THE INFLUENCE OF DEFORMABLE SOIL ON THE HANDLING OF CARS
Authors: Семынин М.В. 
Published: April 2024

Проблема и цель. Известно, что деформируемый грунт оказывает существенное влияние на характеристики сцепления колес с опорной поверхностью и приводит к ухудшению показателей управляемости и устойчивости автотранспорта. На сегодняшний день в научном сообществе недостаточно систематизированных эмпирических данных об особенностях влияния податливости опорной поверхности на динамические и траекторные характеристики транспортных средств различных классов. Цель - оценить особенности влияния деформируемых грунтов на управляемость и устойчивость грузовых автомобилей. Методология. В работе реализован синергетический подход с применением взаимодополняющих методик: теоретический анализ силового взаимодействия шины и деформируемого грунта, натурный эксперимент на полигоне с варьируемыми характеристиками опорной поверхности, моделирование транспортной динамики, методы математической статистики для обработки и интерпретации полученных данных. Испытания проводились для трех типов автомобилей: заднеприводного, полноприводного и переднеприводного. Оценивались следующие показатели: радиус поворота, отклонение от траектории, амплитуда колебаний кузова. Кроме того, впервые исследована динамика вертикальных нагрузок на колеса при движении по неровностям грунта. Результаты. Экспериментально установлено, что деформируемый грунт приводит к значительному ухудшению управляемости автомобилей всех типов. Наибольшее увеличение радиуса поворота (на 30-50%) наблюдается у заднеприводных автомобилей. Выявлено существенное влияние неровностей грунта на динамику вертикальных нагрузок - амплитуда колебаний достигает 25% статической нагрузки. Получены регрессионные модели, описывающие зависимость показателей управляемости от типа автомобиля и скорости. Заключение. Полученные результаты расширяют фундаментальные представления о колесногрунтовом взаимодействии и могут быть использованы при разработке рекомендаций по повышению безопасности управления автотранспортом в условиях бездорожья. Данные по динамическим нагрузкам на колеса представляют практический интерес для оптимизации конструкции подвески бездорожных транспортных средств.
Problem and purpose. It is known that deformable soil has a significant impact on the characteristics of adhesion of wheels to the supporting surface and leads to a deterioration in the controllability and stability of vehicles. Today, the scientific community does not have enough systematized empirical data on the peculiarities of the influence of the compliance of the supporting surface on the dynamic and trajectory characteristics of vehicles of various classes. The goal is to evaluate the features of the influence of deformable soils on the controllability and stability of trucks. Methodology. The work implements a synergetic approach using complementary techniques: theoretical analysis of the force interaction between a tire and deformable soil, a full-scale experiment at a test site with varying characteristics of the supporting surface, modeling of transport dynamics, methods of mathematical statistics for processing and interpreting the data obtained. Tests were carried out for three types of cars: rear-wheel drive, all-wheel drive and front-wheel drive. The following indicators were assessed: turning radius, deviation from the trajectory, amplitude of body vibrations. In addition, the dynamics of vertical loads on wheels when driving on uneven ground was studied for the first time. Results. It has been experimentally established that deformable soil leads to a significant deterioration in the handling of cars of all types. The greatest increase in turning radius (30-50%) is observed in rear-wheel drive vehicles. A significant influence of soil unevenness on the dynamics of vertical loads has been revealed - the amplitude of vibrations reaches 25% of the static load. Regression models were obtained that describe the dependence of controllability indicators on the type of car and speed. Conclusion. The results obtained expand the fundamental understanding of wheel-soil interaction and can be used in developing recommendations for improving the safety of driving vehicles in off-road conditions. Data on dynamic wheel loads are of practical interest for optimizing the suspension design of off-road vehicles.