DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.01.04

Формування математичної моделі динамічної навантаженості ходової системи колісного трактора з напівпричіпним агрегатом

Anatoliy Mamontov, Andriy Kozhushko, Oleksiy Rebrov

Анотація


Наведено математичну модель поздовжньо-кутового руху машинно-тракторного агрегату на базі колісного трактора та напівпричіпного агрегату. Модель дозволяє враховувати нелінійні зміни пружних та дисипативних характеристик підвіски, пневматичних елементів, а також коливальний рух в шарнірі тягово-причіпного пристрою. Запропоновано математичний алгоритм для визначення нелінійної характеристики пневматичної ресори залежно від деформації передньої підвіски колісного трактора. Оскільки сьогодні головними трендами сучасного тракторобудування є збільшення експлуатаційної швидкості руху та нарощування мас в вантажоперевезеннях, тоді дослідження в галузі плавності руху вважається актуальним. Це обумовлено впливом зростаючих збурювальних факторів, які виникають при збільшенні швидкостей руху на якісні показники підвіски транспортного засобу. Встановлено закономірність зміни динамічної навантаженості ходової системи колісного трактора при виконані транспортних робіт з напівпричіпним агрегатом залежно від агротехнічного стану опорної поверхні та наявності зазору в тягово-зчіпному пристрої. Встановлено вплив різних систем підресорювання переднього моста колісного трактора на показники плавності руху (середньоквадратичне прискорення рами та сидіння трактора) та динамічної навантаженості на ходову систему колісного трактора. Доцільність даних досліджень обґрунтовано наявністю як практичної, так і теоретичної цінності. Практична цінність роботи в тому, що вона дає змогу ще на етапі проектування або модернізації колісного трактора з напівпричепом виявити динамічні складові, які негативним чином будуть впливати на плавність руху. Теоретична значимість полягає у наданні математичного алгоритму для можливості оцінювання динамічної навантаженості ходової системи машинно-тракторного агрегату. Що дає певні ефекти від впровадження в галузі надійності.


Ключові слова


колісний трактор; напівпричіп; ходова система; динамічна завантаженість; пневморесора; тягово-причіпний пристрій

Повний текст:

PDF

Посилання


Kozhushko, A. Analysis of design features trailed and semitrailer tanks as part of the machine-tractor unit. Bulletin of NTU "KhPI". Series: New solutions in modern technologies. – Kharkiv: NTU "KhPI", 2019, 5 (1330), 34-40, doi:10.20998/2413-4295.2019.05.05.

Rebrov, A. Yu., Samorodov, V. B., Kuchkov, V. V. Opredelenie ratsionalnoy energonasyischennosti pahotnogo MTA na baze kolesnogo selskohozyaystvennogo traktora [Determination of rational energy saturation of arable MTU based on a wheeled agricultural tractor]. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI» [Bulletin of the National Technical University "KhPI"], 2011, 1, 136-140.

Singh, G. K. Effect of whole-body vibration on vehicle operators: a review. International Journal of Science and Research, 2014, 3(7), 320-323.

Kabir, M. S. N., Chung, S. O., Kim, Y. J., Sung, N. S., Hong, S. J. Measurement and evaluation of whole body vibration of agricultural tractor operator. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2017, 10(1), 248-255, doi: 10.3965/j.ijabe.20171001.2113.

Servadio, P., Marsili, A., Belfiore, N. P. Analysis of driving seat vibrations in high forward speed tractors. Biosystems engineering, 2007, 97(2), 171-180, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2007.03.004.

Scarlett, A. J., Price, J. S., Stayner, R. M. Whole-body vibration: evaluation of emission and exposure levels arising from agricultural tractors. Journal of terramechanics, 2007, 44 (1), 65-73, doi: 10.1016/j.jterra.2006.01.006.

Kozhushko, A. P., Hryhoriev, A. L. Modeliuvannia poviazanykh kolyvan kolisnoho traktora ta tsysterny z ridynoiu na priamomu shliakhu zi skladnym reliefom [Modeling of coupled oscillations of wheeled tractors and tanks with liquid on a straight road with difficult terrain]. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI» [Bulletin of the National Technical University "KhPI"], 2018, 27 (1303), 34-61.

