sibvestСибирский вестник сельскохозяйственной наукиSiberian Herald of Agricultural Science0370-87992658-462XSiberian Federal Scientific Centre of Agro-BioTechnologies of the Russian Academy of Sciences10.26898/0370-8799-2022-4-13sibvest-1129Research ArticleМЕХАНИЗАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕMECHANISATION, AUTOMATION, MODELLING AND DATAWAREОценка бокового отклонения колесной машины от заданной траектории движенияEvaluation of the lateral deviation of a wheeled vehicle from a given trajectoryБеляевА. Н.BelyaevA. N.

доктор технических наук, заведующий кафедрой

394087

ул. Мичурина, 1

Воронеж

Alexandr N. Belyaev, Doctor of Science in Engineering, Department Head

394087

1, Michurina St.

Voronezh

aifkm_belyaev@mail.ruШацкийВ. П.ShatskyV. P.

доктор технических наук, заведующий кафедрой

Воронеж

Vladimir P. Shatsky, Doctor of Science in Engineering, Department Head

Voronezh

ГулевскийВ. А.GulevskyV. A.

доктор технических наук, профессор

Воронеж

Vyacheslav A. Gulevsky, Doctor of Science in Engineering, Professor

Voronezh

ТришинаТ. В.TrishinaT. V.

кандидат технических наук, доцент

Воронеж

Tatyana V. Trishina, Candidate of Science in Engineering, Associate Professor

Voronezh

Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра IРоссияVoronezh State Agricultural University named after Emperor Peter IRussian Federation202230092022524120128Copyright © Беляев А.Н., Шацкий В.П., Гулевский В.А., Тришина Т.В., 20222022Беляев А.Н., Шацкий В.П., Гулевский В.А., Тришина Т.В.Belyaev A.N., Shatsky V.P., Gulevsky V.A., Trishina T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibvest.elpub.ru/jour/article/view/1129

   Колесная машина при криволинейном движении всегда находится под действием боковой силы и вследствие бокового увода отклоняется от заданной траектории движения. Известные методы и способы изучения криволинейного движения колесной машины, особенно при неустановившихся режимах, на высоких скоростях и с малыми радиусами поворота, дают достоверную информацию лишь для ограниченных условий эксплуатации машины на твердом опорном основании. Предложена методика расчета бокового отклонения колесной машины при движении по деформируемому основанию от теоретической криволинейной траектории как разность между действительным минимальным и теоретическим минимальным радиусами поворота. Данная методика представляет ее как единый объект, а не описывает ввиду сложности качение отдельного колеса. При этом исключен трудоемкий и материально затратный процесс определения эмпирических коэффициентов и зависимостей. При аналитических исследованиях кривых траекторий использованы экспериментальные данные и описание этих траекторий методом нелинейной аппроксимации кусочно-гладкой функцией. Получена действительная аналитическая траектория путем сдвига теоретической траектории и минимального теоретического радиуса на величину бокового отклонения. Представленная методика аналитического описания действительной траектории криволинейного движения колесной машины по деформируемому опорному основанию с использованием экспериментальных данных и нелинейной аппроксимации их кусочно-гладкой функцией, а также методика определения ее бокового отклонения с учетом изменения расчетной и экспериментальной траекторий позволяют достаточно точно описать различные режимы неустановившегося движения по фактической траектории и решать необходимые для рационального использования колесных машин задачи по оптимизации их конструктивных свойств и эксплуатационных качеств.

   A wheeled machine in a curved movement is always under the action of a lateral force and deviates from the set trajectory due to lateral guidance. Well-known methods and ways of studying the curvilinear motion of a wheeled machine, especially in unsteady modes, at high speeds and with small turning radii, provide reliable information only for limited conditions of machine operation on a solid support base. A methodology for calculating the lateral deviation of a wheeled machine when driving on a deformable base from a theoretical curvilinear trajectory as the difference between the actual minimum and theoretical minimum turning radii is proposed. This methodology presents it as a single object, rather than describing the rolling of an individual wheel due to its complexity. This eliminates the time-consuming and materially expensive process of determining empirical coefficients and dependencies. The analytical studies of the trajectory curves used experimental data and the description of these trajectories by the method of nonlinear approximation of the piecewise-smooth function. The actual analytical trajectory is obtained by shifting the theoretical trajectory and the minimum theoretical radius by the amount of lateral deviation. The proposed method of analytical description of the actual trajectory of the curvilinear motion of a wheeled machine on a deformable support base using experimental data and nonlinear approximation of their piecewise smooth function, as well as the method of determining its lateral deviation with the changes in the calculated and experimental trajectories allow to accurately describe various regimes of unsteady motion along the actual trajectory and solve the problems necessary to rationally use wheeled machines to optimize their design properties and performance.

