Воронеж, Воронежская область, Россия
Рассмотрены вопросы исследования динамической устойчивости МТА методами многотельной динамики (MBD). Для создания имитационной модели использован метод виртуального моделирования в среде CAD SolidWorks и CAE-приложении SolidWorks Motion. В качестве объекта моделирования и исследования выбран МТА на базе трактора МТЗ-82.1. Была создана 3D-модель трактора, оснащенного передним и задним навесными устройствами. При этом были сохранены все основные конструктивные элементы и их ключевые геометрические и массо-инерционные параметры. Далее были сокращены и исключены из массо-инерционных расчетов все неподвижные элементы трактора. Для их замены использован шар равный им по массе из пользовательского материала повышенной плотности. Регулировкой положения шара центр масс упрощенной модели был приведен к реальному эксплуатационному центру масс трактора. Это упрощение позволяет выполнять имитационное моделирование с минимальной загрузкой компьютера. Агрегатирование трактора производилось с передне- и задненавесными модульными орудиями. Был смоделирован испытательный трек, состоящий из четырех испытательных участков с несдвигаемыми препятствиями ориентированными перпендикулярно к направлению движения агрегата. Приводятся параметры взаимодействия контактной пары опорная поверхность–колеса. Продемонстрирован процесс имитационного моделирования динамической устойчивости МТА на виртуальном стенде с контролем комплекса исследуемых параметров.
МТА, 3D-САПР, многотельная динамика, динамическая устойчивость, виртуальный стенд
ВВЕДЕНИЕ
Проблеме обеспечения устойчивости автомобильного транспорта и различных машинно-тракторных агрегатов посвящено множество работ, однако до сих пор она остается актуальной и однозначно не решена.
Наиболее известным и распространенным методом исследования устойчивости является метод натурных испытаний, однако это является самым материально затратным и продолжительным по времени методом, т.к. требуется наличие натурного образца. Альтернативой натурным испытаниям всегда выступали расчетные исследования, базирующиеся на компьютерном моделировании [2-11]. С развитием технологий компьютерного моделирования совершенствуются как расчетные методы, так и математические модели, и тем самым существенно сокращается время и материальные затраты на проектирование и доводку нового новой техники. Существующие математические модели, как правило, содержат множество упрощений, например, не учитывают все связи и особенности его конструкции. Современные компьютерные технологии многотельного моделирования (Multibody Dynamics – MBD), основанные на таких программах как MSC.ADAMS, SolidWorks Motion, LMS Virtual.lab, SimPack, TruckSim, и др. в отличие от классических методов составления математических моделей позволяют учитывать множество факторов, например, распределение масс, моментов инерции элементов в пространственной модели, кинематику подвижных частей, наличие упругих элементов и т.д. [4].
1. Бартенев И.М., Лысыч М.Н. Общая концепция блочно-модульного построения лесных почвообрабатывающих орудий // Тракторы и сельхозмашины. – 2019. – №1. – С. 18-26.
2. Бутин Д.А., Костин С.Ю., Васильев А.А., Середа П.В. Исследования устойчивости легкого коммерческого автомобиля в зависимости от жесткости несущей системы // Фундаментальные исследования. – 2017. – № 1. – С. 21-26.
3. Выгонный А.Г., Колесникович А.Н., Харитончик С. Технологии виртуальных испытаний автотракторной техники: комплексная оценка показателей управляемости и устойчивости // Материалы 79-й международной научно-технической конференции ААИ (3-4 октября 2012 г.). – 2012. – С. 9–15.
4. Выгонный А.Г. Компьютерное моделирование устойчивости и маневренности седельного автопоезда // Автомобильная промышленность. – 2011. – № 7. – С. 35–36.
5. Колесникович А.Н., Альгин В.Б., Харитончик С.В. Виртуальные испытания транспортных средств на статическую устойчивость // Повышение конкурентоспособности автотранспортных средств: сб. науч. тр. – 2004. – С. 229-233.
6. Azad N.L., McPhee J., Khajepour A. Off-road lateral stability analysis of an articulated steer vehicle with a rear-mounted load // Int. J. Veh. Syst. Model. Test. – 2005. – Т. 1. № 1–3. – С. 106–130.
7. Bietresato M., Mazzetto F. Increasing the safety of agricultural machinery operating on sloping grounds by performing static and dynamic tests of stability on a new-concept facility // Int. J. Saf. Secur. Eng. – 2018. – Т. 8. № 1. – С. 77–89.
8. Duan Z.H. Tilting stability analysis and experiment of the 3-DOF lifting platform for hilly orchards // Int. J. Agric. Biol. Eng. – 2018. – Т. 11. № 6. – С. 73–80.
9. Lysych M.N. Three-dimensional virtual dynamometer to measure the process of overcoming obstacles by disc cultivator // IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. – 2019. – Т. 392. – С. 12054.
10. Tumasov A. V. Influence of LCV bearing stiffness on its static and dynamic characteristics of stability and steerability // Mater. Phys. Mech. – 2019. – Т. 41. № 1. – С. 111–115.
11. Zhou S., Zhang S. Study on tractor semi-trailer roll stability control // Open Mech. Eng. J. – 2014. – Т. 8. – С. 238–242.
