Визначення показників курсової стійкості автогрейдера на основі дослідження його аналітичної моделі руху Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.878.2 DOI: 10.30977/BUL.2219-5548.2020.88.2.43

ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИК1В КУРСОВО1 СТ1ЙКОСТ1 АВТОГРЕЙДЕРА НА ОСНОВ1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЙОГО АНАЛ1ТИЧНО1 МОДЕЛ1 РУХУ

Шевченко В.О., Чаплигша О.М. Харкчвський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ун1верситет

Анотаця. На ocHoei анал1зу даних експериментальних до^джень розроблена математична модель руху автогрейдера в процес виконання технологiчних операцт. Модель дозволяе врахо-вувати варiативнiсть координат прикладання головного вектора сил зовншнього опору на ро-бочому оргат, а також дозволяе описати не ттьки плоский рух автогрейдера тд дiею змтних сил опору, але й рух у разi блокування основного вiдвалу в tрунтi. Пропонована модель дозволяе з високою достовiрнiстю виконувати аналтичний аналiз параметрiв курсовог ^m^^i автогрейдера.

Ключов1 слова: рух автогрейдера, траекторiя, показники курсовог ^m^^i, дестабмзуваль-ний момент.

Вступ

Щц час виконання автогрейдером бшьшо-ст технолопчних операцш основний вщвал розташовусться тд кутом до поздовжньо! ос машини. Крiм того, частина операцш вико-нусться вщвальним робочим органом, уста-новленим тд кутом у вертикальнш площит. Це призводить до того, що координати прик-ладення головного вектора сил опору сере-довища, що розроблясться, розмщуються асиметрично щодо поздовжньо! площини симетри автогрейдера.

Таке асиметричне навантаження силами опору та додатковi боковi зусилля, що вини-кають, провокують вщхилення автогрейдера з планово! траeкторi! руху. Це знижуе показники якосп виконувано! роботи та викликае падання процуктивностi через необхiцнiсть виконання додаткових проходiв.

Для усунення зазначених недолшв потрь бно бiльш докладно дослщити закономiрнос-тi формування показникiв курсово! стiйкостi колiсних землерийно-транспортних машин (ЗТМ), зокрема автогрейдерiв.

Аналiз публiкацiй

Виконаний огляд науково-техшчно! шфо-рмацi! засвщчив що, як правило, критерiем курсово! стшкосп цослiцники пропонують використовувати коефщенти, що цорiвню-ють вiцношенню сумарного силового чинни-ка, який сприяе утриманню машини на пла-нованш траекторi! руху, до сумарного силового чинника, що сприяе вщхиленню машини з ще! траектори [1, 2]:

P

к = >

[к, ] •

(1)

де Р - сумарний силовий чинник, що утри-муе машину на планованш траекторi! руху; Рдест - сумарний силовий дестабшзувальний чинник, який сприяе вiцхиленню машини вщ плановано! траекторi! руху; ^ - норматив-

не або регламентоване значення коефщента.

Аналiз технологiчних операцш, як вико-нуються автогрейдером, показав, що перева-жна бiльшiсть з них виконуеться на захоп-леннях велико! довжини. Щд час руху маши-ни оператор може активно втручатися в роботу автогрейдера, змiнюючи параметри ро-бочого обладнання та процесу розроблення середовища. Це дозволяе утримати машину на планованш траектори руху.

Пропоноваш в науково-техшчнш лггера-турi цослiцження та залежностi не дозволя-ють розробити рекоменцацi! щодо ращона-льних способiв керування автогрейдером з метою утримання його на планованш траектори руху тд час виконання технолопчних операцш.

Мета i постановка завдання

Метою дослщження е розроблення мате-матично! моцелi руху автогрейдера тд час виконання технолопчно! операцi!.

