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 36622 10.34220/2308-8877-2020-8-1-80-85 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ MODERN FORESTRY TECHNOLOGIES AND FOREST EXPLOITATION СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ VIRTUAL STAND FOR SIMULATION OF DYNAMIC STABILITY OF A MACHINE-TRACTOR UNIT ВИРТУАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ 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 80 85 https://anni.editorum.ru/en/nauka/article/36622/view

Рассмотрены вопросы исследования динамической устойчивости МТА методами многотельной динамики (MBD). Для создания имитационной модели использован метод виртуального моделирования в среде CAD SolidWorks и CAE-приложении SolidWorks Motion. В качестве объекта моделирования и исследования выбран МТА на базе трактора МТЗ-82.1. Была создана 3D-модель трактора, оснащенного передним и задним навесными устройствами. При этом были сохранены все основные конструктивные элементы и их ключевые геометрические и массо-инерционные параметры. Далее были сокращены и исключены из массо-инерционных расчетов все неподвижные элементы трактора. Для их замены использован шар равный им по массе из пользовательского материала повышенной плотности. Регулировкой положения шара центр масс упрощенной модели был приведен к реальному эксплуатационному центру масс трактора. Это упрощение позволяет выполнять имитационное моделирование с минимальной загрузкой компьютера. Агрегатирование трактора производилось с передне- и задненавесными модульными орудиями. Был смоделирован испытательный трек, состоящий из четырех испытательных участков с несдвигаемыми препятствиями ориентированными перпендикулярно к направлению движения агрегата. Приводятся параметры взаимодействия контактной пары опорная поверхность–колеса. Продемонстрирован процесс имитационного моделирования динамической устойчивости МТА на виртуальном стенде с контролем комплекса исследуемых параметров.

Рассмотрены вопросы исследования динамической устойчивости МТА методами многотельной динамики (MBD). Для создания имитационной модели использован метод виртуального моделирования в среде CAD SolidWorks и CAE-приложении SolidWorks Motion. В качестве объекта моделирования и исследования выбран МТА на базе трактора МТЗ-82.1. Была создана 3D-модель трактора, оснащенного передним и задним навесными устройствами. При этом были сохранены все основные конструктивные элементы и их ключевые геометрические и массо-инерционные параметры. Далее были сокращены и исключены из массо-инерционных расчетов все неподвижные элементы трактора. Для их замены использован шар равный им по массе из пользовательского материала повышенной плотности. Регулировкой положения шара центр масс упрощенной модели был приведен к реальному эксплуатационному центру масс трактора. Это упрощение позволяет выполнять имитационное моделирование с минимальной загрузкой компьютера. Агрегатирование трактора производилось с передне- и задненавесными модульными орудиями. Был смоделирован испытательный трек, состоящий из четырех испытательных участков с несдвигаемыми препятствиями ориентированными перпендикулярно к направлению движения агрегата. Приводятся параметры взаимодействия контактной пары опорная поверхность–колеса. Продемонстрирован процесс имитационного моделирования динамической устойчивости МТА на виртуальном стенде с контролем комплекса исследуемых параметров.

 МТА 3D-САПР многотельная динамика динамическая устойчивость виртуальный стенд МТА 3D-САПР многотельная динамика динамическая устойчивость виртуальный стенд

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 это является самым материально затратным и продолжительным по времени методом, т.к. требуется наличие натурного образца. Альтернативой натурным испытаниям всегда выступали расчетные исследования, базирующиеся на компьютерном моделировании [2-11]. С развитием технологий компьютерного моделирования совершенствуются как расчетные методы, так и математические модели, и тем самым существенно сокращается время и материальные затраты на проектирование и доводку нового новой техники. Существующие математические модели, как правило, содержат множество упрощений, например, не учитывают все связи и особенности его конструкции. Современные компьютерные технологии многотельного моделирования (Multibody Dynamics – MBD), основанные на таких программах как MSC.ADAMS, SolidWorks Motion, LMS Virtual.lab, SimPack, TruckSim, и др. в отличие от классических методов составления математических моделей позволяют учитывать множество факторов, например, распределение масс, моментов инерции элементов в пространственной модели, кинематику подвижных частей, наличие упругих элементов и т.д. [4].

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.