Модель отклонения трактора от прямолинейного движения под действием внешних нецентральных сил

Abstract

Особенностью тракторных агрегатов и строительно-дорожных машин является особое взаимодействие с грунтом. Силовое воздействие на базовый трактор осуществляется не только через движитель, но и со стороны рабочего органа. Часто внешняя сила со стороны рабочего органа является нецентральной, то есть ее линия действия не проходит через центр тяжести машины. Это приводит к неуправляемому вращательному сдвигу базового трактора. Машина теряет курсовую устойчивость и отклоняется от прямолинейного движения под действием внешних сил. Это неуправляемое криволинейное движение на сегодняшний день мало исследовано. Оно представляет собой совокупность прямолинейного управляемого движения и неуправляемого криволинейного сдвига. В статье разработана математическая модель неуправляемого движения трактора, состоящая из уравнений движения и системы силового равновесия. Силовое взаимодействие движителя с грунтом основано на математической теории трения. Результирующая касательная сила и стабилизирующий момент в контакте являются функциями координат мгновенного центра скольжения движителя относительно грунта. Различные коэффициенты трения в продольном и поперечном направлении позволили учесть анизотропию взаимодействия в контакте. Упругие свойства грунта и шины учитывались за счет переменного коэффициента трения. Квазистатическая математическая модель позволила построить реальную траекторию движения с учетом внешних факторов, определить боковое отклонение трактора от прямолинейного движения в любом месте пути. Исследование влияния значения внешней силы, ее направления и точки приложения на траекторию движения на различных типах грунта позволит в дальнейшем найти способы сохранения курсовой устойчивости машины при действии на нее внецентренных внешних сил. A feature of tractor aggregates and road construction machines is a special interaction with the soil. Force action on the base tractor occurs not only through the mover, but also from the side of the working body. Often the external force from the side of the working body is not a central force, that is, the line of its action does not pass through the machine center of gravity. This results in an uncontrolled rotational shift of the base tractor. The machine loses directional stability and deviates from a rectilinear motion under the action of external forces. This uncontrolled curvilinear movement has been little studied to date. It is a combination of rectilinear controlled motion and uncontrolled curvilinear shift. The article developed a mathematical model of uncontrolled tractor movement, consisting of motion equations and a system of force equilibrium. The force interaction of the propulsion device with the soil is based on the mathematical theory of friction. The resulting tangential force and the stabilizing moment in contact are functions of the coordinates of the instant center of motion of the propulsion relative to the ground. Various friction coefficients in the longitudinal and transverse directions made it possible to take into account the anisotropy of the interaction in the contact. The elastic properties of the soil and tires were taken into account due to the variable friction coefficient. The quasistatic mathematical model allows you to build a real motion trajectory taking into account external factors, to determine the lateral tractor deviation from rectilinear motion anywhere in the path. Investigation of the effect of the external force value, its direction and point of application on the movement trajectory on various soil will allow us to further find ways to maintain the machine directional stability when eccentric external forces act on it.