Підвищення курсової стійкості прямолінійного руху гусеничного трактора шляхом обліку силового впливу зі сторони робочого знаряддя

Abstract

У магістерській роботі вирішено науково-прикладну задачу підвищення курсової стійкості прямолінійного руху гусеничного трактора шляхом урахування силового впливу з боку робочого знаряддя. Розроблено програмний комплекс для розрахунку силових факторів у зоні контакту гусеничного рушія з ґрунтом при некерованому зсуві з урахуванням пружних властивостей ґрунту, анізотропії взаємодії та відсутності відносного руху бортів, а також для визначення траєкторії руху трактора з урахуванням його некерованого відхилення під дією зовнішніх сил. Проведено натурні експерименти з дослідження силової рівноваги гусеничної машини, які підтвердили однозначну залежність граничного значення зсувної сили від положення лінії її дії. Обробка осцилограм зовнішньої сили засвідчила принципово різний характер її зміни у випадках поступального та обертального зсуву. Експериментально встановлено, що поступальний зсув під дією сили, прикладеної через центр мас машини, відбувається при критичному куті 21°, що на 4° перевищує його геометричне значення, що підтверджує теоретичні положення щодо повороту годографа граничної зсувної сили внаслідок анізотропії взаємодії ґрунту з гусеничним рушієм. Доведено, що у разі прикладання зовнішньої сили поза центром мас трактора зсув починається при значно меншій силі порівняно з межею зчеплення та має характер криволінійного ковзання. Розбіжність між експериментальними і теоретичними значеннями граничної зсувної сили не перевищує 6 %, тоді як без урахування анізотропії вона досягає 17 %, що підтверджує необхідність її обов’язкового врахування в розрахунках. За результатами натурних експериментів із оцінки курсової стійкості встановлено, що некероване відхилення гусеничного трактора під дією зовнішньої позацентрової сили виникає лише після досягнення нею граничного значення. Порівняння експериментальних і розрахункових траєкторій руху показало розбіжність у межах 8 %, що підтверджує адекватність запропонованої математичної моделі та доцільність її практичного застосування.

Qualifying work for a master's degree in specialty 208 Agricultural Engineering. – Polissia National University, Zhytomyr, 2025. In the master's thesis, the scientific and applied problem of increasing the directional stability of the rectilinear movement of a tracked tractor by taking into account the force influence from the working tool has been solved. A software package has been developed and registered for calculating the force factors in the contact zone of the tracked tractor with the soil during uncontrolled shear, taking into account the elastic properties of the soil, the anisotropy of interaction and the absence of relative movement of the sides, as well as for determining the trajectory of the tractor's movement, taking into account its uncontrolled deviation under the action of external forces. Full-scale experiments have been conducted to study the force balance of a tracked vehicle, which confirmed the unambiguous dependence of the limiting value of the shear force on the position of the line of its action. Processing of the oscillograms of the external force has shown a fundamentally different nature of its change in cases of translational and rotational shear. It was experimentally established that the translational displacement under the action of the force applied through the center of mass of the machine occurs at a critical angle of 21°, which is 4° greater than its geometric value, which confirms the theoretical provisions regarding the rotation of the hodograph of the limiting shear force due to the anisotropy of the interaction of the soil with the crawler. It is proved that in the case of applying an external force outside the center of mass of the tractor, the displacement begins at a much lower force compared to the adhesion limit and has the character of curvilinear sliding. The discrepancy between the experimental and theoretical values of the limiting shear force does not exceed 6%, while without taking into account the anisotropy it reaches 17%, which confirms the need for its mandatory inclusion in the calculations. According to the results of full-scale experiments on the assessment of directional stability, it was established that the uncontrolled deviation of the crawler tractor under the action of an external eccentric force occurs only after it reaches the limiting value. Comparison of experimental and calculated trajectories of movement showed a discrepancy within 8%, which confirms the adequacy of the proposed mathematical model and the feasibility of its practical application.