Mathematical modeling of motion of lorry convoy on the deformable support surface in view of emerging dynamic processes

Full Text

Введение Наиболее рациональным способом повышения эффективности перевозок является увеличение грузоподъемности транспортных средств (ТС), в частности, за счет формирования автопоездов (АП) [1]. АП, как правило, являются неполноприводными ТС, предназначенными для эксплуатации по дорогам с твердым покрытием, однако, в некоторых условиях, характерных, например, для нефтегазовой отрасли или вооруженных сил, возникает необходимость перевозки грузов, тяжелой техники, оборудования и вооружения по бездорожью. В связи с этим, наиболее серьезным ограничением применения АП в указанных отраслях является недостаточный уровень их опорной проходимости [1-3]. Выявленное противоречие делает актуальным решение задачи прогнозирования возможности движения АП по деформируемой опорной поверхности (ДОП), решаемой в целях поиска и обоснования конструктивных решений, обеспечивающих требуемый уровень опорной проходимости данного типа ТС. Для решения указанной задачи необходима разработка математической модели движения АП по ДОП [4]. Анализом работ в областях специальной динамики АП и опорной проходимости колесных машин установлена необходимость включения в математическую модель зависимостей, позволяющих учитывать динамическое перераспределение нормальных реакций на колесах АП в ходе его движения по ДОП, составляющее от 5 до 40 % от номинального назначения [5, 6], и динамическую составляющую силы тяги на крюке прицепного АП, амплитуда колебаний которой достигает 100 %, обусловленную наличием в тягово-сцепных устройствах (ТСУ) тягачей зазоров и упругих элементов [2]. Указанные динамические процессы оказывают существенное влияние на формирование таких параметров опорной проходимости АП как глубина колеи, буксование, сила сопротивления движению и скорость движения и, соответственно, на его способность двигаться в тяжелых дорожных условиях [2, 5, 6]. Целью исследования является повышение точности математического моделирования движения АП по ДОП за счет учета возникающих динамических процессов. Математическое моделирование движения автопоезда по деформируемой опорной поверхности Прямолинейное движение АП по ДОП зададим посредством систем уравнений, описывающих тяговое звено (тягач, седельный тягач) и прицепное звено (двухосный прицеп, полуприцеп). Рассмотрим расчетные схемы прицепного и седельного АП (рис. 1 и рис. 2), имеющего m мостов. Для каждого из звеньев АП построим отдельную систему координат с началом для тягача и двухосного прицепа - на опорной поверхности под центром переднего колеса, для полуприцепа - в точке сочленения с седельным тягачом [7]. При прямолинейном движении на звено АП со стороны опорной поверхности действуют нормальные (Rzi) и продольные (Rxi) реакции в контакте колес с грунтом, сила инерции (Pj), сила тяжести тягача и прицепа, нагрузка на седельно-сцепное устройство (ССУ) седельного тягача (GТ, GПР, GССУ), сила взаимодействия звеньев АП (Pкр), действующая вдоль дышла прицепа (опорной площадки полуприцепа), силы бульдозерного сопротивления грунта (PБi), приложенные на уровне центров мостов (осей). Для расчета моментов, возникающих от действия вышеперечисленных сил, применяются линейные и угловые величины: rТ, rПР - свободный радиус колеса тягача, прицепа, м; hТСУТ, hД, hССУ, hЦМТ, hЦМПР - высота относительно опорной поверхности ТСУ тягача, оси качания дышла прицепа, опорной плиты ССУ, центров масс тягача и прицепного звена, стоящего на твердой опорной поверхности при номинальном давлении воздуха в шинах, м; zшiТ , zшiПР - прогиб i-ой шины тягача и прицепа при движении по ДОП, м; ТiТ, ТiПР, - расстояние от центра i-го колеса до подрессоренной массы (условная длина подвески) тягача и прицепа, м; h'ТСУТ, h'Д, h'ССУ, h'ЦМТ, h'ЦМПР - высота относительно опорной поверхности ТСУ автомобиля, оси качания дышла прицепа, опорной плиты ССУ, центров масс тягача и прицепного звена, двигающегося по ДОП со сниженным давлением воздуха в шинах, м; lзсТ, lпсПР, liТ, liПР, lmТ, lmТ - задний свес тягача, передний свес прицепа, расстояние от начала координат до i-й оси тягача, прицепа, база тягача, прицепа соответственно, м; HТ, HПР - глубина колеи, образуемой колесом тягача, прицепа , м; аТ, аПР - расстояние от начала координат до центра масс тягача, прицепа, м;

About the authors

D. V. Selyuk

Ryazan Higher Airborne Command School

Email: faoiltiarna14@mail.ru
Ph.D.

S. A. Karpukhin

Ryazan Higher Airborne Command School

Email: faoiltiarna14@mail.ru

References

Supplementary files