Дослідження плоско-паралельного руху посівного машинно-тракторного агрегату

Р.В. Антощенков; М.А. Кусков

Автор(и)

Р.В. Антощенков Державний біотехнологічний університет Автор
М.А. Кусков Державний біотехнологічний університет Автор

Ключові слова:

математична модель, рівняння Лагранжу, рух, посівний машинно-тракторний агрегат

Анотація

Обґрунтовано метод дослідження плоско-паралельного руху посівного машинно-тракторного агрегату (МТА) через формування рівнянь динаміки використанням рівнянь Лагранжу ІІ-го роду. Теоретичні дослідженні проведено на прикладі посівного машинно-тракторного агрегату у складі повнопривідного трактора класичної компоновки Беларус-1025 виробництва МТЗ та сівалки Vega-8 W Profi виробництва ПАТ «Ельворті» (м. Кропивницький). Трактор класичної компоновки, повнопривідний, з передніми керованими колесами. Сівалка причіпна призначена для одночасної сівби двох культур. При формувані рівнянь руху агрегату задавались допущеннями, що дозволять спростити рішення поставленого завдання, а також відкинути фактори, які ускладнюють математичне моделювання та не впливають на розрахунок. Введено наступні припущення: розглядався плоско-паралельний рух агрегату; в процесі складання математичної моделі не враховувався деферент (плоско-паралельний рух агрегату в площині XOZ) і крен (плоско-паралельний рух агрегату в площині YOZ); не враховувалися процеси, які відбуваються в гідроприводі рульового керування; не враховуються процеси, які відбуваються в трансмісії; не враховувалися динамічні характеристики двигуна в процесі розгону та гальмування агрегату; остови секцій абсолютно тверді тіла, а весь агрегат симетричний щодо поздовжньої площини; сили опору перекочуванню вважаються постійними; бічні зусилля на шинах обмежені зчепленням коліс із дорогою. Опір перекочуванню коліс трактора та сівалки розраховується в залежності від вертикального навантаження на відповідне колесо. При складанні математичної моделі використовується випадок руху по криволінійній траєкторії, яка відповідає дійсній траєкторії руху посівних агрегатів по полю. В процесі руху ведучими є передні та задні колеса трактора. Положення системи «трактор-сівалка» буде визначатися чотирма узагальненими координатами: проекція швидкості центру мас трактора на ось x; проекція швидкості центру мас трактора на ось y; кут повороту рами трактора навколо вертикальної осі; кут повороту рами сівалки навколо вертикальної осі. Для приведення рівнянь динаміки МТА до виду Коші та чисельного рішення системи СЛАР методом Крамера був використаний математичний пакет програм MatLab 2021a. Розроблена математична модель дозволяє досліджувати динаміку (рух) елементів посівного МТА у поздовжньо-паралельній площині та визначати вплив геометричних параметрів агрегату на його динаміку, коливання елементів навколо прямолінійної траєкторії та стійкість руху.

Посилання

1. Adamchuk, V., Bulgakov, V., Nadykto, V., Trohaniak, O., & Chorna, T. (2023). Theoretical study of the stability of asymmetric movement sowing machine-tractor aggregate. Visnyk Agrarnoi Nauky, 101(5), 57–64. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk202305-08.

2. Parihar, N. S., Sharma, S., & Khar, S. (2024). Factors Affecting the Performance of a Potato Digger – A Review. Potato Research, 67(4), 1563–1580. https://doi.org/10.1007/s11540-024-09704-5.

3. Han, J., Yan, X., & Tang, H. (2023). Method of controlling tillage depth for agricultural tractors considering engine load characteristics. Biosystems Engineering, 227, 95–106. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2023.01.011

4. Sun, J., Zhang, Y., Zhang, Y., Li, P., & Teng, G. (2022). Precision Seeding Compensation and Positioning Based on Multisensors. Sensors, 22(19), 7228. https://doi.org/10.3390/s22197228.

5. Startcev, A., Romanov, S., & Vagina, O. (2021). Research into the Course Stability of a Four-Wheel Drive Wheeled Machine–Tractor Unit. In Lecture Notes in Mechanical Engineering (pp. 607–614). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-54814-8_70.

6. Babaei Robat, A., Arezoo, K., Alipour, K., & Tarvirdizadeh, B. (2024). Dynamics modeling and path following controller of tractor-trailer-wheeled robots considering wheels slip. ISA Transactions, 148, 45–63. https://doi.org/10.1016/j.isatra.2024.03.004.

7. Li, X., Xu, L., Liu, M., Yan, X., & Zhang, M. (2024). Research on torque cooperative control of distributed drive system for fuel cell electric tractor. Computers and Electronics in Agriculture, 219, 108811. https://doi.org/10.1016/j.compag.2024.108811.

8. Prasanna Kumar, G. V., Srivastava, B., & Nagesh, D. S. (2009). Modeling and optimization of parameters of flow rate of paddy rice grains through the horizontal rotating cylindrical drum of drum seeder. Computers and Electronics in Agriculture, 65(1), 26–35. https://doi.org/10.1016/j.compag.2008.07.006.

9. Wang, L., Zhu, J., Liu, F., He, Z., Lai, Q., Zhu, Z., Song, Z., & Li, Z. (2024). Algorithm and scale experiment of gyro-based tractor rollover control towards hilly farmland application. Computers and Electronics in Agriculture, 220, 108925. https://doi.org/10.1016/j.compag.2024.108925.

10. Антощенков Р. В., Череватенко Г. І., Задорожний В. П., Світличний О. В., Кусков М. А. Дослідження динаміки повнопривідної тягово-транспортної машини. Український журнал прикладної економіки та техніки, 2023. Т. 7. № 3. С. 125–135.

11. Antoshchenkov, R., Halych, I., Nikiforov, A., Cherevatenko, H., Chyzhykov, I., Sushko, S., Ponomarenko, N., Diundi, S., Tsebriuk, I. Determining the influence of geometric parameters of the traction-transportation vehicle’s frame on its tractive capacity and energy indicators. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2022. 2 (7-116), pp. 60-61. DOI: 10.15587/1729-4061.2022.254688. (Scopus)

12. Volodymyr Bulgakov, Roman Antoshchenkov, Valerii Adamchuk, Ivan Halych, Yevhen Ihnatiev, Ivan Beloev, Semjons Ivanovs. Investigation of the tractor performance when ballasting its rear half-frame. INMATEH –Agricultural Engineering, 2022. Vol. 68. No. 3. РР. 533–542.

13. ten Damme, L., Schjønning, P., J. Munkholm, L., Green, O., K. Nielsen, S., & Lamandé, M. (2021). Traction and repeated wheeling – effects on contact area characteristics and stresses in the upper subsoil. Soil and Tillage Research, 211, 105020. https://doi.org/10.1016/j.still.2021.105020.

14. Roman Antoshchenkov, Ivan Halych, Viktor Antoshchenkov, Anton Nykyforov, Liliia Kis-Korkishchenko, Halyna Cherevatenko, Dmytro Smitskov. Measuring system of dynamics and energy of mobile machines: monograph. – Katowice:Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, 2024. – 150 p.

15. Shior, M. M., Agbata, B. C., Gbor, G. D., Ezugorie, I. U., & Topman, N. N. (2024). Solution of First Order Ordinary Differential Equations Using Fourth Order Runge-Kutta Method with MATLAB. International Journal of Mathematics and Statistics Studies, 12(1), 54–63. https://doi.org/10.37745/ijmss.13/vol12n15463.