Shulyak, M. L. Pidvyshchennia efektyvnosti ekspluatatsii enerhonasychenoho traktora v ahrehati z silskohospodarskoiu mashynoiu zminnoi masy [Increasing the efficiency of operation of the energy-intensive tractor in the unit with an agricultural machine of variable mass]. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu silskoho hospodarstva imeni Petra Vasylenka [Bulletin of the Kharkiv State National Technical University of Agriculture of the name of Peter Vasilenko], 2014, 148, 280-286.

Lebedev, A. T., Artyomov, M. P., Shuliak, M. L., Lebedev I. A. Zabezpechennia stiikosti i kerovanosti silskohospodarskykh ahrehativ iz zminnoiu masoiu [Ensuring the stability and handling of agricultural units with variable weight]. Tekhnichni nauky : zb. Nauk. Prats VNAU [Engineering Sciences: Coll. Science. Against VNAU], 2015, 1 (89), 57-62.

Zheng, H., Hu, J., Ma, S. Research on simulation and control of differential braking stability of tractor semi-trailer. SAE Technical Paper, 2015, 2015-01-2842, doi: 10.4271/2015-01-2842.

Kalchenko, B. I., Rebrov, O. Yu., Kozhushko, A. P., Mamontov A. G. Plavnist' rukhu yak skladova dynamiky traktora : monografiya [Smoothness of motion as a component of tractor dynamics: monograph]. Kharkov, FOP Panov A.M. Publ., 2018, 164.

Ovsyannikov, S., Kalinin, E., Kolesnik, I. Oscillation process of multi-support machines when driving over irregularities. Energy Management of Municipal Transportation Facilities and Transport, 2018, 307-317, doi: 10.1007/978-3-030-19756-8_28.

Nguyen, V. N., Inaba, S. Effects of tire inflation pressure and tractor velocity on dynamic wheel load and rear axle vibrations. Journal of Terramechanics, 2011, 1 (48), 3-16, doi: 10.1016 / j.jterra.2010.09.001.

Topakçı, M., Çelik, K. H., Yılmaz, D., Akıncı, I. Stress analysis on transmission gears of a rotary tiller using finite element method. Journal of the Faculty of Agriculture of Akdeniz University (Turkey), 2008, 2, 155-160.

Dumenko, P., Kravchenko, S., Prokhorenko, A., Talanin, D. Formation and study of static and dynamic characteristics of electronically controlled diesel engine. Latvian Journal of Physics and Technical Sciences, 2019, 2, 12-23, doi: 10.2478/lpts-2019-0009.

Prokhorenko, A. O., Kravchenko, S. S., Samoilenko, D. E., Karyagin, I. M., Talanin, D. S. Universalʹnyy elektronnyy rehulyator dyzelya na osnovi elektrychnoho servo aktuatory [Universal electronic diesel regulator based on electric servoactuators]. Dvigateli vnutrennego sgoraniya [Internal combustion engines], 2018, 1, 31-39, doi: 10.20998/0419-8719.2018.1.06. 30.

Volontsevich, D. O., Karpenko, V. A., Kachur, V. M. K voprosu modelirovanie podsistemyi tyagach – pritsep – podveska – dvizhetel sharnIrno-sochlenennyih kolesnyih mashin [To the question of the modeling of the subsystem tractor – trailer – suspension – mover articulated articulated wheeled vehicles]. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI» [Bulletin of the National Technical University "KhPI"], 2004, 2, 26-30.

Rebrov, A. Yu. Identifikatsiya traktornyih selskohozyaystvennyih shin [Tractor agricultural tire identification]. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI» [Bulletin of the National Technical University "KhPI"], 2015, 8 (1117), 19-25.

Zubarev, A. V., Bobrov, S. P., Anikin, E. S., Komarov, Yu. P., Shchepetkov, V. A. Ob additivnosti staticheskoy nagruzochnoy kharakteristiki pnevmaticheskogo amortizatora s rezinokordnoy obolochkoy [On the additivity of the static load characteristic of a pneumatic shock absorber with a rubber-cord shell]. Omskiy nauchnyiy vestnik [Omsk Scientific Bulletin], 2016, 2 (146), 28-32.

