Имитационная модель моторно-трансмиссионной установки быстроходной гусеничной машины со ступенчатой трансмиссией c бортовыми коробками передач

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Одним из основных требований, предъявляемым к имитационным моделям пространственного движения гусеничных машин, предназначенных для проведения массовых расчётов, встраивания в тренажёры для обучения управлению гусеничными машинами, а также в контроллеры бортовых электронных систем управления, является обеспечение их высокого быстродействия.

Цель работы. Статья посвящена разработке имитационной модели моторно-трансмиссионной установки быстроходной гусеничной машины со ступенчатой трансмиссией c бортовыми коробками передач для встраивания в высокоэкономичную модель криволинейного движения гусеничной машины.

Материалы и методы. Для повышения быстродействия в модели не учитывается динамика работы промежуточных агрегатов трансмиссии, а их внутренняя кинематика определяется передаточными числами. Внешняя кинематика трансмиссии обеспечивается за счёт алгоритма регуляторов скоростей ведущих колёс. Момент двигателя задаётся табличной зависимостью момента от частоты вращения коленчатого вала. Связь коленчатого вала с трансмиссией осуществляется через модель сухого трения, имитирующую работу фрикционных механизмов включения передач бортовых коробок. Имитационная модель МТУ реализована в программном комплексе Matlab\Simulink и встроена в виде динамически подключаемой библиотеки в пространственную многомассовую динамическую модель шасси гусеничной машины, разработанную автором в программном комплексе автоматизированного анализа динамики систем тел «Универсальный Механизм». С использованием полученной модели проведено моделирование поворота гусеничной машины на различных передачах и определены расчётные минимальные радиусы поворота.

Результаты. Полученные в результате моделирования расчётные радиусы хорошо согласуются с радиусами, определёнными по передаточным числам трансмиссии МТУ-объекта исследования.

Заключение. Разработанная модель МТУ на основе регуляторов скоростей ведущих колёс пригодна для встраивания в высокоэкономичную модель криволинейного движения гусеничной машины.

Об авторах

Александр Игоревич Комиссаров

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: komissarov@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0003-7476-2737
SPIN-код: 2565-9328
Scopus Author ID: 57170015600

кандидат техн. наук, доцент кафедры «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы»

Россия, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5

Список литературы

  1. Ponorac L, Blagojević I. Experimental Validation of a High speed Tracked Vehicle Powertrain Simulation Model. Measurement Science Review. 2023;23(5):192–201.
  2. Assanis DN, Bryzik W, Castanier MP, et al. Modeling and simulation of an M1 Abrams tank with advanced track dynamics and integrated virtual diesel engine. Journal of Structural Mechanics. 1999;27(4):453–505.
  3. Janarthanan B, Padmanabhan C, Sujatha C. Longitudinal dynamics of a tracked vehicle: Simulation and experiment. Journal of Terramechanics. 2012;49(2):63–72.
  4. McGough MG. Modeling of Bradley Tracked Vehicle Steering and Fuel Consumption with a Detailed Kinematic Model of the HMPT500-3 Transmission and Simplified Vehicle Dynamics. In: 2015 NDIA Ground Vehicle Systems Engineering and Technology Symposium Modeling & Simulation, Testing and Validation (MSTV) Technical Session. 2015 Aug 3–5; Michigan. Michigan, 2015.
  5. Gorelov VA, Kositsyn BB, Miroshnichenko AV, Stadukhin AA. Regulyator sistemy upravleniya povorotom bystrokhodnoi gusenichnoi mashiny s individual’nym privodom vedushchikh koles. Izvestiya MGTU MAMI. 2019;(4):21–28. (In Russ.) doi: 10.31992/2074-0530-2019-42-4-21-28
  6. Aleksandrov EE, Aleksandrova TE, Galushka YuV, et al. Imitatsionnaya model‘ krivolineinogo dvizheniya gusenichnoi mashiny so stupenchatoi transmissiei. Integrirovannye tekhnologii i energosberezhenie. 2004;(2):52–59. (In Russ.)
  7. Universal mechanism. Home page. [internet] Cited: 28.09.2023. Available from: https://universalmechanism.com/en/pages/index.php?id=1
  8. Universal mechanism 9 / Technical manual / Mechanical systems for modeling object. [internet] Cited: 28.09.2023. Available from: https://www.universalmechanism.com/download/90/eng/02_um_technical_manual.pdf
  9. Gorelov VA, Komissarov AI, Miroshnichenko AV. 8× 8 wheeled vehicle modeling in a multibody dynamics simulation software. In: Prom-Engineering, proceedings of the international scientific and technical conference. FGBOU HPE “South Ural State University” (national research university). 2015:221–225.
  10. Kciuk S, Mężyk A. Modelling of tracked vehicle dynamics. Journal of KONES. 2010;17(1):223–232.
  11. Maclaurin B. A skid steering model using the Magic Formula. Journal of Terramechanics. 2010;48(4):247–263.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структурная схема МТУ быстроходной гусеничной машины с бортовыми коробками передач. На схеме приняты следующие обозначения: ДВС — двигатель внутреннего сгорания; Г — гитара трансмиссии; ПКП — планетарная коробка передач; БР — бортовой редуктор; ВКЛ, ВКП — ведущие колёса левого и правового бортов.

