Имитационная модель моторно-трансмиссионной установки быстроходной гусеничной машины со ступенчатой трансмиссией c бортовыми коробками передач

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Одним из основных требований, предъявляемым к имитационным моделям пространственного движения гусеничных машин, предназначенных для проведения массовых расчётов, встраивания в тренажёры для обучения управлению гусеничными машинами, а также в контроллеры бортовых электронных систем управления, является обеспечение их высокого быстродействия.

Цель работы. Статья посвящена разработке имитационной модели моторно-трансмиссионной установки быстроходной гусеничной машины со ступенчатой трансмиссией c бортовыми коробками передач для встраивания в высокоэкономичную модель криволинейного движения гусеничной машины.

Материалы и методы. Для повышения быстродействия в модели не учитывается динамика работы промежуточных агрегатов трансмиссии, а их внутренняя кинематика определяется передаточными числами. Внешняя кинематика трансмиссии обеспечивается за счёт алгоритма регуляторов скоростей ведущих колёс. Момент двигателя задаётся табличной зависимостью момента от частоты вращения коленчатого вала. Связь коленчатого вала с трансмиссией осуществляется через модель сухого трения, имитирующую работу фрикционных механизмов включения передач бортовых коробок. Имитационная модель МТУ реализована в программном комплексе Matlab\Simulink и встроена в виде динамически подключаемой библиотеки в пространственную многомассовую динамическую модель шасси гусеничной машины, разработанную автором в программном комплексе автоматизированного анализа динамики систем тел «Универсальный Механизм». С использованием полученной модели проведено моделирование поворота гусеничной машины на различных передачах и определены расчётные минимальные радиусы поворота.

Результаты. Полученные в результате моделирования расчётные радиусы хорошо согласуются с радиусами, определёнными по передаточным числам трансмиссии МТУ-объекта исследования.

Заключение. Разработанная модель МТУ на основе регуляторов скоростей ведущих колёс пригодна для встраивания в высокоэкономичную модель криволинейного движения гусеничной машины.

Об авторах

Александр Игоревич Комиссаров

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: komissarov@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0003-7476-2737
SPIN-код: 2565-9328
Scopus Author ID: 57170015600

кандидат техн. наук, доцент кафедры «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы»

Россия, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5

Список литературы

  1. Ponorac L, Blagojević I. Experimental Validation of a High speed Tracked Vehicle Powertrain Simulation Model. Measurement Science Review. 2023;23(5):192–201.
  2. Assanis DN, Bryzik W, Castanier MP, et al. Modeling and simulation of an M1 Abrams tank with advanced track dynamics and integrated virtual diesel engine. Journal of Structural Mechanics. 1999;27(4):453–505.
  3. Janarthanan B, Padmanabhan C, Sujatha C. Longitudinal dynamics of a tracked vehicle: Simulation and experiment. Journal of Terramechanics. 2012;49(2):63–72.
  4. McGough MG. Modeling of Bradley Tracked Vehicle Steering and Fuel Consumption with a Detailed Kinematic Model of the HMPT500-3 Transmission and Simplified Vehicle Dynamics. In: 2015 NDIA Ground Vehicle Systems Engineering and Technology Symposium Modeling & Simulation, Testing and Validation (MSTV) Technical Session. 2015 Aug 3–5; Michigan. Michigan, 2015.
  5. Gorelov VA, Kositsyn BB, Miroshnichenko AV, Stadukhin AA. Regulyator sistemy upravleniya povorotom bystrokhodnoi gusenichnoi mashiny s individual’nym privodom vedushchikh koles. Izvestiya MGTU MAMI. 2019;(4):21–28. (In Russ.) doi: 10.31992/2074-0530-2019-42-4-21-28
  6. Aleksandrov EE, Aleksandrova TE, Galushka YuV, et al. Imitatsionnaya model‘ krivolineinogo dvizheniya gusenichnoi mashiny so stupenchatoi transmissiei. Integrirovannye tekhnologii i energosberezhenie. 2004;(2):52–59. (In Russ.)
  7. Universal mechanism. Home page. [internet] Cited: 28.09.2023. Available from: https://universalmechanism.com/en/pages/index.php?id=1
  8. Universal mechanism 9 / Technical manual / Mechanical systems for modeling object. [internet] Cited: 28.09.2023. Available from: https://www.universalmechanism.com/download/90/eng/02_um_technical_manual.pdf
  9. Gorelov VA, Komissarov AI, Miroshnichenko AV. 8× 8 wheeled vehicle modeling in a multibody dynamics simulation software. In: Prom-Engineering, proceedings of the international scientific and technical conference. FGBOU HPE “South Ural State University” (national research university). 2015:221–225.
  10. Kciuk S, Mężyk A. Modelling of tracked vehicle dynamics. Journal of KONES. 2010;17(1):223–232.
  11. Maclaurin B. A skid steering model using the Magic Formula. Journal of Terramechanics. 2010;48(4):247–263.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структурная схема МТУ быстроходной гусеничной машины с бортовыми коробками передач. На схеме приняты следующие обозначения: ДВС — двигатель внутреннего сгорания; Г — гитара трансмиссии; ПКП — планетарная коробка передач; БР — бортовой редуктор; ВКЛ, ВКП — ведущие колёса левого и правового бортов.

