Оценка динамики и показателей проходимости шарнирно-сочленённых машин специального назначения при маневрировании в условиях ограниченного пространства

Бердников И.М.

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург

Великанов В.С.

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина; Уральский государственный горный университет, Екатеринбург

Ключевые слова: шарнирно-сочленённая машина, проходимость, маневренность, ограниченное пространство, динамика движения, угол сочленения, сцепление, устойчивость, буксование, инженерная оценка.

Аннотация. В рамках статьи выполнена аналитическая оценка динамики и показателей проходимости шарнирно-сочленённых машин специального назначения при маневрировании в условиях ограниченного пространства. Показано, что реализуемость манёвра определяется не только радиусом траектории, но и совокупностью факторов: уровнем бокового ускорения, запасом сцепления движителей с опорной поверхностью, характером перераспределения нормальных реакций по колёсам и допустимыми габаритными отклонениями от заданного коридора. На основе кинематической модели поворота получены зависимости для радиуса траектории, поперечного ускорения и минимальной ширины коридора движения. Разработаны динамические критерии допустимости манёвра, включая коэффициент использования сцепления и безразмерный коэффициент поперечной нагрузки. Введён индекс маневренной проходимости, позволяющий выполнять инженерную экспресс-оценку режима движения по единому количественному показателю. Проведён численный анализ чувствительности индекса к скорости, радиусу поворота и коэффициенту сцепления. Научная новизна заключается в разработке комплексного индекса маневренной проходимости, связывающего кинематические и динамические ограничения манёвра в едином критерии. Практическая значимость результатов состоит в возможности их применения при выборе конструктивных параметров и режимов эксплуатации машин в стеснённых технологических зонах.

Assessment of the dynamics and cross-country ability of articulated special-purpose vehicles when maneuvering in a limited space

Berdnikov I.M.

Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin, Yekaterinburg

Velikanov V.S.

Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin; Ural State Mining University, Yekaterinburg

Keywords: articulated vehicle, cross-country ability, maneuverability, limited space, motion dynamics, articulation angle, adhesion, stability, slipping, engineering assessment.

Abstract. The article provides an analytical assessment of the dynamics and cross-country performance of articulated special-purpose vehicles when maneuvering in confined spaces. It is shown that the feasibility of a maneuver is determined not only by the radius of the trajectory, but also by a combination of factors: the level of lateral acceleration, the margin of adhesion of the propellers to the bearing surface, the nature of the redistribution of normal reactions along the wheels and the permissible overall deviations from a given corridor. Based on the kinematic rotation model, dependences for the trajectory radius, lateral acceleration, and minimum width of the movement corridor are obtained. Dynamic criteria for maneuverability have been developed, including the coefficient of coupling utilization and the dimensionless coefficient of lateral load. The maneuverability index has been introduced, which makes it possible to perform an engineering express assessment of the driving mode according to a single quantitative indicator. A numerical analysis of the sensitivity of the index to speed, turning radius and coefficient of adhesion has been carried out. The scientific novelty lies in the development of a comprehensive maneuverability index linking kinematic and dynamic maneuver limitations in a single criterion. The practical significance of the results lies in the possibility of their application in the selection of design parameters and operating modes of machines in cramped technological zones.