Дослідження динамічної навантаженості ходової системи колісного трактора з агрегатами змінної маси

Abstract

Сьогодні при дослідженні видів транспортних робіт, які використовуються в сільському господарстві виникає проблема при дослідженні руху колісного трактора з причіпними або напівпричіпними цистернами, які заповнені рідиною. Оскільки перевезення рідкого вантажу в тракторних цистернах призводить до виникнення суттєвих власних коливань (у зв’язку з відсутністю внутрішніх перегородок), тоді вплив при експлуатації на рух колісного трактора та цистерни здійснюється суттєвий. Даний процес призводить до поздовжньої та поперечної нестабільності, що сприяє підвищенню, як енергетичних витрат, так і аварійних ситуацій (відбувається вплив на плавність руху, керованість та стійкість транспортного засобу, підвищення динамічної навантаженості ходової системи, тощо). Метою роботи є дослідження динамічної навантаженості ходової системи колісного трактора при виконанні транспортної роботи з агрегатами змінної маси. Задля вирішення поставленої мети вирішувались наступні задачі: оцінка динамічної навантаженості ходової системи трактора при виконанні транспортної роботи напівпричіпною цистерною в умовах різнорівневого наповнення рідиною; виконати аналіз впливу конструктивних показників підвіски трактора з метою зменшення динамічної навантаженості ходової системи. При вирішенні поставленої мети використовувалась методика, яка передбачала математичне моделювання повздовжнього руху колісного трактора з агрегатом змінної маси. Використана модель враховує перерозподіл рідини у цистерні, яка викликана коливаннями оболонки, з використанням характеристики поверхневих хвиль Релея. Проведення аналізу динамічної навантаженості ходової системи трактора базувалося на визначенні сили, що створюється пневматичними шинами коліс. Як результат отримано дані теоретичного дослідження, які відображають вплив перерозподілу рідини в напівпричіпній цистерні на показник динамічної навантаженості ходової системи трактора. Також встановлено, що при різному рівні рідини в цистерні резонансна частота, яка виникає при впливі напівпричіпного агрегату, зміщується в бік резонансної частоти переднього моста. Практична значимість роботи полягає у встановленні впливу деяких конструктивних показників, а саме величини зазору в тягово-зчіпному пристрої та тиску в пневматичних шинах, на значення динамічної навантаженості. Встановлено, що зміна зазору в тяговозчіпному пристрої від 15 мм до 10 мм не суттєво впливає на значення динамічного навантаження передньої та задньої вісі ходової системи. Загальна розбіжність складає 2,5 %. Більш суттєвий вплив має зміна тиску в пневматичних шинах трактора. Визначено, що при варіюванні параметром тиску в тракторних шинах відбувається зміщення резонансних частот, які виникають в зонах переднього моста та остова трактора. Окрім того, відмітимо, що зменшується значення динамічного навантаження ходової системи трактора.

Сегодня при исследовании видов транспортных работ, используемых в сельском хозяйстве возникает проблема при исследовании движения колесного трактора с прицепными или полуприцепными цистернами, которые заполнены жидкостью. Поскольку перевозки жидкого груза в тракторных цистернах приводят к возникновению существенных собственных колебаний (в связи с отсутствием внутренних перегородок), то влияние при эксплуатации на движение колесного трактора и цистерны осуществляется существенный. Данный процесс приводит к продольной и поперечной нестабильности, которая способствует повышению, как энергетических затрат, так и может привести к аварийным ситуациям (происходит влияние на плавность движения, управляемость и устойчивость транспортного средства, повышение динамической нагруженности ходовой системы и т.д.). Целью работы является исследование динамической нагруженности ходовой системы колесного трактора при выполнении транспортной работы с агрегатами переменной массы. Для решения поставленной цели решались следующие задачи: оценка динамической нагруженности ходовой системы трактора при выполнении транспортной работы с полуприцепными цистернами в условиях разноуровневого наполнения жидкостью; анализ влияния конструктивных показателей подвески трактора с целью уменьшения динамической нагруженности ходовой системы. При решении поставленной цели использовалась методика, которая предусматривала математическое моделирование продольного движения колесного трактора с агрегатом переменной массы. Использованная модель учитывает перераспределение жидкости в цистерне, которая вызвана колебаниями оболочки, с использованием характеристик поверхностных волн Рэлея. Проведение анализа динамической нагруженности ходовой системы трактора базировалось на определении силы, создаваемой пневматическими шинами колес. В результате получены данные теоретического исследования, отражающие влияние перераспределения жидкости в полуприцепной цистерне на показатель динамической нагруженности ходовой системы трактора. Также установлено, что при разном уровне жидкости в цистерне резонансная частота, которая возникает при воздействии полуприцепного агрегата, смещается в сторону резонансной частоты переднего моста. Практическая значимость работы заключается в установлении влияния некоторых конструктивных показателей, а именно величины зазора в тягово-сцепное устройство и давления в пневматических шинах, на значение динамической нагруженности. Установлено, что изменение зазора в тягово-сцепном устройстве от 15 мм до 10 мм не существенно влияет на значение динамической нагрузки передней и задней оси ходовой системы. Общая расхождение составляет 2,5%. Более существенное влияние имеет изменение давления в пневматических шинах трактора. Определено, что при варьировании параметром давления в тракторных шинах происходит смещение резонансных частот, которые возникают в зонах переднего моста и остова трактора. Кроме того, отметим, что уменьшается значение динамической нагрузки ходовой системы трактора.

Today, when studying the types of transport works used in agriculture, a problem arises when studying the movement of a wheeled tractor with trailed or semi-trailer tanks that are filled with liquid. Since the transportation of liquid cargo in tractor tanks leads to the emergence of significant natural vibrations (due to the absence of internal partitions), the impact during operation on the movement of the wheeled tractor and tank is significant. This process leads to longitudinal and lateral instability, which contributes to an increase in both energy costs and can lead to emergency situations (there is an effect on the smoothness of movement, handling and stability of the vehicle, increasing the dynamic load of the running system, etc.). The aim of the work is to study the dynamic loading of the running system of a wheeled tractor when performing transport work with variable mass units. To achieve this goal, the following tasks were solved: assessment of the dynamic loading of the tractor running system when carrying out transport work with semitrailer tanks under conditions of different levels of liquid filling; analysis of the influence of design indicators of the tractor suspension in order to reduce the dynamic load of the undercarriage system. When solving this goal, a technique was used that provided for mathematical modeling of the longitudinal movement of a wheeled tractor with a variable mass unit. The model used takes into account the redistribution of liquid in the tank, which is caused by vibrations of the shell, using the characteristics of Rayleigh surface waves. The analysis of the dynamic loading of the tractor running system was based on the determination of the force created by the pneumatic tire tires. As a result, theoretical research data were obtained that reflects the effect of fluid redistribution in a semitrailer tank on the dynamic loading index of the tractor running system. It was also found that at different levels of liquid in the tank, the resonant frequency that occurs when a semitrailer unit is exposed is shifted towards the resonant frequency of the front axle. The practical significance of the work is to establish the influence of some design indicators, namely the amount of clearance in the towing device and pressure in pneumatic tires, on the value of dynamic loading. It was found that a change in the gap in the towing device from 15 mm to 10 mm does not significantly affect the value of the dynamic load of the front and rear axles of the running system. The total discrepancy is 2.5%. A more significant effect is the change in pressure in the pneumatic tires of the tractor. It is determined that when the pressure parameter in the tractor tires is varied, the resonant frequencies shift in the zones of the front axle and the skeleton of the tractor. In addition, we note that the value of the dynamic load of the tractor running system is reduced.