The influence of trailer couplings on the stability of wheeled tractors with articulated frames
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-298-12-56-60Keywords:
wheeled tractor, articulated frame, trailer link, stability of movement, center of mass, traction forceAbstract
The article presents the results of a study of the influence of trailer links on the stability of a wheeled tractor with an articulated frame when working in a tractor train with a two-axle trailer. It is shown that coupling a tractor with a trailer link leads to a redistribution of normal road reactions between the front and rear wheels, which significantly affects the maneuverability and stability of the train against folding. It has been established that common traditional calculation methods, in which the tractive force is considered to be applied at the point of contact between the wheel and the supporting surface, do not always correctly reflect the actual force interactions in the “tractor-trailer” system, especially for machines with an articulated frame and a forward-shifted center of mass.
An analysis of the influence of the geometric parameters of the towing device, in particular the vertical coordinate of the coupling axis of the links, on the change in the total normal reaction of the road on the rear wheels of the tractor was carried out. A refined calculation scheme for a tractor-trailer with a two-axle trailer is proposed, in which the tractive force and rolling resistance forces are applied directly to the drive wheel axles. This approach made it possible to obtain analytical dependencies that more accurately describe the redistribution of loads between the axles for different variants of the coupling axis location of the trailer link and the unit's driving modes.
Based on the equations of equilibrium of moments, it has been proven that when aggregated with a two-axle trailer, the vertical load on the rear wheels of the tractor can either increase or decrease. The conditions under which an increase in the total normal reaction of the road on the rear wheels is ensured have been determined, namely, the placement of the coupling axis of the links above the axis of the rear wheels of the tractor. In the opposite case, a decrease in load is observed, which leads to a deterioration in the stability of the tractor pull against folding and a decrease in operational safety.
The results obtained are of great practical importance for the design, selection, and modernization of trailer devices for wheeled tractors with an articulated frame, as well as for improving the safety and efficiency of their operation in real working conditions.
References
1. Галич І. В., Антощенков Р. В., Антощенков В. М. До дослідження динаміки трактора з шарнірно-з’єднаною рамою і урахуванням нерівності опорної поверхні // Інженерія природокористування. 2019. №2(12). С. 28–37.
2. Подригало М.А., Краснокутський В.М. Вплив причіпних ланок на керованість тракторних самохідних шасі // Вісник машинобудування та транспорту. 2024. №1(19). С. 109–114. DOI: https://doi.org/1031649/2413-4503-2024-19-1-109-114.
3. Подригало М.А., Шелудченко В.В. Нове в теорії експлуатаційних властивостей автомобілів та тракторів. Навчальний посібник. – Суми: Сумський національний аграрний університет, – 2015. – 213 с.
4. Динаміка колеса автомобіля. Монографія [текст] / А.У. Абдулгазіс, Д.В. Абрамов, М.П. Артьомов, В.І. Гацько, З.Е. Забелишенський, Д.М. Клец, О.О. Назарько, М.А. Подригало, О.С. Полянський, М.М. Потапов, В.Л. Файст; під ред. М.А. Подригало та О.С. Полянського. – Х.: ХНАДУ, 2019. – 199 с.
5. Є. І. Калінін, М. А. Кусков, О. М. Бельорін-Еррера. Особливості повороту шарнірно-зчленованого трактора // Системи управління, навігації та зв'язку. 2022. Випуск 1(67). С. 30–33.
6. Клец Д. М. Определение взаимосвязи между критериями маневренности колесных машин // Вісник НТУ «ХПІ». 2013. № 31 (1004). С. 35–43.
7. Волонцевич Д. О. К вопросу моделирования подсистемы эластичное колесо-дорога для шарнирно-сочленѐнных колѐсных машин / Д. О. Волонцевич, В. А. Карпенко, В. М. Качур // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Сер. Автомобіле- та тракторобудування. 2004. № 16. С. 149–156.
8. Динаміка руху колісних тракторів: монографія / Б. І. Кальченко, О. Ю. Ребров, А. Г. Мамонтов, А. П. Кожушко, М. Є. Якунін. – Харків. Видавець: О. А. Мірошниченко, 2021. – 320 c.
9. Мамонтов А. Г. Формування математичної моделі динамічної навантаженості ходової системи колісного трактора з напівпричіпним агрегатом / А. Г. Мамонтов, А. П. Кожушко, О. Ю. Ребров // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». 2019. № 1. С. 29–41.
10. Кальченко Б. І. Дослідження динамічної стійкості та плавності руху колісних тракторів / Б І. Кальченко, А. П. Кожушко // Вісник НТУ «ХПІ». 2017. № 44 (1266). С. 110–115.
11. Кальченко Б. І. Плавність руху як складова динаміки трактора: монографія / Б. І. Кальченко, О. Ю. Ребров, А. П. Кожушко, А. Г. Мамонтов. – Х.: ФОП Панов А.М., 2018. – 164 c.
12. Ребров О. Ю. Теоретичне обґрунтування основних параметрів колісних сільськогосподарських тракторів / Технічний сервіс агропромислового, лісового та транспортного комплексів, ХНТУСГ. 2017. №8. С. 243–254.
13. Кожушко А. П. Дослідження плавності руху машиннотракторного агрегату з перемінною масою при виконанні транспортної роботи / А. П. Кожушко // Автомобіль і електроніка. Сучасні технології. 2019. № 15. С. 50–57.
14. Надикто В., Кюрчев В. Нові елементи теорії тягової динаміки та експлуатації колісних тракторів // Техніка і технології АПК. 2021. №4 (117). С. 21–26.
15. Кальченко Б. І. Вплив плавності ходу колісних тракторів на навантаженість трансмісії / Б. І. Кальченко, О. Ю. Ребров, А. П. Кожушко // Автомобильный транспорт. 2017. № 41. С. 30–37.
16. Надикто В. Визначення номінального тягового зусилля трактора // Bulletin of Agricultural Science. 2024. №12. С. 51–56.
