donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical University10.12737/11606donstu-16Research ArticleMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕSimulation of wheel angular movement dynamic impact on vehicle bouncingМоделирование влияния динамики углового движения колеса на вертикальные колебания транспортного средстваЛапшинВиктор ПетровичLapshinVictor Petrovichi090206.lapshin@yandex.ruКравецВиталий СергеевичKravetsVitaly Sergeyevichvitas9308@rambler.ruКоневСергей АлександровичKonevSergey Alexandrovichs.konev1993@mail.ruДонской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Российская ФедерацияРоссияDon State Technical University, Rostov-on-Don, Russian FederationRussian Federation2015300620151526572Copyright © Lapshin V.P., Kravets V.S., Konev S.A., 20152015Лапшин В.П., Кравец В.С., Конев С.А.Lapshin V.P., Kravets V.S., Konev S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/16

As the subject of work, are mathematical mod-els that reflect the dynamics of vertical move-ment of the vehicle, taking into account the nonlinear transformation of the angular motion of the wheel in the forward movement of the center of mass of the wheel, the contact wheel and the road. The article provides a synthesis of models, reflecting the dynamics of vertical os-cillations of the vehicle. The difference of the present model from existing consists in taking into account the dynamics of angular motion, resulting in a model associated with the state coordinates the angular motion of the wheel. The aim of this work was to increase the effec-tiveness of the management of modern vehi-cles, so in addition to the synthesis model, the example analysis of the dynamics of a specific vehicle which was organized by the contempo-rary pas-passenger electric locomotive EP. The output of the analysis phase portraits reflecting the dynamics of the vertical motion of the cen-ter of mass of the wheel and the phase portrait, reflecting the dynamics of vertical oscillations of the body. In General, the obtained results allow to make infer-ence about the connectivity of the dynamics of vertical and angular move-ment in the TRANS-tailor the tool and, as a consequence, the effect of the rate of angular movement in the area of wheel contact with the road (rail). As the field of application of the results, see the synthesis of control systems of vehicles, taking into account the revealed relat-edness.

Целью работы является повышение эффективности управления транспортными средствами, поэтому помимо синтеза модели приведен пример анализа динамики современного пассажирского электровоза ЭП10. В качестве предмета работы выступают математические модели, отражающие динамику вертикального движения транспортного средства с учетом нелинейного преобразования углового движения колеса в поступательное движение центра масс колеса. Рассматривается контакт колеса и дороги. Представлен синтез модели, отражающей динамику вертикальных колебаний транспортного средства. От известных моделей приведенная в данной статье отличается тем, что в ней учтена динамика углового движения. Таким образом, полученная модель связана с координатами состояния углового движения колеса. Результаты анализа представлены фазовыми портретами, отражающими динамику вертикального движения центра масс колеса, а также динамику вертикальных колебаний кузова. Полученные результаты позволяют сделать следующий вывод. Существует связь между динамикой вертикального и углового движения в транспортном средстве. Как следствие, скорость углового движения влияет на длину площадки контакта колеса с дорогой (рельсом). Результаты могут быть применены при синтезе систем управления транспортными средствами, учитывающих выявленную связанность.

