Трояновская Ирина Павловна – д-р техн. наук, проф., проф. кафедры «Колесные и гусеничные машины»
г. Челябинск
Irina P. Troyanovskaya, Dr. of Sci., Professor, the Wheeled and Tracked Vehicles Department
Cheliabinsk
Жаков Андрей Олегович – аспирант кафедры «Колесные и гусеничные машины»
г. Челябинск
Andrey O. Zhakov, Postgraduate student, the Wheeled and Tracked Vehicles Department
Cheliabinsk
Введение. Наличие внешних сил на рабочих орудиях тракторных агрегатов и строительно-дорожных машин часто приводит к неуправляемому отклонению от заданной траектории. Такое движение можно представить как сумму управляемого движения и неуправляемого смещения (сдвига). В настоящее время неуправляемое движение мало изучено в силу отсутствия адекватных моделей сдвига (страгивания). Целью является построение модели неуправляемого сдвига под действием внешней силы, позволяющей определить максимальное значение сдвигающей силы в зависимости от ее направления.Материалы и методы. Математическая модель предельного равновесия была построена на примере бульдозерного агрегата, работающего с перекосом отвала. Входящие в нее силовые факторы взаимодействия движителя с грунтом сформированы на основе математической теории трения. Модель была усовершенствована путем введения различных коэффициентов сцепления в продольном и поперечном направлениях, что позволило учесть анизотропию взаимодействия гусеничного движителя с грунтом.Результаты. В результате численного эксперимента построен годограф предельной сдвигающей силы. Его анализ показал, что сдвигающая сила равна пределу сцепления в единственном случае поступательного сдвига. Во всех остальных случаях (при мгновенно вращательном сдвиге) значение предельной сдвигающей силы значительно меньше предела сцепления. Учет анизотропных свойств дополнительно снижает значение предельной сдвигающей силы.Заключение. Годограф позволяет рассчитать значение предельной поперечной силы и оценить возможность неконтролируемого отклонения машины от заданной траектории. Полученная модель впоследствии может быть использована при разработке системы управления работой беспилотной машины с учетом внешнего воздействия со стороны рабочих орудий.
Introduction. External forces from the working implements of tractor units or road construction machines often lead to uncontrollable displacement from a given trajectory. This movement is the sum of controlled movement and uncontrolled displacement (start of moving). The lack of adequate models of displacement (start of movement) is the reason for the insufficient study of uncontrolled movement at the present time. The goal is to build a model of uncontrolled displacement under the action of an external force, which allows obtaining the maximum value of the external force, depending on its direction.Materials and methods. The mathematical model of limiting equilibrium is built on the example of a bulldozer unit with a skewed blade. The force factors of the interaction of the mover with the soil included in the model were formed on the basis of the mathematical theory of friction. The model was improved by introducing different coefficients of adhesion in the longitudinal and transverse directions. This made it possible to take into account the anisotropy of the interaction of the propeller with the ground.Results. The hodograph of the limiting shift force was constructed as a result of a numerical experiment. His analysis showed that the shift force is equal to the adhesion limit only in the case of translational shear. In all other cases (instantaneous rotational shear) the value of the ultimate shift force is less than the adhesion limit. Anisotropy further reduces the value of the limiting external shear force and rotates the hodograph towards the lowest friction coefficient.Conclusion. The hodograph allows calculating the value of the limiting shear force and assessing the possibility of an uncontrolled deviation of the machine from a given trajectory. The resulting model will subsequently be used to build a control system for the operation of an unmanned vehicle, taking into account the external influence from the working tools.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.