Исследование кинематики поворота колёсной машины с изменяемой колеёй

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Трапецеидальный рычажный механизм, применяемый в рулевом приводе поворота управляемых колёс для изменения направления движения колёсной машины, не в полной мере удовлетворяет условиям соблюдения чистого качения колёс и соответствия кинематики правильного поворота, что особенно проявляется при регулировке колеи.

Цель работы — оценка степени несоответствия фактической кинематики поворота и кинематики правильного поворота при изменении колеи трактора.

Материалы и методы. В работе использовались аналитические методы, позволившие получить некоторые расчётные зависимости, выполнить численный анализ криволинейного движения трактора с изменяемой колеей для разных параметров рулевой трапеции, и на этой основе установить закономерности между геометрическими характеристиками рулевой трапеции и кинематическими параметрами поворота.

Результаты. Рациональные геометрические характеристики рулевой трапеции, позволяющие получить наиболее близкие к требуемым кинематические параметры поворота, устанавливаются для чаще всего используемой величины ширины шкворневой колеи. Для трактора Беларус-80.1 она соответствует 1,02 м. При этом, например, при угле поворота внутреннего управляемого колеса 25° минимальный радиус поворота, реализуемого рулевой трапецией на 0,6521 м (10,44%), а при 40° на 0,2829 м (9,27%) отличается от аналогичных величин, полученных из условия чистого качения. При изменении ширины колеи машины происходит нарушение исходных геометрических характеристик трапеции и соответствующее рассогласование кинематических параметров поворота, осуществляемого рулевой трапеции и правильного поворот, увеличивается. Сравнение минимальных радиусов поворота при угле 25° и шкворневой колее 1,42 м показало его увеличение на 3,2340 м (35,83%), а при 40° — на 0,8956 м (20,21%).

Заключение. Для обеспечения правильного поворота необходимо проведение тщательного теоретического анализа рычажного механизма рулевой трапеции и совершенствование на этой основе ее конструкции.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Александр Николаевич Беляев

Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I

Email: aifkm_belyaev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9195-7091
SPIN-код: 3125-7630

д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой прикладной механики

Россия, Воронеж

Аркадий Васильевич Химченко

Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I

Автор, ответственный за переписку.
Email: himch.arkady@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9340-4252
SPIN-код: 4568-1757

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры сельскохозяйственных машин, тракторов и автомобилей

Россия, Воронеж

Татьяна Владимировна Тришина

Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I

Email: t.v.trishina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9976-979X
SPIN-код: 2965-6960

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры прикладной механики

Россия, Воронеж

Павел Викторович Шередекин

Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I

Email: pavlo94_94@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-2852-5844
SPIN-код: 3022-9650

магистр, аспирант кафедры прикладной механики

Россия, Воронеж

Список литературы

  1. Гуськов В.В., Велев Н.Н., Атаманов Ю.Е., и др. Тракторы: теория. М.: Машиностроение, 1988.
  2. Скотников В.А., Мащенский А.А., Солонский А.С. Основа теории и расчёт трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат, 1986.
  3. Смирнов Г.А. Теория движения колёсных машин. М.: Машиностроение, 1990.
  4. Гришкевич А.И., Ломако Д.М., Автушенко В.П., и др. Автомобили: конструкция, конструирование и расчёт. Системы управления и ходовая часть. Минск: Вышэйшая школа, 1987.
  5. Ксеневич И.П., Гуськов В.В., Бочаров Н.Ф., и др. Тракторы. Проектирование, конструирование и расчёт. М.: Машиностроение, 1991.
  6. Раймпель Й. Шасси автомобиля: Рулевое управление. М.: Машиностроение, 1987.
  7. Jazar R.N. Vehicle Dynamics. Theory and Application. New York: Springer Science Business Media; 2014. doi: 10.1007/978-1-4614-8544-5
  8. Курганов А.И. Основы расчета шасси тракторов и автомобилей: учебное пособие. М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1953.
  9. Chen J., Shen X., Wang A. Steering Trapezoid Optimized Design of the Off-road Racing Car // J. Phys.: Conf. Ser. 2022. Vol. 2235. doi: 10.1088/1742-6596/2235/1/012082
  10. Khristamtoa M., Praptijantoa A., Kalega S. Measuring geometric and kinematic properties to design steering axis to angle turn of the electric golf car // Energy Procedia. 2015. Vol. 68. Р. 463–470. doi: 10.1016/j.egypro.2015.03.278
  11. Pauwelussen J.P. Essentials of Vehicle. Dynamics. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2014.
  12. Беляев А.Н., Тришина Т.В., Шередекин П.В. Основные типы систем рулевых управлений автомобилей. В кн.: Проблемы и перспективы конструктивного совершенствования отечественного автомобилестроения: материалы всероссийской научно-технической конференции. Воронеж: ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова, 2023. С. 24–32. doi: 10.58168/AutIndustry2023_24-32 EDN: SBPUWF
  13. Бухарин Н.А., Прозоров В.С., Щукин М.М. Автомобили. Конструкция, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля. Л. Машиностроение, 1973.
  14. Руководство по эксплуатации тракторов «Беларус-80.1/82.1/820». Минск: ООО «Минский тракторный завод», 2015.
  15. Беляев А.Н., Оробинский В.И., Тришина Т.В., и др. Обоснование геометрических параметров рулевой трапеции колёсной машины // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2023. Том 16, № 2 (77). С. 116–123. doi: 10.53914/issn2071-2243_2023_2_116 EDN: UVVOLI
  16. Беляев А.Н., Шередекин П.В. Обоснование геометрических параметров рулевой трапеции транспортного средства с изменяемой колеёй. В кн.: Наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения: материалы международной научно-практической конференции. Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I, 2023. С. 8–11. EDN: RIGKSA
  17. Патент на полезную модель РФ № 224040 / 13.03.2024. Бюл. № 8. Беляев А.Н., Шередекин П.В., Тришина Т.В. Рулевая трапеция колесного транспортного средства с изменяемой колеёй. EDN: LOAWOI

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кинематическая схема поворота машины при условии чистого качения колёс.

Скачать (163KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кинематическая схема поворота машины, реализуемого рулевой трапецией: 1 — боковой поворотный рычаг; 2 — передняя ось машины; 3 — поперечная тяга рулевой трапеции.

Скачать (166KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Графики зависимостей углов поворота наружного колеса от углов поворота внутреннего колеса трактора Беларус-80.1: ——— трапеция; – – – – чистое качение при В = 1,02 м; −∙−∙− чистое качение при В = 1,22 м; ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ чистое качение при В = 1,42 м.

Скачать (63KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Графики зависимостей разности между углами поворота наружного управляемого колеса, полученных из условия чистого качения и реализуемого рулевой трапеции, от шкворневой колеи и угла поворота внутреннего управляемого колеса трактора Беларус 80.1.

Скачать (253KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Рулевая трапеция колесной машины с изменяемой колеей: 1 — управляемый мост; 2 — поворотные колёса; 3 — поперечная рулевая тяга регулируемой длины; 4 — поворотные рычаги; 5 — отверстия для крепления шарниров; 6 — шарниры; 7 — шкворни.

Скачать (153KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024


 СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 81900 выдано 05.10.2021.