динамика транспортного средстваплощадка контактавертикальные колебания транспортного средстваvehicle dynamicsground contactvertical vibrations of the vehicleReferencesЛапшин, В. П. Модель связи вертикальных деформаций с возникновением циркуляционных сил в системах «колесо - рельс» / В. П. Лапшин // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2011. - Т. 2, № 8 (59). - С. 1424-1431.Lapshin, V. P. Model' svyazi vertikal'nykh deformatsiy s vozniknoveniem tsirkulyatsionnykh sil v sistemakh «koleso — rel's». [Buckling communication model with circulation forces in wheel-rail systems.] Vestnik of DSTU, 2011, vol. 2, no. 8 (59), pp. 1424–1431 (in Russian).Туркин, И. А. Модель связи упруго-вязкого смещения поверхности колеса относительно рельса с тяговыми характеристиками / И. А. Туркин, С. В. Носачев, В. П. Лапшин // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2012. - Т. 12, № 5 (66). - С. 40-49.Turkin, I. A., Kosachev, S. V., Lapshin, V. P. Model' svyazi uprugo-vyazkogo smeshcheniya poverkhnosti kolesa otnositel'no rel'sa s tyagovymi kharakteristikami. [Bond model of viscoelastic wheel surface shift relative to rail with pull characteristics.] Vestnik of DSTU, 2012, vol. 12, no. 5 (66), pp. 40–49 (in Russian).Заковоротный, В. Л. Проблемы динамики транспортных трибосистем / В. Л. Заковоротный, В. А. Шаповалов // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2005. - № 12. - С. 19-24.Zakovorotny, V. L., Shapovalov, V. A. Problemy dinamiki transportnykh tribosystem. [Problems of the transport tribosystems dynamics.] Assembling in Mechanical Engineering and Instrument-Making, 2005, no. 12, pp. 19–24 (in Russian).Заковоротный, В. Л. Исследование комплексного коэффициента трения / В. Л. Заковоротный, В. А. Шаповалов // Трение и износ. - 1987. - Т. 9. - № 12. - С. 722-728.Zakovorotny, V. L., Shapovalov, V. A. Issledovanie kompleksnogo koeffitsienta treniya. [Study of the complex coefficient of friction. ] Friction and Wear, 1987, vol. 9, no. 12, pp. 722-728 (in Russian).Заковоротный, В. Л. Исследование динамических характеристик машины с учетом нелинейности процессов трения / В. Л. Заковоротный, В. А. Шаповалов // Трение и износ. - 1986. - Т. 7, № 4. - С. 681-685.Zakovorotny, V. L., Shapovalov, V. A. Issledovanie dinamicheskikh kharakteristik mashiny s uchetom nelineynosti protsessov treniya. [Investigation of machine dynamic characteristics with account for friction nonlinearity.] Friction and Wear, 1986, vol. 7, no. 4, pp. 681-685 (in Russian).Обобщение передового опыта тяжеловесного движения: вопросы взаимодействия колеса и рельса / У. Дж. Харрис [и др.]. - Москва : Интекст, 2002. - 408 с.Harris W. J., et al. Obobshchenie peredovogo opyta tyazhelovesnogo dvizheniya: voprosy vzaimodeystviya kolesa i rel'sa. [Best practice analysis of heavy haul traffic: wheel – rail interaction.] Moscow: Intext, 2002, 408 p. (in Russian).Теория электрической тяги / В. Е. Розенфельд [и др.]. - Москва : Транспорт, 1995. - 294 с.Rosenfeld, V. E., et al. Teoriya elektricheskoy tyagi. [Electric propulsion theory.] Moscow:Transport, 1995, 294 p. (in Russian).Яценко, H. H. Поглощающая и сглаживающая способность шин / H. H. Яценко. - Москва : Машиностроение, 1978. - 131 с.Yatsenko, N. N. Pogloshchayushchaya i sglazhivayushchaya sposobnost' shin. [Absorbing and smoothing capacity of tires.] Moscow: Mashinostroenie, 1978, 131 p. (in Russian).Жуков, A. B. Исследование колебаний автомобилей при переезде неровностей на режимах торможения или разгона / A. B. Жуков // Автомобильная промышленность. - 1973. - № 2. - С. 21-25.Zhukov, A. V. Issledovanie kolebaniy avtomobiley pri pereezde nerovnostey na rezhimakh tormozheniya ili razgona. [Study of vehicle vibrations when crossing irregularities in the modes of braking or acceleration.] Avtomobil'naya promyshlennost', 1973, no. 2, pp. 21-25 (in Russian).Поросятковский, В. А. Исследование параметров вертикальных колебаний автомобильной шины и их влияние на сопротивление качению колеса по грунту : дис. … канд. техн. наук / В. А. Поросятковский. - Киев, 1974. - 217 с.Porosyatkovskiy, V. A. Issledovanie parametrov vertikal'nykh kolebaniy avtomobil'noy shiny i ikh vliyanie na soprotivlenie kacheniyu kolesa po gruntu : dis. … kand. tekhn. nauk. [Investigation of the parameters of motor tire vertical vibrations and their effect on the ground resistance: Cand.Sci. (Eng.) diss.] Kiev, 1974, 217 p. (in Russian).Смирнов, Г. А. Теория движения колесных машин / Г. А. Смирнов. - Москва : Машиностроение, 1990. - 352 с.Smirnov, G. A. Teoriya dvizheniya kolesnykh mashin. [Theory of wheel carrier movement.] Moscow: Mashinostroenie, 1990, 352 p. (in Russian).Кудинов, В. А. Динамика станков / В. А. Кудинов. - Москва : Машиностроение, 1967. - 359 с.Kudinov, V. A. Dinamika stankov. [Dynamics of machines.] Moscow: Mashinostroenie, 1967, 359 p. (in Russian).Крагельский, И. В. Фрикционные автоколебания / И. В. Крагельский, Н. В. Гитис. - Москва: Наука, 1987. - 182 с.Kragelskiy, I. V., Gitis, N. V. Friktsionnye avtokolebaniya. [Frictional self-oscillations.] Moscow: Nauka, 1987, 182 p. (in Russian).Interrelation between tribosystem evolution and parameters of dynamic friction system // V. L. Zakovorotny [et al.] // Journal of Friction and Wear. - 1998. - Т. 19. - № 6. - P. 54-64.Zakovorotny, V. L., Marchak, M., Usikov, I. V., Lukyanov, A. D. Interrelation between tribosystem evolution and parameters of dynamic friction system. Journal of Friction and Wear, 1998, vol. 19, no. 6, pp. 54–64.Zakovorotny, V. L. Mathematical modelling and control of the evolution of dynamic systems interacting with medium / V. L. Zakovorotny, Nguyen Dong Anh, Pham Dinh Tung // Vietnam Journal of Mechanics. - 2011. - Vol. 33, № 3. - P. 148-161.Zakovorotny, V. L., Nguyen Dong Anh, Pham Dinh Tung. Mathematical modeling and control of the evolution of dynamic systems interacting with medium. Vietnam Journal of Mechanics, VAST, vol. 33, no. 3 (2011), pp. 148–161.Kuznetsov, E. A. Effect of Fluid Lubricant on the Contact Characteristics of Rough Elastic Bodies in Compression / E. A. Kuznetsov // Wear. - 1985. - Vol. 157. - P. 177-194.Kuznetsov, E. A. Effect of fluid lubricant on the contact characteristics of rough elastic bodies in compression. Wear, 1985, vol. 157, pp. 177–194.Ben-David, O. Slip-Stick and the Evolution of Frictional Strength / O. Ben-David, S. M. Rubinstein, J. Fineberg // Nature. - 2010. - V. 463, № 7277. - P. 76-79.Ben-David, O., Rubinstein, S. M., Fineberg, J. Slip-stick and the evolution of frictional strength. Nature, 2010, no. 7277, vol. 463, pp. 76–79.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.