Скачать (11KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Внешняя характеристика двигателя объекта исследования.

Скачать (19KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Структурная схема имитационной модели МТУ быстроходной гусеничной машины с бортовыми коробками передач: wsL , wsR — угловые скорости ведущих колёс левого и правого бортов; we — угловая скорость коленчатого вала двигателя; ws — угловая скорость входного вала гитары; TsL , TsR — приводные моменты ведущих колёс левого и правого бортов; MsL , MsR — суммарные моменты сил трения сопротивления в контакте гусеничного движителя с опорной поверхностью, приведённые к ведущим колёсам левого и правого бортов; TbL , TbR — тормозные моменты на ведущих колёсах левого и правого бортов; Te — ведущий момент двигателя; Tс — момент трения в управляемом фрикционном элементе на входе трансмиссии; JwL , JwR — моменты инерции вращающихся масс трансмиссии и гусеничного обвода, приведённые к ведущим колёсам левого и правого бортов; Je — момент инерции вращающийся элементов двигателя, приведённый к коленчатому валу двигателя; UgbL , UgbR — передаточные числа планетарных коробок передач левого и правого бортов; Ur — передаточное число гитары; Ufg — передаточное число бортового редуктора; nugbL , nugbR — коэффициенты полезного действия планетарных коробок передач левого и правого бортов; nur — коэффициент полезного действия гитары; nufg — коэффициент полезного действия бортового редуктора.

Скачать (26KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схематизированная характеристика дизеля со всережимным регулятором: 1 — внешняя характеристика; 2 — регуляторные ветви; 3 —тормозная ветвь.

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Взаимодействие имитационной модели МТУ с динамической моделью шасси быстроходной гусеничной машины в программном комплексе «Универсальный Механизм».

Скачать (37KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Пространственная динамическая модель шасси быстроходной гусеничной машины в программном комплексе «Универсальный Механизм». Цифрами обозначены тела модели: 1, 9 — натяжные колёса; 8, 16 — ведущие колёса; 2–7, 10–15 — опорные катки; 17 — подрессоренная масса.

Скачать (25KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Циклограммы управляющих воздействий на элементы управления модели гусеничной машины: а — циклограмма управляющего сигнала педали акселератора; b — циклограмма управляющего сигнала рычага переключения передач; с — циклограмма управляющего сигнала правого рычага управления поворотом.

Скачать (159KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Графики угловых скоростей ведущих колёс, полученные в результате моделирования.

Скачать (89KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Кинематическая схема поворота гусеничной машины: Vс , VL , VR — линейные скорости центра масс C, средних точек L , R левого и правого бортов машины соответственно; B — колея машины; Rc , RL , RR — радиусы поворота по центру масс C и средним точкам L , R левого и правого бортов машины соответственно.

Скачать (121KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025

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


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).