Improving the stability and handling of tractors when towing trailers and coupled units

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Currently, almost all agricultural work is performed using tractors. As the transport speed of a tractor train increases, the amplitude of lateral and horizontal oscillations of its coupled units emerges and increases. At certain velocities, these oscillations become so large that they can lead to a rollover, in addition, shock loads occur in coupling devices, which make it difficult to handle a tractor train. The traditional method to prevent this is the velocity limit, which does not guarantee a positive result.

AIMS: Development of methods to improve stability, handling and safety of wheeled tractor trains by reducing the galloping and yawing of a truck tractor when towing heavy loads.

METHODS: The following options of the design of the system for countering the occurrence of self-oscillations in the design of a wheeled tractor train ensuring a reduction in the level of self-oscillations, increasing the stability, handling and safety of the tractor train have been proposed: the coupling device equipped with hydraulic damping devices operating at longitudinal and lateral folding; the control system for the individual traction electric drive of a truck tractor preventing the loss of wheel grip with the ground surface; the combined use of the control system for the individual traction electric drive of a truck tractor and the coupling device equipped with hydraulic damping devices; the combined use of the coupling device equipped with hydraulic damping devices and a steering correction system.

RESULTS: With use of simulation modeling methods, it has been established that the coupling device equipped with hydraulic damping devices adjustable by the folding angle of the tractor train and by the yaw angle oscillations of a truck tractor body should be recognized as the most acceptable and effective system for reducing self-oscillations of a wheeled tractor train at the current state of the art.

CONCLUSIONS: The practical value of the study lies in the possibility of using the proposed methods to eliminate the risk of self-oscillating processes in the design of promising types of agricultural machinery.

About the authors

Mikhail M. Zhileykin

KAMAZ Innovation Center, Skolkovo Innovation Center

Author for correspondence.
Email: jileykin_m@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8851-959X
SPIN-code: 6561-3300

Dr. Sci. (Tech.), Head of the Engineering Calculations Group

Russian Federation, Moscow

Pavel V. Sirotin

South Russian State Polytechnic University named after M.I. Platov

Email: spv_61@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7066-5062
SPIN-code: 2801-3166

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.), Head of the Automobiles and Transport and Technological Facilities Department

Russian Federation, Novocherkassk, Rostov region

Sergey S. Nosikov

South Russian State Polytechnic University named after M.I. Platov

Email: nosikov1997@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9011-5017
SPIN-code: 5155-8609

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.), Head of the Automobiles and Transport and Technological Facilities Department

Russian Federation, Novocherkassk, Rostov region

References

  1. Uspensky IA, Yukhin IA, Zhukov KA, et al. Prospects for the development of transport equipment for on-farm transportation of fruits and vegetables in the agro-industrial complex. Ryazan: FGBOU VPO RGATU; 2015. (in Russ.)
  2. Anilovich VYa, Vodolazhnichenko YuT. Design and calculation of agricultural tractors: a reference guide. 2nd ed., revised and additional. Moscow: Mashinostroenie; 1976. (in Russ.)
  3. Gamayunov A.M. Analysis of control and perturbing actions in the system of a tractor-transport unit. Tractors and agricultural machinery. 2007;5:56. (in Russ.)
  4. Vysochkina LI, Danilov MV, Maliev VKh, et al. Operation of the machine and tractor fleet. textbook. Stavropol: Byuro novostey; 2013. (in Russ.)
  5. Zhileikin M.M. Study of self-oscillatory processes in the zone of interaction of an elastic tire with a solid support base. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Mashinostroenie. 2021;10:3–15. doi: 10.18698/0536-1044-2021-10-3-15. (in Russ.)
  6. Zhileikin MM. Theoretical Foundations for Increasing Stability and Controllability of Wheeled Vehicles Based on Fuzzy Logic Methods. Moscow: MGTU im NE Baumana; 2016. (in Russ.)
  7. Pereira DS, Pinto JOP. Genetic algorithm based system identification and PID tuning for optimum adaptive control. In: Proceedings, 2005 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. 2005:801-806. doi: 10.1109/AIM.2005.1511081
  8. Savochkin VA, Dmitriev AA. Statistical dynamics of transport and traction tracked vehicles. Moscow: Mashinostroenie; 1993. (in Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The time-domain process of change of wheel slip angle α for the wheel rolling in the driving mode.

Download (82KB)
3. Fig. 2. The scheme of the individual traction electric drive of a two-axle wheeled tractor: КР – a wheel hub gear; ЭД – an electric motor.

Download (52KB)
4. Fig. 3. Dependence of the control input hPBSi on assessment of the diagnostic indicator α.

Download (27KB)
5. Fig. 4. Implementation of damping devices operating at the phase coordinate γ (a) and the phase coordinate φ (b) in the design of a coupling device: 1, 2 – components of frameworks of a truck tractor and a trailer respectively; 3 – the coupling device; 4 – a vertical joint; 5, 8 – hydraulic damping devices; 6 – the truck tractor; 7 – a towing device.

Download (109KB)

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».