Расчет нормальной жесткости и параметров пятен контакта шин сверхнизкого давления для сельскохозяйственной техники

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Воздействие шин на деформируемую опорную поверхность определяет не только возможности машины по передвижению, но и давление на грунт через геометрические характеристики пятен контакта. Давление на грунт нормируется и ограничивается условиями сохранности его агрофизических свойств. Поэтому, при создании машин различного назначения для передвижения по деформируемым опорным поверхностям или их прицепов требуется в процессе проектирования рассчитывать давление на грунт. Однако, на сегодняшний день отсутствуют универсальные зависимости для расчета указанных параметров шин сверхнизкого давления. Это относится и к вертикальному, и к наклонному расположению шин.

Цель работы – разработка и реализация универсальных методик расчета нормальной жесткости и параметров пятен контакта шин сверхнизкого давления для сельскохозяйственной техники.

Материалы и методы. При моделировании использовались программные продукты: Excel; MatLab; Curve Expert Professional.

Результаты. Получена универсальная расчетно-экспериментальная зависимость для определения нормальной жесткости шин сверхнизкого давления, в том числе при возможном наклоне оси вращения колеса. Зависимость учитывает давление в шине, нормальную нагрузку на колесо, угол наклона оси вращения и геометрические характеристики шины. Получена формула для определения контурной площади пятна контакта шины сверхнизкого давления. Она позволяет рассчитывать текущее давление на грунт, которое не должно превышать нормируемой величины.

Заключение. Разработана и реализована методика расчета нормальной жесткости и параметров пятна контакта для шин сверхнизкого давления: длины контакта, контурной площади и давления в контакте. Методика является универсальной для всех шин сверхнизкого давления.

Об авторах

Екатерина Викторовна Балакина

Волгоградский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: fahrgestell@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5152-9340
SPIN-код: 2595-2802

д-р техн. наук, профессор кафедры «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей»

Россия, Волгоград

Захид Адыгезалович Годжаев

Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ

Email: fic51@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1665-3730
SPIN-код: 1892-8405

чл.-корр. РАН, д-р техн. наук; заместитель директора по инновационной и внедренческой деятельности

Россия, Москва

Александр Александрович Коньшин

Волгоградский государственный технический университет

Email: alex.tiger.vd.1999@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7786-5913
SPIN-код: 3503-9285

аспирант кафедры «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей»

Россия, Волгоград

Михаил Сергеевич Кочетов

Волгоградский государственный технический университет

Email: kochetov_m.s.1995@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2527-6890
SPIN-код: 9405-4356

н.с. кафедры «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей»

