Actual directions of scientific researches of the XXI century: theory and practice Actual directions of scientific researches of the XXI century: theory and practice Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика 2308-8877 36623 10.34220/2308-8877-2020-8-1-85-91 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ MODERN FORESTRY TECHNOLOGIES AND FOREST EXPLOITATION СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ RESEARCH OF DYNAMIC STABILITY OF THE MACHINE-TRACTOR UNIT ON THE VIRTUAL STAND ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА НА ВИРТУАЛЬНОМ СТЕНДЕ Лысыч Михаил Николаевич Lysych Mikhail Nikolaevich miklynea@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov 8 1 85 91 https://naukaru.ru/en/nauka/article/36623/view

Продемонстрированы возможности исследования динамической устойчивости МТА методами многотельной динамики (MBD). Для этого использовался виртуальный стенд, созданный в среде CAD SolidWorks и CAE-приложении SolidWorks Motion. На нем моделировалось движение МТА на базе трактора МТЗ-82.1 оснащенного навесными модульными орудиями. Поверхность движения включала четыре типа препятствий, расположенных на отдельных участках последовательно. Для анализа стадий движения МТА использовался параметр высоты подъема геометрического центра каждого из колес над опорной поверхностью и факт опрокидывания агрегата. Он показал, что преодоление одиночного линейного, одиночного последовательного и группового линейного препятствий при скорости 3,22 м/с происходит без потери устойчивости. Лишь при преодолении группового последовательного препятствия наблюдаются значительные колебания рамы трактора, однако из-за балансирной подвески передних колес они не всегда ведут к опрокидыванию агрегата. В дальнейшем с применением разработанного виртуального стенда возможно проведение исследований динамической устойчивости разных конфигураций МТА. При этом кроме трактора МТЗ 82.1 могут использоваться модели других тракторов. Также возможно изменение геометрии препятствий, углов наклона опорной поверхности, скоростного режима, параметров контакта и т.д.

The questions of studying the dynamic stability of machine-tractor unit by the methods of multi-body dynamics (MBD) are considered. The study used a virtual stand created in CAD SolidWorks and CAE application SolidWorks Motion. It simulated the movement of the machine-tractor unit on the basis of the MTZ-82.1 tractor equipped with mounted modular implements. The motion surface has four different types of obstacles located in series in separate sections. To analyze the stages of the machine-tractor unit movement, we used the parameter of the lift height of the geometric center of each of the wheels above the supporting surface and the fact of the unit rollover. He showed that overcoming a single linear, single sequential and group linear obstacles at a speed of 3.22 m/s occurs without loss of stability. Only when overcoming a group sequential obstacle, significant fluctuations in the tractor frame are observed, however, due to the balancing suspension of the front wheels, they do not always lead to the rollover of the unit. In the future, using the developed virtual stand, it is possible to conduct studies of the dynamic stability of various configurations of the machine-tractor unit. In addition to the MTZ 82.1 tractor, models of other tractors can be used. It is also possible to change the geometry of obstacles, the angles of inclination of the supporting surface, speed mode, contact parameters, etc.

 МТА 3D-CAD CAE многотельная динамика препятствия виртуальный эксперимент анализ machine-tractor unit 3D-CAD CAE multi-body dynamics obstacles virtual experiment analysis

ВВЕДЕНИЕПроблеме 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 он является самым материально затратным и продолжительным по времени, так как требует наличия натурного образца. Альтернативой натурным испытаниям выступают расчетные исследования, базирующиеся на компьютерном моделировании [2-11]. Современные компьютерные технологии многотельного моделирования (Multibody Dynamics, MBD) позволяют учитывать множество факторов, например, распределение масс, моментов инерции элементов в пространственной модели, кинематику подвижных частей, наличие упругих элементов и т.д. [4]. ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯЦелью исследования является изучение динамической устойчивости МТА при его движении по поверхности с различными типами препятствий с применением виртуального стенда.

Бартенев И.М., Лысыч М.Н. Общая концепция блочно-модульного построения лесных почвообрабатывающих орудий // Тракторы и сельхозмашины. - 2019. - №1. - С. 18-26. Bartenev I.M., Lysych M.N. Obschaya koncepciya blochno-modul'nogo postroeniya lesnyh pochvoobrabatyvayuschih orudiy // Traktory i sel'hozmashiny. - 2019. - №1. - S. 18-26. 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. Butin D.A., Kostin S.Yu., Vasil'ev A.A., Sereda P.V. Issledovaniya ustoychivosti legkogo kommercheskogo avtomobilya v zavisimosti ot zhestkosti nesuschey sistemy // Fundamental'nye issledovaniya. - 2017. - № 1. - S. 21-26. 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. Vygonnyy A.G., Kolesnikovich A.N., Haritonchik S. Tehnologii virtual'nyh ispytaniy avtotraktornoy tehniki: kompleksnaya ocenka pokazateley upravlyaemosti i ustoychivosti // Materialy 79-y mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii AAI (3-4 oktyabrya 2012 g.). - 2012. - S. 9-15. Выгонный А.Г. Компьютерное моделирование устойчивости и маневренности седельного автопоезда // Автомобильная промышленность. - 2011. - № 7. - С. 35-36. Vygonnyy A.G. Komp'yuternoe modelirovanie ustoychivosti i manevrennosti sedel'nogo avtopoezda // Avtomobil'naya promyshlennost'. - 2011. - № 7. - S. 35-36. 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. Kolesnikovich A.N., Al'gin V.B., Haritonchik S.V. Virtual'nye ispytaniya transportnyh sredstv na staticheskuyu ustoychivost' // Povyshenie konkurentosposobnosti avtotransportnyh sredstv: sb. nauch. tr. - 2004. - S. 229-233. 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. 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. - T. 1. № 1-3. - S. 106-130. 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. 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. - T. 8. № 1. - S. 77-89. 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. Duan Z.H. Tilting stability analysis and experiment of the 3-DOF lifting platform for hilly orchards // Int. J. Agric. Biol. Eng. - 2018. - T. 11. № 6. - S. 73-80. 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. Lysych M.N. Three-dimensional virtual dynamometer to measure the process of overcoming obstacles by disc cultivator // IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. - 2019. - T. 392. - S. 12054. 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. Tumasov A. V. Influence of LCV bearing stiffness on its static and dynamic characteristics of stability and steerability // Mater. Phys. Mech. - 2019. - T. 41. № 1. - S. 111-115. Zhou S., Zhang S. Study on tractor semi-trailer roll stability control // Open Mech. Eng. J. - 2014. - Т. 8. - С. 238-242. Zhou S., Zhang S. Study on tractor semi-trailer roll stability control // Open Mech. Eng. J. - 2014. - T. 8. - S. 238-242.