sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2022-19-3-320-329sibadi-1462Research ArticleТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕTRANSPORT, MINING AND BUILDING MACHINERY ENGINEERINGРезультаты теоретических исследований математической модели поворота дорожного каткаTheoretical studies results for a mathematical model of a road roller turnhttps://orcid.org/0000-0003-0596-3888АртеменкоМ. Н.ArtemenkoM. N.

Артеменко Максим Николаевич – инженер

г. Омск

Maxim N. Artemenko – Engineer, 100th Military Representation

Omsk

suhov1425@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8936-5679КорчагинП. А.KorchaginP. A.

Корчагин Павел Александрович – д-р техн. наук, проф., проф. кафедры «Подъемно-транспортные машины, механика и гидропривод»

г. Омск

Pavel A. Korchagin – Dr. of Sci., Professor of the Carrying and Lifting Machines, Mechanics and Hydraulic Drive  Department

Omsk

korchagin_pa@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8012-8511ТетеринаИ. А.TeterinaI. A.

Тетерина Ирина Алексеевна – канд. техн. наук, старший научный сотрудник научно-исследовательского управления

г. Омск

Irina A. Teterina – Cand. of Sci., Senior Researcher of the Research Department

Omsk

iateterina@mail.ruСотое военное представительствоРоссия1100th Military RepresentationRussian FederationСибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)РоссияSiberian State Automobile and Highway University (SibADI)Russian Federation202228062022193320329Copyright © Артеменко М.Н., Корчагин П.А., Тетерина И.А., 20222022Артеменко М.Н., Корчагин П.А., Тетерина И.А.Artemenko M.N., Korchagin P.A., Teterina I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/1462

Введение. В основе создания и совершенствования роботизированных строительно-дорожных машин и комплексов лежат методы математического моделирования, использование которых правомерно как при разработке самих машин, так и математических моделей, описывающих процессы поворота и определяющих движение машины по заданной траектории.Методы исследования. В статье представлена обобщенная расчетная схема поворота дорожного трехосного катка, отражающего его основные геометрические и кинематические характеристики. На основе расчетной схемы составлена математическая модель поворота катка. В результате разработанной математической модели в программном продукте MATLAB построен программный код, который лег в основу теоретических исследований, позволивших в полной мере изучить влияние конструктивных и эксплуатационных параметров машины на траекторию движения и точность позиционирования.Результаты. Получены расчетные зависимости, позволяющие определить влияние таких параметров, как скорость движения дорожного катка, угловая скорость поворота вальца на дистанцию перестроения на параллельный курс и на величину смещения поворотного вальца, то есть на траекторию движения и точность позиционирования строительно-дорожной машины.Обсуждение и заключение. На основе расчетной схемы составлена математическая модель поворота катка, в результате которой проведены исследования, направленные на изучение влияния конструктивных и эксплуатационных параметров машины на траекторию движения дорожного катка и точность его позиционирования на строительной площадке при выполнении технологических операций.

Introduction. At the heart of the creation and improvement of robotic road construction machines and complexes are mathematical modelling methods, the use of which is justified both in the development of the machines themselves and mathematical models that describe the turning processes and determine the movement of the machine along a given trajectory.The method of research. The article presents a generalized design scheme for the rotation of a three-axle road roller, which reflects its main geometric and kinematic characteristics. On the basis of the design scheme, a mathematical model of the rotation of the skating rink was compiled. As a result of the developed mathematical model, a program code was built in the MATLAB software product, which formed the basis of theoretical studies that made it possible to fully study the influence of the design and operational parameters of the machine on the motion trajectory and positioning accuracy.Results. The calculated dependencies have been obtained to determine the influence of such parameters as the speed of the road roller, the angular speed of the drum rotation on the distance of rebuilding on a parallel course and on the displacement of the rotary drum, that is, on the trajectory and positioning accuracy of the road-building machine.Conclusion. On the basis of the design scheme, a mathematical model of the rotation of the roller was compiled, as a result of which studies were carried out aimed at studying the influence of the design and operational parameters of the machine on the trajectory of the road roller and the accuracy of its positioning on the construction site when performing technological operations.

