Исследование и обоснование применения упругодеформируемых тягово-сцепных устройств              массивных буксируемых объектов

Игорь Павлович Попов; Николай Михайлович Филькин; Олег Юрьевич Моисеев; Валерий Васильевич Харин

doi:10.22213/2413-1172-2023-1-48-54

Авторы

И. П. Попов Курганский государственный университет
Н. М. Филькин ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
О. Ю. Моисеев ЗАО «Курганстальмост»
В. В. Харин ЗАО «Курганстальмост»

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2023-1-48-54

Ключевые слова:

ускорение, скорость, перемещение, блокировка, жесткость, тягово-сцепное устройство, энергия, трение, буксировка

Аннотация

Наиболее тяжелым этапом работы тягача с массивными буксируемыми объектами является режим трогания с места. Это связано с необходимостью преодоления силы трения покоя, которая существенно превышает силу трения движения. В качестве варианта решения проблемы можно рассматривать использование начальной кинетической энергии тягача, которая может развиваться при использовании ограниченно упругодеформируемых тягово-сцепных устройств. Для оптимизации математической модели далее принимаются допущения: тяговое усилие F на крюке тягача - величина неизменная; инертные массы тягача и буксируемых объектов одинаковы и равны m. Средствами теоретической механики описывается динамика тягача и массивных буксируемых объектов с учетом упругой деформации тягово-сцепных устройств. Составленные системы линейных однородных дифференциальных уравнений с правыми частями решаются методом исключения функций с повышением степени, в результате чего образуются дифференциальные уравнения четвертой и шестой степени. Начальные условия при t = 0: поскольку тягово-сцепное устройство не деформировано и к буксируемому объекту сила не приложена. Определяются периоды t2 и t3, за которые тягово-сцепные устройства подвергнутся максимальной деформации. Для оценки эффективности применения упругодеформируемых тягово-сцепных устройств полученные результаты следует сопоставить с аналогичными результатами, соответствующими абсолютно жестким тягово-сцепным устройствам. Сопоставление перемещений, скоростей и энергий свидетельствует о высокой эффективности применения упругодеформируемого тягово-сцепного устройства. Использование упругодеформируемых тягово-сцепных устройств дает возможность накопления начальной кинетической энергии аэродромного тягача, что позволяет преодолеть силу трения покоя и обеспечить трогание с места тяжелых буксируемых объектов. Сопоставление кинематических и динамических параметров тягача с буксируемыми объектами для вариантов с абсолютно жесткими и упругодеформируемыми тягово-сцепнымиустройствами показывает, что эффективность использования последних возрастает с увеличением числа буксируемых объектов. Упругодеформируемые тягово-сцепные устройства могут вызывать колебания системы «тягач - буксируемые объекты». Для их предотвращения тягово-сцепные устройства надлежит блокировать в момент их наибольшей деформации.

Биографии авторов

И. П. Попов, Курганский государственный университет

кандидат технических наук

Н. М. Филькин, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автомобилей и металлообрабатывающего оборудования

О. Ю. Моисеев, ЗАО «Курганстальмост»

технический директор

В. В. Харин, ЗАО «Курганстальмост»

кандидат технических наук, заместитель генерального директора по научной и инновационной работе

Библиографические ссылки

Сливинский Е. В., Радин С. Ю., Гридчина И. Н. Исследование пространственных колебаний двухзвенного автопоезда // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2018. № 2 (328). С. 83-92.

Евсеев К. Б. Математическая модель движения гусеничного поезда для внедорожных контейнерных перевозок // Тракторы и сельхозмашины. 2021. Т. 88, № 5. С. 18-29. DOI: 10.31992/0321-4443-2021-5-18-29.

Моделирование некоторых динамических характеристик технологических машин дорожно-строительного комплекса / В. К. Маршаков, А. Д. Кононов, А. А. Кононов, В. И. Гильмутдинов // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. 2021. № 4 (19). С. 85-92. DOI: 10.36622/VSTU.2021. 19.4.009.