боковое отклонениеколесная машинатраекторияповоротаппроксимацияlateral deviationwheeled vehicletrajectoryturnapproximationReferencesТрояновская И. П. Механика криволинейного движения тракторных агрегатов: монография / И. П.Трояновская. – Челябинск: Издательство Челябинского ГАУ, 2009. – 152 с.Troyanovskaya I. P. Mechanics of curvilinear motion of tractor units. Chelyabinsk: Chelyabinsk State Agrarian University Publishers. 2009. 152 p. (In Russian).Носков Н. К. Математическая модель силового взаимодействия колеса с грунтом при повороте машины / Н. К. Носков, И. П. Трояновская, С. А. Титов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. – 2017. – Т. 17. – № 3. – С. 5–15. DOI: 10.14529/engin170301.Noskov N. K., Troyanovskaya I. P., Titov S. A. Mathematical model of force interactions wheel ground when the machine turns. Vestnik Yuzhno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta = Bulletin of the South Ural State University, 2017, vol. 17, no. 3, pp. 5–15. (In Russian). DOI: 10.14529/engin170301.Трояновская И. П. Анализ развития теорий поворота колесных машин / И. П. Трояноавская // Вестник машиностроения. – 2010. – № 1. – С. 92–96.Troyanovskaya I. P. Analysis of development of swivel theory of the wheel machines. Vestnik mashinostroeniya = Russian Engineering Research, 2010, no. 1, pp. 92–96. (In Russian).Вольская Н. С. Модель поворота многоосной колесной машины на грунте / Н. С. Вольская, А. П. Игнатушин // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». – 2005. – № 4. – С. 81–91.Vol’skaya N. S., Ignatushin A. P. Model of multi-axle wheeled vehicle turning on the ground. Vestnik MGTU im. N. E. Baumana. Ser. «Mashinostroenie» = Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Mechanical Engineering, 2005, no. 4, pp. 81–91. (In Russian).Жилейкин М. М. Исследование автоколебательных процессов в зоне взаимодействия эластичной шины с твердым опорным основанием / М. М. Жилейкин // Известия высших учебных заведений. Сер. «Машиностроение». – 2021. – № 10. – С. 3–15.Zhileikin M. M. Research of self-oscillating processes in the zone of interaction of an elastic tire with a solid support base. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Ser. «Mashinostroenie» = BMSTU Journal of Mechanical Engineering, 2021, no. 10, pp. 3–15. (In Russian).Носков Н. К. Математическая модель бокового увода трактора / Н. К. Носков, Б. М. Позин, И. П. Трояновская // Известия МГТУ «МАМИ». – 2017. – № 1 (31). – С. 35–39.Noskov N. K., Pozin B. M., Troyanovskaya I. P. Mathematical model of the lateral traction of the tractor. Izvestiya MGTU «MAMI» = Izvestiya MGTU “MAMI, 2017, no. 1 (31), pp. 35–39. (In Russian).Шухман С. Б. Математическая модель криволинейного движения колеса по грунту / С. Б. Шухман, В. И. Соловьев // Известия высших учебных заведений. Сер. «Машиностроение». – 2012. – № 8. – С. 24–31.Shukhman S. B., Solov’ev V. I Mathematical model of curvilinear motion of wheels on the ground. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Ser. «Mashinostroenie» = BMSTU Journal of Mechanical Engineering, 2012, no. 8, pp. 24–31. (In Russian).Трояновская И. П. Ошибки при описании силового взаимодействия колеса с грунтом на повороте / И. П. Трояновская // Автомобильная промышленность. – 2009. – № 8. – С. 17–19.Troyanovskaya I. P. Errors in the description of the force interaction of the wheel with the ground on a turn. Avtomobil’naya promyshlennost’ = Car Industry, 2009, no. 8, pp. 17–19. (In Russian).Жилейкин М.М. Исследование автоколебательных процессов в зоне взаимодействия эластичной шины с твердым опорным основанием // Известия высших учебных заведений. Сер. «Машиностроение». 2021. № 10. С. 3–15.Zhileikin M. M. Research of self-oscillating processes in the zone of interaction of an elastic tire with a solid support base. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Ser. «Mashinostroenie» = BMSTU Journal of Mechanical Engineering, 2021, no. 10, pp. 3–15. (In Russian).Жилейкин М. М. Разработка принципов повышения устойчивости движения многозвенных тракторных поездов / М. М. Жилейкин, Г. И. Скотников // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2015. – № 10. – С. 19–23.Zhileikin M. M., Skotnikov G. I. Development of principles for improvement of motion stability of multi-unit tractor trains. Traktory i sel’skokhozyaistvennye mashiny = Tractors and Agricultural Machinery, 2015, no. 10, pp. 19–23. (In Russian).Жилейкин М. М. Качественный анализ методов повышения управляемости и устойчивости колесных машин / М. М. Жилейкин, В. А. Шинкаренко // Известия высших учебных заведений. Сер. «Машиностроение». – 2015. – № 1. – С. 42–48.Zhileikin M. M., Shinkarenko V. A. Qualitative analysis of the methods of improving the controllability and stability of wheeled vehicles. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Ser. «Mashinostroenie» = BMSTU Journal of Mechanical Engineering, 2015, no. 1, pp. 42–48. (In Russian).Беляев А. Н. Оценка эффективности применения комбинированного способа поворота трактора / А. Н. Беляев [и др.] // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. – 2020. – Т. 13. – № 2 (65). – С. 39–48. DOI: 10.17238/issn2071-2243.2020.2.39.Belyaev A. N., V. P. Shatskii, T. V. Trishina, Sheredekin V. V., Vysotskaya I. A. Assessment of feasibility of the combined method of the tractor steering motion. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Vestnik of Voronezh State Agrarian University, 2020, vol. 13, no. 2 (65), pp. 39–48. (In Russian). DOI: 10.17238/issn2071-2243.2020.2.39.Гладов Г. И. Параметры криволинейного движения специальных транспортных средств / Г. И. Гладов // Автомобильная промышленность. – 2017. – № 5. – С. 22–23.Gladov G. I. Parameters of curvilinear movement of special vehicles. Avtomobil’naya promyshlennost’ = Car industry, 2017, no. 5, pp. 22–23. (In Russian).Шумилин А. В. Метод определения характеристик поворота транспортного средства на недеформируемом основании / А. В. Шумилин, А. Н. Володин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 1993. – № 8. – С. 17–19.Shumilin A. V., Volodin A. N. Method for determining the characteristics of vehicle turning on a non-deformable base. Traktory i sel’skokhozyaistvennye mashiny = Tractors and Agricultural Machinery, 1993, no. 8, pp. 17–19. (In Russian).Амосов А. Г. Алгоритм построения геометрии движения специальных транспортных средств / А. Г. Амосов // Программные системы и вычислительные методы. – 2019. – № 4. – С. 20–29. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/algoritm-postroeniya-geometrii-dvizheniya-spetsialnyh-transportnyh-sredstv?ysclid=l8oak11pc3172443683Amosov A. G. Algorithm for constructing the geometry of movement of special vehicles. Programmnye sistemy i vychislitel’nye metody = Software systems and computational methods, 2019, no. 4, pp. 20–29. (In Russian). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/algoritm-postroeniya-geometrii-dvizheniya-spetsialnyh-transportnyh-sredstv?ysclid=l8oak11pc3172443683Сиротин П. В. Исследование динамики движения зерно- и кормоуборочных комбайнов методами математического и имитационного моделирования / П. В. Сиротин, М. М. Жилейкин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2019. – № 1. – С. 53–59.Sirotin P. V., Zhileikin M. M. Research of dynamics of movement of grain and forage harvesters by methods of mathematical and imitating modeling. Traktory i sel’skokhozyaistvennye mashiny = Tractors and Agricultural Machinery, 2019, no. 1, pp. 53–59. (In Russian).

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