Вир1шення проблеми

Провеценi пошуковi експерименти показали, що траекторiя руху автогрейдера може формуватися рiзними способами [3, 4] (рис. 1):

1) лшшна траекторiя руху автогрейдера (рис. 1, а) формуеться в тих випадках, коли робочi опори на вiдвалi порiвняно невеликi. У цш ситуацi! вiцхилення реально! траектори

руху автогреидера в1д плановано1 не реестру-

еться;

2) у ситуащях, коли коефщент зчеп-лення рушив з опорною поверхнею незнач-ниИ, зафжсовано рух автогрейдера у процес виконання технолопчних операцш по криво-лшшнш траекторп (рис. 1, б);

3) наИбшьш часто в процес р1зания грунту фжсуеться кусково-лшшна траектор1я руху автогрейдера (рис. 1, в). Зокрема машина на початковому етат рухаеться прямоль ншно, пот1м м1рою зростання зовшшшх опо-р1в вона гальмуеться, розвертаеться навколо точки блокування в1двалу И дал1 продовжуе прямолшшне перемщення.

У вс1х ситуащях втрати курсово! стшкост1 сл1д в1дзначити, що поперечне змщення ма-шини в1дбуваеться поступово на деякш дис-танцп перемщення (захватщ). З огляду на тоИ факт, що бшьшють робочих операцш, виконуваних автогреИдером, рекомендуеться проводити з перекриттям проходш, як крите-рш курсово! стшкост1, у першому наближен-ш, можна приИняти або коефщент перекрит-тя проходш ^, або в1дпов1дне Иому норма-тивне поперечне змщення краю в1двалу (машини).

Ур (I) < уп (I) ±Е(

(2)

Рис. 1. Види траекторш руху автогреИдера тд час виконання технолопчних операцш

У цьому випадку критер1ем курсово! стш-кост на захватщ, довжиною I, можна вважа-ти умову:

де ур (I) - поперечне змщення машини тд час руху по реальнш траекторп руху; уп (I) -поперечне змщення машини за умови руху по планованш траекторп руху; ве - допусти-ме в1дхилення, визначене на тдстав1 шфор-мацп, наведено! в дов1дковш л1тератур1 [5-7], табл. 1:

де В - ширина в1двалу автогреИдера; а -кут захоплення в1двалу; в - кут перекосу вь двалу у вертикальнш площинц кп - коефщ-ент перекриття прохода.

З точки зору ощнки критердо курсово! стшкост необх1дно обчислити в1дхилення реально! траекторп руху краю в1двалу автогреИдера щодо заплановано! траекторп руху на заданш дистанцп, яка в1дпов1дае довжиш забою або захватки. Теоретичн досл1дження в цьому випадку повинн грунтуватися на аналь з1 динам1чно! модел1 руху автогреИдера тд час виконання технолопчно! операцп.

Процеси р1зання, перемщення, перемшу-вання 1 планування грунту робочим органом автогреИдера, як правило, е складними ф1зич-ними явищами, точниИ опис яких мае певт труднощ!

Зпдно з результатами експериментального досл1дження будь-якиИ технолопчниИ процес, якиИ виконуеться автогреИдером, може бути представлениИ у вигляд1 сукупност двох ета-

шв руху:

- на першому початковому етап робоча операщя, що виконуеться, характеризуеться д1ею змшних сил робочого опору. Викликано це змшою сил опору копання у раз1 змшно! глибини р1зання 1 сил опору з боку призми розроблювального матер1алу, яка формуеться перед в1двалом. Експерименти показують, що саме на цьому еташ руху наИбшьш 1мов1рна втрата курсово! стшкост автогреИдера;

- другиИ етап руху характеризуеться стабь л1защею значень сил робочого опору. Под1бне явище викликане тим, що глибина р1зання, як правило, не змшюеться, а отже, опр р1занню так само залишаеться пост1Иним. Кр1м цього, обсяг призми матер1алу перед основним вывалом так само залишаеться стабшьним. Особливо це проявляеться, якщо кути захоплення в1дмшш в1д 90°. За умови сталого режиму на-вантаження втрата курсово! стшкост можли-ва внасл1док змши властивостеИ середовища И опорно! поверхш (змши характеристик грунту И коефщента зчеплення), тобто тд час розро-блення атзотропного середовища.

