позволит улучшить эксплуатационные показатели мобильных энергетических средств на этапах исследования и проектирования. (Цель исследования) Оценить влияние параметров шин сверхнизкого давления на курсовую устойчивость мобильных энергетических средств при криволинейном движении. (Материалы и методы) Движение мобильного энергетического средства на разворотной полосе рассматривается при различных скоростях движения, внутришинном давлении и с учетом изменения массы технологического материала в баке. Характеристика бокового увода шин сверхнизкого давления представлена зависимостью, основанной на эмпирическом определении угла увода шины в лабораторных условиях. (Результаты и обсуждение) Получены зависимости, описывающие изменение величины бокового смещения центра масс мобильного 
энергетического средства при различном давлении воздуха в шинах передней и задней осей. Проведено сравнение результатов математического моделирования с результатами полевого эксперимента. Анализ характеристик криволинейного движения мобильного энергетического средства указывает на смену типа поворачиваемости при изменении объема технологической жидкости в баке. Применение системы децентрализованного регулирования давления воздуха в шинах в зависимости от нагрузки на колеса позволяет достичь недостаточной поворачиваемости мобильного энергетического средства во всем диапазоне рабочих скоростей, а максимальное отклонен от планируемой траектории движения на поворотной полосе не превышает 8,5 процента. (Выводы) Установили, что предложенная модель криволинейного движения мобильного энергетического средства, учитывающая зависимости бокового увода шины сверхнизкого давления от давления воздуха в шине и воздействующих на нее сил, позволяет получить траекторию поворота с высокой степенью адекватности. 

1. Измайлов А.Ю., Рожин В.Ф., Шилова Е.П. и др. Обоснование уборочно-транспортных процессов в селекционных технологиях // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. Т. 12. N1. С. 4-9. DOI: 10.22314/2073-7599-2018-12-1-4-9.

2. Лобачевский Я.П., Ценч Ю.С. Принципы формирования систем машин и технологий для комплексной механизации и автоматизации технологических процессов в растениеводстве // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2022. Т. 16. N4. С. 4-12. DOI: 10.22314/2073-7599-2022-16-4-4-12.

3. Лобачевский Я.П., Лонин С.Э., Алексеев И.С. и др. Разработка алгоритмов и программного обеспечения систем управления движением роботизированного почвообрабатывающего агрегата // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2019. Т. 13. N2. С. 48-52. DOI: 10.22314/2073-7599-2018-12-6-48-52.

4. Горин Г.С., Годжаев З.А., Головач В.М., Кузьмин В.А. Исследования поворачиваемости трактора для построения гибридной теории поворота // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2016. N5. С. 3-11. DOI: 10.22314/207375992016.5.311.

5. Годжаев З.А., Прядкин В.И., Колядин П.А., Артемов А.В. Перспективные мобильные средства на шинах сверхнизкого давления для сельскохозяйственного производства // Тракторы и сельхозмашины. 2022. Т. 89. N4. С. 277-286. DOI: 10.17816/0321-4443-115016.

6. Беляев А.Н., Тришина Т.В. Исследование кинематики поворота колесного трактора // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2016. N1(48). С. 115-120. DOI: 10.17238/issn2071-2243.2016.1.115.

7. Азимов Б.М., Ихсанова Ш.З. Моделирование движения и расчета составляющих боковых сил направляющих колес хлопкоуборочной машины // Тракторы и сельхозмашины. 2023. Т. 90. N2. С. 107-115. DOI: 10.17816/0321-4443-107159.

8. Гончаренко С.В., Годжаев З.А., Прядкин В.И. и др. Упругие характеристики шины сверхнизкого давления. Боковые и тангенциальные нагрузки // Автомобильная промышленность. 2020. N10. С. 32-36. EDN: NXVSXZ.

9. Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П., Ценч Ю.С. и др. О синтезе роботизированного сельскохозяйственного мобильного агрегата // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2019. N4. С. 63-68. DOI: 10.30850/vrsn/2019/4/63-68.

10. Гудков В.В., Сокол П.А., Василенко А.В., Янин А.Н. Анализ влияния основных внешних сил и реакций на величину бокового увода управляемых и неуправляемых колес при криволинейном движении двухосного автомобиля // Воронежский научно-технический вестник. 2024. N1(47). 134-153. DOI: 10.34220/2311-8873-2024-134-153.

11. Cheng Z., Lu Z. Semi-empirical model for elastic tyre traffic ability and methods for the rapid determination of its related parameters. Biosystems Engineering. 2018. 174. 204-218. DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2018.07.010.

12. Field R.V., Hurtago E.J. Modeling of dynamic forces of a tractor in the MATLAB-simulink program environment. New York: Society of Automotive Engineers. 2003. 112.

13. Xia X., Xiong L., Lin X., Yu Z. Vehicle sideslip angle estimation considering the tire pneumatic trail variation. SAE Technical Paper. 2018. 2018-01-0571. DOI: 10.4271/2018-01-0571.

14. Lu D., Lu L., Wu H. et al. Tire dynamics modeling me thod based on rapid test method. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2020. N6. 85-85. DOI: 10.1186/s10033-020-00513-8.

15. Li F., Jiang Q.W., Li Y. Study on the measurement me thod of tire side slip non-steady characteristic. Journal of Chongqing University of Technology (Natural Science). 2018. N32(9). 29-34.

16. Qiu C.F., Zhou L., Liu J.J. et al. Study on test method of tire side deviation relaxation length. Tire Industry. 2019. N39(10). 633-636.

17. Arslan M.S., Sever M. Vehicle stability enhancement and rollover preventionby a nonlinear predictive control method. Transactions of the Institute of Measurement and Control. 2019. N41(8). 2135-2149. DOI: 10.1177/0142331218795200.

18. Vantsevich V., Demkiv L.I., Klos S.R. Analysis of tire relaxation constants formodeling vehicle traction performance and handling. ASME. DSCC. 2018. 1:113. DOI: 10.1115/DSCC2018-9026.