Скачать статью в pdf.УДК 631.5:62-59
DOI: 10.15507/2658-4123.030.202004.609-623
Обеспечение устойчивости транспортно-технологических машин сельскохозяйственного назначения при торможении на шинах сверхнизкого давления
Вахидов Умар Шахидович
заведующий кафедрой строительных и дорожных машин ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева» (603950, Российская Федерация, г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24), доктор технических наук, профессор, Researcher ID: AAG-8584-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4109-8406, Scopus ID: 55794612500, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Куркин Андрей Александрович
проректор по научной работе ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева» (603950, Российская Федерация, г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24), доктор физико-математических наук, профессор, Researcher ID: A-1972-2014, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3828-6406, Scopus ID: 7003446660, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Левшунов Лев Сергеевич
доцент кафедры строительных и дорожных машин ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева» (603950, Российская Федерация, г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24), кандидат технических наук, Scopus ID: 57208467666, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Молев Юрий Игоревич
профессор кафедры строительных и дорожных машин ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева» (603950, Российская Федерация, г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24), доктор технических наук, доцент, Researcher ID: AAG-8501-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0429-4590, Scopus ID: 57203352368, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Прошин Димитрий Николаевич
старший преподаватель кафедры автомобильного транспорта ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева» (603950, Российская Федерация, г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8620-157X, Scopus ID: 57214464141, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Согин Александр Васильевич
профессор кафедры строительных и дорожных машин ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева» (603950, Российская Федерация, г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24), доктор технических наук, доцент, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4384-1136, Scopus ID: 57203352293, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Введение. Повышение эффективности сельскохозяйственных работ, перемещение людей и грузов в условиях бездорожья невозможно без создания новой, высокоэффективной внедорожной техники, обладающей низким давлением на опорную поверхность. Универсальность применения данной техники накладывает на ее конструкцию дополнительные ограничения, связанные с обеспечением безопасности движения на дорогах общего пользования. Так, для обеспечения необходимой эффективности торможения при применении колес увеличенного диаметра требуются изменения в конструкции тормозных механизмов, так как для развития стандартного тормозного усилия, в соответствии с техническим регламентом о безопасности колесных транспортных средств, на колесах увеличенного диаметра нужно развитие большего тормозного момента.
Материалы и методы. В статье предложена модель расчета параметров торможения транспортно-технологических машин сельскохозяйственного назначения, оснащенных колесами сверхнизкого давления. Модель отличается от применяемых ранее тем, что выходным параметром в ней является не эффективность торможения, а разница во времени возникновения блокировки передней и задней осей.
Результаты исследования. Выполнение условия опережающей блокировки передней оси обеспечивает устойчивость движения трактора при экстренном торможении, что положительным образом сказывается на безопасности дорожного движения. Полученные результаты позволяют утверждать, что для обеспечения безопасности движения данной техники, оснащенной шинами сверхнизкого давления по дорогам общего пользования, необходимо, чтобы соотношение расстояния от центра масс до передней оси было как минимум не меньше, чем расстояние от центра масс до опорной поверхности движения.
Обсуждение и заключение. Предложенная математическая модель показала свою адекватность. Полученные зависимости позволяют обосновать разные технические решения для обеспечения безопасности дорожного движения транспортно-технологических машин сельскохозяйственного назначения, оснащенных шинами сверхнизкого давления. Так, предельно допустимая величина высоты центра масс может быть принята равной 90 % от расстояния от расположения центра масс транспортно-технологической машины сельскохозяйственного назначения до его передней (управляемой) оси.
Ключевые слова: безопасность движения, торможение, устойчивость, центр масс, занос, транспортно-технологические машины сельскохозяйственного назначения, колеса сверхнизкого давления
Финансирование: исследования выполнены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках проекта «Создание высокотехнологичного производства модельного ряда автомобилей ГАЗель Next с новой электронной архитектурой электронных систем» по Соглашению № 075-11-2019-027 от 29.11.2019 (постановление Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 года № 218).
Благодарности: экспериментальные исследования выполнены с использованием оборудования Центра коллективного пользования НГТУ «Транспортные системы».
Для цитирования: Обеспечение устойчивости транспортно-технологических машин сельскохозяйственного назначения при торможении на шинах сверхнизкого давления / У. Ш. Вахидов, А. А. Куркин, Л. С. Левшунов [и др.]. – DOI 10.15507/2658-4123.030.202004.609-623 // Инженерные технологии и системы. – 2020. – Т. 30, № 4. – С. 609–623.