Оскшьки TpaeKTopÎH руху автогрейдера формусться BCiM комплексом зусиль, що дь ють на нього, сам процес пересування машини належить до област динамши твердих тш У цьому випадку перемщення машини знач-нi, що дозволяе вщнести задачу опису траектори руху до завдань динамiки великих пе-ремiщень [8, 9]. Це дозволяе тд час обгрун-тування та розроблення динамiчноï моделi системи використовувати загальноприйнят спрощення та допущення, а саме:

1) оскiльки параметри курсовоï стiйкостi визначаються в процес перемiщення машини на великi вщстат (вiд декiлькох метрiв до декшькох десяткiв метрiв), то пружними де-формацiями приводу управлiння, робочого обладнання та несучоï металоконструкцiï нех-

туемо, зважаючи на 1х неiстотностi порiвняно iз загальним перемiщенням усiеï машини;

2) у динамiчнiй моделi насамперед вра-ховуються фрикцiйнi зв'язки, що дозволяе перейти до розгляду одномасноï динамiчноï схеми, яка описуе плоский рух автогрейдера;

3) технологiчнi операцiï виконуються на горизонтальному майданчику, який не мае поздовжнiх i поперечних ухилiв;

4) середовище, яке розробляеться, одно-рiдне та мае властивостi iзотропностi. Подiб-не спрощення дозволяе використовувати де-термiнованi залежностi для опису сил опору;

5) тяговi зусилля розвиваються балан-сирним вiзком автогрейдера, разом з цим передня вюь е веденою, подiбна компоновка властива для 70 % вироблюваних автогрей-дерiв;

Таблиця 1 - Рекомендован значения допустимого змщення г е краю ввдвалу автогрейдера в процеа виконання технолопчних операцiй

Вид техноло-пчно1 опера-цй'

Розрахункова схема

Значення k0

Значення ге

Зар1зання, промшева схема

Розпушений грунт 1,15-1,3

(kn -1) • B •

Грунт непо-рушено1 структури 1,25-1,6

• sin а • cos г

Зар1зання, пошарова схема

Розпушений грунт 1,45-1,7

Грунт непо-рушено! структури до 2

(kn -1) • ko • B •

• sin а • cos г

Перемщення грунту

1,1-1,15

B • sin а • (kn -1)

6) сучаст автогрейдери е енергонасиче-ними машинами, оскшьки вони обладнат двигунами внутршнього згоряння з надлиш-ковою потужтстю. Для виконання робочих операцiй копання грунту, коли швидкосп руху машини мал^ а наведена маса оберто-вих елементiв трансмiсi! i маховика двигуна в десятки й сотт разiв перевищують масу

самого автогрейдера, зi змiною величини зо-втштх опорiв число обертiв валу двигуна змшюеться незначно. В експериментах зафь ксовано зниження числа обертiв колшчасто-го валу не бiльше тж на 5 %, що не суттево. У розрахунках вважаемо, що воно залиша-еться постiйним.

Прийнят спрощення та допущення дозволять перейти до розроблення розрахунково! динамiчноl схеми автогрейдера. Значна кшь-юсть дослiдникiв схилясться до аналiзу плоского руху машини в горизонтальнiй площи-ш (у площинi опорно! поверхнi) [2]. Аналiз пошукових експериментiв, проведених на автогрейдерi ДЗК-251 в умовах науково-навчального полiгону кафедри БДМ ХНАДУ дозволили визначити принциповi вiдмiнностi розроблювано! моделi автогрейдера вiд ная-вних, а саме: у процес виконання технолоп-чних операцiй автогрейдером можливе бло-кування вiдвалу зростаючими силами робо-чого опору (опору рiзання середовища, що розробляеться, й опору перемщенню приз-ми). У цьому випадку в експериментах фш-сувався поворот автогрейдера щодо точки блокування вщвалу. Слiд зазначити, що змь на характеру руху машини призводить до змiни як динамiчноl схеми, так i рiвняння руху.

Рух автогрейдера може бути об'ективно й повно описаний за допомогою двох динамiч-них схем, а вщповщно й математичних моделей (рис. 2):

- плоский рух машини тд дiею зовшшшх сил (рис. 2, а);

- обертання машини щодо точки блоку-вання вщвалу (рис. 2, б).