Математическая модель динамики разгона тягача с прицепным звеном (полуприцеп/прицеп) и алгоритм превентивной передачи момента колесам прицепного звена/ В. А. Ким, А. Т. Скойбеда, И. С. Сазонов, С. Ю. Билык, Е. А. Моисеев, М. Л. Петренко, А. В. Юшкевич, С. Ф. Шашенко // Актуальные вопросы машиноведения. 2019. Т. 8. С. 34-40.

Картошкин А. П., Фомичев А. И., Долгушин В. А. Результаты лабораторных тягово-динамических и топливно-экономических испытаний трактора "Скаут Т-25" // Известия Международной академии аграрного образования. 2021. № 55. С. 20-27.

Картошкин А. П., Фомичев А. И., Долгушин В. А. Результаты тягово-динамических и топливно-экономических испытаний трактора "МИТРАКС Т-10" // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2020. № 59. С. 115-123. DOI: 10.24411/2078-1318-2020-12115.

Шалупина П. И., Рагулина Ю. В. Моделирование нагруженности тягово-сцепного устройства для буксирования тяжелого прицепа // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2021. № 2. С. 176-182.

Сливинский Е. В. Перспективное тягово-сцепное устройство для легковесных автопоездов // Автомобильная промышленность. 2021. № 2. С. 14-17.

Гамаюнов П. П., Игитов Ш. М., Балберов Р. В. Повышение эффективности использования автомобильных поездов за счет совершенствования элементов сцепного устройства // Техническое регулирование в транспортном строительстве. 2018. № 1 (27). С. 99-103.

Сливинский Е. В., Елецких С. В. К вопросу повышения устойчивости движения автотракторных прицепов // Строительные и дорожные машины. 2020. № 1. С. 23-26.

Логачев В. Г., Исаев И. А. Моделирование динамического воздействия большегрузного автомобильного транспорта на дорожную конструкцию // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2019. № 6. С. 105-110.

Совершенствование системы рекуперации энергии лесовозного тягача с прицепом-роспуском / В. И. Посметьев, В. О. Никонов, В. В. Посметьев, А. Е. Матяшов // Лесотехнический журнал. 2021. Т. 11, № 2 (42). С. 149-165. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2021.2/14.

Кугушев Е. И., Попова Т. В. О движении шайбы по горизонтальной плоскости в модели вязкого трения с переменным коэффициентом // Нелинейная динамика. 2018. Т. 14, № 1. С. 145-153.

Карапетян А. В., Шамин А. Ю. О движении саней Чаплыгина по горизонтальной плоскости с сухим трением // Прикладная математика и механика. 2019. Т. 83, № 2. С. 228-233. DOI: 10.1134/ S0032823519020097.

Брусков А. Л. Движение платформы под действием сил инерции и трения // Культура. Наука. Производство. 2019. № 4. С. 5-8.

Расчет силы трения покоя в соединении деталей близкой твердости, собранных с натягом / М. М. Матлин, А. И. Мозгунова, Е. Н. Казанкина, В. А. Казанкин // Трение и износ. 2019. Т. 40, № 3. С. 309-316.

Обобщенная математическая модель динамики изменения силы трения при покое и начале скольжения / А. Д. Бреки, С. Е. Александров, А. С. Биль, С. Г. Чулкин, В. А. Яхимович, А. Е. Гвоздев, А. Г. Колмаков, Е. А. Протопопов // Чебышевский сборник. 2022. Т. 23, № 2 (83). С. 179-190. DOI: 10.22405/2226-8383-2022-23-2-179-190.

Никонов В. О., Посметьев В. И., Фомин Т. Н. Анализ конструктивных особенностей седельно-сцепных устройств тягачей с полуприцепами // Воронежский научно-технический Вестник. 2019. Т. 1, № 1 (27). С. 20-32.

Ширинян К. С., Сиротенко А. Н. Модернизация ходовой части тягача повышенной проходимости // Молодой исследователь Дона. 2018. № 5 (14). С. 131-136.

Посметьев В. И., Никонов В. О., Посметьев В. В. Перспективная конструкция рекуперативного седельно-сцепного устройства лесовозного тягача с полуприцепом // Лесотехнический журнал. 2019. Т. 9, № 3 (35). С. 180-192. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2019.3/17.