Оценка показателей криволинейного движения автопоезда с помощью имитационного математического моделирования

Введение: широко распространенным подходом к перевозке крупногабаритных и тяжеловесных неделимых грузов по дорогам и местности является применение многоосных колесных транспортных комплексов, представляющих собой автопоезда. При этом в следствии значительных габаритных размеров одним из важнейших свойств таких машин является поворотливость, то есть возможность двигаться по траектории большой кривизны на ограниченной площади, что особенно актуально в зонах погрузки / разгрузки. Предмет исследования: в статье представлен подход к прогнозированию показателей криволинейного движения многоосных колесных автопоездов, основанный на применении метода математического моделирования динамики систем тел. Методология и методы: суть метода заключается в создании математической модели движения автопоезда, представленного системой твердых тел, которые объединены между собой кинематическими и силовыми связями. Разработанная в рамках исследования имитационная модель позволяет с высокой точностью учитывать особенности взаимодействия колесного движителя с опорной поверхностью, перераспределение нормальных реакций между опорноходовыми модулями, а также силовые факторы, возникающие в сцепном устройстве и обеспечивающие взаимодействие между тягачом и прицепным звеном. Математическое описание взаимодействия движителя с грунтом основывается на понятии об «эллипсе трения». С применением представленной модели проведена оценка поворотливости колесного автопоезда, оснащенного прицепным звеном с поворотными и неповоротными колесами. В качестве критерия оценки использовалась потребная ширина коридора по следам наружного (забегающего) и внутреннего (отстающего) колес. Для оценки целесообразности применения прицепного звена с полноуправляемыми колесами и, соответственно, усложнения конструкции машины дополнительно проведена оценка потребной мощности привода рулевого управления. Результаты и научная новизна: разработана математическая модель динамики автопоезда, позволяющая с высокой точностью прогнозировать показатели криволинейного движения колесных транспортных средств, а также оценивать потребную мощность привода рулевого управления. Практическая значимость: разработана математическая модель движения автопоезда, позволяющая проводить широкий круг испытаний по оценке не только показателей криволинейного движения, но и подвижности в целом колесных транспортных средств любой конфигурации.

колесная машина, автопоезд, математическая модель динамики, рулевое управление, поворотливость