Математична модель руху автогрейдера о

на першому етат складена на основi рiвнянь

Шаля для плоского руху твердого тша [10]. б

Запропонована модель автогрейдера мае три узагальненi координати i мютить три ди- Рис. 2. Розрахунковi схеми автогрейдера: а -ференцшних рiвняння другого ступеня. розрахункова схема автогрейдера для ета-

пу вшьного плоского руху; б - розрахун-кова схема автогрейдера для етапу обер-тання навколо точки стопоршня вщвалу

mx = (Tj + T2) • cos p - (Wf j + Wf 2) • cos p - (P6l + Рб2) • sin (p-Wa • cos p - W6 • sin p-

~(Wf 3j + Wf 32) • cos(Po + p) + (Рбз: + Рб 32) • sin(Po + p);

my = (Tj + T2) • sin p- (Wf j + Wf 2) • sinp + (Рб1 + Рб2) • cosp- Wz • sinp + W6 • cosp--(Wf 3! + Wf 32) • sin(Po + p) - (Рб 3! + Рб 32) • cos(Po + p);

I CP = (T2 - Tj + Wf j - Wf 2) • 2 - (Рбj + Рб 2) • A + W • I3 + W6 • I2 - Wf 3j • r - Рб31 • r --W • г -Р •r

rr f 32 ¡3 ±б32 '4-

(3)

На другому етапi руху, коли основний вь двал автогрейдера блокусться та вiдбуваeться поворот машини навколо точки блокування, динамiчна модель мае один стутнь свободи. Рiвняння руху представлено залежнiстю [11]:

IaA = T • (I3 -|) + T • (I3 +1) -

-Р + Рб 2) • (А + 4) - Wf j • (/3 -1) - (4) -Wf 2 • (/3 +1) - Wf 31 • r - Р6 31 • г6 -

W f 32 • r7 - Рб32 • г8 - W • (/3 - /7) - WW • /8.

Формально умовою переходу вщ першого етапу руху до другого е рiвнiсть суми проек-цiй рушiйних сил i суми проекцш сил опору на поздовжню вiсь автогрейдера:

У Р <У Р

L^ дв <

сопр

(5)

На пiдставi динамiчноï схеми (рис. 2, а) ця умова набувае вигляду:

V2 2 У

x + y • соб(ф - arctg — <

je (6)

< Wf ! + Wf 2 + ^ + (Wf 3! + Wf 32).

У запропонованих залежностях викорис-товуються наведенi нижче позначення: x, y, ф, ф - узагальнеш координати; m - маса

автогрейдера; I, IOl - момент шерци автогрейдера в горизонтально площинi вщповщ-но до центру мас i точки блокування вщвалу; l1, l2, l3, l4, l5, l6, l7 - лшшш розмiри, вказанi на рис. 2; а - кут захоплення поворотного вщвалу; р0 - кут повороту передшх колiс; Т„Т2

- тяговi зусилля, що розвиваються вщповщ-но до правого й лiвого ведучих бортiв автогрейдера; Wfj, Wf2, Wf31, Wf32 - сили опору перекочування колiс автогрейдера; Рб1, Рб2, Рб31, Рб32 - сили опору бiчному зсуву колiс автогрейдера; Wz - горизонтальний складник опору копання уздовж поздовжньоï осi автогрейдера; W6 - бiчний складник опору копання, спрямований перпендикулярно поздовжнш осi автогрейдера.

Опори перекачуванню колю автогрейдера визначаються за допомогою залежносп:

Wf 1 = N • f ;Wf2 = N2 • f ;

Wf31 = N3, • f ;Wf32 = N32 • f,

(7)

де f - коефщент опору перекочування колеса; Nf j, Nf 2, Nf 31, Nf 32 - опорш реакцiï на

вiдповiдних колесах.