Скачать (11KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Внешняя характеристика двигателя объекта исследования.

Скачать (19KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Структурная схема имитационной модели МТУ быстроходной гусеничной машины с бортовыми коробками передач: wsL , wsR — угловые скорости ведущих колёс левого и правого бортов; we — угловая скорость коленчатого вала двигателя; ws — угловая скорость входного вала гитары; TsL , TsR — приводные моменты ведущих колёс левого и правого бортов; MsL , MsR — суммарные моменты сил трения сопротивления в контакте гусеничного движителя с опорной поверхностью, приведённые к ведущим колёсам левого и правого бортов; TbL , TbR — тормозные моменты на ведущих колёсах левого и правого бортов; Te — ведущий момент двигателя; Tс — момент трения в управляемом фрикционном элементе на входе трансмиссии; JwL , JwR — моменты инерции вращающихся масс трансмиссии и гусеничного обвода, приведённые к ведущим колёсам левого и правого бортов; Je — момент инерции вращающийся элементов двигателя, приведённый к коленчатому валу двигателя; UgbL , UgbR — передаточные числа планетарных коробок передач левого и правого бортов; Ur — передаточное число гитары; Ufg — передаточное число бортового редуктора; nugbL , nugbR — коэффициенты полезного действия планетарных коробок передач левого и правого бортов; nur — коэффициент полезного действия гитары; nufg — коэффициент полезного действия бортового редуктора.

Скачать (26KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схематизированная характеристика дизеля со всережимным регулятором: 1 — внешняя характеристика; 2 — регуляторные ветви; 3 —тормозная ветвь.

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Взаимодействие имитационной модели МТУ с динамической моделью шасси быстроходной гусеничной машины в программном комплексе «Универсальный Механизм».

Скачать (37KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Пространственная динамическая модель шасси быстроходной гусеничной машины в программном комплексе «Универсальный Механизм». Цифрами обозначены тела модели: 1, 9 — натяжные колёса; 8, 16 — ведущие колёса; 2–7, 10–15 — опорные катки; 17 — подрессоренная масса.

Скачать (25KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Циклограммы управляющих воздействий на элементы управления модели гусеничной машины: а — циклограмма управляющего сигнала педали акселератора; b — циклограмма управляющего сигнала рычага переключения передач; с — циклограмма управляющего сигнала правого рычага управления поворотом.

Скачать (159KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Графики угловых скоростей ведущих колёс, полученные в результате моделирования.

Скачать (89KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Кинематическая схема поворота гусеничной машины: Vс , VL , VR — линейные скорости центра масс C, средних точек L , R левого и правого бортов машины соответственно; B — колея машины; Rc , RL , RR — радиусы поворота по центру масс C и средним точкам L , R левого и правого бортов машины соответственно.

Скачать (121KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии 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».