Уточненная модель для оценки тягово-сцепных свойств колесного движителя лесной машины

Abstract

В настоящей статье предложена математическая модель, предназначенная для оценки тягово-сцепных свойств колесного движителя. Модель составлена по результатам компиляции формул, полученных независимыми исследователями в рамках общей теории движения автомобильного транспорта в условиях бездорожья и ряда зависимостей, полученных авторами. В частности, в модель включены уточненные формулы для расчета формы пятна контакта движителя с грунтом (формула позволяет учесть влияние модуля деформации на форму пятна контакта), для расчета радиальной деформации движителя (формула позволяет учесть внутренне давление в шине, геометрию движителя и совместность деформаций грунта и движителя), для учета времени воздействия на грунт (формула служит для оценки влияния скорости машины на развитие деформаций грунта), для оценки деформации сдвига грунта (формула позволяет учесть явление буксования при оценке тягово-сцепных свойств движителя). В модель включены формулы для расчета удельного сцепления, угла внутреннего трения, объемного веса, толщины деформируемого слоя и модуля сдвига грунта по значению модуля деформации, что позволит в дальнейшем проводить сопоставление результатов расчетов с WES-моделями, полученными на основании экспериментов. В статье изложен порядок расчета по предлагаемой модели и приведен пример результатов расчетов (оценка коэффициента сопротивления движению, коэффициента сцепления, коэффициента тяги и глубины колеи после однократного прохода колесного движителя при заданных значениях его диаметра, ширины, внутреннего давления в шине, скорости, коэффициента буксования и приведенной нагрузки). This paper presents a mathematical model, designed to evaluate tractive characteristics of a wheeled mover. The model contains results obtained by independent researchers of off-the-road locomotion and a deal of sub-models, obtained by the authors. In particular, the model includes refined formula for calculating the shape of contact area between wheel and the ground (the formula allows to take into account effect of the ground deformation module on the contact area shape); refined formula calculating the tire deflection (formula allows to take into account the inner pressure in the tire, geometry of the wheel and the ground deformation); refined formula describing the impact of speed of the wheel on the ground deformations; refined formula assessing the soil shear deformation (formula allows to take into account the phenomenon of slipping traction characteristics of the wheel). The model contains formulae for calculation of cohesion, angle of internal friction, bulk density, the thickness of the deformable layer of the ground and the shear modulus of the soil depending on the deformation modulus, this approach lets compare the results of calculations to WES-models’ results. In article set out the procedure for calculating the proposed model and an example of the calculation results (coefficient of rolling resistance, thrust coefficient, drawbar pull coefficient and rut depth after a single pass of the wheel for given values of its diameter, width, tire inner pressure, speed of the wheel, slip ratio and the wheel load).