Значення опорних реакцш визначаються формулами:

N = G - WB - N3 - N2;

G •16 + m •jPc2 + y2 • sin(ф-arctg У) • h + WB • (l3 - - N3 •^

N2 = -

N3 = N31 + N32 =

i 2 2 y

m • g • l1 + m •л/Pc + y • cos^- arctg— ) • h1 - WB ■ (l1 +12 )

_x_

(l1 +14) '

(8)

де G = m • g - сила тяжшня автогрейдера; WB - вертикальний складник сили опору ко-пання.

Тяговi зусилля на провщних бортах ви-значаються залежностями [12, 13]

T = N1 •Фсц f1 - av - bV ] ;

bv5 ],

T2 = N2 •фсц

(9)

1 - av -

де v - дшсна швидкiсть руху автогрейдера:

V. 2 -2 x +y •cos

Ф - arctg — x

Складники опорiв копання визначаються типом виконуваноï технологiчноï операцiï. У загальному випадку

W = f ( x, y, ф); W6 = Vl • W ; We =V 2 • Wz,

(10)

де y1, y2 - коефiцiенти, що визначаються експериментально.

Розроблена математична модель руху автогрейдера дозволяе дослщжувати показники його курсовоï стiйкiсть залежно вiд рiзнома-штних чинникiв. Наприклад, у разi зггкнення вiдвалу з жорсткою важкопереборною перешкодою розрахунковим шляхом для автогрейдера ДЗК 251 були визначеш умови втра-ти курсовоï стшкосп залежно вiд початковоï швидкостi (рис. 3, 4) i координат точки сто-поршня вiдвалу.

l

6

Рис. 3. Умови втрати курсово! спйкосп залежно вщ початково! швидкосп автогрейдера

п5

3.5

х 1СГ

—:--:--:--:—

■ Мдест Ыутр

&

2.5 2 1.5 1

0.5

о

•Q.5

О 0.2 0.4 0.6 О. В 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

|3,м

Рис. 4. Умови втрати курсово! стiйкостi залежно вiд координат точки стопоршня вiдвалу

рдх по планоданю

траЕшорн

% §

а ч

дтрптп

курсобо ! стшкост

_i_I_1_

Висновки

Розроблена математична модель руху автогрейдера дозволяе виконувати анатз пока-зниюв курсово! стiйкостi. За !! допомогою можна розробити перелш заходiв, якi дозво-ляють утримати в машину на планованш тра-екторi! в процесi виконання технолопчних операцiй.

Лiтература

1. Коваль А.Б. Визначення умов забезпечення курсово! стшкосп ушверсальних землерийних машин: автореф. дис. на здобуття наук. ступе-

ня канд. техн. наук: спец. 05.05.04 «Машини для земляних, дорожшх i люотехшчних роби». - Днiпропетровськ, 2014. - 21 с.

2. Артемов Н.П. Повышение устойчивости движения тхотного агрегата при изменении технических параметров системы управления: ав-тореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.05.11 «Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства». - Харьков, 2006. - 179 с.

3. Чаплыгина А.М. Экспериментальное исследование показателей курсовой устойчивости автогрейдера // Вюник нацюнального ушверси-тету водного господарства та природокорис-

тування: збiрник наукових праць. - PiBHe: НУВГП, 2015 - Вып. 2(70) - С. 342-353.

4. Chaplygina A.M., Shevchenko V.O., Beztsennaya Zh.P. Methods to determine measures providing a motor-grader road-holding ability // IX International conference for young researchers. Technical sciences. Industrial management. Proceedings. - Burgas, Bulgaria, 2015. - С. 52-57.

5. Холодов A.M., Ничке B.B., Назаров Л.В. Зем-леройно-транспортные машины. - Харьков: Вища школа, 1982. - 192 с.

6. Ничке В.В. Надежность прицепного и навесного оборудования тракторов. - Харьков: Ви-ща школа, 1985. - 152 с.

7. Дорожно-строительные машины: справочное пособие / И.П. Бородачев и др. - 3-е изд., пе-рераб. и доп. - Москва: Машгиз, 1963. - 596 с.

8. Шевченко В.О., Ярижко О.В., Резшков О.О. Динамжа i мщшсть будiвельних i дорожшх машин: навч. поаб. - Харшв: ХНАДУ. -2014. - 190 с.