Заявленный вклад соавторов: У. Ш. Вахидов – анализ математических моделей, проведение теоретических расчетов, формирование выводов; А. А. Куркин – научное руководство, анализ результатов исследований, доработка текста, корректировка выводов; Л. С. Левшунов – корректировка литературного анализа, доработка текста, корректировка выводов; Ю. И. Молев – формирование основной концепции, цели и задачи исследования, проведение расчетов, подготовка текста, формирование выводов; Д. Н. Прошин – проведение экспериментальной части исследований, корректировка текста, корректировка выводов; А. В. Согин – анализ научных источников, доработка текста, обсуждение результатов.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Поступила 11.05.2020; принята к публикации 10.07.2020;
опубликована онлайн 30.12.2020
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Injuries Related to Off-Road Vehicles in Canada / W. Vanlaar, H. McAteer, S. Brown [et al.]. – DOI 10.1016/j.aap.2014.12.006 // Accident Analysis and Prevention. – 2016. – Vol. 75. – Pp. 264–271. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0001457514003856?via%3Dihub (дата обращения: 26.10.2020).
2. Denning, G. All-Terrain Vehicle Fatalities on Paved Roads, Unpaved Roads, and Off-Road: Evidence for Informed Roadway Safety Warnings and Legislation / G. Denning, C. Jennissen. – DOI 10.1080/15389588.2015.1057280 // Traffic Injury Prevention. – 2016. – Vol. 17, Issue 4. – Pp. 406–412. – URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15389588.2015.1057280 (дата обращения: 26.10.2020).
3. Методика определения степени влияния дорожных условий и конструкционных особенностей автомобилей на безопасность дорожного движения / И. А. Ерасов, Н. А. Колесниченко, Ю. И. Молев [и др.] // Мир транспорта и технологических машин. – 2015. – № 4 (51). – С. 82–88. – URL: http://oreluniver.ru/science/journal/mtitm/archive (дата обращения: 26.10.2020). – Рез. англ.
4. Acar, E. Increasing Automobile Crash Response Metamodel Accuracy through Adjusted Cross Validation Error Based on Outlier Analysis / E. Acar. – DOI 10.1080/13588265.2014.977839 // International Journal of Crashworthiness. – 2015. – № 2. – Pр. 107–122 – URL: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/13588265.2014.977839 (дата обращения: 26.10.2020).
5. Ahmed, A. Errors in Accident Data, Its Types, Causes and Methods of Rectification-Analysis of the Literature / A. Ahmed, A. F. M. Sadullah, A. S. Yahya. – DOI 10.1016/j.aap.2017.07.018 // Accident Analysis and Prevention. – 2019. – Vol. 130. – Pp. 3–21. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0001457517302531?via%3Dihub (дата обращения: 26.10.2020).
6. All-Terrain Vehicle Safety Knowledge, Riding Behaviors and Crash Experience of Farm Progress Show Attendees / Ch. Jennissen, K. K. Harland, K. Wetjen [et al.]. – DOI 10.1016/j.jsr.2016.12.001 // Journal of Safety Research. – 2017. – Vol. 60. – Pp. 71–78. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022437516305023?via%3Dihub (дата обращения: 26.10.2020).
7. Denning, G. All-Terrain Vehicles (ATVs) on the Road: A Serious Traffic Safety and Public Health Concern / G. Denning, C. Jennissen, K. Harland [et al.]. – DOI 10.1080/15389588.2012.675110 // Traffic Injury Prevention. – 2013. – Vol. 14, Issue 1. – Pp 78–85. – URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15389588.2012.675110 (дата обращения: 26.10.2020).
8. More Fatal All-Terrain Vehicle Crashes Occur on the Roadway Than Off: Increased Risk-Taking Characterises Roadway Fatalities / G. Denning, K. Harland, D. Ellis, Ch. A. Jennissen. – DOI 10.1136/injuryprev-2012-040548 // Injury Prevention. – 2013. – Vol. 19, Issue 4. – Pp. 250–256. – URL: https://injuryprevention.bmj.com/content/19/4/250 (дата обращения: 26.10.2020).
9. The Application of Reliability Reallocation Model in Traffic Safety Analysis on Rural Roads / S. Bačkalić, D. Jovanović, T. Bačkalić [et al.]. – DOI 10.21307/tp.2019.14.1.11 // Transport Problems. – 2019. – Vol. 14, Issue 1. – Pp. 115–125. – URL: https://www.exeley.com/transport_problems/doi/10.21307/tp.2019.14.1.11 (дата обращения: 26.10.2020).
10. Dynamic Simulation of Brake Pedal Force Effect on Heavy Vehicle Braking Distance under Wet Road Conditions / M. Zamzamzadeh, A. A. Saifizul, R. Ramli, M. F. Soong. – DOI 10.15282/IJAME.13.3.2016.2.0292 // International Journal of Automotive and Mechanical Engineering. – 2016. – Vol. 13, Issue 3. – Pр. 3555–3563. – URL: http://ijame.ump.edu.my/images/Volume_13_Issue_3_2016/
11. Aksjonov, A. Design and Simulation of the Robust ABS and ESP Fuzzy Logic Controller on the Complex Braking Maneuvers / A. Aksjonov, K. Augsburg, V. Vodovozov. – DOI 10.3390/app6120382 // Applied Sciences. – 2016. – Vol. 6, Issue 12. – Pp. 382. – URL: https://www.mdpi.com/2076-3417/6/12/382 (дата обращения: 26.10.2020).
