Математична модель регулювання тиску в шинах колісних машин подвійного призначення при виконанні визначених завдань

Анотація

У статті розглянуто підходи до моделювання контактної взаємодії «шина–ґрунт» та принципи функціонування систем автоматичного регулювання тиску в шинах (Central Tire Inflation System, CTIS) для колісних машин подвійного призначення. Показано, що в більшості відомих реалізацій CTIS алгоритми керування орієнтовані переважно на експлуатаційні показники транспортного засобу, зокрема прохідність, тягово-зчіпні властивості та керованість, тоді як параметри контактної взаємодії колеса з ґрунтовою основою використовуються обмежено або не враховуються безпосередньо у формуванні керуючих дій.

Проаналізовано особливості моделей terramechanics, у яких внутрішній тиск у шині зазвичай розглядається як фіксований параметр, що ускладнює їх інтеграцію у структуру систем автоматичного регулювання. Запропоновано концептуальний підхід до інтеграції аналітичної оцінки контактної взаємодії в алгоритми керування CTIS. У межах запропонованого підходу площа контакту шини з опорною поверхнею розглядається як функція внутрішнього тиску в шині та вертикального навантаження на колесо, що дає можливість оцінювати максимальний контактний тиск у ґрунті.

На основі отриманої оцінки введено обмеження за допустимим рівнем контактного тиску, яке може використовуватися як критерій формування керуючого впливу у системі регулювання. Окреслено функціональну структуру системи, що включає підсистему вимірювання параметрів стану, обчислювальний блок визначення контактних характеристик та виконавчий контур регулювання внутрішнього тиску в шинах.

Розглянуто обмеження запропонованого підходу, пов’язані з неоднорідністю ґрунтового середовища, накопичувальними ефектами ущільнення при багаторазовому проходженні техніки та динамічними коливаннями навантаження під час руху. Запропонований підхід забезпечує можливість адаптації керуючих дій залежно від зміни умов експлуатації, зокрема варіацій навантаження та характеристик ґрунтової основи, а також врахування їх впливу на контактну взаємодію. Отримані результати можуть бути використані для подальшого розвитку алгоритмів автоматичного регулювання тиску в шинах з урахуванням агроекологічних обмежень, а також для підвищення ефективності експлуатації колісних машин в залежності від змінних умов роботи та різних типах ґрунтових основ.