Россия, Волгоград

Список литературы

  1. Pacejka H.B. Tire and Vehicle Dynamics. Waltham: Butterworth-Heinemann, 2012. doi: 10.1016/C2010-0-68548-8
  2. Тарасик В.П. Теория движения автомобиля. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2022.
  3. Балакина Е.В., Кочетков А.В. Коэффициент сцепления шины с дорожным покрытием. М.: Иннновационное машиностроение, 2017.
  4. Brunotte J., Lorenz M. Anpassung der Lasteinträge landwirtschaftlicher Maschinen an die Verdichtungsempfindlichkeit von Böden – Wunschtraum oder bereits Realität? // Tagungsband „Jahr des Bodens“. Würzburg: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, 2015. P. 11-17. Дата обращения: 24.01.2022. Режим доступа: https://www.lfl.bayern.de/mam/cms07/iab/dateien/jahr-des-bodens-2015_tagung_tagungsband.pdf
  5. Прядкин В.И., Шапиро В.Я., Годжаев З.А. и др. Транспортно-технологические средства на шинах сверхнизкого давления. Воронеж: Изд-во ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова, 2019.
  6. Годжаев З.А., Гончаренко С.В., Артёмов А.В. и др. Расчетно-экспериментальная оценка воздействия на почву шин сверхнизкого давления мобильных энергосредств // Тракторы и сельхозмашины. 2020. Т. 87, № 3. С. 35–47. doi: 10.31992/0321-4443-2020-3-35-47
  7. Ревенко В.Ю., Годжаев З.А., Русанов А.В. Методы оценки площади контакта колесных движителей с опорным основанием // Тракторы и сельхозмашины. 2019. Т. 86, № 5. C. 48–54. doi: 10.31992/0321-4443-2019-5-48-54
  8. Leiva-Villacorta F., Vargas-Nordcbeck A., Aguiar-Moya J.P. et. al. Influence of Tire Footprint Area and Pressure Distribution on Pavement Responses // The Roles of Accelerated Pavement Testing in Pavement Sustainability. Cham: Springer, 2016. P. 685–700. doi: 10.1007/978-3-319-42797-3_45
  9. Minca C. The determination and analysis of tire contact surface geometric parameters // Review of the Air Force Academy. 2015. Vol. 13, N 1(28). P. 149-154. Дата обращения: 24.01.2022. Режим доступа: https://www.afahc.ro/ro/revista/2015_1/149.pdf
  10. Ivanov V. Analysis of tire contact parameters using visual processing // Advances in Tribology. 2010. Vol. 2010. P. 491723. doi: 10.1155/2010/491723
  11. Котляренко В.И., Гончаренко С.В., Годжаев З.А. и др. Шина сверхнизкого давления – оптимальный движитель для транспортных средств на слабонесущих грунтах // Тракторы и сельхозмашины. 2014. Т. 81, № 2. С. 17–21. doi: 10.17816/0321-4443-65619
  12. Шапиро В.Я., Дмитриев В.Н., Годжаев З.А. и др. Исследование шин сверхнизкого давления для снегоболотоходов // Труды НАМИ. 2009. № 241. С. 123–131.
  13. Balakina Е.V., Zadvornov V.N., Sarbaev D.S. et. al. The calculation method of the length of contact of car tires with the road surface // IOP Conf. Ser. Mat. Sci. Eng. 2019. Vol. 632. doi: 10.1088/1757-899X/632/1/012022
  14. Khaleghian S., Ghasemalizadeh O., Taheri S. Estimation of the tire contact patch length and normal load using intelligent tires and its application in small ground robot to estimate the tire-road friction // Tire Science and Technology. 2016. Vol. 44, N 4. P. 248–261. Дата обращения: 24.01.2022. Режим доступа: http://hdl.handle.net/10919/75187
  15. Tomaraee P., Mardani A., Mohebbi A., et al. Relationships among the contact patch length and width, the tire deflection and the rolling resistance of a free-running wheel in a soil bin facility // Spanish Journal of Agricultural Research. 2015. Vol. 13, N 2. doi: 10.5424/sjar/2015132-5245
  16. Гончаренко С.В., Годжаев З.А., Артёмов А.В. и др. Упругие характеристики шины сверхнизкого давления. Вертикальные нагрузки // Автомобильная промышленность. 2020. № 8. С. 18–21.
  17. Гончаренко, С.В. Упругие характеристики шины сверхнизкого давления. боковые и тангенциальные нагрузки / С.В. Гончаренко, З.А. Годжаев, В.И. Прядкин и др. // Автомобильная промышленность. 2020. № 10. С. 32–36.
  18. Кристальный С.Р., Балакина Е.В., Попов Н.В. Трение в контакте ошипованного колеса с твердой обледенелой опорной поверхностью // Трение и износ. 2022. Т. 43, №1. C. 92–104. doi: 10.32864/0202-4977-2022-43-1-92-104
  19. Балакина Е.В., Задворнов В.Н., Березовский М.С. и др. Исследование коэффициентов жёсткости шин. Коэффициент радиальной жёсткости // Автомобильная промышленность. 2020. № 8. С. 7–10.
  20. Балакина Е.В., Задворнов В.Н., Березовский М.С. и др. Исследование коэффициентов жёсткости шин. Коэффициент боковой жёсткости // Автомобильная промышленность. 2020. № 9. C. 18–20.
  21. Сальников В.И., Барашков А.А., Задворнов В.Н. и др. Расчетно-экспериментальные универсальные зависимости для определения радиальной жесткости шин // Автомобильная промышленность. 2014. № 7. С. 13–14.
  22. Задворнов В.Н., Балакина Е.В., Мищенков Н.А. Прогнозирование износа протектора по жесткостным характеристикам шин // Трение и износ. 2020. Т. 41, №4. C. 485–490.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фотографии исследуемых шин.

Скачать (362KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Расчетно-экспериментальные нагрузочные характеристики шины 1300х600-533: 1 – р =20 кПа; 2 – р =30 кПа; 3 – р =60 кПа; 4 – р =70 кПа.

Скачать (58KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Нормальная жесткость шины 1300х600-533: 1 – р =20 кПа; 2 – р =30 кПа; 3 – р =60 кПа; 4 – р =70 кПа.

Скачать (37KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Коэффициенты для расчета нормальной жесткости шин сверхнизкого давления: линии – расчет по зависимостям (3); точки – эксперимент.

Скачать (39KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».