12. Wang, J.-Ch. Hydraulic Anti-Lock Braking Control Strategy of a Vehicle Based on a Modified Optimal Sliding Mode Control Method / J.-Ch. Wang, R. He. – DOI 10.1177/0954407018820445 // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. – 2019. – Vol. 233, Issue 12. – Pp. 3185–3198. – URL: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0954407018820445 (дата обращения: 26.10.2020).
13. Liu, P.-F. Dynamic Performance of Heavy-Haul Combined Train Applying Emergency Braking on Straight Line / P.-F. Liu, K.-Y. Wang. – DOI 10.1007/s11771-017-3597-3 // Journal of Central South University. – 2017. – Vol. 24. – Pp. 1898–1903. – URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s11771-017-3597-3 (дата обращения: 26.10.2020).
14. Fowler, G. F. All-Terrain Vehicle (ATV) Handling and Control, Analysis of Objective Data / G. F. Fowler, R. Larson. – DOI 10.4271/2017-01-1557 // SAE International Journal of Vehicle Dynamics Stability and NVH. – 2017. – Vol. 1, Issue 2. – Pp. 204–219. – URL: https://saemobilus.sae.org/content/2017-01-1557 (дата обращения: 26.10.2020).
15. Evaluation of Vehicle Braking Performance on Wet Pavement Surface Using an Integrated Tire-Vehicle Modeling Approach / X. Liu, Q. Cao, H. Wang [et al.]. – DOI 10.1177/0361198119832886 // Transportation Research Record. – 2019. – Vol. 2673, Issue 3. – Pp. 295–307. – URL: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0361198119832886 (дата обращения: 26.10.2020).
16. Mirzaeinejad, H. Enhancement of Vehicle Braking Performance on Split-Μ Roads Using Optimal Integrated Control of Steering and Braking Systems / H. Mirzaeinejad, M. Mirzael, R. Kazemi. – DOI 10.1177/1464419315617332 // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-Body Dynamics. – 2016. – Vol. 230, Issue 4. – Pp. 401–415. – URL: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/1464419315617332 (дата обращения: 26.10.2020).
17. Ni, J. Dynamic Modelling and Experimental Validation of a Skid-Steered Vehicle in the Pivotal Steering Condition / J. Ni, J. Hu. – DOI 10.1177/0954407016652760 // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. – 2017. – Vol. 231, Issue 2. – Pp. 225–240. – URL: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0954407016652760 (дата обращения: 26.10.2020).
18. Gray, J. P. Agile Tire Slippage Dynamics for Radical Enhancement of Vehicle Mobility / J. P. Gray, V. Vantsevich, J. Paldan. – DOI 10.1016/j.jterra.2016.01.002 // Journal of Terramechanics. – 2016. – Vol. 65. – Pp. 14–37. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022489816000045?via%3Dihub (дата обращения: 26.10.2020).
19. Vlakhova, A. V. The Skidding Modelling of an Apparatus with Turned Front Wheels / A. V. Vlakhova, A. P. Novoderov. – DOI 10.3103/S0025654419010023 // Mechanics of Solids. – 2019. – Vol. 54. – Pp. 19–38. – URL: https://link.springer.com/article/10.3103%2FS0025654419010023 (дата обращения: 26.10.2020).
20. Dynamic Modeling and Experimental Validation of Skid-Steered Wheeled Vehicles with Low-Pressure Pneumatic Tires on Soft Terrain / Sh. Tang, Sh. Yuan, X. Li, J. Zhou. – DOI 10.1177/0954407019847302 // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. – 2019. – Vol. 234, Issue 2–3. – Pp 840–856. – URL: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0954407019847302 (дата обращения: 26.10.2020).
21. Vantsevich, V. V. Road and Off-Road Vehicle System Dynamics. Understanding the Future From the Past / V. V. Vantsevich. – DOI 10.1080/00423114.2014.984726 // Vehicle System Dynamics. – 2015. – № 2. – Pp. 137–153. – URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00423114.2014.984726 (дата обращения: 26.10.2020).
22. Кузнецов, Ю. П. К вопросу о влиянии величины колесной базы автомобиля на его управляемость / Ю. П. Кузнецов, Ю. И. Молев, М. Г. Черевастов // Мир транспорта и технологических машин. – 2019. – № 3 (66). – С. 9–11. – URL: http://oreluniver.ru/public/file/archive/MT32019.pdf (дата обращения: 26.10.2020). – Рез. англ.
23. Indirect Quality Estimates of the Vehicle Movement Response to the Control Step Input / Y. Molev, M. Cherevastov, I. Erasov, L. S. Levshunov. – DOI 10.1088/1742-6596/1177/1/012029 // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – 6 p. – URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1177/1/012029 (дата обращения: 26.10.2020).
24. The Impact of Changing the Type of Understeer on Vehicle Handling / Y. Molev, M. Cherevastov, A. Sogin [et al.]. – DOI 10.1088/1757-899X/386/1/012026 // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 386. – 7 p. – URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/386/1/012026 (дата обращения: 26.10.2020).
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.