影響履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)的因素分析

周亞輝 周鳴宇

摘要：履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)大小的選取，對履帶整機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有很大的影響，目前人們只考慮了轉(zhuǎn)彎半徑對履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)的影響，而往往忽略了履帶沉陷量、履帶中心距與其接地長度對其的影響。本文逐一對影響履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)的因素進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)；行駛阻力系數(shù)；履帶沉陷量；轉(zhuǎn)彎半徑

引言

履帶與地面之間的水平作用，是一個(gè)非常復(fù)雜的物理現(xiàn)象，與其直接相關(guān)的因素很多，如履帶的整體結(jié)構(gòu)形式，履帶板的結(jié)構(gòu)參數(shù)，地面土壤的物理—力學(xué)性能，履帶對地面的沉陷量等。其中，履帶與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)大小的選定對履帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)有很大的決定作用，本文將對影響轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)大小的因素逐一進(jìn)行分析。

1.影響履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)因素的理論分析

影響轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)的因素很多，下面假定車輛沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)彎， 為車輛幾何中心， 為履帶理論轉(zhuǎn)向中心， 分別為橫向和縱向偏心距離，其中 ， ，L為履帶接地長度， 為履帶中心距， 為履帶車輛理論轉(zhuǎn)彎半徑。

蘇聯(lián)尼基金教授提出的經(jīng)驗(yàn)公式【1】：

2.各參數(shù)對履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)的影響分析

2.1履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)和轉(zhuǎn)彎半徑關(guān)系

由圖1曲線可知，當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑很小時(shí)，履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)很大；當(dāng)履帶轉(zhuǎn)彎半徑 時(shí)，履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)大約為0.6；當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑足夠大時(shí)，履帶車輛近似于直行，此時(shí)履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)趨近于行駛阻力系數(shù)。

圖1 履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)和轉(zhuǎn)彎半徑之間的關(guān)系曲線

2.2履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)和履帶沉陷量關(guān)系

由圖2曲線可知，在轉(zhuǎn)彎半徑一定的條件下，隨著履帶沉陷量的增大，轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)亦增加。由于隨著履帶沉陷量的增加，履帶式機(jī)器所受的總的土壤水平變形阻力增加，但行駛阻力系數(shù)為履帶所受的土壤水平變形阻力與機(jī)器重力與垂直外載荷的合力的比值相關(guān)。

圖2 履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)和履帶沉陷量關(guān)系曲線

2.3履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)和履帶接地長度、履帶中心距關(guān)系

由圖3曲線可知，在一定的范圍內(nèi)，隨履帶接地長度的增加，履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)隨之減??；而隨著履帶中心距的增加，履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)隨之增加。但履帶接地長度和履帶中心距不能孤立來看對履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)的影響，因?yàn)橹挥性?范圍內(nèi)才是合適的，如果 時(shí)，履帶行走裝置不穩(wěn)定，如果 時(shí)，履帶車輛無法轉(zhuǎn)彎[2]。

圖3 履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)和履帶接地長度、履帶中心距之間的關(guān)系曲線

3.結(jié)論

通過上述計(jì)算和分析，總結(jié)出影響履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)大小的因素分析：

3.1對履帶轉(zhuǎn)彎阻力系數(shù)影響最大的是履帶的轉(zhuǎn)彎半徑，當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑很小時(shí)，轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)很大；當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑趨于無窮大時(shí)，轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)等同于行駛阻力系數(shù)，相當(dāng)于履帶是直行。

3.2在一定的范圍內(nèi)，隨履帶接地長度的增加，履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)隨之減??；而隨著履帶中心距的增加，履帶轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)隨之增加。

3.3履帶的沉陷量對履帶的轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)影響很大，并且提高了履帶式機(jī)器所受的總的土壤水平變形阻力。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳運(yùn)耕.試談雙履帶行走裝置的轉(zhuǎn)彎理論和功率計(jì)算[J].工程機(jī)械，1987，1：19

[2]劉景鵬.排土（巖）機(jī)履帶行走裝置主要參數(shù)選定[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2005，6：83-84.