Динамика шагающего передвижения экспериментального транспортного средства

Аннотация. В работе рассматривается экспериментальное транспортное средство с комбинированным способом передвижения – качением и шаганием, предназначенное для перевозки сельскохозяйственных грузов в полевых условиях. Выбор способа перемещения зависит от несущей способности опорной поверхности и пересеченности местности. При выполнении шагающего способа передвижения транспортным средством наиболее опасным является этап переноса первой и третьей подвижной частей в момент отрыва от опорной поверхности движителей. Особенность выполнения шагающего передвижения экспериментальным транспортным средством обусловлена изменениями реакций опорной поверхности между движителями, находящимися в контакте с грунтом, а также углом крена корпуса машины вследствие изменения положения центра масс всей конструкции при выполнении «шага». Характер изменения динамических параметров при шагающем способе перемещения экспериментального транспортного средства является актуальной задачей, результаты исследования которого представлены в работе за период выполнения одного «шага».
Объект. Предметом исследования являются законы изменения касательных и нормальных реакций опорной поверхности, а также угол крена экспериментального транспортного средства на грунтовых поверхностях типа суглинок, мелкий песок, глина.
Материалы и методы. Разработана математическая модель динамики машины при перемещении по различным грунтам. В качестве модели грунта принята вязко-упругопластическая модель.
Результаты и выводы. В результате численных экспериментов определен диапазон изменения кинематических параметров машины, получены характеристики перераспределения касательных и нормальных реакций опорной поверхности, а также определен угол крена при выполнении «шага» первой подвижной частью экспериментального транспортного средства на различных грунтовых поверхностях. Так, минимальные реакции на среднюю подвижную часть составили 670 Н на глинистой грунтовой поверхности, а максимальные 880 Н на мелком песке. Минимальный угол крена составил φ₂=2,23⁰ на мелком песке, а максимальный φ₃=2,75⁰ на глинистых грунтах.

1. Алейников Ю. Г., Дидманидзе О. Н. Моделирование движения опоры шагающей машины с динамической устойчивостью при помощи стенда. Инженерные технологии и системы. 2021. Т. 31. № 1. С. 80-96.

2. Брискин Е. С., Чернышев В. В., Малолетов А. В. Исследование механизма преодоления локальных препятствий мобильными робототехническими системами с шагающими движителями. Мобильные роботы и мехатронные системы: сборник материалов научной школы-конференции. М.: МГУ, 2004. C. 167-179.

3. Градетский В. Г., Князьков М. М., Семенов Е. А., Суханов А. Н. Движение мобильного робота по горизонтальным, наклонным и вертикальным поверхностям при наличии возмущений и подвижных препятствий. Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16. № 3.

4. Дидманидзе О. Н., Митягина Я. Г., Алейников Ю. Г. Методика определения рабочего пространства опоры. Плоды и овощи – основа структуры здорового питания человека. Мичуринск: ОАО "Издательский дом "Мичуринск", 2012. С. 378-380.

5. Дидманидзе О. Н., Митягина Я. Г., Алейников Ю. Г. Особенности применения датчиков в автоматической системе движения шагающих машин. Международный технико-экономический журнал. 2012. № 5. С. 72-75.

6. Дидманидзе О. Н., Митягина Я. Г., Алейников Ю. Г. Принцип перемещения опор шагающих машин во время движения. Плоды и овощи – основа структуры здорового питания человека. Мичуринск: ОАО "Издательский дом "Мичуринск", 2012. С. 381-384.

7. Методические рекомендации по определению динамических свойств грунтов, скальных пород и местных строительных материалов П 01-72.8.

8. Мясников А. С., Фомин С. Д. Повышение проходимости машинно-тракторных агрегатов на основе оптимизации способов передвижения. Перспективные тенденции развития научных исследований по приоритетным направлениям модернизации АПК и сельских территорий в современных социально-экономических условиях: мат. нац. науч.-практич. конф. Волгоград, 2021. Т. 3. С. 451-457.

9. Мясников А. С., Фомин С. Д. Численное моделирование и анализ напряженно-деформированного состояния конструктивных деталей и сборочных узлов экспериментального транспортного средства с комбинированным способом передвижения для АПК. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 1 (69). С. 575-587.

10. Фомин С. Д. Математическая модель для исследования неустановившегося криволинейного движения погрузочно-транспортного агрегата. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2017. № 1 (45). С. 234-245.

11. Чернышев А. С., Губарев С. А. Учет реологических особенностей грунта. Вектор ГеоНаук. 2016. № 1 (1). 3 с.

12. Чернышов В. В., Шаронов Н. Г., Вершинина И. П., Гончаров А. А. Динамика изменения опорных реакций двуногого шагающего движителя на деформируемых грунтах. Электротехнические системы и комплексы. 2013. № 21. С. 145-152.

13. Чернышов В. В., Арыканцев В. В. Моделирование взаимодействия стопы шагающего движителя с водонасыщенными грунтами. Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2015. № 4 (20).

14. Briskin E. S. Walking machines (elements of theory, experience of elaboration, application). Emerging Trends in Mobile Robotics: proc. of the 13th Int. Conf. on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines. Japan, 2010. Pp. 769-776.