дорожный катокдорогауправление курсомнавигациябеспилотный автомобильмодель поворотаroad rollerroadcourse managementnavigationunmanned vehicleturn modelReferencesПелевин Е. Е., Цудиков М. Б. Экономическая эффективность роботизации различных типов производства // Juvenis scientia. Экономические науки. 2017. № 6. С.13–17.Pelevin E. E., Cudikov M. B. Jekonomicheskaja jeffektivnost’ robotizacii razlichnyh tipov proizvodstva // Juvenis scientia. Jekonomicheskie nauki. 2017; 6: 13-17. (In Russ.)Савельев С. В., Пермяков В. Б., Михеев В. В., Потеряев И. К. Инновационные решения для повышения эффективности дорожно-строительной уплотняющей техники // Мир транспорта и технологических машин. 2017. № 2 (57). С. 51–59.Savel’ev S. V., Permjakov V. B., Miheev V. V., Poterjaev I. K. Innovacionnye reshenija dlja povyshenija jeffektivnosti dorozhno-stroitel’noj uplotnjajushhej tehnik // Mir transporta i tehnologicheskih mashin. 2017; 2 (57): 51-59. (In Russ.)Савельев С. В., Потеряев И. К. Исследования эффективности уплотняющей техники для строительства автомобильных дорог // Строительные и дорожные машины. 2021. № 2. С. 44–48.Savel’ev S. V., Poteryaev I. K. Issledovaniya effektivnosti uplotnyayushchej tekhniki dlya stroitel’stva avtomobil’nyh dorog // Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2021; 2: 44-48. (In Russ.)Захаренко А. В., Пермяков В. Б., Карпухин И. В. Определение требуемого числа проходов дорожного катка // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2004. № 5 (545). С. 90–92.Zaharenko A. V., Permyakov V. B., Karpuhin I. V. Opredelenie trebuemogo chisla prohodov dorozhnogo katka // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Stroitel’stvo. 2004; 5 (545): 90-92. (In Russ.)Сухарев Р. Ю. Математические модели процессов поворота колесных дорожно-строительных машин // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2021. № 3. С. 259–269.Suharev R. Yu. Matematicheskie modeli processov povorota kolesnih dorojno stroitelnih mashin // Nauchno tehnicheskii vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. 2021; 3: 259-269. (In Russ.)Korchagin P. A., Teterina I. A., Korchagina E. A. Road roller operator’s vibroprotection system improvement. Journal of Physics: Conference Series 2021. 1791 (1), ст. 012012. DOI 10.1088/1742-6596/1791/1/012012Korchagin P. A., Teterina I. A., Korchagina E. A. Mathematical model of the road vibrating roller // Izvestiya Uralskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta. 2020; 1(57): 133-139. (In Russ.)Sukharev R. Yu. Trajectory plotting algorithm for a self-driving road grader // Journal of Physics: Conference Series: International Conference on Automatics and Energy. ICAE 2021. 2021. С. 012181.Sukharev R. Yu. Trajectory plotting algorithm for a self-driving road grader // Journal of Physics: Conference Series. 2021; 012181. DOI 10.1088/1742-6596/2096/1/012181. (In Russ.)Emelyanov R. T., Prokopev A. P., Vasiliev Y. V., Perebeynos D. I., Novruzov V. S. Comprehensive control method of asphalt concrete compaction by road roller Journal of Physics: Conference Series. 2021. 1889(4), 042059. DOI 10.1088/1742-6596/1889/4/042059.Emelyanov R. T., Prokopev, A. P., Vasiliev, Y. V., Perebeynos, D. I., Novruzov, V. S. Comprehensive control method of asphalt concrete compaction by road roller // Journal of Physics: Conference Series. 2021; 1889(4): 042059. DOI 10.1088/1742-6596/1889/4/042059.Носков Н. К., Трояновская И. П., Титов С. А. Математическая модель силового взаимодействия колеса с грунтом при повороте машины // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2017. Т. 17. № 3. С. 5–15.Noskov N. K., Troyanovskaya I. P., Titov S. A. Matematicheskaya model’ silovogo vzaimodejstviya kolesa s gruntom pri povorote mashiny // Vestnik Yuzhno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Mashinostroenie. 