Hrubel, M. H., Sokil, M. B., Nanivskyi, R. A. Influence of characteristics of wheeled vehicle suspension on its road-holding along curved stretches of track. Science & Military Journal, 2014, 1(9), 15-19.

Zheng, E., Fan, Y., Zhu, R., Zhu, Y., Xian, J. Prediction of the vibration characteristics for wheeled tractor with suspended driver seat including air spring and MR damper. Journal of Mechanical Science and Technology, 2016, 30(9), 4143-4156, doi: 10.1007/s12206-016-0826-x.

Anthonis, J., Kennes, P., Ramon, H. Design and evaluation of a low-power mobile shaker for vibration tests on heavy wheeled vehicles. Journal of terramechanics, 2000, 37(4), 191-205, doi:10.1016/S0022-4898(00)00006-9.

Giordano, D., Facchinetti, D., Pessina, D. Comfort efficiency of the front axle suspension in off-road operations of a medium-powered agricultural tractor. Contemporary Engineering Sciences, 2015, 8(28), 1311-1325, doi: 10.12988/ces2015.56186.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Кожушко, А. П. Аналіз конструктивних особливостей причіпних та напівпричіпних цистерн у складі машинно-тракторного агрегату / А. П. Кожушко // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2019. – № 5 (1330). – С. 34-40. –doi: 10.20998/2413-4295.2019.05.05.
  2. Ребров, А. Ю. Определение рациональной энергонасыщенности пахотного мта на базе колесного сельскохозяйственного трактора / А. Ю. Ребров, В. Б. Самородов, В. В. Кучков // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ», 2011. – № 1. – С. 136-140.
  3. Singh, G. K. Effect of whole-body vibration on vehicle operators: a review / G. K. Singh // International Journal of Science and Research. – 2014. – № 3(7). – P. 320-323.
  4. Kabir, M. S. N. Measurement and evaluation of whole body vibration of agricultural tractor operator / M. S. N. Kabir, S. O. Chung, Y. J. Kim, N. S. Sung, S. J. Hong // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. – 2017. – № 10(1). – Р. 248-255. – doi: 10.3965 / j.ijabe.20171001.2113.
  5. Servadio, P. Analysis of driving seat vibrations in high forward speed tractors / P. Servadio, A. Marsili, N. P. Belfiore // Biosystems engineering. – 2007. – № 97(2). – P. 171-180. – doi: 10.1016/j.biosystemseng.2007.03.004.
  6. Scarlett, A. J. Whole-body vibration: evaluation of emission and exposure levels arising from agricultural tractors / A. J. Scarlett, J. S. Price, R. M. Stayner // Journal of terramechanics. – 2007. – № 44 (1). – Р. 65-73. – doi: 10.1016 / j.jterra.2006.01.006.
  7. Кожушко, А. П. Моделювання пов’язаних коливань колісного трактора та цистерни з рідиною на прямому шляху зі складним рельєфом / А. П. Кожушко, О. Л. Григор’єв // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2018. – № 27 (1303). – С. 34-61.
  8. Шуляк, М. Л. Підвищення ефективності експлуатації енергонасиченого трактора в агрегаті з сільськогосподарською машиною змінної маси / М. Л. Шуляк // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. – Харків: НТУ «ХПІ». – 2014. – № 148. – С. 280-286.
  9. Лебедєв, А. Т. Забезпечення стійкості і керованості сільськогосподарських агрегатів із змінною масою / А. Т. Лебедєв, М. П. Артьомов, М. Л. Шуляк, І. А. Лебедєв // Технічні науки : зб. Наук. Праць ВНАУ. – 2015. – Т. 1. – № 1 (89).– С. 57-62.
  10. Zheng, H. Research on simulation and control of differential braking stability of tractor semi-trailer / H. Zheng, J. Hu, S. Ma // SAE Technical Paper. – 2015. – 2015-01-2842. – doi: 10.4271/2015-01-2842.
