До дослідження динаміки трактора з шарнірно-з’єднаною рамою і урахуванням нерівності опорної поверхні

Abstract

В роботі наведено метод дослідження динаміки трактора з шарнірно-з’єднаною рамою, що враховує нерівності опорної поверхні. Наголошено, що для вирішення наукової проблеми динаміки тракторів та сільськогосподарських агрегатів необхідно провести дослідження динаміки, визначити взаємозв’язок між динамічними та енергетичними показниками їх функціонування. Різноманіття конструкцій та технологічних схем із різними способами агрегатування потребують підвищення кількості математичних моделей для дослідження динаміки та оцінки ефективності їх використання і, відповідно, способів агрегатування. Тому необхідно обґрунтувати методологію дослідження динаміки сільськогосподарських агрегатів, що дозволить ефективно визначати їх характеристики з урахування схем агрегатування та одночасною оцінкою впливу опорної поверхні на динаміку й енергоефективність. Запропоновано математичну модель просторової динаміки трактора. Складено рівняння кінематичних зв’язків характерних точок трактора. Використано рівняння Апеля для складання рівнянь динаміки трактора, що враховує форму опорної поверхні. Досліджено математичну модель трактора. Отримано залежності швидкостей точок кінематичної моделі трактора, що не вироджуються при прямолінійному русі трактора. Точки взаємодії коліс із ґрунтом обрано, як миттєво нерухливі. Рама трактора, як тверде тіло та без урахування неголономних зв’язків, має шість ступенів свободи та шість незалежних швидкостей. Встановлено, що з урахуванням кута зламу піврам трактора та неголономного зв’язку, миттєвого центра швидкостей, кількість незалежних швидкостей стає чотири. Виконано теоретичне дослідження руху трактора ХТЗ-242К.20 з постійною швидкістю руху та заданому куті злому піврам. Розраховано траєкторії руху трактора. Профіль опорної поверхні прийнятий рівним, без нахилу до горизонту.

В работе приведен метод исследования динамики трактора с шарнирно-соединенной рамой, учитывающий неровности опорной поверхности. Отмечено, что для решения научной проблемы динамики тракторов и сельскохозяйственных агрегатов необходимо провести исследование динамики, определить взаимосвязь между динамическими и энергетическими показателями их функционирования. Многообразие конструкций и технологических схем с различными способами агрегатирования нуждаются в повышении количества математических моделей для исследования динамики и оценки эффективности их использования и, соответственно, способов агрегатирования. Поэтому необходимо обосновать методологию исследования динамики сельскохозяйственных агрегатов, позволит эффективно определять их характеристики с учетом схем агрегатирования и одновременной оценке влияния опорной поверхности на динамику и энергоэффективность. Предложено математическую модель пространственной динамики трактора. Составлены уравнения кинематических связей характерных точек трактора. Использовано уравнение Апеля для составления уравнений динамики трактора, учитывающее форму опорной поверхности. Исследована математическая модель трактора. Получены зависимости скоростей точек кинематической модели трактора, не вырождаются при прямолинейном движении трактора. Точки взаимодействия колес с грунтом выбраны, как мгновенно неподвижные. Рама трактора – как твердое тело и без учета неголономных связей, имеет шесть степеней свободы и шесть независимых скоростей. Установлено, что с учетом угла излома полурам трактора и неголономного связи, мгновенного центра скоростей, число независимых скоростей становится четыре. Выполнено теоретическое исследование движения трактора ХТЗ-242К.20 с постоянной скоростью движения и заданному углу излома полурам. Рассчитано траектории движения трактора. Профиль опорной поверхности принят ровным, без наклона к горизонту.

The paper presents a method for studying the dynamics of a tractor with a pivotally connected frame, taking into account the unevenness of the supporting surface. It was noted that to solve the scientific problem of the dynamics of tractors and agricultural units, it is necessary to conduct a study of the dynamics, determine the relationship between the dynamic and energy indicators of their functioning. The variety of designs and technological schemes with various methods of aggregation need to increase the number of mathematical models to study the dynamics and evaluate the effectiveness of their use and, accordingly, methods of aggregation. Therefore, it is necessary to substantiate the methodology of studying the dynamics of agricultural aggregates, will allow to effectively determine their characteristics taking into account the schemes of aggregation and simultaneous assessment of the influence of the supporting surface on dynamics and energy efficiency. A mathematical model of the spatial dynamics of the tractor is proposed. The equations of kinematic relations of characteristic points of a tractor are composed. The Apel equation was used to construct the equations of the tractor dynamics, taking into account the shape of the supporting surface. The mathematical model of a tractor is investigated. The dependences of the velocities of the points of the kinematic model of the tractor are obtained; they do not degenerate with the straight-line movement of the tractor. The points of interaction of wheels with the ground are selected as instantly immobile. Tractor frame - as a solid body and without taking into account nonholonomic bonds, has six degrees of freedom and six independent speeds. It is established that, taking into account the angle of fracture of the tractor half-frames and the nonholonomic connection, the instantaneous center of speed, the number of independent speeds becomes four. A theoretical study of the movement of the XTZ-242K.20 tractor with a constant speed of movement and a given angle of fracture of the half-frames was carried out. Calculated the trajectory of the tractor. The profile of the support surface is assumed to be smooth, without inclination to the horizon.