9. Назаров Л.В. Динамика колесных землеройно-транспортных машин: дисс. на соиск. наук. ступеня д-ра тех. наук: спец. 05.05.04 «Машины для земляных и дорожных работ». - Харьков, 1997. - 212 с.

10. Маркеев А.П. Теоретическая механика: справочное пособие. - Москва: ЧеРо, 1999. - 572 с.

11. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах. Том 2: Динамика. - 3-е изд. - Москва: Наука, 1966. - 1309 с.

12. Воронович А.В. Совершенствование автогрейдеров массой 15...16 т комплектацией энергосиловыми модулями повышенной надежности: дис. кандидата технических наук: 05.05.04. - Харьков, 2007. - 244 с.

13. The analytical research of the dynamic loading effect on the road-holding ability characteristic signs of earth-moving machine / A. Chaplygina, V. Shevchenko, Krasnokutsky V., Logvinov E. // International scientific journal trans & motauto world - Scientific technical union of mechanical engineering industry-4.0. - Sofia, Bulgaria, 2018. - Vol. 3. - Issue 2. - С. 57-61.

References

1. Koval A.B. Viznachennya umov zabezpechennya kursovoyi stijkosti universalnih zemlerijnih mashin: avtoref. dis. na zdobuttya nauk. stu-penya kand. tehn. nauk: spec. 05.05.04 «Mashi-ni dlya zemlyanih, dorozhnih i lisotehnichnih robit». - Dnipropetrovsk, 2014. - 21 s.

2. Artemov N.P. Povyshenie ustojchivosti dvi-zheniya pihotnogo agregata pri izmenenii teh-nicheskih parametrov sistemy upravleniya: avtoref. dis. na zdobuttya nauk. stupenya kand. tehn. nauk : spec. 05.05.11 «Mashiny i sred-stva mehanizacii selskohozyajstvennogo proizvodstva». - Harkov, 2006. - 179 s.

3. Chaplygina A.M. Eksperimentalnoe issledo-vanie pokazatelej kursovoj ustojchivosti av-togrejdera // Visnik nacio-nalnogo universitetu vodnogo gospodarstva ta prirodokoristuvannya. Zbirnik naukovih prac. - Rivne: NUVGP, 2015. - Vyp. 2(70) - S. 342-353.

4. Chaplygina A.M., Shevchenko V.O., Beztsennaya Zh.P. Methods to determine measures providing a motor-grader road-holding ability // IX International conference for young researchers. Technical sciences. Indus-trial management. Proceedings. - Burgas, Bulgaria, 2015. - S. 52-57.

5. Holodov A.M., Nichke B.V., Nazarov L. V. Zem-lerojno-transportnye mashiny. - Harkov: Visha shkola, 1982. - 192 s.

6. Nichke V.V. Nadezhnost pricepnogo i naves-nogo oborudovaniya traktorov. - Harkov: Visha shkola, 1985. - 152 s.

7. Dorozhno-stroitelnye mashiny: spravochnoe posobie / I.P. Borodachev i dr. - 3-e izd., pe-rerab. i dop. - Moskva: Mashgiz, 1963. - 596 s.

8. Shevchenko V.O., Yarizhko O.V., Reznikov O.O. Dinamika i micnist budivelnih i dorozhnih mashin: navch. Posibnik. - Harkiv: HNADU, 2014. - 190 s.

9. Nazarov L.V. Dynamyka kolesnbikh zemleroino-transportnbikh mashyn. Dyss.na so-ysk. nauk. stupenia d-ra tekh.nauk: spets. 05.05.04 «Mashynbi dlia zemlianbikh y dorozhnbikh rabot». - Harkov, 1997. - 212 s.

10. Markeev A.P. Teoreticheskaya mehanika: spra-vochnoe posobie. - Moskva: CheRo, 1999. -572 s.

11. Bat M.I., Dzhanelidze G.Yu., Kelzon A.S. Teoreticheskaya mehanika v primerah i zadachah. Tom 2: Dinamika. - Izd. 3. - Moskva: Nauka, 1966. - 1309 s.