  11. Кальченко, Б. І. Плавність руху як складова динаміки трактора : монографія / Б. І. Кальченко, О. Ю. Ребров, А. П. Кожушко, А. Г. Мамонтов. – Харків: ФОП Панов А. М., 2018. – 164 c.
  12. Ovsyannikov, S. Oscillation process of multi-support machines when driving over irregularities / S. Ovsyannikov, E. Kalinin, I. Kolesnik // Energy Management of Municipal Transportation Facilities and Transport. – Springer, Cham. – 2018. – Р. 307-317. – doi: 10.1007/978-3-030-19756-8_28.
  13. Nguyen, V. N. Effects of tire inflation pressure and tractor velocity on dynamic wheel load and rear axle vibrations / V. N. Nguyen, S. Inaba // Journal of Terramechanics. – 2011. – Т. 48. – № 1. – Р. 3-16. – doi: 10.1016/j.jterra.2010.09.001.
  14. Topakçı, M. Stress analysis on transmission gears of a rotary tiller using finite element method / M. Topakçı, KH. Çelik, D. Yılmaz, I. Akıncı // Journal of the Faculty of Agriculture of Akdeniz University (Turkey). – 2008. – № 2. – Р. 155-160.
  15. Dumenko, P. Formation and study of static and dynamic characteristics of electronically controlled diesel engine / P. Dumenko, S. Kravchenko, A. Prokhorenko, D. Talanin // Latvian Journal of Physics and Technical Sciences. – 2019. – № 2. – P. 12-23. – doi: 10.2478/lpts-2019-0009.
  16. Прохоренко А. О. Універсальний електронний регулятор дизеля на основі електричного сервоактуатора / А. О. Прохоренко, С. С. Кравченко, Д. Є. Самойленко, І. М. Карягін, Д. С. Таланин // Двигатели внутреннего сгорания. – 2018. – №. 1. – С. 31-39. – doi: 10.20998/0419-8719.2018.1.06. 30.
  17. Волонцевич, Д. О. К вопросу моделирование подсистемы тягач – прицеп – подвеска – движетель шарнірно-сочлененных колесных машин / Д. О. Волонцевич, В. А. Карпенко, В. М. Качур // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2004. – № 2. – С. 26-30.
  18. Ребров, А. Ю. Идентификация тракторных сельскохозяйственных шин / А. Ю. Ребров // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2015. – № 8 (1117). – С. 19-25.
  19. Зубарев, А. В. Об аддитивности статической нагрузочной характеристики пневматического амортизатора с резинокордной оболочкой / А. В. Зубарев, С. П. Бобров, Е. С. Аникин, Ю. П. Комаров, В. А. Щепетков // Омский научный вестник. – 2016. – № 2 (146). – С. 28-32.
  20. Hrubel, M. H. Influence of characteristics of wheeled vehicle suspension on its road-holding along curved stretches of track / M. H. Hrubel, M. B. Sokil, R. A. Nanivskyi // Science & Military Journal. – 2014. – № 1(9). – Р. 15-19.
  21. Zheng, E. Prediction of the vibration characteristics for wheeled tractor with suspended driver seat including air spring and MR damper / E. Zheng, Y. Fan, R. Zhu, Y. Zhu, J. Xian // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2016. – № 30 (9). – Р. 4143-4156. – doi: 10.1007/s12206-016-0826-x.
  22. Anthonis, J. Design and evaluation of a low-power mobile shaker for vibration tests on heavy wheeled vehicles / J. Anthonis, P. Kennes, H. Ramon // Journal of terramechanics. – 2000. – №. 37(4). – Р. 191-205. – doi: 10.1016/S0022-4898(00)00006-9.
  23. Giordano D. Comfort efficiency of the front axle suspension in off-road operations of a medium-powered agricultural tractor / D. Giordano, D. Facchinetti, D. Pessina // Contemporary Engineering Sciences. – 2015. – № 8(28). – Р. 1311-1325. – doi: 10.12988/ces2015.56186.