Methods for improving the efficiency of a small forklift with an on-board steering system

In the known scientific and technical literature, insufficient attention is paid to the study of the dynamic processes of wheeled vehicles with an on-board steering system. An overview of the operation of small-sized loaders is presented. The aim of this work is to improve the methodology for calculating the parameters of the turning process and the dynamic stability of a small-sized loader with a 4x4 wheel configuration. A single-axle nonlinear mathematical model with five degrees of freedom is presented. Based on the Lagrange equations of the second kind, analytical dependencies of the machine's motion were compiled. The following main parameters were varied during the modeling process: the mass of the load to be lifted, and the position of the center of mass of the entire machine, the height of the bucket above the bearing surface, and the initial speed of the loader. The 4th order Runge-Kutt numerical method was used to solve the composite mathematical model. When comparing the calculated and experimental oscillograms, they practically coincide in terms of the main form of oscillation and the nature of the change in traction force, with a discrepancy of 11%. When the loader turns as a result of sliding the running wheels on the bearing surface, the oscillatory process is undamped and close in nature to self-oscillations. In this case, the running wheels are detached from the bearing surface, and with an increase in the outreach and height of the load, the intensity of oscillations increases and, under certain circumstances, it is possible to lose machine stability or to hit the bucket bottom against the bearing surface. When the center of mass of the loader passes through the axle of the front wheels, the machine becomes unstable. This corresponds to the maximum angle of deviation of the center of mass forward. As a criterion for the stability of a loader during a turn, it is proposed to calculate the angle of deviation of its center of mass relative to the static position. At the maximum overhang of the bucket with a full load, its value should not exceed 170.
У відомій науково-технічній літературі недостатньо уваги приділено дослідженню динамічних процесів колісних машин з бортовою системою повороту. Представлений огляд роботи малогабаритних навантажувачів. Метою даної роботи є удосконалення методики розрахунку параметрів процесу повороту і динамічної стійкості малогабаритного навантажувача з колісною формулою 4х4. Представлена одномасна нелінійна математична модель з п'ятьма ступенями свободи. На підставі рівнянь Лагранжа другого роду були складені аналітичні залежності руху машини. В процесі моделювання варіювалися наступні основні параметри: маса вантажу, що піднімається, а в місці з ним і положення центру мас всієї машини, висота ковша над опорною поверхнею, початкова швидкість навантажувача. При порівнянні розрахункових і експериментальних осцилограм, по основній формі коливання і характеру зміни тягового зусилля вони практично, співпадають. При виконанні повороту навантажувач в результаті ковзання ходових коліс по опорній поверхні, коливальний процес є незгасаючим і близьким по характеру до автоколивань. При цьому спостерігається відрив ходових коліс від опорної поверхні, а із збільшенням вильоту і висоти підйому вантажу інтенсивність коливань зростає. Визначене положення центру мас навантажувача, що проходить через вісь передніх ходових коліс, наступає нестійка рівновага машини. Цьому відповідає граничний кут відхилення центру мас вперед. Як критерій стійкості навантажувача при розвороті запропоновано рахувати кут відхилення його центру мас щодо статичного положення. При максимальному вильоті ковша з повним вантажем.