12. Voronovich A.V. Sovershenstvovanie avto-grejderov massoj 15...16 t komplektaciej energosilovymi modulyami povyshennoj nadezhnosti: dis. ... kandidata tehnicheskih nauk: 05.05.04. - Harkov, 2007. - 244 s.

13. The analytical research of the dynamic loading effect on the road-holding abil-ity characteristic signs of earth-moving machine / A.Chaplygina, V.Shevchenko, Krasnokutsky V., Logvinov E. // International scientific journal trans & motauto world - Scientific technical un-ion of mechanical engineering industry-4.0, Sofia, Bulgaria, 2018. -Vol. 3 (2018). - Issue 2. - S. 57-61.

Шевченко Валерш Олександрович, к.т.н., доцент, +380(57) 738-77-97, valery03102016@gmail.com, Чаплигша Олександра Миха&твна, асистент, +380(93)349-06-07, olexandrachaplygina@gmail.com, Харшвський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет

Determination of indexes of the motor grader ^urse stability on the basis of studying its analytical model of movement

Abstract. A motor grader is one of the main machines of road-building production. During construction of earth structures with its help a huge amount of technological operations are executed, namely intrasurface interference and cutting of ground, its transportation in lateral direction, planning of the surface etc. Each of these operations is characterized by geometrical indexes of the installation of the main dump in the place that defines the nature and coordinates of total resistance on the part of the developed ground. Based on the analysis of experimental research data, a mathematical model of the movement of the grader in the process of performing technological operations is developed. The model allows to take into account the variability of the coordinates of the application of the main vector of external resistance forces on the working body, and also makes possible to describe not only the plane movement of the grader by the action of variable resistance forces, but also the movement in the case when the main dump is blocked in the ground. The proposed model enables with a high degree of reliability to perform an analytical analysis of the directional stability parameters of the grader.

Key words: motor grader movement, trajectory, indicators of exchange rate stability, destabilizing moment.

Shevchenko Valery, PhD, Associate Professor, +380(57) 738-77-97, valery03102016@gmail.com, Chaplygina Oleksandra, Phd Student, +380(93)349-06-07, olexandrachaplygina@gmail.com, Kharkiv National Automobile and Highway University, Yaroslava Mudrogo st, 25, Kharkov, Ukraine, 61002.

Определение показателей курсовой устойчивости автогрейдера на основе исследования его аналитической модели движения Аннотация. Автогрейдер является одной из основных машин дорожно-строительного произ-

водства. В процессе строительства земляных сооружений с его помощью выполняют целый ряд разнообразных технологических операций, к которым следует отнести зарезание и резание грунта, транспортировка грунта в боковом направлении, планирование поверхности и т. д. Каждая из этих операций характеризуется своими геометрическими показателями установки основного отвала в пространстве, что определяет характер и координаты приложения суммарный сопротивление со стороны разрабатываемого грунта. В предлагаемой работе на основе исследования математической модели движения автогрейдера выполнен анализ влияния выполняемой технологической операции на показатели курсовой устойчивости автогрейдера. На основе анализа данных экспериментальных исследований разработана математическая модель движения автогрейдера в процессе выполнения технологических операций. Модель позволяет учитывать вариативность координат приложения главного вектора сил внешнего сопротивления на рабочем органе, а также позволяет описать не только плоское движение автогрейдера по действием переменных сил сопротивления, но и движение в случае блокировки основного отвала в грунте. Предлагаемая модель позволяет с высокой степенью достоверности выполнять аналитический анализ параметров курсовой устойчивости автогрейдера.

Ключевые слова: движение автогрейдера, траектория, показатели курсовой устойчивости, дестабилизирующий момент.

Шевченко Валерий Александрович, к.т.н., доцент, +380 (57) 738-77-97, valery03102016@gmail.com, Чаплыгина Александра Михайловна, ассистент, +380 (93) 349-06-07, olexandrachaplygina@gmail. com, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, ул. Ярослава Мудрого, 25, г. Харьков, Украина, 61002