2017; 17(3): 5-15.Руппель Е. Ю., Корчагин П. А., Тетерина И. А., Корчагина Е. А. Математическое описание дорожного вибрационного катка // Строительные и дорожные машины. 2020. № 10. С. 1–17.Ruppel E. Yu., Korchagin P. A., Teterina I. A., Korchagina E. A. Matematicheskoe opisanie dorojnogo vibracionnogo katka // Stroitelnie i dorojnie mashini. 2020; 10: 11-17 (In Russ.)Denisova L. A., Meshcheryakov V. A. Control systems design: the technology of simulation and optimization. Journal of Physics: Conference Series. 2019. С. 032011. DOI: 10.1088/1742-6596/1260/3/032011Denisova L. A., Meshcheryakov V. A. Control systems design: the technology of simulation and optimization // Journal of Physics: Conference Series. 2019; 032011. DOI: 10.1088/1742-6596/1260/3/032011 (In Russ.)Stawowiak M., Kuczaj M. Problematics of Reliability of Road Rollers. Management Systems in Production Engineering. 2018. 26 (2). pp. 124-128. DOI 10.2478/mspe-2018-0020Stawowiak, M., Kuczaj, M. Problematics of Reliability of Road Rollers // Management Systems in Production Engineering. 2018; 26 (2): 124-128. DOI 10.2478/mspe-2018-0020Tong X., Siwei C., Dong W. Ti W., Yang X., Weigong Z. A Novel Path Planning Method for Articulated Road Roller Using Support Vector Machine and Longest Accessible Path with Course Correction. IEEE Access. 2019. 7, 8932491. pp. 182784-182795 DOI 10.1109/ACCESS.2019.2959346Tong X., Siwei C., Dong W. Ti W., Yang X., Weigong Z. A Novel Path Planning Method for Articulated Road Roller Using Support Vector Machine and Longest Accessible Path with Course Correction // IEEE Access. 2019; 7(8932491): 182784-182795. DOI 10.1109/ACCESS.2019.2959346Каразин В. И., Хисамов А. В. Разработка систем автопилотирования транспортными средствами // Теория механизмов и машин. 2019. Т. 17, № 4 (44). С. 149–157.Karazin V. I., Hisamov A. V. Razrabotka sistem avtopilotirovaniya transportnymi sredstvami // Teoriya mekhanizmov i mashin. 2019; 17. 4 (44): 149-157. (In Russ.)Артеменко М. Н., Корчагин П. А., Тетерина И. А. Тенденции развития мобильных беспилотных роботизированных комплексов. Опыт отечественных и зарубежных производителей // Вестник СибАДИ. 2019;16(4):416–430. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2019-4-416-430.Artemenko M. N., Korchagin P. A., Teterina I. A. Tendencii razvitija mobil’nyh bespilotnyh robotizirovannyh kompleksov. Opyt otechestvennyh i zarubezhnyh proizvoditelej // The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2019;16(4):416-430. (In Russ.) https://doi.org/10.26518/2071-7296-2019-4-416-430Кондаков С. В., Харлапанов Д. В., Вансович Е. И. Достоверность моделей описания сопротивления повороту быстроходной гусеничной машины // Вестник машиностроения. 2015. № 10. С. 3–7.Kondakov S. V., Harlapanov D. V., Vansovich E. I. Dostovernost’ modelej opisaniya soprotivleniya povorotu bystrohodnoj gusenichnoj mashiny // Vestnik mashinostroeniya. 2015; 10: 3-7. (In Russ.)Титов С. А., Трояновская И. П., Носков Н. К. Обобщенная модель стационарного поворота произвольного транспортного средства // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2017. Т. 17, № 4. С. 38–47.Titov S. A., Troyanovskaya I. P., Noskov N. K. Obobshchennaya model’ stacionarnogo povorota proizvol’nogo transportnogo sredstva. // Vestnik Yuzhno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Mashinostroenie. 2017; 17. 4: 38-47. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.